Istilah "holobiont" menyatukan organisme inang dan mikroba asli (indibiome), totalitas materi genetik dalam sistem host-mikroba memberikan deskripsi yang lebih akurat tentang sistem kompleks dan, karena kemungkinan perubahan arah dalam mikrobiota, memungkinkan untuk memperbaiki keadaan yang ditandai sebagai kesusahan.
Intoleransi laktosa adalah serangkaian gejala yang bermanifestasi sebagai ketidaknyamanan, kembung, tinja yang longgar, dan diare ketika mengonsumsi susu atau produk yang mengandung laktosa. Gejala terkait dengan pertumbuhan aktif bakteri di usus bagian bawah, jika laktosa tidak dicerna oleh enzim (laktase) tubuh kita di divisi atas.
Studi tentang efek intoleransi laktosa (NL) mendorong refleksi pada evolusi pencernaan, mengungkapkan adanya kontradiksi dalam deskripsi oleh spesialis dan menyarankan beberapa solusi untuk meningkatkan kesehatan boom. Dalam banyak hal, NL bukan model yang baik untuk jenis reaksi lain terhadap produk, yang tidak mencegah kita membangun hipotesis yang paling masuk akal berdasarkan bahan di bawah ini tentang interaksi gen tubuh kita dan gen mikroba yang mendiami usus kita.
Pencernaan 101
Proses mencerna makanan dalam tubuh manusia dimulai di mulut dengan enzim amilase yang memecah karbohidrat kompleks (pati) menjadi gula yang lebih sederhana, kemudian pepsin dan enzim lain memecah protein dalam lambung, kemudian enzim pankreas memecah lemak di duodenum. protein, karbohidrat dan asam nukleat, pada bagian selanjutnya, usus kecil, enzim disekresikan oleh sel-sel usus itu sendiri dan bertanggung jawab untuk pemecahan gula dan lemak yang tersisa, dan akhirnya, di usus besar, bakteri terlibat dalam pemecahan polisakarida kompleks (serat makanan). Ini telah berevolusi sehingga banyak bakteri yang berbeda di usus digunakan untuk memecah sejumlah besar opsi ikatan dalam polisakarida. Dalam database enzim untuk bekerja dengan polisakarida (
CaZymes ), bakteri memimpin, mereka memiliki 12.243 enzim yang berbeda, dan eukariota diwakili oleh hanya 243 enzim. Penafsiran sederhananya adalah ini: tanaman membangun dinding sel mereka dalam ribuan cara yang berbeda, dan sama sekali tidak menguntungkan bagi organisme makro untuk berevolusi sendiri dan memiliki gen baru untuk setiap tanaman, jauh lebih ekonomis untuk membawa gudang bakteri yang kapasitas genomnya melebihi pesanan besarnya, dan terlebih lagi , bakteri dapat dengan cepat membelah, dan karena itu bermutasi dan bertukar materi genetik secara
horizontal .
Intoleransi laktosa
Mamalia kehilangan kemampuannya untuk mencerna laktosa ketika mereka mencapai usia tertentu, karena akhir menyusui. Salah satu peristiwa terpenting dalam perkembangan masyarakat ternak adalah akuisisi dan penyebaran mutasi genetik yang mendorong pencernaan laktosa di masa dewasa. Genetika orang Eropa telah dipelajari dengan cukup baik, telah ditunjukkan bahwa ada mutasi genetik yang khas pada populasi Eropa, di mana gen laktase, enzim yang bertanggung jawab untuk pencernaan laktosa di usus kecil, juga diekspresikan pada masa dewasa. Menurut data yang tersedia, intoleransi laktosa dapat dikaitkan dengan
komorbiditas berbagai penyakit: dari osteoporosis terkait dengan defisiensi kalsium hingga penyakit radang usus (IBD), karena diasumsikan bahwa iritasi sistemik usus meningkatkan risiko IBD.
Bakteri usus adalah faktor utama yang menyebabkan gejala, diasumsikan bahwa komposisi mikrobiota dikaitkan dengan keparahan manifestasi NL, atau, sebaliknya, komposisi tertentu dapat menetralkan efek laktosa. Studi epidemiologis awal telah mengidentifikasi asosiasi spesies bakteri dengan adanya gejala. Dalam hal ini, konsep mikroba akar (lihat.
