Tolerantní zlodeji mlieka

Autor: Tomáš Paulech | 8.5.2014 o 18:42 | Karma článku: 14,87 | Prečítané:  15725x

Je to už pár tisíc rokov, čo začal človek experimentovať s konzumáciou mlieka od domestikovaného dobytka. Stali sa z nás celoživotné dojčatá kradnúce materské mlieko iným živočíšnym druhom. Schopnosť tolerovať a stráviť v dospelosti mliečny cukor (Laktózu) vznikla vďaka drobným mutáciám konkrétnych génov a umožnila populáciám, hlavne tej našej, európskej, dostať sa k výdatnému zdroju živín. Intolerantná je ale ešte stále polovica ľudstva.

3D vizualizácia enzýmu Laktáza3D vizualizácia enzýmu Laktázazdroj: thesweetscientists.blogspot.sk/

Celkom na začiatku tohto príbehu, teda pred asi 10.000 rokmi, vládla na Zemi globálna intolerancia. Teda na tú Laktózu. Nikto z dospelých ľudí nedisponoval zmutovaným génom, ktorý by ju umožnil tráviť. Čo vlastne myslíme tým trávením? Je to vcelku jednoduchá chemická reakcia, pri ktorej sa inak nepoužiteľná Laktóza mení na iné, ľahko stráviteľné cukry - Glukózu a Galaktózu. Aby táto reakcia na začiatku tenkého čreva prebehla, musí byť pri nej prítomný sprostredkovateľ – enzým Laktáza. Enzýmom nazývame špeciálne druhy bielkovín (proteínov), ktorých účelom je práve takéto sprostredkovanie chemických reakcií v tele, ktoré by bez nich neprebehli (vôbec, alebo neprijateľne pomaly).

A už sme zasa pri génoch. Každá bielkovina je vlastne dlhá molekula (polymér) zložená z jednoduchších podjednotiek – aminokyselín. Bielkoviny, teda aj enzýmy, si telo vytvára na základe presného receptu z DNA, kedy sa vždy 3 písmená DNA (tzv. triplet) preložia do konkrétnej aminokyseliny. Retiazka niekoľkých stoviek aminokyselín potom vytvorí konkrétnu bielkovinu.1

V ranom detstve sa Laktáza tvorí v našom tele prirodzene, nakoľko chceme byť mamou dojčený a preto deti s trávením mlieka problém nemajú.2 Od druhého až piateho roku sa produkcia enzýmu v tele utlmuje, až počas puberty celkom ustane. Dospelý človek teda bežne enzým Laktázu netvorí, hoci v DNA na neho má napísaný recept. Preto väčšina ľudstva kravské mlieko nedokáže stráviť a po jeho konzumácii trpí silnými črevnými problémami, ktoré väčšinou obnášajú odchod takejto potravy horným aj dolným koncom zažívacieho traktu. Príčinou týchto príznakov je, že kým sa Laktóza nerozloží v tenkom čreve, nie je schopná prejsť do krvného obehu a nestrávená sa rozkladá inak - fermentáciou baktériami v čreve, pričom metabolické produkty týchto baktérií (zväčša plynné) dráždia sliznice čreva.

Laktose_molecule_cut.png

Mliečny cukor Laktóza je hydrolýzou rozdelený na Glukózu a Galaktózu vďaka enzýmovým "nožniciam" s názvom Laktáza

Niekedy však zasiahne náhoda. Asi pred 7500 rokmi sa niekde tu v Európe vyskytol človek s mutáciou jediného písmena DNA. Táto mutácia nezmenila priamo gén LCT pre výrobu samotnej Laktázy nachádzajúci sa na 2. chromozóme. To by pravdepodobne totiž znamenalo, že gén pokazí a to by jedincovi skôr uškodilo. Ovplyvnila ale niečo iné - reguláciu jeho tvorby – gén MCM6.3 Ten je zodpovedný za spomenuté postupné vypínanie tvorby laktázy pri dospievaní. Človek s mutáciou v MCM6 aj v dospelosti tvoril enzým a stal sa tak schopný tráviť kravské mlieko po celý život. To mu poskytlo dosť veľkú selektívnu výhodu pred zvyškom populácie. V severnejších oblastiach Európy a Ázie je totiž každý dodatočný zdroj živín vzácny a vďaka takejto vylepšenej schopnosti prežiť sa prirodzene evolučne rozšírila mutácia v populácii za pomerne krátky čas.

Prešli tisícročia a v našich končinách je tolerancia mlieka veľmi bežná, hoci aj tu máme stále 10-20% jedincov (vrátane dvoch mojich kolegov), ktorí si na pohári mlieka rozhodne nepochutia4. Sila odmietnutia mlieka metabolizmom sa môže líšiť od jedného človeka k druhému. Záleží na tom, ako veľmi je tvorba laktázy po puberte utlmená a samozrejme tiež, či ste zdedili dve, jednu, alebo žiadnu zmutovanú kópiu génu od rodičov. Nie je to teda stav zapnuté/vypnuté, existuje celá spojitá škála medzistavov.

