Женщины, как и самки других млекопитающих, вскармливают детей грудным молоком, которое содержит молочный сахар — лактозу. Лактоза обеспечивает до 30% энергетической стоимости молока. В норме у всех детенышей молочный сахар расщепляется в тонком кишечнике специальным ферментом — лактазой. При взрослении у всех млекопитающих, в том числе у части людей, фермент перестает вырабатываться. Природа экономна: до появления животноводства взрослым молоко не было доступно, и вырабатывать ненужный фермент означало бы транжирить ресурсы впустую.
Если фермент лактаза отсутствует, при употреблении молока из тонкой кишки в толстую поступает нерасщепленный молочный сахар, что вызывает неприятные симптомы: метеоризм, вздутие живота, диарею, боли в животе, у некоторых это сопровождается головной болью. Как ни удивительно, далеко не все люди, имеющие такие симптомы, связывают их с выпитым молоком. В России молоко довольно долго считалось полезным продуктом, и связать с ним что-то неприятное иногда не приходит в голову.
Почему возникают такие симптомы?
Молочный сахар лактоза — это дисахарид, состоящий из соединенных между собой молекул моносахаров: глюкозы и галактозы. В тонком кишечнике лактаза разрезает дисахарид на составляющие, и получившиеся моносахара всасываются стенкой кишечника и поступают в кровь. Но дисахариды проникнуть через кишечную стенку не могут. Если в тонком кишечнике лактоза не была расщеплена, то она поступает в толстую кишку и попадает на обед к обитающим там бактериям. В отличие от деликатной лактазы, бактерии разносят лактозу на куски, с образованием углекислого газа, метана, водорода и воды. Газы растягивают кишечник — от этого возникают метеоризм и боли, а еще нерасщепленная лактоза вытягивает в просвет кишки воду, что вызывает диарею.
Если человек с непереносимостью выпьет с утра литр цельного молока, то к рабочему состоянию он вернется только на следующий день. Однако примерно стакан молока может быть усвоен без последствий даже при непереносимости, особенно если выпить его не сразу или употребить в виде молочной каши и иных молочных блюд. Поступая в желудок вместе с пищей, лактоза задерживается в желудке и попадает в кишечник небольшими порциями. Симптомы при этом не успевают развиться. Впрочем, есть люди, столь чувствительные к лактозе, что даже от небольшого количества молока, или даже сыра, или сливочного масла им становится плохо. При отсутствии или сниженном количестве фермента лактазы количество молока, которое будет усвоено без неприятных последствий, зависит от характера питания и состава микробиома кишечника. Некоторые бактерии расщепляют лактозу с не столь тяжелыми последствиями.
Как гены определяют непереносимость молока?
Непереносимость молока бывает врожденная и приобретенная. Врожденная делится на алактазию и первичную гиполактазию. Алактазия — это полное отсутствие лактазы с рождения, заболевание, связанное с нарушением структуры гена лактазы. Младенцы с алактазией раньше погибали, а сейчас есть безлактозные смеси для вскармливания. К счастью, это заболевание очень редкое. Чаще у новорожденных встречается функциональная незрелость ферментной системы, и это тоже может давать эффект непереносимости молока, которая у младенца проходит через некоторое время.
Первичная гиполактазия — это непереносимость молока, связанная с генетически детерминированным возрастным снижением активности гена лактазы и, как следствие, со снижением синтеза лактазы в кишечнике.
Приобретенная непереносимость молочного сахара называется вторичной гиполактазией. Она может возникать при глистной инвазии, после некоторых перенесенных заболеваний, после операционных вмешательств. При устранении причины, что не всегда возможно, непереносимость проходит.
В 1970-е годы было показано, что широко распространенная у некоторых народов непереносимость молока — это не болезнь, как считали до того европейские врачи, а генетически определяемый вариант нормы. В 2002 году финские исследователи обнаружили конкретный участок перед геном лактазы в геноме человека, который определяет, будет ли работать ген у взрослого человека или прекратит свою работу при взрослении. Перед всеми генами есть такие участки, которые не кодируют белок, а определяют, когда и где должен работать ген, когда и где кодируемый геном белок должен синтезироваться.
