Генетичні аспекти гіполактазії дорослого типу

1 одиниця цитогенетичної та молекулярної генетики, лікарня Мадонна делле Граці, Матера, Італія

2 Відділ медичної генетики, Policlinico Tor Vergata, Рим, Італія

3 відділення клінічної хімії, лікарня Мадонна делле Граці, Матера, Італія

* Автор-кореспондент: д-р Доменіко Делл'Едера
Відділ цитогенетичної та молекулярної генетики, лікарня Мадонни делле Граці
Contrada Cattedra Ambulante, Матера 75100, Італія
Тел .: 0835253439
Електронна пошта: [електронна пошта захищена]

Дата отримання: 19 вересня 2016 р .; Дата прийняття: 26 жовтня 2016 р .; Дата публікації: 2 листопада 2016 року

Цитування: Dell’Edera D, Nicoletti FP, D’Apice MR, Allegretti A, Epifania AA (2016) Генетичні аспекти гіполактазії дорослого типу. J Gastrointest Dig Syst 6: 475. doi: 10.4172/2161-069X.1000475

Відвідайте для отримання додаткових статей за адресою Журнал шлунково-кишкової та травної системи

Анотація

Передумови та завдання: Лактоза є дисахаридним цукром і міститься в молоці та похідних ссавців. Непереносимість лактози - це нездатність метаболізувати лактозу через відсутність необхідного ферменту лактази в травній системі. Генетично фізіологічна гіполактазія (первинна ЛМ) пов'язана з поліморфізмами LCT-13910 C/T та LCT-22018 G/A. Мета цього дослідження була зосереджена на діагностиці та лікуванні непереносимості або порушення всмоктування лактози у когорти з 983 пацієнтів щодо появи неспецифічних симптомів, що свідчать про непереносимість лактози.

Методи: Робота була розділена на наступні етапи: діагностика непереносимості лактози або мальабсорбції; Перевірити частоту дефіциту первинної лактази серед популяції Лукана (Італія); Оцініть покращення симптомів після діагностики та вплив на якість життя (Q.O.L: Quality Of Life) в результаті ферментативної та/або харчової терапії у нетерпимих суб'єктів. Оцініть співвідношення генотип/фенотип, вивчаючи варіанти -13910 C> T і -22018 A> G в гені LPH.

Результати: З 983 учасників 668 суб'єктів (67,95%) мали позитивну гомозиготну мутацію (пов'язану з-13910CC гіполактазним фенотипом), 314 суб'єктів (31,94%) мали позитивну гетерозиготну мутацію (пов'язану з -13910CT лактазним стійким фенотипом) і лише у 1 суб'єкта (0,1%) 2 алелі не мутували (-13910TT домінантний гомозиготний). У цій роботі виявлено 67,95% учасників із позитивною гомозиготною мутацією (-13910CC).

Висновки: Порушення всмоктування лактози - стан, поширений в Італії, але набагато рідше - синдром непереносимості. Приступаючи до дієти, яка апріорі виключає молоко та похідні, за відсутності остаточного діагнозу це може негативно вплинути на добробут організму. Генетичний тест справді простий і неінвазивний, підтверджує або виключає порушення всмоктування та за певних обставин забезпечує прогностичний тест для виявлення первинної гіполактазії задовго до її клінічного прояву.

Ключові слова

Лактаза флоризин гідролаза; Персистенція лактази людини; Ген LCT

Вступ

Лактоза - це дисахарид цукор і міститься в молоці та похідних ссавців. Кишкові ворсинки виділяють фермент, який називається лактаза флоризин гідролаза (LPH), щоб перетравити його. Цей фермент розщеплює молекулу лактози на дві її субодиниці - прості цукру глюкозу та галактозу, які можуть абсорбуватися та бути доступними в крові. LPH присутній переважно вздовж мембрани кисті диференційованих ентероцитів, що вистилають ворсинки тонкої кишки. У людини ген лактази (LPH) кодується геном LCT. Ген LCT має довжину 49,3 кб і розташований на довгому (q) плечі хромосоми 2 у положенні 21. Він містить 17 екзонів і перекладений у 6 kb транскрипт [1].

