乳糖不耐受症的研究现状 吴佳珉 南京农业大学动物医学院 17109408 动医094 摘要：乳糖不耐受症,常指由于小肠粘膜乳糖酶缺乏（lackase deficiency,LD）导致乳糖消化吸收障碍而引起的一系列临床症状。当乳糖酶缺乏只引起乳糖吸收障碍而无临床症状时，称为乳糖吸收不良（lactose malabsorption,LM）。本文从乳制品加工工艺改良的角度，疏浅地整理综述了乳糖不耐受症的发生机制、研究现状和解决方法。 关键词：乳糖不耐受症；乳糖吸收不良；乳糖酶
Research of Lactose Intolerance Disease
Abstract: Lactose Intolerance, LI, which is often caused by the intestinal of lactose enzyme ( lackase deficiency, LD), lead to lactose digestion and absorption obstacles and cause a series of clinical symptoms. When the lack of lactose enzyme only causes of lactose absorption obstacles but no clinical symptoms, it is called lactose to absorb bad (lactose malabsorption, LM). This paper, from the angle of dairy products processing technology improvement, thin shallow organizing reviewed the lactose intolerance of disease pathogenesis, the research present situation and the solving methods. Key words: Lactose Intolerance; lactose malabsorption; lactose enzyme
乳糖是哺乳动物乳汁中特有的糖类，它由1分子D-葡萄糖和1分子D-半乳糖β-1，4糖苷键结合而成的双糖,是人体的能量来源之一, 对人体具有重要的生理机能,具体表现为：促进人体对钙的吸收;调整肠道菌群（在结肠内促进乳酸菌和双歧杆菌的生长）; 参与细胞活动;水解后所产生的半乳糖对婴幼儿的智力发育具有促进作用[1]。因此，乳糖与人体健康，特别是婴幼儿的健康有着密切的关联。由于某些人群缺乏相应的乳糖酶, 从而造成机体无法对其进行消化吸收,同时造成人体胃肠道不适, 即表现为乳糖不耐受症。有研究表明,我国汉族人群乳糖酶缺乏的发生率为75% ~ 95 %, 儿童乳糖酶缺乏的发生率也相当高, 属于乳糖不耐受症的高发国家[2,3]。因此, 研究乳糖不耐受症的治疗方法,对改善我国人民的身体健康具有极为深远的意义。 1 乳糖不耐受症的发病机制及影响
乳糖不耐受症普遍存在, 呈常染色体隐形遗传,其发病率没有明显的性别差异, 然而存在种族差异, 以亚洲人群情况最为严重, 其发生率约为75% ~ 100% [4],有研究证明我国87%的儿童乳糖酶活性下降的年龄在7~8岁，我国成年人的乳糖不耐受症指数达90% [ 5]。 1.1 乳糖在正常人体内的代谢 乳糖是人乳中存在的唯一双糖，人乳中的乳糖含量约为70g / L,牛乳为47g / L[6]。乳糖进入机体后,首先被小肠中的乳糖酶分解为葡萄糖和半乳糖,随即被小肠吸收。半乳糖比葡萄糖的吸收速度更快, 两者的吸收系数分别为122和100。葡萄糖被吸收后进入机体的葡萄糖池而被利用。