Δημοσιεύθηκε την 1 σχόλιο

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη

πρωτοσέλιδο - Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη

Δείτε με ποιό τρόπο σχετίζονται η λακτόζη, η λακτάση, και με ποιό τρόπο έγινε η μετάλλαξη στους πληθυσμούς, οι οποίοι κατανάλωναν, συστηματικά, το γάλα – Γιατί κάποιοι  άνθρωποι είναι ανθεκτικοί στη λακτόζη? Τί είναι η δυσανεξία στη λακτόζη? Ποιός είναι ο ρόλος της λακτάσης?

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη – Τί είναι η λακτόζη?

Η λακτόζη είναι ένας δισακχαρίτης, ο οποίος έχει αποκλειστική προέλευση το γάλα.

Ο δισακχαρίτης, αυτός, αποτελείται από ένα μόριο γλυκόζης και ένα μόριο γαλακτόζης.

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Ο ανθρώπινος οργανισμός δεν μπορεί να μεταβολίσει την λακτόζη. Ο δισακχαρίτης λακτόζη θα πρέπει να διασπασθεί α) στον μονοσακχαρίτη γλυκόζη και β) στον μονοσακχαρίτη γαλακτόζη. Η διάσπαση (υδρόλυση) της λακτόζης γίνεται με την βοήθεια του ενζύμου της λακτάσης (β-γαλακτοσιδάση).

Η λακτόζη δεν μπορεί να απορροφηθεί, κατευθείαν, στο λεπτό έντερο.

Αντ ‘αυτού, η λακτόζη θα πρέπει, πρώτα, να διασπαστεί σε αυτά, τα απλά σάκχαρα.

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Σχηματική απεικόνιση του μορίου της λακτόζης. Η λακτόζη, μέσω της τροφής, μεταφέρεται στον εντερικό σωλήνα.

Δηλαδή, η λακτόζη θα πρέπει, πρώτα, να διασπαστεί σε γλυκόζη και σε γαλακτόζη.

Στη συνέχεια, η γλυκόζη και η γαλακτόζη απορροφούνται, από τον οργανισμό, του ανθρώπου, και εισέρχονται στο κυκλοφορικό σύστημα του σώματος.

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Σχηματική απεικόνιση της επίδρασης του ενζύμου της λακτάσης στην λακτόζη.

Από εκεί, (δηλαδή, από το κυκλοφορικό σύστημα του σώματος), αυτά, τα δύο απλά σάκχαρα, (η γλυκόζη και η γαλακτόζη), μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε, απευθείας, για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών, του ανθρώπου, ή να  μετατραπούν σε λίπος, το οποίο θα αποθηκευτεί, στο σώμα του ανθρώπου.

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Σχηματική απεικόνιση της διάσπασης της λακτόζης από το ένζυμο της λακτάσης. Τί θα πρέπει να θυμάμαι? Το ίδιο το ένζυμο της λακτάσης δεν μεταβάλλεται και συνεχίζει να διασπά άλλα μόρια λακτόζης.

Δείτε: Λακτάση και Δυσανεξία στην Λακτόζη – Όλα όσα θα πρέπει να γνωρίζετε

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη – Tί είναι η λακτάση?

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Σχηματική απεικόνιση των λαχνών του εντέρου και των μορίων της λακτόζης. Αυτά τα μόρια της λακτόζης μεταφέρονται με την τροφή. Από τις λάχνες του εντέρου παράγονται και απελευθερώνονται μόρια της λακτάσης. Αυτά τα μόρια της λακτάσης μπορούν να διασπάσουν όλα τα μόρια της λακτόζης μέσα στο χρονικό διάστημα κατά το οποίο αυτά τα μόρια της λακτόζης θα βρίσκονται στον εντερικό σωλήνα? Εάν όχι, ποιά θα είναι η περαιτέρω πορεία αυτών των μορίων της λακτόζης?

Η διαδικασία διάσπασης, της λακτόζης, απαιτεί ένα εξειδικευμένο ένζυμο, το οποίο ονομάζεται λακτάση (β-γαλακτοσιδάση).

Η λακτάση βρίσκεται κατά μήκος των κυττάρων, τα οποία καλύπτουν τις λάχνες του άνω μέρος του λεπτού εντέρου.