Mikroba akar ) memiliki aspek makna baru.
Bidang Analisis Data
Salah satu publikasi (lihat.
Mikroba asli vagina ) menyebabkan diskusi panas tentang relevansi artikel semacam itu di Habr, saya sarankan rekan kerja yang tertarik dalam analisis data untuk bergabung dengan topik penelitian. Sangat menarik bahwa secara sistematis masalah intoleransi laktosa belum diteliti, karena LN bukan penyakit dan sebagian besar milik dokter biasa dalam kategori yang sama dengan alergi terhadap produk individu.
Dimungkinkan untuk secara sistematis mendekati masalah ini dari sudut pandang data: memegang teks literatur pertambangan (lebih dari 3.000 artikel), memilih semua polimorfisme genetik manusia yang diketahui yang terkait dengan toleransi laktosa (diperkirakan setidaknya beberapa lusin), menyusun database frekuensi mutasi dalam berbagai kelompok etnis, membuat menggunakan pendekatan penambangan teks, peta bidang pengetahuan di mana penyakit, genotipe, metode untuk menguji NL, taksa mikroba dan gejala akan terkait. Analisis genom bakteri usus dan data metagenomik dapat dilakukan untuk membuat ortologi beta-galaktosidase dan kejadiannya pada bakteri usus.
Alergi dan Intoleransi Makanan
Perkiraan beban ekonomi dari alergi makanan dan intoleransi di Amerika Serikat adalah $ 25 miliar per tahun, dan ini hanya untuk anak-anak di bawah usia 16 tahun. Penting untuk membedakan antara alergi dan intoleransi, alergi menyiratkan bahwa komponen makanan menjadi antigen dan, dengan peningkatan dosis atau frekuensi paparan alergen, reaksi pengembangan sistem kekebalan dapat berakibat fatal, alergen yang paling umum adalah kacang-kacangan dan makanan laut. Intoleransi makanan dimanifestasikan dengan tidak adanya reaksi yang signifikan dari sistem kekebalan tubuh, namun, sebagai akibat pencernaan yang tidak lengkap atau salah, komponen produk menyebabkan gejala seperti mual, diare, pembentukan gas. Diyakini bahwa intoleransi komponen individu jauh lebih umum dan tergantung dosis: hingga jumlah tertentu, tubuh mampu menyerap komponen makanan, dan gejala muncul di atas ambang batas tertentu. Contoh paling umum dari intoleransi makanan adalah intoleransi laktosa (NL).
Pada orang dewasa yang menyerap susu dengan baik, enzim yang bertanggung jawab untuk pencernaan laktosa (laktase) ditemukan di vili enterosit usus kecil, dalam kasus NL, enzim terdeteksi hanya pada enterosit langka di dalam vili yang sama. Kemungkinan pencernaan laktosa ditentukan terutama oleh tingkat ekspresi gen, yang berarti ditentukan secara genetik.
Genetika intoleransi laktosa
Frekuensi NL dan usia manifestasinya tergantung pada kelompok etnis (Heyman, 2006; Swallow, 2003). Di antara orang Spanyol, frekuensinya hingga 8%, Ashkenazi 60-80%, orang Asia dan penduduk asli Amerika hingga 100%. Situasi yang berlawanan telah berkembang di antara kelompok etnis Eropa Utara (Johnson, 1981), di mana NL ditemukan dalam 2%. Dalam kebanyakan studi, polimorfisme yang sama ditemukan bertanggung jawab untuk mempertahankan tingkat laktase yang tinggi (C / T-13910). Polimorfisme ini terletak di hulu gen laktase dalam genom pada 13,9 ribu pasangan basa menjelaskan sebagian besar kasus toleransi laktosa pada populasi Eropa (Enattah et al., 2007). Saat ini, setidaknya 8 polimorfisme nukleotida unik yang merupakan karakteristik dari satu ras atau yang lain dikaitkan dengan intoleransi laktosa (Torniainen et al., 2009).
Terlepas dari kenyataan bahwa gejala itu sendiri hilang ketika Anda menolak untuk mengonsumsi susu, American Society of Gastroenterologists percaya bahwa indikator komorbiditas yang diperoleh menunjukkan pentingnya penelitian tentang masalah NL.