Зростає усвідомлення того, що глибокі зміни в харчуванні відбулися від передісторії до недавнього часу, за еволюційною шкалою часу, геном людини. Зокрема, під час неоліту люди демонстрували низьку активність ЛПГ через дієту, бідну лактозою. На більш пізньому етапі зміна режиму харчування та споживання молока призвело до генетичної мутації, яка надмірно експресувала фермент LPH [2].

Нещодавно аналіз нерівноваги зв'язків та побудови гаплотипів [3] виявив у європейській популяції сильну асоціацію двох єдиних асоційованих ОНП із "стійкістю до лактази людини", розміщеними 14 kb (-13910 C> T) та 22 kb ( -22018 A> G) вище за вихідний кодон гена LPH, в інтронах 9 та 13, відповідно сусіднього гена Mini Chromosome Maintenance 6 (MCM6), підсилювач промотору LPH.

Як правило, "первинна гіполактазія" пов'язана з генотипом -13910CC, тоді як генотипи -13910CT та -13910TT пов'язані з фенотипом "стійкість лактази". Поліморфізм -22018GG також пов'язаний з дуже низьким рівнем лактази. Він майже завжди пов'язаний з поліморфізм -13910CC.

Для того, щоб зрозуміти ці генотипи, дослідження гена LCT на ДНК восьми неолітичних людей, виявлених у кістках (від 5500 до 5000 змінного струму), не виявило мутації гена, відповідального за стійкість лактази людини [4]. З цих даних гіпотеза про відбір особин, здатних перетравлювати молоко, розпочалася лише в неоліті з скотарством. Цей процес відбору визначив два різні фенотипи: перший - лактаза стійкий, а другий - не має лактази.

Вроджений дефіцит (CDL = вроджений дефіцит лактази) передається шляхом аутосомно-рецесивного успадкування; повідомляється про декілька випадків, переважно з Фінляндії (частота 1: 60000).

Первинний дефіцит складається з фізіологічного зниження ферментативної активності, особливо після відлучення, залежно від расових та генетичних факторів. До 2 років усі діти виробляють лактазу для прийому грудного молока; поступово вироблення ферментів частково зменшується і непереносимість лактози відбувалися і були найрізноманітнішими. Вторинний дефіцит - це транзиторний стан, ймовірно через патологічний стан, який пошкоджує ворсинки кишечника і тим самим заважає всмоктуванню лактази (тобто гострому гастроентерит, целіакія, запальні захворювання кишечника, хіміотерапія тощо); проте після загоєння епітелію лактаза відновлює свою належну функцію. Метою цього дослідження було діагностування та лікування непереносимості лактози та мальабсорбції шляхом спостереження за когортою з 983 пацієнтів із симптомами, пов'язаними з цим розладом. Це дослідження має важливе значення, оскільки представляє перше дослідження, проведене в регіоні південної Італії.

Матеріал та методи

Це дослідження було проведено в “Відділі цитогенетичної та молекулярної генетики, лікарні Мадонни делле Граці, Матера, Італія”. Після появи симптомів непереносимості лактози спостерігали 983 пацієнта. Дослідження було розроблено в такі моменти:

А) діагностика непереносимості лактози та порушення всмоктування;

Б) Аналіз загальної частоти дефіциту первинної лактази серед населення регіону Базіліката (Італія);

В) Оцінка впливу ферментативного та/або аліментарного лікування на контроль симптомів та якість життя (Q.O.L) у нетерпимих суб’єктів.

Дослідження включало 2 когорти пацієнтів:

i) з непереносимістю лактози, що підлягає генетичній оцінці щодо захворювання гіполактазією; після діагностики пацієнтів навчали дотримуватися правильної дієти та екзогенно приймати додаткову лактазу (7500 UI бета-галактозидази з Aspergillus oryzae ), каолін (протидіарейний) та ефірні олії фенхелю (спазмолітик);

ii) з мальабсорбцією лактози, для якої не потрібно було коригувати споживання їжі. Через кілька місяців з моменту встановлення діагнозу (2–18 місяців) з включеними пацієнтами зв’язались (телефоном або електронною поштою) та запросили відповісти на конкретний опитувальник, що стосується симптомів після діагностики та оцінки харчування.