半乳糖主要是在肝脏中转化成葡萄糖, 对这个代谢途径起调节作用的是尿苷二磷酸半乳糖- 4-表异构酶。正常情况下，有94%的半乳糖通过这条途径代谢，此外，也可以由红细胞代谢或由尿排出。尿中半乳糖的浓度约为血中的10倍[7]。 1.2 乳糖在乳糖酶缺乏者体内的代谢 乳糖被乳糖酶缺乏者摄入之后, 大部分未能在小肠内被分解而进入结肠,并进一步被肠中的细菌代谢,发酵成断链有机酸如醋酸、丙酸、丁酸等和气体如甲烷、H2、CO2等，大部分可被结肠重吸收。乳糖发酵过程可引起肠鸣、腹痛、直肠气体和渗透性腹泻。严重的乳糖消化不良或吸收不良多余摄入一定量乳糖后30min至数小时内发生。乳糖不耐受对婴幼儿影响较大，并会同时伴有尿布疹、呕吐、生长发育迟缓等，成人有时伴恶心反应。乳糖酶缺乏者中仅有20%左右的人存在乳糖不耐受症状，而且乳糖不耐受症状个体差异很大。不耐受症状的多少和严重程度与小肠内乳糖酶活性、摄入的乳糖量以及是否同时摄入其他类食品有关。 乳糖吸收不良可产生一系列慢性影响，其中最重要的是对营养状况的影响。乳糖不耐受者为避免不耐受症状，往往会不饮或少饮牛奶，从而可能影响其营养状况；对于没有不耐受症状的乳糖吸收不良者来说，虽然不会刻意避免牛奶，但由于本身乳糖酶缺乏也会使牛奶中营养成分得不到充分吸收。 牛奶中含有丰富的钙质，是预防骨质疏松症的一个有效因子，但由于乳糖吸收不良，将会大大降低钙质的吸收，这是乳糖吸收不良引起的另一个重要的慢性影响。 2. 人体内乳糖酶活性及其调控
乳糖酶又称β-半乳糖苷酶,对乳糖起水解作用的酶确切地说应是乳糖酶根皮苷水解酶( lactase- phlor izin hydrolase, LPH)。LPH是一种肠上皮细胞微绒毛膜上的糖蛋白, 具有两种酶活性: ( 1)乳糖酶(β- D-半乳糖苷-半乳糖水解酶) ; ( 2) 根皮苷水解酶( 糖基- N -神经酰胺-葡萄糖水解酶)。最适作用pH范围为5. 5～6. 0。妊娠8～34 周,胎儿的乳糖酶活性已经形成并逐渐上升, 妊娠晚期发展更为迅速,婴儿期出现峰值。世界上大多数人的乳糖酶活性持续至 2～15 岁, 然后下降至成人乳糖酶缺乏的水平,大约为正常婴儿酶活性水平的5%～10%。白人, 特别是北欧人群,乳糖酶活性可终生持续稳定或稍有下降而维持正常水平[ 8] 2.1 肠道内乳糖酶的活性分布 乳糖酶活性在肠道中的分布是不均一的,肠绒毛-隐窝轴的分布情况为, 最大活性表达位置在绒毛的顶部成熟吸收细胞。因此乳糖酶对绒毛的损伤也最敏感。肠道乳糖酶活性起始于十二指肠, 空肠内最高,呈块状分布。对鼠和家兔的研究[ 9]发现, LPH mRNA水平沿小肠纵向变化, 小肠近端乳糖酶活性/LPH mRNA 比值远低于小肠中段和远端。乳糖酶活性正常者的小肠组织中,所有肠绒毛细胞的胞浆内都可以检出LPH mRNA,肠粘膜的刷状缘有酶蛋白并保持着酶活性。成人型LD 的近端空肠绒毛存在着两种类型的肠细胞,一种表达出酶活性,而另一种不表达出酶活性, 也检测不出乳糖酶蛋白。 2.2 LPH 活性表达的调控 人类乳糖酶与其它双糖酶不同, 不直接受作用底物的调节, 减少乳糖摄入或去乳糖饮食不能改变小肠粘膜LPH水解乳糖能力。乳糖酶活性降低是由于小肠粘膜乳糖酶合成减少,而不是由于酶活性的丧失。不同种族乳糖酶活性的差异可能与遗传因素有关。研究表明, LPH 活性表达受基因控制, 控制人类LPH 的基因位于第2号常染色体上。目前认为 绝大多数哺乳动物的 LPH 表达是受基因调控的一种自然发生的向下调节[ 10]。这种调节受多种因素的影响,既包括转录水平的调节,也可能发生在转录后水平。 3. 降低或消除乳糖不耐症的措施及方法