Открытый финскими учеными участок перед геном лактазы определяет, будет ли с возрастом ген выключен или будет всю жизнь работать как у младенца. Другой участок перед геном лактазы определяет, что ген работает в определенных клетках слизистой тонкой кишки и не работает в других тканях. Все эти участки — это «генетический текст», последовательность нуклеотидов. Возрастное отключение гена лактазы определяет участок длиной примерно в 100 нуклеотидов. У людей европейского происхождения нуклеотид C (цитозин) в этом участке, в позиции LCT-13910, определяет отключение гена с возрастом. А если в этой позиции стоит T (тимин), то ген становится «невыключаемым». У человека есть две копии гена лактазы: один получен от матери, другой — от отца. Для сохранения способности пить молоко достаточно одной копии работающего гена.
Каким образом можно определить, есть ли у человека непереносимость молока?
Существует прямой способ определения того, синтезируется ли лактаза в тонком кишечнике. Для этого берут кусочек слизистой кишки (делают биопсию) и измеряют активность имеющейся там лактазы. Широко применять этот способ невозможно, такие исследования можно делать только при операциях или иных жизненно необходимых вмешательствах. Поэтому обычно используются косвенные методы определения активности лактазы. Например, проводят тест с нагрузкой лактозой: натощак дают выпить 50 грамм лактозы, растворенной в 0,5 литра воды. Такое количество молочного сахара содержится в литре коровьего молока. До этого определяют глюкозу в крови. Через 40 минут после приема повторно определяют содержание глюкозы. Если лактоза расщеплена лактазой на глюкозу и галактозу и эти моносахара всосались в кровь, то глюкометр покажет рост содержания глюкозы в крови. Если же оно не изменяется, значит, ничего не всасывалось и лактаза не работает. К этому добавляют появление или отсутствие симптомов гиполактазии.
Чтобы пациенты не мучились, снять появляющиеся симптомы можно приемом нескольких таблеток активированного угля. Есть методы, в которых измеряют не глюкозу, а уровень галактозы в моче или выдыхаемый водород при помощи специальных приборов. Наконец, с открытием участка LCT-13910 стало возможным определить, какие варианты гена у человека: отключающиеся (в обеих копиях C) или постоянно работающие (сочетание CT или TT). Для этого даже не нужен забор крови — достаточно соскоблить с внутренней поверхности щеки клетки слизистой или собрать слюну, и выделенной из этих материалов ДНК достаточно для анализа. Генетический анализ занимает несколько часов и не доставляет пациенту неудобств. Однако этот анализ не может определить, отключился ли уже ген у подростка или еще работает, или установить, есть ли у пациента при работающих вариантах гена вторичная гиполактазия.
В каком возрасте происходит отключение гена?
Исследования генетиков и врачей в разных странах показали, что в Юго-Восточной Азии, где гиполактазия почти полная (98% населения), ген отключается у части детей уже в возрасте 5–6 лет. В Финляндии возраст отключения гена около 22–25 лет. У одних людей ген отключается немного раньше, у других позже. Исследования проводили, сопоставляя у людей разного возраста вариант гена и активность лактазы, определяемую при помощи описанных выше тестов.
Мы провели такое исследование в России. Возможности использовать тест с лактозной нагрузкой у нас не было, поэтому мы провели косвенную оценку по изменению частоты потребления цельного молока людьми в возрасте от 18 до 50 лет. Оказалось, что до 22 лет средняя частота потребления цельного молока одинакова для всех генотипов, а после этого возраста резко снижается у тех, у кого генетически предопределено выключение гена лактазы.
Однако мы не можем сказать, в каком возрасте развивается непереносимость молока у представителей коренного населения Кавказа или Сибири. Среди них распространена первичная гиполактазия, но в каком возрасте она проявляется — никто не знает. Это может быть важно для школьников, особенно в старших классах. Надо внимательно следить, не появляются ли симптомы после молока, и, если появляются, нужно от него отказаться. Даже при невыключаемом варианте гена в пожилом возрасте происходит снижение активности лактазы как часть общего снижения активности пищеварительных ферментов.
Непереносимость молока влияет на здоровье?
Согласно некоторым исследованиям, почти половина людей с непереносимостью молока не знает о своей особенности. Часть из них не любит молоко и не пьет его, а некоторые пьют, невзирая на недомогания.
