O termo "holobiont" une o organismo hospedeiro e seus micróbios indígenas (indibioma), a totalidade do material genético no sistema hospedeiro-micróbio fornece uma descrição mais precisa do sistema complexo e, devido à possibilidade de mudanças direcionais na microbiota, torna possível corrigir os estados caracterizados como angústia.
A intolerância à lactose é um conjunto de sintomas que se manifestam como desconforto, inchaço, fezes soltas e diarréia ao consumir leite ou produtos que contenham lactose. Os sintomas estão associados ao crescimento ativo de bactérias no intestino inferior, se a lactose não for digerida pela enzima (lactase) do nosso corpo nas divisões superiores.
O estudo do efeito da intolerância à lactose (NL) levou à reflexão sobre a evolução da digestão, revelou a presença de contradições na descrição por especialistas e sugeriu algumas soluções para melhorar a saúde do boom. Em muitos aspectos, NL não é um bom modelo para outros tipos de reações a produtos, o que não nos impede de construir hipóteses mais plausíveis com base no material abaixo sobre a interação dos genes do nosso corpo e os genes dos micróbios que habitam nosso intestino.
Digestão 101
O processo de digestão dos alimentos no corpo humano começa na boca com uma enzima amilase que decompõe carboidratos complexos (amido) em açúcares mais simples, depois a pepsina e outras enzimas decompõem proteínas no estômago, e as enzimas pancreáticas decompõem gorduras no duodeno. proteínas, carboidratos e ácidos nucléicos, na próxima seção, intestino delgado, enzimas são secretadas pelas próprias células intestinais e são responsáveis pela decomposição dos açúcares e gorduras restantes e, finalmente, no cólon, as bactérias estão envolvidas na decomposição de polissacarídeos complexos (fibra alimentar). Ele evoluiu para que muitas bactérias diferentes no intestino sejam usadas para quebrar um grande número de opções de ligação em polissacarídeos. No banco de dados de enzimas para trabalhar com polissacarídeos (
CaZymes ), as bactérias são líderes, possuem 12.243 enzimas diferentes e os eucariotos são representados por apenas 243 enzimas. A interpretação simples é a seguinte: as plantas constroem suas paredes celulares de milhares de maneiras diferentes, e não é lucrativo para um macroorganismo evoluir e ter um novo gene para cada planta, é muito mais econômico transportar um arsenal de bactérias cuja capacidade genômica excede nossas ordens de magnitude e, além disso, , as bactérias podem se dividir rapidamente e, portanto, sofrer mutações e trocar material genético
horizontalmente .
Intolerância à lactose
Os mamíferos perdem a capacidade de digerir lactose quando atingem uma certa idade, devido ao fim da amamentação. Um dos eventos mais importantes no desenvolvimento da sociedade pecuária foi a aquisição e a disseminação de uma mutação genética que promove a digestão da lactose na idade adulta. A genética dos europeus tem sido estudada muito bem; foi demonstrado que existe uma mutação genética característica na população europeia, na presença da qual o gene da lactase, a enzima responsável pela digestão da lactose no intestino delgado, também é expresso na idade adulta. De acordo com os dados disponíveis, a intolerância à lactose pode estar associada à
comorbidade de uma ampla gama de doenças: da osteoporose associada à deficiência de cálcio e às doenças inflamatórias intestinais (DII), uma vez que se supõe que a irritação sistêmica do intestino aumente o risco de DII.
As bactérias intestinais são o principal fator causador dos sintomas, pressupõe-se que a composição da microbiota esteja associada à gravidade da manifestação de NL, ou, inversamente, uma determinada composição pode compensar os efeitos da lactose. Estudos epidemiológicos preliminares identificaram associações de espécies bacterianas com a presença de sintomas. Nesse sentido, o conceito de micróbios radiculares (veja
Micróbios radiculares ) assume novas facetas de significado.
Campo Análise de Dados
Uma das publicações (veja.
Micróbios indígenas da vagina ) causou uma discussão acalorada sobre a relevância de tais artigos sobre Habr, sugiro que colegas interessados na análise de dados se juntem ao tópico da pesquisa. É interessante que sistematicamente a questão da intolerância à lactose não tenha sido estudada, uma vez que o LN não é uma doença e, em grande parte, pertence a médicos comuns na mesma categoria de alergias a produtos individuais.
É possível abordar sistematicamente a questão do ponto de vista dos dados: mantenha um texto da literatura sobre mineração (mais de 3.000 artigos), selecione todos os polimorfismos genéticos humanos conhecidos associados à tolerância à lactose (estimada em pelo menos várias dúzias), compile um banco de dados de frequências de mutação em vários grupos étnicos, faça usando abordagens de mineração de texto, um mapa da área de conhecimento onde doenças, genótipos, métodos para testar a NL, taxa e sintomas microbianos serão relacionados. Uma análise dos genomas das bactérias intestinais e dos dados metagenômicos pode ser realizada para criar uma ortologia das beta-galactosidases e sua ocorrência nas bactérias intestinais.