乳糖酶缺乏可对各年龄人口构成危害关系到世界人口的营养和健康问题。如何解决这个问题已越来越多地受到国内外众多学者的重视。目前，已有多种措施用以改善乳糖不耐症。 3.1 改进饮食习惯 经研究，乳糖不耐受症状的强弱与摄入的乳糖量、胃排空时间、肠的转运时间及结肠菌群等因素有关。Hertzlers.R等研究结果表明， 每天摄入一定量的乳糖，能减轻腹胀、腹泻，并能使乳糖吸收不良者耐受大剂量、有规律的乳糖。他认为其原因有三，其一是不同个体产生乳糖不耐受症状的敏感性有所不同；其二，试验中的大剂量乳糖被均分为三次小剂量，并和其它食物一起摄入，对乳糖的吸收有很大的影响；其三，结果中试验组氢气的产量比对照组明显降低，说明结肠菌群的乳糖适应性可以逐渐增强。乳糖不耐症者耐受随其他食物摄入乳糖的能力，强于空腹摄入的乳糖，他们通常能耐受一次摄入的乳糖量为6g[10][11]。 因此，乳糖不耐症者可通过每天摄入一定量的乳糖，并逐步增加摄入的乳糖量及在食用高乳糖食品的同时摄入其他食物（尤其是肉类或固态食物）。还可以以酸奶及发酵后的乳酪来代替乳糖含量高的乳制品。通过改善这些饮食习惯， 乳糖不耐受症状将逐步减弱。 3.2 生产低乳糖乳制品 为了消除乳糖对乳糖不耐症患者产生的影响，提高乳制品的摄入量，多年来国内外的研究者针对牛乳中的乳糖做了大量的工作，包括对牛乳进行处理，除去或破坏其中的乳糖。主要有：超滤浓缩乳，酶法分解乳糖乳（伊利营养舒化奶），发酵乳，利用生物反应器生产低乳糖奶等。 3.2.1 超滤浓缩乳 超滤是20世纪70年代兴起的一种新的分离技术，操作简单，成本低，用能透过分子量一万左右的半透性超滤膜浓缩的乳汁，乳糖及其他小分子有机物被滤去，而蛋白质得以浓缩。浓缩乳汁保全了牛乳中其他营养成分而乳糖甚少，适合乳糖不耐受的成人饮用，但不适合以乳汁为主食的婴儿饮用。这种方法同时也除去了多种矿物质和维生素。 3.2.2 酶法分解乳糖乳 通常将乳糖酶固相化后，装填成反应柱，鲜奶从柱的一端注入，与乳糖酶接触，乳糖被水解后从柱的另一端流出，乳糖不耐受者饮用此产品后，可充分利用其中的营养而不致发生不适。此产品还可供先天性乳糖酶缺乏或肠炎后继发生乳糖酶不耐受患儿饮用。不过成本受固化柱造价和使用寿命的限制，而且经乳糖酶处理过的牛乳用于生产奶粉存在易发生结块的问题。我国目前乳品生产规模尚小且较分散，加之生产去乳糖乳因投资高、需一定技术，难以实现，从而影响了去乳糖乳的推广饮用。最近，T. vasiljevic等人研究了从嗜酸性乳杆菌11842品种中提取β-半乳糖苷酶作为水解酶，认为β-半乳糖苷酶是一种经济上可取且适用的低成本原料，具有潜在的发展价值。 3.2.3 乳酸菌和发酵乳 该法是解决社会性乳糖酶缺乏的一项有效措施。酸奶就是牛乳经乳酸菌发酵生产的。酸奶中含有的活菌具有β-半乳糖苷糖，能分解乳糖，使之利于机体吸收。有研究表明, 口服经乳酸菌发酵的乳制品能够有效缓解乳糖不耐受症的症状,并对人体健康发挥有益作用。乳酸菌( Lacticacidbacteria , LAB)是指一群可发酵碳水化合物并产生大量乳酸的细菌总称。它主要为具有兼性厌氧、过氧化物酶阴性、无芽胞和不运动等特性的革兰阳性菌, 并以乳杆菌 属、 双歧杆菌属为代表,是公认的主要益生菌。它们担负人体多种重要生理机能, 具有维持人体微生态平衡的作用, 与机体健康息息相关[11]。但酸奶不能从根上解决机体的乳糖酶缺乏，只能作为牛奶等乳制品的替代物。 而酸奶不是人人都喜欢，也不便于婴儿喂养。 在 Steven.R 等人的研究中发现酸牛乳酒(克菲尔——由一种酵母和乳酸菌发酵制成的含乙醇酸奶饮料)可以有效的促进乳糖消化， 它可作为另一种潜在的有效的策略来克服乳糖不耐症[12]。 3.2.4 利用生物反应器制备低乳糖乳 Jost 提出了一种全新的生产低乳糖乳的方法：将编码肠乳糖酶前体的大鼠cDNA连接在鼠乳腺特异性-lac启动子下游， 再将这段杂合基因显微注射入小鼠
