土著微生物和消化

“ holobiont”一词将宿主有机体及其原生微生物(土著生物体)结合在一起,宿主微生物系统中遗传物质的整体提供了对复杂系统的更准确描述,并且由于微生物群可能发生方向变化,因此您可以纠正以困扰为特征的状况。

乳糖不耐症是一组症状,在食用牛奶或含乳糖的产品时表现为不适,腹胀,大便稀疏和腹泻。 如果乳糖不被上半部分的人体酶(乳糖酶)消化,则症状与下半肠细菌的活跃生长有关。

对乳糖不耐症(NL)的影响的研究促使人们对消化的演变进行了反思,在专家的说明中揭示了矛盾的存在,并提出了改善臂架健康的一些解决方案。 在许多方面,NL都不是其他类型的产品反应的好模型,这不能阻止我们根据以下有关人体基因与居住在肠道的微生物基因相互作用的材料建立最合理的假设。



消化101


人体中食物的消化过程始于淀粉酶,将复杂的碳水化合物(淀粉)分解为简单的糖,然后胃蛋白酶和其他酶分解胃中的蛋白质,然后胰酶分解十二指肠中的脂肪。 蛋白质,碳水化合物和核酸,在小肠的下一部分中,酶由肠细胞自身分泌,并负责分解剩余的糖和脂肪,最后在结肠中,细菌参与了复杂多糖(膳食纤维)的分解。 它已经进化,因此肠中许多不同的细菌被用来分解多糖中大量的键选择。 在与多糖( CaZymes协同作用的酶数据库中,细菌处于领先地位,它们具有12,243种不同的酶,而真核生物仅由243种酶代表。 简单的解释是:植物以成千上万种不同的方式构建细胞壁,对于一个大型生物来说,自身进化并为每个植物都拥有一个新基因完全没有利润,携带一个基因组能力超过我们数量级的细菌库更经济。细菌可以快速分裂,因此可以水平变异和交换遗传物质。

乳糖不耐症


由于母乳喂养的结束,哺乳动物在达到一定年龄时会失去消化乳糖的能力。 畜牧业社会发展中最重要的事件之一是遗传突变的获得和传播,该突变促进成年期乳糖的消化。 对欧洲人的遗传学已经进行了很好的研究;已经表明,欧洲人口中存在一种特征性的基因突变,在这种突变的存在下,成年期还表达了乳糖酶基因(负责在小肠中消化乳糖的酶)。 根据现有数据,乳糖不耐症可能与多种疾病的合并症相关:从与钙缺乏症相关的骨质疏松症到炎症性肠病(IBD),因为人们认为肠道的全身性刺激会增加IBD的风险。

肠道细菌是引起症状的主要因素,假定微生物群的组成与NL表现的严重程度有关,或者相反,某种组成可以抵消乳糖的影响。 初步的流行病学研究已确定细菌种类与症状的相关性。 在这方面,根微生物(请参阅“ 根微生物” )的概念具有新的意义。

数据分析领域


其中一份出版物(请参阅“阴道中的土著微生物” )引起了对此类文章在《哈伯》上的相关性的热烈讨论,我建议对数据分析感兴趣的同事加入该研究主题。 有趣的是,尚未对乳糖不耐症的问题进行系统的研究,因为LN并非疾病,而且大部分属于普通医生,与对单个产品过敏的患者属于同一类别。

可以从数据的角度系统地解决该问题:掌握采矿文献文本(超过3,000篇文章),选择与乳糖耐性相关的所有已知人类遗传多态性(估计至少数十种),建立各个种族的突变频率数据库,使用文本挖掘方法,将绘制与疾病,基因型,NL检测方法,微生物分类和症状相关的知识领域的地图。 可以对肠道细菌的基因组和宏基因组学数据进行分析,以创建β-半乳糖苷酶的直系同源物及其在肠道细菌中的存在。

