改變機體腸道微生物組真能逆轉乳糖不耐受？

本文系生物谷原創編譯，歡迎分享，轉載須授權

童年以後，全球大約三分之二的人群都會失去消化牛奶的能力，正如我們所知，斷奶後100%的非人類哺乳動物也會失去這種能力，進入成年期，持續消化乳糖（牛奶中的主要糖類）的能力是一種生物學異常表現。

圖片來源：tomcorsonknowles.com

乳糖並不會被腸道直接吸收，相反，其必須被乳糖酶破碎成兩種較小的糖類分子，正常情況下， 產生乳糖酶的基因LCT的活性會在嬰兒期後逐漸下降，然而最新研究表明，該基因活性的下降或許並不是因為遺傳代碼發生了改變，其DNA能被化學性地修飾以便乳糖酶基因的功能被關閉，這種修飾會影響基因的活性並讓DNA序列變得完整，其稱之為「表觀遺傳化修飾」，這種關閉乳糖酶基因的修飾作用並不會在乳糖耐受個體機體中發生，相關研究結果或能幫助研究人員深入闡明乳糖不耐受如何隨著年齡增長或腸道的損傷而發生的。

還有一些人因為遺傳因素原因本應該能夠消化乳糖，但在生命晚期卻失去了這種能力（無論是自發性的或小腸因疾病和其它創傷而受到損傷），在大多數情況下，當患者治療潛在病因時，乳糖不耐受的現象就會消失，但有些人卻會變得永久性地乳糖不耐受。似乎對消化道的創傷會誘發相同的表觀遺傳學改變，進而在個體成年期時關閉乳糖酶基因的表達，當然了後期研究人員還需要進行更為深入的研究來確定這些改變的持久性和後果。

乳糖不耐受主要由於基因的影響

雖然全球範圍內大約有35%的人群能將產生乳糖酶的能力持續到成年期，但這一比例在不同種族群體中差異很大，在美國乳糖耐受的人群比例大約為64%，這就反映了不同人群的混合特性。成年人消化乳糖的能力最近才出現在人類身上，特定的遺傳改變—單核苷酸多態性（SNP）能夠傳遞乳糖酶的持久性，而這在不同種群中獨立出現的時間於其馴化奶牛的時間大致相同。並沒有一個SNP存在於乳糖酶基因中，但卻會存在控制其火星的DNA附近區域中，科學家們一直在試圖闡明這些改變如何對基因的行為產生影響。

圖片來源：kondunn.deviantart.com

最近研究人員通過研究闡明，其中一種SNPs能夠改變乳糖酶基因控制區域中DNA的表觀遺傳化修飾，尤其是，SNP能夠抑製甲基化基團吸附到DNA上，這些甲基化基團對於調節基因活性非常重要，因為其會被添加到DNA上從而關閉基因的表達。研究表明，在兒童早期後，乳糖酶基因通常會被DNA甲基化關閉，然而，改變控制區域DNA序列的SNPs卻會抑製甲基化修飾的發生，從而就會導致乳糖酶的產生，因為基因一直處於開啟狀態。

截至目前為止，研究人員發現，5種不同的SNPs與乳糖酶耐受性密切相關，另外還有10種已經在孤立的種群中被發現，研究人員估計這些SNPs在不同文化中出現的時間從3000年（坦尚尼亞）到12000年（芬蘭）；這些特徵在人群中持續存在並傳播，而且其還表明，人群在嬰兒期之後消化牛奶的能力具有顯著的選擇性優勢。

你的微生物組和乳糖不耐受

乳糖不耐受的癥狀包括腹瀉、胃痛、痙攣和胃脹氣等，這些癥狀的出現都源於小腸無法對乳糖進行分解，隨著未被消化的乳糖進入到大腸中，水也會進入降低乳糖的濃度，從而引發腹瀉，乳糖最終會被大腸中的微生物所消化，伴隨會產生很多副產物，包括引發胃脹氣、痙攣的氣體等。

圖片來源：frontiersin.org

最近有研究表明，通過改變腸道微生物組來促進消化乳糖細菌的產生，這樣就能夠減輕某些人的乳糖不耐受癥狀，具體而言，這些稱之為「乳酸菌」的細菌能夠攝入乳糖但卻會產生乳酸副產物（並非氣體），雖然乳酸並沒有價值，但其不會產生乳糖不耐受讓人不舒服的癥狀，腸道微生物組的這種適應性或許就是一些並沒有乳糖酶持久性遺傳證據的古代牧民耐受富含乳製品飲食的原因。

將乳酸菌作為一種益生菌攝入能夠減緩乳糖不耐受的癥狀，但這些細菌並不會在結腸組織中一直存在，一種潛在的策略就是給乳酸菌餵食一種其能夠消化但人類不能消化的複雜糖類，在最初的臨床試驗中，使用這種「益生元」的受試者報告了機體乳糖耐受性的改善以及其腸道微生物組發生了明顯的改變，後期研究人員還會進行更大的臨床試驗來驗證，因此，對於乳糖不耐受的人群而言，真正的冰淇淋可能會再次出現在其日常菜單中。

原始出處：

【1】Catherine J. E. Ingram，Charlotte A. Mulcare，Yuval Itan， et al. Lactose digestion and the evolutionary genetics of lactase persistence， Human Genetics， 26 November 2008， doi：10.1007/s00439-008-0593-6

【2】Viviane Labrie， Orion J Buske， Edward Oh， et al. Lactase nonpersistence is directed by DNA-variation-dependent epigenetic aging， Nature Structural & Molecular Biology volume 23， pages 566–573 (2016) doi：10.1038/nsmb.3227

【3】Lactose intolerance

【4】Elizabeth M. Martin，Rebecca C. Fry. Environmental Influences on the Epigenome：Exposure- Associated DNA Methylation in Human Populations， Annual Review of Public Health， January 12， 2018， doi：10.1146/annurev-publhealth-040617-014629

【5】Laure Segurel，Celine Bon. On the Evolution of Lactase Persistence in Humans， Annual Review of Genomics and Human Genetics， April 19， 2017， doi：10.1146/annurev-genom-091416-035340

【6】Milena N. Leseva， Richard J. Grand， Hagen Klett， et al. Differences in DNA Methylation and Functional Expression in Lactase Persistent and Non-persistent Individuals， Scientific Reports volume 8， Article number：5649 (2018) doi：10.1038/s41598-018-23957-4

【7】Anke Liebert，Saioa Lopez，Bryony Leigh Jones， et al. World-wide distributions of lactase persistence alleles and the complex effects of recombination and selection， Human Genetics， 23 October 2017， doi：10.1007/s00439-017-1847-y

【8】Rachel Gingold-Belfer，Sigal Levy，Olga Layfer， et al. Use of a Novel Probiotic Formulation to Alleviate Lactose Intolerance Symptoms—a Pilot Study， Probiotics and Antimicrobial Proteins， 07 January 2019， doi：10.1007/s12602-018-9507-7

【9】Can changing the microbiome reverse lactose intolerance？

Patricia L. Foster， April 11， 2019 6.43am EDT