Ada beberapa bukti hubungan NL dan penyakit, khususnya osteoporosis, depresi, sakit perut, sindrom iritasi usus, dan intoleransi fruktosa (Schiffner et al., 2016).
Penentuan intoleransi laktosa
Metode klinis untuk menentukan intoleransi laktosa meliputi metode berikut:
- Tes intoleransi laktosa. Glukosa darah diukur dua jam setelah minum minuman dengan laktosa. Jika kadar glukosa belum meningkat, maka laktosa tidak dicerna.
- Tes napas hidrogen. Setelah minum minuman dengan laktosa, konsentrasi hidrogen di udara yang dihembuskan diukur. Dalam hal intoleransi, levelnya akan meningkat, karena laktosa akan dimetabolisme di usus besar menjadi hidrogen, yang kemudian diekskresikan melalui respirasi.
- 13C-test - tes untuk konsentrasi karbon termodifikasi, dilakukan setelah minum minuman dengan laktosa berlabel 13C. Jika dicerna dalam usus kecil, glukosa berlabel 13C dapat dideteksi dalam darah.
- Tes keasaman tinja. Untuk anak-anak yang tidak dapat lulus tes di atas karena usia yang sangat muda, tes asam tinja digunakan. Fermentasi laktosa di usus besar menyebabkan pengasaman tinja (karena asam laktat).
Peran mikrobiota
Peran mikrobiota dalam perkembangan dan keparahan gejala tidak sepenuhnya dipahami. Laktosa yang tidak tercerna diperkirakan berasal dari usus kecil hingga usus besar dan difermentasi oleh mikrobiota usus. Selama proses fermentasi, asam lemak rantai pendek, hidrogen, metana dan karbon dioksida terbentuk, sehingga meningkatkan tekanan usus dan waktu transit usus. Pengasaman isi usus besar dan peningkatan beban osmotik menyebabkan peningkatan sekresi elektrolit dan cairan, yang menyebabkan tinja dan diare menjadi longgar.
Ada penelitian yang menunjukkan peningkatan sitotoksisitas air tinja pada individu dengan NL (Windey et al., 2015). Kelompok Campbell di Inggris mengembangkan teori toksin bakteri spesifik (Campbell et al., 2010), menunjukkan bahwa komposisi mikroflora tertentu, ketika sumber daya energi tinggi seperti laktosa masuk, mengarah pada produksi toksin bakteri molekul rendah atau tinggi yang menyebabkan gejala. .
Studi epidemiologi pertama mengungkapkan (Kurilshikov et. Al 2016) hubungan antara polimorfisme genetik, komposisi mikrobiota, dan gejala. Namun, secara umum, masalah pengaruh komposisi mikrobiota sebagai faktor dalam manifestasi gejala NL belum diteliti.
Produk susu asam
Cara menarik untuk memengaruhi mikroba asli adalah dengan menjelaskan kemampuan orang dengan NL untuk mencerna produk susu. Sebagian besar produk susu fermentasi (kefir, yogurt) tidak berbeda jauh dari susu dalam hal jumlah laktosa, namun penggunaannya meskipun NL tidak menyebabkan munculnya gejala.
Catatan penting.
Karena topik tersebut tidak dibahas dalam buku teks, sering rekan kerja memberikan pernyataan yang tidak berdasar, tanpa bukti, percaya bahwa hanya tidak adanya laktosa yang memungkinkan Anda minum kefir.
Sebagai contoh, dalam Jurnal "Kimia dan Kehidupan" www.hij.ru/read/articles/all/5394 dinyatakan bahwa tidak ada laktosa di kefir. Lebih dari itu, majalah yang disegani itu juga troll ke Malyshev (kami sudah memiliki masa lalu yang sama dengannya di Habr ( tautan )).
Pada prinsipnya, mengajukan pertanyaan kepada "Dr. Google" seseorang dapat menemukan berbagai interpretasi, sebagian besar rekannya berpikir bahwa karena kefir tidak menyebabkan reaksi, maka tidak ada laktosa di dalamnya.
Sebenarnya ada.
Artikel asli dengan ukuran (susu 5 g laktosa, kefir 3,7 g) ( tautan )
Sebagian besar karya mengutip Renner dan Renz-Schaven, 1986 atau Hallé et al., 1994, di mana 100 g kefir 4 g laktosa.