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Σχηματική απεικόνιση των εντερικών λαχνών και των μορίων της λακτόζης. Όταν τα εντερικά κύτταρα παράγουν το ένζυμο της λακτάσης σε ικανοποιητικές ποσότητες, τότε, η λακτόζη διασπάται ικανοποιητικά σε γλυκόζη και σε γαλακτόζη. Στη συνέχεια, αυτοί οι δύο μονοσακχαρίτες εισέρχονται στο κυκλοφορικό σύστημα. Τα μόρια της λακτόζης τα οποία δεν διασπώνται θα προχωρήσουν προς το παχύ έντερο χωρίς να απορροφηθούν από τον οργανισμό.

Γενικά, τα βρέφη, των θηλαστικών, παράγουν λακτάση για να διασπάσουν την λακτόζη, η οποία περιέχεται στο μητρικό γάλα, το οποίο, αυτά, τα βρέφη καταναλώνουν.

Ωστόσο, η παραγωγή, του ενζύμου, της λακτάσης, μειώνεται με την πάροδο του χρόνου και, τελικά, αυτή, η παραγωγή σταματά εντελώς, συνήθως, κατά το στάδιο του απογαλακτισμού.

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Σχηματική απεικόνιση του γαστροεντερικού συστήματος του ανθρώπου. Τα μόρια της γαλακτόζης τα οποία δεν διασπάσθηκαν εισέρχονται στο παχύ έντερο. Τί θα πρέπει να θυμάμαι? Η απορρόφηση των (θρεπτικών) συστατικών γίνεται μόνον στο λεπτό έντερο. Η όποια διάσπαση της λακτόζης γίνει στο παχύ έντερο ΔΕΝ θα οδηγήσει στην απορρόφηση της γλυκόζης και της γαλακτόζης.

Το ενδιαφέρον είναι ότι, τα θηλαστικά, τα οποία ζουν στην άγρια φύση, αφού απογαλακτιστούν, ποτέ ξανά, αυτά, τα θηλαστικά δεν καταναλώνουν γάλα.

Η διαδικασία, της εξέλιξης, των ειδών, δείχνει ότι, τα θηλαστικά θα ήταν περιττό να συνεχίσουν να παράγουν το ένζυμο της λακτάσης.

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Τα μόρια της λακτόζης κινούνται μέσα στο παχύ έντερο. Η ένταση των κλινικών συμπτωμάτων θα εξαρτηθεί από μια πληθώρα παραγόντων. Το ΚΑΤΑΛΛΗΛΟ προφίλ της μικροχλωρίδας του παχέος εντέρου θα συμβάλλει σημαντικά στην ελαχιστοποίηση των δυσμενών συμπτωμάτων.
Γιατί, όμως?

Διότι η λακτάση δείχνει να είναι ένα άχρηστο ένζυμο, δεδομένου ότι, η μοναδική λειτουργία, της λακτάσης, φαίνεται να είναι η ικανότητά της να διασπά την λακτόζη.

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Δείτε το τί συμβαίνει σε όσους ανθρώπους διαθέτουν επαρκείς ποσότητες από το ένζυμο της λακτάσης. Η λακτόζη διασπάται σε, α) γλυκόζη, και, σε β) γαλακτόζη από το ένζυμο, της λακτάσης, στο λεπτό έντερο.
Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη  – Τί είναι η δυσανεξία στην λακτόζη

Ένα άνθρωπος μπορεί να αφομοιώσει την λακτόζη, όταν, το γονίδιο της λακτάσης (LCT) εκφράζεται (gene expression) στα κύτταρα του εντέρου.

Αν το γονίδιο παρουσιάζει σταδιακή μείωση της δραστηριότητας, δηλ., δεν εκφράζεται, ή όταν, αυτό, το γονίδιο έχει μειωμένη έκφραση, τότε, δεν θα σχηματισθεί αρκετή λακτάση για να μεταβολίσει τη λακτόζη.

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη
Δείτε το τί συμβαίνει σε όσους ανθρώπους δεν διαθέτουν το ένζυμο της λακτάσης. Στην περίπτωση, αυτή, η διάσπαση, της λακτόζης, γίνεται από βακτήρια του παχέος εντέρου. Αυτές, οι ζυμώσεις, θεωρούνται ανεπιθύμητες, καθώς, δημιουργούν την παραγωγή οξέων αλλά και αερίων H2, CO2, και CH4.

Στην περίπτωση, αυτή, μια ποσότητα της λακτόζης περνά από το λεπτό έντερο και φθάνει στο παχύ έντερο.

Το παχύ έντερο του ανθρώπου περιέχει αρκετά τρισεκατομμύρια βακτήρια.

Αυτά τα βακτήρια του παχέος εντέρου έχουν τα κατάλληλα συστήματα ώστε να ζυμώσουν, να μεταβολίσουν αυτήν την λακτόζη.

