Персистенция лактазы: генетика взрослых¶

Персистенция лактазы — это генетически обусловленная способность взрослого человека сохранять активность фермента лактазы в тонком кишечнике, что позволяет эффективно переваривать лактозу (молочный сахар) на протяжении всей жизни. У большинства млекопитающих, включая большинство человеческих популяций, активность лактазы после окончания грудного вскармливания резко снижается (гиполактазия взрослого типа), однако у части людей в результате мутаций в регуляторной области гена LCT экспрессия фермента сохраняется. Персистенция лактазы является классическим примером недавней эволюционной адаптации человека, связанной с развитием скотоводства.

¶Генетические основы

Сам ген лактазы (LCT) расположен на длинном плече 2-й хромосомы (локус 2q21). Ключевую роль в регуляции его экспрессии играет соседний ген MCM6, содержащий энхансерные участки. Мутации в этих регуляторных зонах определяют, будет ли ген LCT активен во взрослом возрасте.

Наиболее изученным и распространённым вариантом является однонуклеотидный полиморфизм C/T-13910 (rs4988235). Наличие аллеля T в гомозиготном (T/T) или гетерозиготном (C/T) состоянии ассоциировано с персистенцией лактазы у европейцев. Второй значимый полиморфизм — G/A-22018 (rs182549), часто наследуемый совместно с первым.

У популяций Африки и Ближнего Востока обнаружены иные мутации, дающие тот же фенотипический эффект: например, G/C-14010 у скотоводческих народов Восточной Африки (масаи, тутси) и C/G-13915 у бедуинов. Таким образом, персистенция лактазы возникла в разных регионах независимо, что является примером конвергентной эволюции.

Наследование признака — аутосомно-доминантное. Генотип C/C-13910 соответствует классической гиполактазии взрослого типа.

¶Распространённость

Частота персистенции лактазы крайне неравномерна по миру и коррелирует с историей животноводства:

• Северная Европа: 90–95 % (Швеция, Дания, Нидерланды);
• Центральная и Восточная Европа: 70–85 % (в России — около 70–80 % у русских, ниже у народов Поволжья и Сибири);
• Средиземноморье: 40–60 %;
• Ближний Восток и Средняя Азия: 50–70 %;
• Восточная Азия: 5–15 % (Китай, Япония, Корея);
• Африка южнее Сахары: от 10 % у земледельческих народов Западной Африки до 80–90 % у скотоводов-тутси.

¶Эволюционное значение

Считается, что персистенция лактазы закрепилась под действием положительного отбора около 7–10 тысяч лет назад, параллельно с одомашниванием крупного рогатого скота, коз и овец. Молоко стало доступным источником жидкости, кальция и калорий, что давало селективное преимущество его усваивающим индивидам. Оценки возраста мутации C/T-13910 у европейцев варьируют от 5 до 12 тысяч лет.

Интересно, что в некоторых регионах (например, у монголов) персистенция лактазы встречается с умеренной частотой, несмотря на развитое скотоводство, что объясняется преимущественным употреблением кисломолочных продуктов с пониженным содержанием лактозы.

¶Клинические аспекты

Отсутствие персистенции (гиполактазия) — это нормальное состояние для большинства взрослых людей, а не патология. При употреблении молока у таких лиц непереваренная лактоза ферментируется микрофлорой толстой кишки, вызывая метеоризм, диарею и дискомфорт.

Диагностика проводится с помощью водородного дыхательного теста, генетического тестирования (определение полиморфизма C/T-13910) или биопсии тонкой кишки. Люди с персистенцией лактазы, напротив, способны без симптомов употреблять свежее молоко в значительных количествах.

В России генетический тест на персистенцию лактазы широко используется в клинической практике для дифференциальной диагностики причин диспепсии.

¶Культурные и практические следствия

Различия в персистенции лактазы объясняют традиционные пищевые различия: в Северной Европе и России распространено употребление цельного молока, тогда как в Восточной Азии и у многих народов Африки традиционными являются ферментированные продукты (йогурт, кефир, кумыс, айран), в которых лактоза частично расщеплена бактериями.

Современная пищевая промышленность учитывает этот фактор, выпуская безлактозное молоко и препараты фермента лактазы для лиц с гиполактазией.

¶Источники

• Swallow D. M. Genetics of lactase persistence and lactose intolerance // Annual Review of Genetics, 2003.
• Enattah N. S. et al. Identification of a variant associated with adult-type hypolactasia // Nature Genetics, 2002.
• Ingram C. J. et al. Lactose digestion and the evolutionary genetics of lactase persistence // Human Genetics, 2009.
• Кузнецова Г. Г., Бородина Г. В. Генетические аспекты персистенции лактазы // Медицинская генетика, 2015.