Kesimpulan : ada cukup laktosa di kefir.
Sejujurnya, saya sendiri terkejut bahwa ada begitu banyak laktosa dalam produk susu fermentasi. Yang lebih menarik adalah mencari tahu detailnya. Karya tersebut (de Verse et al., 2001) mengungkapkan suatu mekanisme yang dengannya mikroba beta-galactosidase yang terkandung dalam produk susu yang difermentasi menghindari pencernaan dalam perut, karena ia berada dalam membran sel bakteri dan, ketika memasuki usus bagian atas, menghidrolisis laktosa.
Sekali lagi. Mikroba dari makanan fermentasi memberi kita enzim mereka, membawa mereka ke usus bagian atas dalam tubuh mereka. Di usus kecil, enzim bakteri membantu kita mencerna laktosa, dan itu tidak memasuki usus besar, dan karenanya tidak ada gejala NL.
Alasan
Alasan yang sama berlaku untuk banyak produk fermentasi, di mana kondisi fermentasi dipilih selama perkembangan umat manusia. Paling sering, makanan nabati dapat difermentasi dengan indibiom yang hidup langsung di daun, seperti asinan kubis. Fermentasi adalah pencernaan eksternal (relatif terhadap manusia), dan lebih banyak makanan yang difermentasi mengandung campuran enzim untuk asimilasi makanan terbaik dalam usus kita.
Pengamatan lain: bakteri adalah faktor yang dapat mempengaruhi intoleransi makanan secara positif dan negatif. Dan, ternyata, ada kombinasi optimal dari mikrobioma usus dan mikrobioma produk, di mana tidak akan ada reaksi negatif.
Kesimpulan
Masalah yang dijelaskan di atas sebagian besar tidak cukup diperhatikan, karena NL tidak secara resmi dianggap sebagai penyakit dan data tentang beban ekonomi, komorbiditas dan statistik penyakit cukup terfragmentasi. Sementara banyak masalah sedang ditangani hari ini oleh masyarakat nasional atau internasional atau konsorsium, masalah intoleransi laktosa dibiarkan tanpa pengawasan. Fakta terkait adalah disosiasi peneliti dan penelitian: teknologi penilaian yang berbeda, atau protokol penilaian NL digunakan, polimorfisme individu dipertimbangkan, tidak ada kuesioner yang divalidasi standar dan koordinasi ke arah studi epidemiologi.
Mengapa ini penting?
Kemampuan menggunakan susu untuk makanan dianggap sebagai dorongan evolusi yang kuat dalam perkembangan umat manusia, penampilan mutasi yang memungkinkan pencernaan laktosa menurut perhitungan (Bersaglieri, T. et al. 2004) meningkatkan jumlah keturunan sehat oleh pemiliknya. Sejauh ini, tidak ada data, tetapi jelas bahwa bagian mikroba holobiont juga berevolusi bersama dengan pencernaan manusia, mungkin juga mengkompensasi kurangnya laktase pada individu dengan NL. Menguraikan mekanisme adaptasi mikroba dalam kasus NL akan memungkinkan kita untuk melanjutkan studi proses koevolusi.
Data komorbiditas juga menunjukkan pentingnya LD dalam patogenesis penyakit multifaktorial, di sini kompensasi mikroba dan pemantauan intoleransi yang tepat akan mengarah pada konsekuensi ekonomi langsung - peningkatan jumlah orang yang mampu.
Sebuah studi tentang makanan yang difermentasi berpotensi memungkinkan mikrobiota untuk diperbaiki tanpa menggunakan obat-obatan atau zat tambahan makanan. Bekerja dengan intoleransi makanan menggunakan produk fermentasi tidak diragukan lagi dalam bidang minat tidak hanya untuk kesehatan, tetapi juga perusahaan farmasi dan makanan.
Intoleransi laktosa adalah model yang baik untuk studi dan penyelesaian masalah intoleransi makanan secara umum. Meskipun mekanismenya mungkin berbeda dalam hal intoleransi lain, pendekatan untuk mempelajari masalah ini dapat diperluas ke masalah lain: deteksi ketergantungan genetik, penentuan mekanisme pengaturan aktivitas enzim, pencarian hubungan dengan mikrobiota usus, dan koreksi mikrobiota untuk mengurangi efek negatif intoleransi.