Veľká časť ľudskej populácie laktózu naďalej netoleruje, veď posúďte sami:

 

Laktose_map.png

Miera intolerancie Laktózy vo svete. Tmavšia farba znamená vyššie percento ľudí neznášajúcich mlieko.

Populačná genetika ale prináša do tohto príbehu ešte ďalšie zápletky.

Asi pred 5000 rokmi sa v Afrike vyskytla iná prospešná bodová mutácia (zmena jedinej DNA bázy). Tú odhalila rozsiahla štúdia GWAS, ktorá primárne hľadala väzbu špecifických mutácií DNA vo vzťahu k najrôznejším ochoreniam. Tento neskorší termín sa viaže k oneskorenému zdomácneniu dobytka v Afrike oproti Európe. Poskytla svojmu nositeľovi selektívnu výhodu asi 5%.

Na Blízkom východe, kde sa dnes pije najmä ťavie mlieko, sa vyskytli dve celkom iné mutácie, ktoré umožnili nositeľovi rovnakú vec, teda tolerovať Laktózu. Je na nich pozoruhodné to, že tolerancia nastane iba vtedy, keď sú prítomné v genotype jedinca obe naraz, jedna bez druhej nefungujú. Možno ďalší výskum ukáže aj iné druhy súvisiacich mutácií. Už teraz je ale jasne vidieť, ako málo sa populácie doteraz premiešavali, keď vzniklo na svete niekoľko celkom nezávislých mutácií poskytujúcich nositeľom rovnakú výhodu, namiesto rozšírenia jedinej.

Metabolizmus každého z nás je jedinečný a každá rada v duchu “pohár mlieka denne” môže mať svoje nástrahy. Takisto treba dať pozor, aby sme deti doma ani v škole nekŕmili so slovami “Budeš tu sedieť, kým tú mliečnu polievku nespapáš!”. Na druhej strane vyradiť mlieko a mliečne výrobky z jedálnička tiež nebude najlepší nápad. Inými slovami, treba sa poznať a nezachádzať do extrémov. Problém s výživou niekedy nemusí tkvieť v prieberčivosti, ale až v hlbinách našich génov.

 

Poznámky:

1 - konkrétne Laktázu tvorí 1927 ks aminokyselín. Veľmi dôležité je nielen poradie jednotlivých aminokyselín v bielkovine, ale aj jej výsledný tvar v 3D (stočenie proteínu). Je rozhodujúci pre správnu funkčnosť bielkoviny. O detailoch tohto nádherného orchestra biochémie možno niekedy nabudúce. Späť do článku...

2 – V tomto článku hovoríme len o tzv. primárnej intolerancii laktózy, teda tej, ktorá je podmienená genetikou laktázy. Nehovoríme o  výnimočných prípadoch tzv. vrodenej intolerancie, ktorá nastáva už pri dojčení (špeciálne častá vo Fínsku). Taktiež nebude reč o alergii na mlieko, čo je imunitná reakcia na hlavný mliečny proteín cicavcov- kazeín. Späť do článku...

3 - Na schéme chromozómu 2 vidno, že gény MCM6 a LCT sedia na DNA hneď vedľa seba.

Zaujímavý je popis génu MCM6 . Hovorí o tom, že tento gén sa priamo zúčastňuje riadenia replikácie DNA v bunke, čo je pochopiteľne fatálne dôležitá vec. Len celkom na konci sa spomína fakt relevantný pre tento článok, teda že „Single nucleotide polymorphisms in the intron regions of this gene are associated with differential transcriptional activation of the promoter of the neighboring lactase gene and, thereby, influence lactose intolerance in early adulthood.“ Takže tá mutácia zodpovedná za toleranciu laktózy je dokonca v nekódujúcej časti DNA, v intrónoch tohto génu. Gén MCM6 teda zostáva bez mutácie v kódujúcej sekvencii, ale mutácia aj tak ovplyvňuje mieru aktivity suseda – LCT génu. Späť do článku...

4 – V tejto súvislosti ma napadá svojská génová terapia Lasicu a Satinského v legendárnej pesničke o laktózovej intoleracii začínajúca slovami: „U nás v obci všetci pijú, iba Ďuro nie...“.  Pokúsili sa aj o stanovenie diagnózy: „každému to vŕta v hlave, čo mu asi je“. Žiaľ, vtedy ešte o LCT géne nemohli vedieť a tak nasadili nesprávnu liečbu: „tak sme mu na oplátku pichli vidly do zadku“. Liečba napriek tomu zabrala, lebo „odvtedy je u nás v obci všetko v poriadku“ :-) Späť do článku...

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

EKONOMIKA

Učiteľ, ktorý sa rád hral. Ako sa Milan Reindl stal dizajnérom Lego Technic

Nevyštudoval techniku ani dizajn. Napriek tomu sa stal jedným z jedenástich dizajnérov Lego Technic. Len vďaka tomu, že si rád z lega skladal veci, na ktoré nemal návod.

DOMOV

Smer chce byť politicky nekorektný aj robiť poriadky v osadách

Novými podpredsedami sú Blanár a Žiga.

SVET

Výbuchy pri štadióne v Istanbule zabili najmenej 13 ľudí

K explóziám došlo hodinu po zápase medzi Besiktasom a Bursasporom.


Už ste čítali?