Kann das Ändern des Mikrobioms die Laktoseintoleranz umkehren?

Kann das Ändern des Mikrobioms die Laktoseintoleranz umkehren? Eine Umkehr der Laktoseintoleranz könnte es Erwachsenen ermöglichen, wieder einen Milchshake zu genießen. YAKOBCHUK VIACHESLAV / Shutterstock.com

Nach der Kindheit sind etwa zwei Drittel der Weltbevölkerung verliert die Fähigkeit, Milch zu verdauen. Soweit wir wissen, verlieren 100% der nichtmenschlichen Säugetiere diese Fähigkeit auch nach dem Absetzen. Die fortwährende Fähigkeit, Laktose, den Hauptzucker in der Milch, bis ins Erwachsenenalter zu verdauen, ist eine biologische Anomalie.

Laktose kann nicht direkt im Darmtrakt resorbiert werden und muss stattdessen durch ein Enzym namens Laktase in zwei Zuckerbestandteile zerlegt werden. Normalerweise nimmt die Aktivität des Gens, das Lactase produziert, LCT, nach dem Säuglingsalter ab. Neue Beweise deuten darauf hin, dass dieser Rückgang nicht deshalb auftritt, weil der genetische Code geändert wird, sondern weil die DNA vorliegt chemisch modifiziert so, dass die Laktase-Gen ist ausgeschaltet. Solche Modifikationen, die die Genaktivität beeinflussen, während die DNA-Sequenz intakt bleibt, werden als epigenetisch bezeichnet. Die epigenetische Modifikation schaltet das Laktase-Gen aus passiert nicht in laktosetolerante Personen. Diese neue Erkenntnis gibt einen wichtigen Einblick, wie sich die Laktoseintoleranz mit dem Alter oder nach einem Trauma des Darmtrakts entwickelt.

Ich bin Mikrobiologe, und ich interessierte mich für die Ursachen der Laktoseintoleranz, weil sie einen engen Freund befällt. Er ist norwegischer Abstammung und ist wie die meisten Norweger genetisch laktosetolerant. Aber er wurde dauerhaft Laktose intolerant im Alter von 45 nach einer langen Antibiotikagabe.

Es gibt andere Fälle, in denen Menschen in der Lage sein sollten, Laktose aufgrund ihrer Genetik zu verdauen, diese Fähigkeit jedoch zu einem späteren Zeitpunkt entweder spontan oder später verlieren Der Dünndarm wird durch Krankheiten oder andere Traumata geschädigt. In den meisten Fällen verschwindet die Laktoseintoleranz, wenn die zugrunde liegende Ursache behandelt wird. Manche Menschen werden jedoch dauerhaft laktoseintolerant.

Es scheint möglich und sogar wahrscheinlich, dass ein solches Trauma des Verdauungstraktes dieselbe epigenetische Veränderung auslösen kann, die normalerweise das Laktase-Gen im Kindesalter abschaltet. Wissenschaftler haben andere Fälle von solchen gefunden Umweltbedingte epigenetische VeränderungenObwohl mehr Forschung erforderlich ist, um die Persistenz und die Konsequenzen dieser Änderungen zu ermitteln.

Lebensmittel Das Laktaseenzym zerlegt die Zuckerlaktose in zwei kleinere Zucker, die im Dünndarm aufgenommen werden können. http://www.evo-ed.com, CC BY-NC

Laktoseintoleranz ist hauptsächlich auf Ihre Gene zurückzuführen

Während die Fähigkeit zur Produktion des Lactase-Enzyms nur in etwa 35% der Erwachsenen weltweit bis ins Erwachsenenalter besteht, ist dies der Fall Anteil variiert stark zwischen den ethnischen Gruppen. In den USA beträgt der Anteil an laktosetoleranten Menschen etwa 64%was die Mischung der ethnischen Gruppen widerspiegelt, die das Land bevölkern.

Die Fähigkeit von Erwachsenen, Laktose zu verdauen, erschien vor kurzem beim Menschen. Spezifische genetische Veränderungen - bekannt als Ein-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) -, die die Laktase-Persistenz transportieren, traten unabhängig voneinander in verschiedenen Populationen zur gleichen Zeit auf wie die Domestizierung von Milchtieren. Keines dieser SNPs befindet sich im Laktase-Gen selbst, sondern befindet sich in einer nahe gelegenen Region der DNA seine Aktivität kontrollieren. Wissenschaftler haben versucht herauszufinden, wie diese Änderungen ihren Einfluss auf das Verhalten dieses Gens ausüben.