Στην περίπτωση, αυτή, η διάσπαση, της λακτόζης, γίνεται από τα βακτήρια του παχέος εντέρου.

πρωτοσέλιδο - Λακτόφιλοι και Λακτόφοβοι – Η διαίρεση του κόσμου με βάση το γάλα
Το γάλα περιέχει περίπου 4.7% λακτόζη. Δηλαδή, σε 1 ποτήρι γάλα (250 ml) περιέχονται: 0.25 Χ 4.7% = 11.75 γραμμάρια λακτόζης. Μοριακό Βάρος Λακτόζης = 342. Άρα σε 1 ποτήρι γάλα περιέχονται 11.75 / 342 = 0.034 mol λακτόζης. Άρα σε 1 ποτήρι γάλα περιέχονται (6.022 Χ 10^23) Χ 0.034 = 2 Χ 10^22 μόρια λακτόζης. Εγώ έχω την ικανότητα να παράξω τόση λακτάση η οποία να διασπάσει αυτήν την ποσότητα της λακτόζης, όσο αυτή η λακτόζη θα βρίσκεται στο λεπτό έντερο?

Αυτές, οι ζυμώσεις, θεωρούνται ανεπιθύμητες, καθώς, δημιουργούν την παραγωγή οξέων, όπως είναι το γαλακτικό οξύ, το βουτυρικό οξύ, το οξικό οξύ, κ.α., αλλά και αερίων, όπως, το H2, το CO2, και το CH4.

Αυτά, τα αέρια, προκαλούν τα διάφορα κοιλιακά συμπτώματα, όπως, είναι, το φούσκωμα, το κοιλιακό άλγος και ο χρόνιος τυμπανισμός.

Τα προϊόντα, της ζύμωσης, αυξάνουν την οσμωτική πίεση εντός του παχέος εντέρου, προκαλώντας αύξηση της ροής των υγρών προς το έντερο, και ως εκ τούτου διάρροια.

Οι παραδοσιακοί κτηνοτρόφοι, δια μέσω, των χιλιετιών, απέκτησαν εκείνη, την ικανότητα, η οποία επιτρέπει στο γονίδιο της λακτάσης, να συνεχίσει να εκφράζεται, σε όλη την διάρκεια της ζωής τους.

Η δυσλειτουργία, αυτή, μέσω της εμφάνισης κλινικών συμπτωμάτων ονομάζεται δυσανεξία στη λακτόζη (lactose intolerance)

Στην περίπτωση αυτή οι καταναλωτές κατευθύνονται σε γαλακτοκομικά προϊόντα με μικρή περιεκτικότητα σε λακτόζη.

Δείτε: Λακτόζη και γαλακτόζη στα γαλακτοκομικά προϊόντα – Τί θα πρέπει να ξέρω? Μέρος 1ο

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη  – Πληθυσμοί Ανθεκτικοί στην λακτόζη και Πληθυσμοί Μη ανθεκτικοί στην λακτόζη
Τυρί Χαλούμι. Στο τυρί Χαλούμι δεν λαμβάνει χώρα κάποιου είδους ζύμωση. Ως εκ τούτου το τυρί Χαλούμι έχει μικρή οξύτητα (υψηλή τιμή pH). Τί συμπεραίνουμε λοιπόν? Ότι η περιεκτικότητα σε λακτόζη στο τυρί Χαλούμι είναι υψηλή. Βέβαια, εμείς θα πρέπει να θυμόμαστε ότι η λακτόζη είναι μια υδατοδιαλυτή ουσία. Συνεπώς η περιεκτικότητα του τυριού Χαλούμι σε λακτόζη θα σχετίζεται και με την υγρασία του τυριού αυτού.

Κάποιοι άνθρωποι χαρακτηρίζονται από μετάλλαξη, η οποία επιτρέπει στο γονίδιο, της λακτάσης, να συνεχίσει να εκφράζεται, σε όλη την διάρκεια της ζωής τους.

Αυτοί, οι άνθρωποι, λέγονται ανθεκτικοί στη λακτόζη (lactase persistent).

Σε αντίθεση, όσοι άνθρωποι, απώλεσαν, λιγότερο ή περισσότερο, αυτό τα χαρακτηριστικό, ονομάζονται μη ανθεκτικοί στη λακτόζη (lactase impersistent).

Αυτό είναι ένα πολύ σκληρό τυρί τύπου Grana. Η τιμή pH αυτού του τυριού είναι 5.48. Γενικά, σε αυτού του είδους τα τυριά, εμείς δεν θα παρατηρήσουμε μια χαμηλή τιμή pH. Παρόλα αυτά, η περιεκτικότητα σε λακτόζη αυτού του τυριού είναι χαμηλή διότι αυτό το τυρί έχει μικρή περιεκτικότητα σε υγρασία.