Alergias e intolerâncias alimentares
A estimativa do ônus econômico causado por alergias e intolerâncias alimentares nos Estados Unidos é de US $ 25 bilhões por ano (
link ), e isso é apenas para crianças com menos de 16 anos. É necessário distinguir entre alergias e intolerâncias, a alergia implica que o componente alimentar se torne um antígeno e, com um aumento na dose ou na frequência de exposição a um alérgeno, a reação em desenvolvimento do sistema imunológico pode ser fatal, os alérgenos mais comuns são nozes e frutos do mar. A intolerância alimentar se manifesta na ausência de uma reação significativa do sistema imunológico; no entanto, como resultado de digestão incompleta ou incorreta, os componentes dos produtos causam sintomas como náusea, diarréia e formação de gases. Acredita-se que a intolerância a componentes individuais seja muito mais comum e dependente da dose: até uma certa quantidade, o corpo é capaz de absorver o componente alimentar e os sintomas ocorrem acima de um determinado limite. O exemplo mais comum de intolerância alimentar é a intolerância à lactose (NL).
Em um adulto que absorve bem o leite, a enzima responsável pela digestão da lactose (lactase) é encontrada nas vilosidades dos enterócitos do intestino delgado, no caso da NL, a enzima é detectada apenas em enterócitos raros dentro das mesmas vilosidades. A possibilidade de digestão da lactose é determinada principalmente pelo nível de expressão gênica, o que significa que é determinada geneticamente.
Genética da intolerância à lactose
A frequência do NL e a idade de sua manifestação dependem do grupo étnico (Heyman, 2006; Swallow, 2003). Entre os espanhóis, a frequência é de até 8%, Ashkenazi 60-80%, asiáticos e nativos americanos até 100%. A situação oposta se desenvolveu entre os grupos étnicos do norte da Europa (Johnson, 1981), onde o NL é encontrado em 2%. Na maioria dos estudos, o mesmo polimorfismo é responsável por manter um alto nível de lactase (C / T-13910). Esse polimorfismo localizado a montante do gene da lactase no genoma em 13,9 mil pares de bases explica a maioria dos casos de tolerância à lactose na população europeia (Enattah et al., 2007). Atualmente, pelo menos 8 polimorfismos nucleotídicos únicos, característicos de uma raça ou de outra, estão associados à intolerância à lactose (Torniainen et al., 2009).
Apesar de os sintomas desaparecerem quando você se recusa a consumir leite, a Sociedade Americana de Gastroenterologistas acredita que os indicadores de comorbidade obtidos indicam a importância de pesquisas sobre a questão da NL.
Há alguma evidência de uma associação de NL e doenças, em particular osteoporose, depressão, dor abdominal, síndrome do intestino irritável e intolerância à frutose (Schiffner et al., 2016).
Determinação da intolerância à lactose
Os métodos clínicos para determinar a intolerância à lactose incluem os seguintes métodos:
- Teste de intolerância à lactose. A glicose no sangue é medida duas horas depois de beber uma bebida com lactose. Se o nível de glicose não aumentar, a lactose não será digerida.
- Teste de hidrogênio na respiração. Depois de beber uma bebida com lactose, a concentração de hidrogênio no ar expirado é medida. Em caso de intolerância, seus níveis serão aumentados, porque a lactose será metabolizada no cólon em hidrogênio, que é excretado pela respiração.
- Teste 13C - um teste para a concentração de carbono modificado, realizado após a ingestão de uma bebida com lactose marcada com 13C. Se for digerida no intestino delgado, a glicose marcada com 13C pode ser detectada no sangue.
- Teste de acidez fecal. Para crianças que não conseguem passar nos testes acima devido a uma idade muito jovem, é usado um teste de ácido fecal. A fermentação da lactose no intestino grosso leva à acidificação das fezes (devido ao ácido lático).
O papel da microbiota
O papel da microbiota no desenvolvimento e gravidade dos sintomas não é totalmente compreendido. Pensa-se que a lactose não digerida venha do intestino delgado para o cólon e é fermentada pela microbiota intestinal. Durante o processo de fermentação, formam-se ácidos graxos de cadeia curta, hidrogênio, metano e dióxido de carbono, aumentando assim a pressão intestinal e o tempo de trânsito intestinal. A acidificação do conteúdo do cólon e um aumento na carga osmótica levam a um aumento na secreção de eletrólitos e líquidos, o que causa fezes soltas e diarréia.
Existem estudos que mostram um aumento na citotoxicidade da água fecal em indivíduos com NL (Windey et al., 2015). O grupo de Campbell no Reino Unido está desenvolvendo uma teoria de toxinas bacterianas específicas (Campbell et al., 2010), sugerindo que uma certa composição de microflora, quando um recurso de alta energia como a lactose entra, leva à produção de toxinas bacterianas de baixa ou alta molécula que causam sintomas .
Os primeiros estudos epidemiológicos revelaram (Kurilshikov et. Al 2016) uma relação entre polimorfismo genético, composição da microbiota e sintomas. No entanto, em geral, a questão da influência da composição da microbiota como fator na manifestação dos sintomas de NL não foi estudada.