Если при непереносимости исключить продукты, содержащие лактозу, никакого вреда здоровью не будет. Лактозу содержит не только цельное молоко, сейчас ее добавляют в продукты быстрого приготовления, кондитерские и мясные изделия. В некоторых лекарственных препаратах тоже содержится лактоза, и это всегда указано на этикетке. В кисломолочных продуктах, масле, сыре содержание лактозы снижается за счет расщепления молочнокислыми бактериями. Однако в ряде продуктов оно может оставаться довольно высоким. При непереносимости можно только на собственном опыте определить, какие продукты вызывают реакцию, что и в каких количествах можно потреблять.
Молоко считается ценным источником кальция. При недостатке кальция и витамина D (он необходим для усвоения кальция) у пожилых людей может снижаться минеральная плотность кости и возрастать риск переломов. Недавнее масштабное исследование в Дании показало, что у лиц с генетически детерминированной гиполактазией чаще снижается минеральная плотность кости в шейке бедра по сравнению с теми, кто может потреблять молоко, однако снижение плотности очень небольшое. В этом исследовании не указано, компенсировалась ли гиполактазия и отказ от молочных продуктов приемом витаминов и препаратов кальция. Есть и другие исследования с довольно противоречивыми результатами. Сделать заключение, влияет ли гиполактазия на состояние костей, пока нельзя. Скорее всего, влияет, в случае, когда молочные продукты приходится исключить, другие источники кальция не представлены в достаточном количестве и образ жизни не обеспечивает выработку витамина D.
Наиболее неприятные последствия можно получить, если при гиполактазии постоянно пить молоко. Даже если это количества, не вызывающие бурной диареи, а сопровождающиеся небольшими расстройствами, нарушение пищеварения может снизить усвоение питательных веществ в кишечнике.
Интересны исследования связи потребления молока со здоровьем. Одно время молоко подозревали в том, что оно повышает риск возникновения некоторых видов рака, но сейчас надежно показано, что это не так. При этом в исследованиях использовали как оценки потребления молока (их устанавливают по опросникам, поэтому они не очень точны), так и генотип по гену лактазы. Раньше было показано, что люди с генетически детерминированной непереносимостью лактозы пьют меньше молока. Значит, разделив обследуемых по вариантам гена лактазы, можно получить две группы, одна из которых потребляет заведомо меньше молока, чем другая. Различия по частоте онкозаболеваний между этими группами не было. Ген оказался очень хорошим инструментом исследования.
Нужно ли людям с непереносимостью лактозы чем-то ее заменять?
Лучше всего проконсультироваться у врача-диетолога, чтобы подобрать сбалансированное питание. Для тех, кто любит молоко, но не переносит лактозу, выпускают безлактозное молоко. Если очень хочется попробовать молока, можно предварительно выпить таблетку лактазы, тогда эксперимент пройдет без неприятных последствий. Принимать без назначения врача препараты и витамины не стоит. В исследованиях показано, что они не всем требуются и могут не только не оказать полезного воздействия, но и ухудшить состояние здоровья при приеме без показаний.
Чем отличается первичная гиполактазия от аллергии на молоко?
Аллергию могут вызывать белки молока. При этом аллергия на молоко имеет все признаки, положенные аллергии: кожные высыпания, насморк, отек Квинке и другие симптомы. Гиполактазия таких симптомов не вызывает. И в том и в другом случае исключение молока облегчает состояние. При аллергии необходимо исключать также продукты, содержащие молочные белки, а при гиполактазии — молочный сахар.
Зависит ли непереносимость лактозы от расы человека?
Различия в способности к усвоению молока между расовыми группами были зафиксированы впервые в 1965 году при обследовании в Балтиморе чернокожих подростков и взрослых, среди которых 73% не способны были расщеплять лактозу, в отличие от 16% в контрольной группе белых. Неспособность пить молоко в то время рассматривалась как следствие болезни либо как угнетение активности фермента из-за особенностей национальной кухни. Однако в настоящее время ясно, что способность расщеплять лактозу у взрослых зависит не от расы, а от того, в каких экологических условиях проживали предки современных людей, населяющих различные регионы, и было ли у них молочное животноводство.