Ορισμένοι πληθυσμοί της υποσαχάριας Αφρικής, της Ευρώπης, της Μέσης Ανατολής και της Νότιας Ασίας έδειξαν υψηλές συχνότητες, αυτών, των μεταλλάξεων.

Ως αποτέλεσμα, αυτοί, οι πληθυσμοί, διατηρούν τη δραστηριότητα της λακτάσης (δηλαδή το γονίδιο συνεχίζει να εκφράζεται) καθ ‘όλη τη διάρκεια της ζωής τους.

Σε αντίθεση, άλλοι πληθυσμοί χαρακτηρίζονται από την αλληλουχία του DNA των αρχαίων θηλαστικών, με αποτέλεσμα, να διακόπτεται η δραστηριότητα της λακτάσης μετά το στάδιο του απογαλακτισμού.

Ποτό κεφίρ και σπόροι του κεφίρ. Αυτή η αυξημένη οξύτητα είναι ένδειξη ότι ένα σημαντικό τμήμα της λακτόζης του αρχικού γάλακτος έχει ζυμωθεί. Από την άλλη μεριά. Αυτό το ποτό περιέχει, συνήθως, 85 με 90% υγρασία. Συνεπώς, η περιεκτικότητα αυτού του ζυμωμένου γάλακτος σε λακτόζη μπορεί να είναι κοντά στο 3%.
Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη  – Η μετάλλαξη φανερώνει μια υψηλότερη εξελικτική ικανότητα?

Έχει διαπιστωθεί ότι, όλες οι ομάδες, οι οποίες εμφανίζουν υψηλές συχνότητες, τέτοιων μεταλλάξεων, μοιράζονται μια κοινή ιστορία της εξημέρωσης των γαλακτοπαραγωγικών ζώων.

Ακολούθως, αυτές, οι πληθυσμιακές ομάδες, συνδέονται, μεταξύ τους, και μέσω της εξάρτησης από το γάλα, το οποίο παράγουν, αυτά, τα γαλακτοπαραγωγικά ζώα.

Το γιαούρτι ενδείκνυται για όσους έχουν Δυσανεξία στην Λακτόζη. Γιατί άραγε ειδικά το γιαούρτι? Η δημιουργία του γιαουρτιού οφείλεται σε δύο θερμόφιλα οξυγαλακτικά βακτήρια. Στο είδος Str. thermophilus και στο είδος Lb. bulgaricus. Η απορρόφηση, δηλαδή η είδοδος της λακτόζης σε αυτά τα δύο οξυγαλακτικά βακτήρια γίνεται με το σύστημα lactose permease.

Τα γαλακτοπαραγωγικά ζώα εξημερώθηκαν στον Αρχαίο κόσμο, περίπου, πριν από 10.000 – 15.000 χρόνια.

Εμείς καταλαβαίνουμε ότι, ο Άνθρωπος της Νεολιθικής Εποχής, ως συλλέκτης τροφίμων ”food gather”, ο ίδιος ήταν μη ανθεκτικός στη λακτόζη.

Η εξημέρωση των γαλακτοπαραγωγικών ζώων, η εκμάθηση του αρμέγματος, και η κατανάλωση γάλακτος, και γαλακτοκομικών προϊόντων, προώθησε την μετάλλαξη για την συνεχή παραγωγή (δηλαδή την έκφραση του γονιδίου) της λακτάσης.

Σχηματική απεικόνιση του τρόπου εισόδου της λακτόζης στο κύτταρο με το σύστημα lactose permease. Η διάσπαση της λακτόζης γίνεται μέσα στο κύτταρο από το ένζυμο λακτάση (β-γαλακτοσιδάση). Η καταστροφή των κυττάρων των βακτηρίων στο στομάχι θα απελευθερώσει την λακτάση στο γαστροεντερικό σύστημα του ανθρώπου.  

Εμείς είναι εύκολο να υποθέσουμε ότι, αυτές, οι μεταλλάξεις έδωσαν την ικανότητα στους ανθρώπους να μπορούν να αφομοιώνουν το γάλα, καθ ‘όλη τη διάρκεια της ζωής τους.

Οι μεταλλάξεις, αυτές, έδωσαν, λοιπόν, ένα πλεονέκτημα στους πληθυσμούς, οι οποίοι ασχολούντο με την κτηνοτροφία και την γαλακτοπαραγωγή.