食物过敏和不耐受


在美国,每年因食物过敏和不耐受引起的经济负担估计为250亿美元( 链接 ),这仅适用于16岁以下的儿童。 有必要区分过敏和不耐受,过敏意味着食物成分成为抗原,并且随着暴露于过敏原的剂量或频率的增加,免疫系统的发育反应可能是致命的,最常见的过敏原是坚果和海鲜。 食物不耐受表现为免疫系统无明显反应,但是,由于消化不完全或不正确,产品成分会引起恶心,腹泻,气体形成等症状。 人们认为,个体成分的不耐受性更为普遍且与剂量有关:在一定量以下,人体能够吸收食物成分,并且症状会在一定阈值以上发生。 食物不耐症最常见的例子是乳糖不耐症(NL)。

在一个吸收牛奶的成年人中,负责消化乳糖的酶(乳糖酶)存在于小肠肠上皮细胞的绒毛中,而对于NL,仅在同一绒毛中的稀有肠上皮细胞中才检测到该酶。 乳糖消化的可能性主要由基因表达水平决定,因此由基因决定。

乳糖不耐症的遗传学


NL的频率及其出现的年龄取决于种族(Heyman,2006; Swallow,2003)。 在西班牙人中,频率最高为8%,阿什肯纳兹州为60-80%,亚洲人和美洲原住民最高为100%。 在北欧种族中,情况恰恰相反(Johnson,1981年),其中NL占2%。 在大多数研究中,发现相同的多态性可导致维持高水平的乳糖酶(C / T-13910)。 这种位于基因组中乳糖酶基因上游的多态性为1.39万个碱基对,解释了欧洲人群中大多数乳糖耐受的情况(Enattah等人,2007)。 目前,一个种族或另一个种族的至少8个独特的核苷酸多态性与乳糖不耐症相关(Torniainen等,2009)。

尽管事实上,当您拒绝喝牛奶时症状会自行消失,美国胃肠病学家协会认为,所获得的合并症指标表明了研究NL问题的重要性。

有一些证据表明NL与疾病有关,尤其是骨质疏松症,抑郁症,腹痛,肠易激综合症和果糖不耐受症(Schiffner等人,2016)。

乳糖不耐症的测定


确定乳糖不耐症的临床方法包括以下方法:

  1. 乳糖不耐症测试。 喝乳糖饮料两小时后测量血糖。 如果葡萄糖水平没有增加,则乳糖不被消化。
  2. 氢气呼气试验。 喝乳糖饮料后,测量呼出空气中的氢气浓度。 在不容忍的情况下,其水平将提高,因为 乳糖将在结肠中代谢为氢,然后通过呼吸排出。
  3. 13C测试-饮用含13C标记乳糖的饮料后进行的改性碳浓度测试。 如果在小肠中消化,则可以在血液中检测到13C标记的葡萄糖。
  4. 粪便酸度测试。 对于由于年幼而无法通过上述测试的儿童,则使用粪便酸测试。 大肠中乳糖的发酵会导致粪便酸化(由于乳酸)。

微生物群的作用


微生物群在症状的发展和严重程度中的作用尚不完全清楚。 未消化的乳糖被认为是从小肠到结肠的,并被肠道菌群发酵。 在发酵过程中,会形成短链脂肪酸,氢,甲烷和二氧化碳,从而增加了肠道压力和肠道运输时间。 结肠内容物的酸化和渗透负荷的增加导致电解质和液体的分泌增加,这导致大便稀疏和腹泻。
有研究表明,NL患者粪便水的细胞毒性增加(Windey等,2015)。 英国的Campbell研究小组正在开发一种特定细菌毒素的理论(Campbell等,2010),这表明当某些高微生物资源(如乳糖)进入时,某些微生物区系成分会导致产生导致症状的低分子或高分子细菌毒素。 。
最初的流行病学研究揭示了(Kurilshikov等人,Al 2016)遗传多态性,微生物群组成和症状之间的关系。 但是,一般而言,尚未研究微生物群组成作为NL症状表现的一个因素的影响问题。