Здесь взаимодействуют различные факторы. Во-первых, интенсивность ультрафиолетового излучения, под действием которого вырабатывается витамин D, необходимый для усвоения кальция. В северных широтах солнца мало, значит, молоко как источник кальция было там особенно ценным ресурсом — именно цельное молоко, так как лактоза способствует усвоению кальция. У ирландцев, англичан, датчан, голландцев, шведов больше 90% взрослых способны усваивать лактозу. Это объясняется тем, что кроме высоких широт этот регион Европы чаще других закрыт облаками, поэтому у населения этой зоны самая светлая кожа, а молочное животноводство хорошо развито. А вот у жителей тех же широт в Сибири кожа темнее, у 70–90% взрослых есть непереносимость молока, и молоко в традиционное питание коренных народов не входит. У них другой источник кальция и витамина D — это оленина, кровь забитых животных, рыба и морские млекопитающие. Отсутствовало молочное животноводство и в Восточной и Юго-Восточной Азии, поэтому здесь непереносимость молока также характерна для большинства населения — почти 100% в Японии, Китае, Корее, Вьетнаме. На Ближнем Востоке и в Африке картина мозаичная.
Некоторые народы, у которых развито молочное животноводство, имеют высокую частоту переносимости лактозы. Но при этом у них «европейская» мутация встречается редко или отсутствует. Зато распространены три других мутации, независимо возникших в том же регуляторном участке гена лактазы. Это иллюстрирует работу отбора: если признак востребован, то мутации, его обеспечивающие, будут отобраны. Такие мутации могли возникать у отдельных людей и намного раньше появления животноводства, но, пока животных не стали доить, эти мутации были бесполезны и не распространялись, отбор их не замечал. У многих народов Средиземноморья частота переносимости молока невысока, и потребляют там преимущественно кисломолочные продукты. Эта традиция могла сформироваться и потому, что солнца там достаточно, и потому, что в теплом климате невозможно долго хранить молоко. Например, у южных итальянцев непереносимость характерна для 70%. Марк Теренций Варрон, римский ученый, живший в I веке до нашей эры, упоминает в своем сочинении «О сельском хозяйстве» [Varro. Res Rusticae], что римляне использовали молоко как слабительное средство, причем самым сильным считалось молоко кобылы. Сейчас мы знаем, что в нем в полтора раза больше лактозы, чем в коровьем молоке.
Исследование ДНК древних скелетов показало, что до 4–6 тысяч лет назад в Европе никто не мог пить молоко, у всех были только гены с вариантом C. Мутация, замена C на T, возникла один раз у кого-то из предков современного населения Европы и широко распространилась не позже 4 тысяч лет назад и не раньше появления молочного животноводства примерно 10 тысяч лет назад. Генетические исследования показывают, что эта замена, дающая возможность взрослым пить молоко, была подхвачена отбором, ее частота быстро (в эволюционных масштабах) возросла. Это значит, что «мутанты» имели существенные преимущества в выживании и размножении, оставляли больше жизнеспособного потомства.
Насколько распространена непереносимость молока в России?
Исследования, которые мы проводили со специалистом по медицинской антропологии Андреем Игоревичем Козловым, посвятившим много лет изучению гиполактазии, показывают, что самая низкая частота первичной гиполактазии (36%) встречается у русских северо-запада России. У русских южных районов она достигает 50%. Примерно с такой же частотой гиполактазия встречается у наших западных соседей — белорусов и украинцев. Коренные народы Сибири и Дальнего Востока имеют гиполактазию на уровне 70–80% и выше. В Уральском регионе — около 50%, у жителей Кавказа (пока немногие группы исследованы) — до 70–80%.
Интересно, что в «Википедии» карты показывают частоту гиполактазии для значительной части территории России как 20%. Такая оценка была получена группой исследователей, которые использовали другие критерии диагностики гиполактазии и получили заниженные цифры. Статьи были опубликованы в медицинских журналах, поэтому именно эту оценку используют врачи. Согласно нашим данным, такой частоты нет ни в одном из регионов России, самая низкая — 36% у северных русских. Полученные Козловым для представителей разных этнических групп оценки частоты гиполактазии на основе нагрузочного теста полностью совпадают с независимо установленными нами частотами генотипа СС, который определяет гиполактазию. Поэтому мы считаем, что наши оценки верные, а данные, указанные в «Википедии» и копирующих ее ресурсах, неточны.
Можно ли вылечиться от непереносимости лактозы?
Вторичную гиполактазию в части случаев можно вылечить вместе с основным заболеванием, которое привело к ее развитию. А вот от генетически детерминированной гиполактазии избавиться нельзя, разве что заменить ген. Но первичная гиполактазия считается вариантом нормы, а не болезни. С ней можно отлично жить, если не увлекаться поглощением лактозы. Непереносимость молока — это не вредно. Вредно не знать о том, что она у вас есть.
Светлана Боринская, генетик