Produtos de leite azedo
Uma maneira interessante de influenciar os micróbios indígenas é explicar a capacidade das pessoas com NL de digerir produtos lácteos. A maioria dos produtos lácteos fermentados (kefir, iogurte) não difere muito do leite em termos de quantidade de lactose; no entanto, seu uso mesmo na presença de NL não leva ao aparecimento de sintomas.
Nota importante.
Como o tópico não é discutido nos livros didáticos, geralmente os colegas dão declarações sem fundamento, sem evidência, acreditando que apenas a ausência de lactose permite que você beba kefir.
Por exemplo, no Journal "Chemistry and Life" www.hij.ru/read/articles/all/5394 , afirma-se que não há lactose no kefir. Além disso, a respeitada revista também trolls para Malyshev (já temos um passado comum com ela em Habr ( link )).
Em princípio, fazer uma pergunta ao “Dr. Google” pode ser encontrado em várias interpretações, a maioria dos colegas aparentemente pensa que, como o kefir não causa uma reação, não há lactose nela.
Na verdade existe.
Artigo original com medição (leite 5 g de lactose, kefir 3,7 g) ( link )
A maioria dos trabalhos cita Renner e Renz-Schaven, 1986 ou Hallé et al., 1994, onde 100 g de kefir 4 g de lactose.
Conclusão : há lactose suficiente no kefir.
Honestamente, fiquei surpreso que exista muita lactose no leite fermentado. O mais interessante foi descobrir os detalhes. O trabalho (de Verse et al., 2001) revela um mecanismo pelo qual a beta-galactosidase microbiana contida em produtos lácteos fermentados evita a digestão no estômago, pois está na membrana celular das bactérias e, quando entra no intestino superior, hidrolisa a lactose.
Mais uma vez Micróbios de alimentos fermentados nos fornecem suas enzimas, levando-as ao intestino superior de seus corpos. No intestino delgado, as enzimas bacterianas nos ajudam a digerir a lactose, que não entra no intestino grosso e, portanto, não há sintomas de NL.
Raciocínio
O mesmo raciocínio se aplica a muitos produtos fermentados, para os quais as condições de fermentação foram selecionadas durante o desenvolvimento da humanidade. Na maioria das vezes, os alimentos vegetais podem ser fermentados pelo índibiom vivendo diretamente nas folhas, como o chucrute. A fermentação é uma digestão externa (em relação à humana), e mais alimentos fermentados contêm uma mistura de enzimas para a melhor assimilação de alimentos no intestino.
Outra observação: as bactérias são um fator que pode afetar positiva e negativamente a intolerância alimentar. E, aparentemente, existe uma combinação ideal de microbioma intestinal e microbioma do produto, no qual não haverá reações negativas.
Conclusão
O problema descrito acima não recebe atenção suficiente, uma vez que o NL não é oficialmente considerado uma doença e os dados sobre carga econômica, comorbidade e estatísticas da doença são bastante fragmentados. Enquanto muitas questões estão sendo tratadas hoje por sociedades ou consórcios nacionais ou internacionais, a questão da intolerância à lactose é deixada sem vigilância. Um fato relacionado é a dissociação de pesquisadores e pesquisas: são utilizadas diferentes tecnologias de avaliação ou protocolos de avaliação de NL, são considerados polimorfismos individuais, não há questionário validado padronizado e coordenação na direção de estudos epidemiológicos.
Por que isso é importante
A capacidade de usar leite como alimento é considerada um poderoso impulso evolutivo no desenvolvimento da humanidade, o aparecimento de uma mutação que permite a digestão da lactose de acordo com os cálculos (Bersaglieri, T. et al. 2004) aumentou o número de filhos saudáveis por seus proprietários. Até o momento, não existem dados, mas é óbvio que a parte microbiana do holobiont também co-evoluiu com a digestão humana, possivelmente também compensando a falta de lactase em indivíduos com NL. Decifrar os mecanismos de adaptação microbiana no caso da NL nos permitiria prosseguir com o estudo dos processos de coevolução.
Dados sobre comorbidade também indicam a importância do LD na patogênese de doenças multifatoriais; aqui a compensação microbiana e o monitoramento adequado da intolerância levariam a conseqüências econômicas diretas - um aumento no número de pessoas saudáveis.
Um estudo de alimentos fermentados permitirá que a microbiota seja corrigida sem o uso de drogas ou aditivos alimentares. O trabalho com intolerâncias alimentares que utilizam produtos fermentados é, sem dúvida, no âmbito de interesses não apenas da área da saúde, mas também de empresas farmacêuticas e de alimentos.
A intolerância à lactose é um bom modelo para o estudo e resolução de problemas de intolerância alimentar em geral. Embora os mecanismos possam diferir no caso de outras intolerâncias, a abordagem para o estudo da questão pode ser expandida para outros problemas: detecção de dependências genéticas, determinação dos mecanismos de regulação da atividade enzimática, busca de relações com a microbiota intestinal e correção da microbiota, a fim de reduzir os efeitos negativos da intolerância.