酸牛奶产品


影响土著微生物的一种有趣方法是解释NL人群消化乳制品的能力。 大多数发酵乳制品(开菲尔,酸奶)在乳糖含量方面与牛奶差异不大,但是即使在NL存在的情况下使用它们也不会导致症状的出现。

重要说明。
由于该主题未在教科书中讨论,因此经常有同事给出没有根据的陈述,没有证据,他们认为只有乳糖不存在才能喝开菲尔。
例如,在“化学与生命杂志” www.hij.ru/read/articles/all/5394中指出,开菲尔中没有乳糖。 此外,备受尊敬的杂志还向马利舍夫(Maclyshev)兜售(我们在哈伯( 链接 )上已经与她有一个共同的过去)。
从原理上讲,向“ Google博士”提问可以有多种解释,大多数同事显然认为,由于开菲尔不会引起反应,因此其中不含乳糖。
其实有。
测量的原始文章(牛奶5克乳糖,开菲尔3.7克)( 链接
大多数作品引用了Renner和Renz-Schaven,1986年或Hallé等,1994年,其中100克开菲尔4克乳糖。
结论 :开菲尔中有足够的乳糖。
老实说,我自己很惊讶发酵乳制品中有太多乳糖。 更有趣的是找出细节。 这项工作(de Verse等人,2001)揭示了一种机制,据此机制,发酵乳制品中所含的微生物β-半乳糖苷酶避免了在胃中的消化,因为它在细菌的细胞膜中,并且当它进入上消化道时,就会水解乳糖。

再来一次 发酵食品中的微生物为我们提供了酶,使它们进入了人体的上层肠道。 在小肠中,细菌酶帮助我们消化乳糖,并且它不会进入大肠,因此没有NL症状。

推论


同样的道理也适用于许多发酵产品,这些发酵产品是在人类发展过程中选择发酵条件的。 最常见的是,可以通过直接生活在叶子上的靛蓝如酸菜来发酵植物性食品。 发酵是一种外部(相对于人类)消化,更多的发酵食品包含多种酶的混合物,以实现肠道内食物的最佳吸收。

另一个观察结果:细菌是可以正面和负面影响食物不耐受性的因素。 而且,显然,肠道微生物组和产品微生物组是最佳组合,其中不会出现不良反应。

结论


上述问题在很大程度上没有引起足够的重视,因为NL尚未被正式认为是一种疾病,而且经济负担,合并症和疾病统计数据非常零散。 尽管当今国家或国际社会或财团正在解决许多问题,但乳糖不耐症问题却无人问津。 一个相关的事实是研究者与研究的分离:使用不同的评估技术或NL评估协议,考虑了单个多态性,在流行病学研究方向上没有经过标准化验证的问卷和协调。

为什么这很重要


用牛奶作为食物的能力被认为是人类发展的强大动力,根据计算(Bersaglieri,T. et al。2004),突变的出现允许乳糖的消化增加了拥有者健康后代的数量。 到目前为止,还没有数据,但是很明显,整体肝的微生物部分也与人类消化共同进化,也可能弥补了NL个体中乳糖酶的缺乏​​。 在NL的情况下破译微生物适应的机制将使我们能够继续进行协同进化过程的研究。

关于合并症的数据还表明,LD在多因素疾病的发病机理中很重要,在这里微生物补偿和对不耐受的适当监测将导致直接的经济后果-健全人的数量增加。

一项关于发酵食品的研究可能会在不使用药物或食品添加剂的情况下纠正微生物群。 毫无疑问,使用发酵产品处理食物不耐受症不仅在医疗保健领域,而且在制药和食品公司的利益领域。

乳糖不耐症是一般研究和解决食物不耐症问题的良好模型。 尽管在其他不耐症的情况下机制可能有所不同,但该问题的研究方法可能会扩展到其他问题:遗传依赖性的检测,酶活性调节机制的确定,与肠道菌群的关系的查找以及微生物群的校正,以减少不耐症的负面影响。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN450080/


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