Αυτοί, οι αρχαίοι κτηνοτρόφοι-γαλακτοπαραγωγοί και καταναλωτές γάλακτος θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν ένα νέο τρόφιμο πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά.

Μια επιλογή για τους ΜΗ ανθεκτικούς στην λακτόζη. Το γάλα χωρίς λακτόζη διατίθεται παντού στο εμπόριο. Με ποιό δημιουργείται αυτό το γάλα? Οι παρασκευαστές προσθέτουν το ένζυμο λακτάση στο γάλα. Δηλαδή, αυτό το γάλα περιέχει τον μονοσακχαρίτη γλυκόζη και τον μονοσακχαρίτη γαλακτόζη.

Συνεπώς, τα άτομα, με το χαρακτηριστικό της μετάλλαξης, θα είχαν καλύτερη θρέψη, θα ήταν υγιέστερα, και θα γεννούσαν περισσότερους απόγονους, οι οποίοι, επίσης, θα είχαν αυτήν, την μετάλλαξη.

Δηλαδή, αυτοί, οι πληθυσμοί θα είχαν υψηλότερη εξελικτική προσαρμοστικότητα, (evolutionary fitness).

Η λακτόζη, η λακτάση, το γάλα και η μετάλλαξη – Η.Π.Α., ένα ενδιαφέρον παράδειγμα προς εξέταση
Ποιοί πληθυσμοί εμφανίζουν Δυσανεξία στην Λακτόζη? Η Κίνα σε όλη την ιστορία της ΠΟΤΕ δεν είχε μια καλή σχέση με το γάλα. Παρόλα αυτά, τα τελευταία χρόνια αυτό δείνει να αλλάζει. [Encyclopaedia Britannica].

Οι ιθαγενείς Αμερικανοί δεν κατανάλωναν γάλα, καθώς, δεν υπήρχαν εξημερωμένα γαλακτοπαραγωγικά ζώα, τα οποία, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον σκοπό αυτό.

Ουσιαστικά, λοιπόν, όλοι οι ιθαγενείς Αμερικανοί είναι μη ανθεκτικοί στη λακτόζη (lactase impersistent).

Οι περισσότεροι Ευρωπαίοι άποικοι, με καταγωγή από βορειοευρωπαϊκές χώρες, είναι ανθεκτικοί στη λακτόζη (lactase persistent).

Το ένζυμο της λακτάσης διατίθεται στο εμπόριο.

Οι Αφρικανοί, οι οποίοι μεταφέρθηκαν στην Βόρειο Αμερική, ως σκλάβοι, είναι επίσης μη ανθεκτικοί στη λακτόζη, καθώς, προέρχονταν κυρίως από αγροτικούς πληθυσμούς.

Δείτε: Λακτόφιλοι πληθυσμοί και Λακτόφοβοι πληθυσμοί – Η διαίρεση του κόσμου με βάση το γάλα

Η μετανάστευση, από την Νότια Ευρώπη, την Ασία, την Λατινική Αμερική καθώς, επίσης, και οι γάμοι, μεταξύ, των διαφορετικών ομάδων, στην ιστορία των Η.Π.Α., έχουν ως αποτέλεσμα, το ποσοστό ανθεκτικότητας στη λακτάση, του πληθυσμού, των Η.Π.Α., να εκτιμάται, περίπου, στο 75% (National Dairy Council, 2012).

Το ποσοστό, αυτό, σε αυτούς, οι οποίοι έλκουν την καταγωγή τους, από την Βόρειο Ευρώπη είναι 90%.

Για τους Αφροαμερικανούς, τους ιθαγενείς Αμερικανούς, και τους Ασιάτες Αμερικανούς, το ποσοστό είναι 10 έως 25% (NIH Consensus Development Conference, 2010).

 

Δείτε περισσότερα:

Absence of the lactase-persistence-associated allele in early Neolithic Europeans. Burger, J; Kirchner, M; Bramanti, B; Haak, W; Thomas, MG. Proc Natl Acad Sci USA. 2007 104, 3736-3741.

Impact of selection and demography on the diffusion of lactase persistence. Gerbault, P; Moret, C; Currat, M; Sanchez-Mazas, A. PloS ONE, 2009 4, e6369

Lactose nutrition and natural selection. Flatz, G; Rotthauwe,HW: Lancet. 1973 2, 76–77.

Genetics of lactase persistence and lactose intolerance. Swallow, DM. Ann Hum Genet. 2003 37, 197-219.

 

 

 

 

 

Facebook Comments

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.