Lebensmittel Dieses SNP, das 13910-Basenpaare vor dem Laktase-Gen befindet, hat das DNA-Basenpaar C: G durch ein T: A ersetzt. Die Änderung verhindert anscheinend, dass die DNA an dieser Stelle methyliert wird, sodass das Laktase-Gen aktiv bleibt. http://www.evo-ed.com, CC BY-NC

Kürzlich haben Forscher gezeigt, dass einer der SNPs das Niveau von ändert epigenetische Modifikation der DNA in die Laktase-Genkontrollregionen. Insbesondere verhindert das SNP, dass kleine chemische Einheiten, sogenannte Methylgruppen (die aus einem Kohlenstoff- und drei Wasserstoffatomen bestehen) an die DNA gebunden werden. Methylgruppen sind besonders wichtig für die Regulierung der Genaktivität, da sie das Gen abschalten, wenn sie der DNA hinzugefügt werden.

Diese Studien deuten darauf hin, dass das Laktase-Gen nach der frühen Kindheit normalerweise durch DNA-Methylierung abgesperrt wird. Die SNPs, die die DNA-Sequenz in der Kontrollregion verändern, verhindern jedoch, dass diese Methylierung stattfindet. Dies führt wiederum zur Produktion von Laktase, da das Gen erhalten bleibt.

Bisher fünf verschiedene SNPs waren stark miteinander verbunden mit Laktase-Persistenz und ein weiteres 10 oder so wurden in isolierten Populationen gefunden. Die geschätzten Auftrittszeiten dieser SNPs in verschiedenen Kulturen reichen von 3,000 (Tanzania) bis 12,000 (Finnland) vor Jahren. Dass das Merkmal in diesen Bevölkerungsgruppen bestehen blieb und sich ausbreitete, deutet darauf hin, dass die Fähigkeit, Milch über die Kindheit hinaus zu verdauen, einen signifikanten selektiven Vorteil hatte.

Lebensmittel Milchsäurebakterien können die Zuckerlaktose verdauen und Milchsäure als Nebenprodukt erzeugen. Dr. Horst Neve vom Max Rubner-Institut, CC BY-SA

Ihre Mikrobiom- und Laktoseintoleranz

Die Symptome von Laktoseintoleranz Dazu gehören Durchfall, Bauchschmerzen, Krämpfe, Völlegefühl und Blähungen, die alle darauf zurückzuführen sind, dass Laktose im Dünndarm nicht abgebaut wird. Wenn unverdaute Laktose in den Dickdarm gelangt, dringt Wasser ein, um die Laktosekonzentration zu senken und Diarrhoe zu erzeugen. Die Laktose wird schließlich von Mikroorganismen im Dickdarm gefressen und produziert als Nebenprodukte verschiedene Gase, die zu Blähungen, Krämpfen und Blähungen führen.

Neueste Studien haben gezeigt, dass die Symptome einer Laktoseintoleranz können gelindert werden bei manchen Leuten vorbei die Population ihrer Darmmikroben verändern, genannt Mikrobiom, um laktoseverdauende Bakterien zu fördern. Bakterien, die als "Milchsäurebakterien" bezeichnet werden, essen die Laktose, produzieren jedoch anstelle von Gas das Nebenprodukt Milchsäure. Während Milchsäure keinen Nährwert hat, erzeugt sie nicht die unangenehmen Symptome einer Laktoseintoleranz. Diese Anpassung des Darmmikrobioms Es mag sein, dass einige alte Hirtenpopulationen ohne genetischen Nachweis der Laktase-Persistenz eine milchreiche Ernährung tolerierten.

Einnahme von Milchsäurebakterien als Probiotikum kann die Symptome einer Laktoseintoleranz lindern, aber diese Bakterien können im Dickdarm nicht persistieren. Eine vielversprechende neue Strategie besteht darin, den Milchsäurebakterien einen komplexen Zucker zuzuführen, den sie verdauen können, der Mensch jedoch nicht. In ersten klinischen Studien berichteten Probanden, die dieses „Präbiotikum“ verwendeten verbesserte Laktosetoleranz und hatte eine entsprechende Verschiebung in ihrem Darmmikrobiom. Größere klinische Studien sind in Vorbereitung.

Es besteht also Hoffnung für laktoseintolerante Menschen, dass echtes Eis wieder auf der Speisekarte stehen könnte.Das Gespräch

Über den Autor

Patricia L. Foster, Professorin für Biologie, Indiana University

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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