Молекулярний аналіз гена LCT забезпечує:

Зразки крові, зібрані в EDTA-K3, тестували для аналізу ДНК. Проведений молекулярний аналіз передбачав наступні етапи:

Виділення ДНК, починаючи з 25 мкл крові, за допомогою екстракційного набору Promega Italiy S.r.l. (Система DNA IQ ™, код C6701).

Ланцюгова реакція полімерази (ПЛР) та зворотна гібридизація. Процедура включає два етапи: ампліфікація ПЛР з використанням біотинільованих праймерів та гібридизація продуктів ампліфікації до тест-смужки, що містить специфічні для алеля олігонуклеотидні зонди, іммобілізовані у вигляді масиву паралельних ліній. Зв’язані біотинільовані послідовності виявляють за допомогою стрептавідин-лужної фосфатази та кольорових субстратів. Ампліфікація та зворотна гібридизація на смузі були отримані з використанням комерційних наборів, виготовлених Nuclear Laser Medicine (код AC079).

Результати

З січня 2009 року по травень 2015 року з 983 учасників 668 суб'єктів (67,95%) мали позитивну гомозиготну мутацію (пов'язану з -13910CC-гіполактазним фенотипом), 314 суб'єктів (31,94%) мали позитивну гетерозиготна мутація (асоційований із стійким до лактази -13910CT фенотипом) і лише у 1 суб’єкта (0,1%) 2 алелі не мутували (-13910TT домінантний гомозиготний) (Таблиця 1).

Роки 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Всього

Гомозиготи (-13910CC: lct/lct)	45	51	91	94	116	159	112	668
Гетерозиготний (-13910CT: lct/LCT)	21	28	39	46	33	74	73	314
дикий тип (-13910TT: LCT/LCT)	0	0	0	0	0	0	1	1
Разом	66	79	130	140	149	233	186	983

Таблиця 1: Виявлені генотипи LCT.

В Таблиця 2 про спостережувані фенотипи повідомляли, вказуючи за допомогою «lct» мутований алель, а за допомогою «LCT» алель дикого типу. Вимірюючи частоту алелів у 983 учасників (оцінювали 1966 алелів), аналіз виявляє, що 1650 алелів (83,88%) показали -13910C SNP, пов'язаних з гіполактазією, а 316 алелів (16,12%) показали -13910T SNP, пов'язаних з лактазою наполегливий. Результати показали наявність у більшості учасників в одиночній або подвійній копії алелю «lct» (-13910C), асоційованого з гіполактазією; цей результат узгоджується з теорією Каваллі Сфорца [5]: гіполактазія властива особинам "дикого типу", тоді як здатність засвоювати лактозу походить від алелю "LCT" (-13910T) і представляє сприятливу мутацію протягом еволюція від перших видів скотарства (10000 років тому).

Генотип lct/lct LCT/lct LCT/LCT Усього

Кількість особин	668	314	1	983
Показник%	67,95%	31,94%	0,1%	100

Таблиця 2: Виявлені генотипи LCT.

Первинна гіполактазія - це хвороба, яка вражає велику кількість суб’єктів, і на неї в першу чергу впливає етнічна приналежність; насправді цей стан в значній мірі поширений в Азії, Африці та Австралії [6], тоді як населення Північної Європи має імунітет до цієї хвороби. В Італії близько 40-50% дефіциту лактази серед населення, особливо в південних регіонах (70% у Кампанії та Сицилії) [7,8]. У цій роботі виявлено 67,95% учасників із позитивною гомозиготною мутацією (-13910CC).

Обговорення

З результатів дослідження нам очевидно суттєве покращення після діагностики симптомів та Q.O.L. вплив шляхом додавання ферментативного та/або аліментарного лікування у осіб з непереносимістю лактози: 82% осіб з непереносимістю відчули поліпшення симптомів і лише 18% пацієнтів повідомили про немодифіковану симптоматику (Фігура 1); Q.O.L. покращився у 62% осіб, тоді як 38% виключили значне покращення умов їх життя (Малюнок 2).

Фігура 1: Поліпшення симптомів у пацієнтів з непереносимістю.