Резюме
Непоносимостта към въглехидрати е един от няколкото синдрома и заболявания, които заедно са известни като синдроми на малабсорбция. Те включват бактериален свръхрастеж в тънките черва (SIBO), цьолиакия, чревна лимфангиектазия, синдром на късото черво, тропически спру и някои наследствени метаболитни нарушения като галактоземия и дефицит на пируват киназа. По-конкретно, малабсорбцията на захари засяга заболеваемостта на милиони страдащи по целия свят. Измерването на дизахаридаза се използва при изследване на нарушения на стомашно-чревния тракт. Диагнозата се извършва чрез ендоскопска биопсия на тънките черва на дванадесетопръстника или йеюнума с последващ биохимичен и хистопатологичен анализ. Диагнозата на чревни разстройства представлява няколко предизвикателства с множество припокриващи се презентации и симптоми като подуване на корема, диария, запек, метеоризъм, борборигъм, загуба на тегло и силен дискомфорт.
Въведение
Честотата на нарушенията на въглехидратната малабсорбция се увеличава с увеличаване на обществената осведоменост и диети като нисък FODMAP (ферментиращи олигозахариди, дизахариди, монозахариди и полиоли) набират популярност. Примери за храни с ниско съдържание на FODMAP включват краставица, ананас, бадемово мляко, яйца и тъмен шоколад. 1 Освен лактазен ензимен заместител (микробни бета галактозидази като lactAid), които могат да се добавят към млякото, не се изисква специфична клинична интервенция като операция или медикаменти и управлението на тези нарушения включва предимно избягването на нарушаващата захар. 2 Първата стъпка в клиничното изследване е диетичното отстраняване на захарта, което води до незабавно спиране на симптомите и повторно въвеждане, което води до тяхното внезапно и нежелано връщане. Децата са по-скоро диагностично предизвикателство, тъй като клиницистите са по-склонни да изберат инвазивно тестване, отколкото възрастните. Впоследствие се изискват повече посещения в болница с по-дълго време за диагностика. Това води до увеличаване на почивните дни със социално-икономически последици както за детето, така и за родителите.
Въглехидратите са един от трите макроелемента в човешката диета и заедно с протеините и мазнините са основният източник на енергия. Въпреки че осигуряването на енергия е тяхната основна функция, въглехидратите също имат важна роля за поддържане на клетъчната цялост, както и за образуването на въглехидратни структури на външната повърхност на клетките за целите на клетъчната сигнализация и трафик като протеогликани, гликопротеини и гликолипидите. Както подсказва името им, всички въглехидрати са направени само от въглерод, водород и кислород. Монозахаридите имат фиксирано съотношение 1: 2: 1 на въглерод (С), водород (Н) и кислород (О) и са органични съединения, организирани под формата на алдехиди или кетони с множество хидроксилни групи извън въглеродната верига. Глюкозата е полихидроксиалдехид. Именно Емил Фишер, химик на въглехидрати, показа доказателство за структурата на глюкозата, за която получи Нобелова награда през 1902 г.
Структура на амилоза и амилопектин. (A) α (1-4) гликозидни връзки, свързващи молекулите на глюкозата в линейни спиралови вериги, за да образуват амилоза. (B) α (1-6) гликозидни връзки, свързващи амилозните молекули в разклонени полимерни вериги, за да образуват амилопектин. (адаптирано с разрешение от реф. 3)
Тази последна стъпка в храносмилането на въглехидратите се извършва върху специализирани епителни клетки на чревната лигавица, които заедно съставляват границата на четката. Трите свързани с мембраната дизахаридази, SI, MGAM и LPH, са силно N- и O-гликозилирани, което позволява извършването на техния трафик, сортиране и локализиране към апикалната мембрана. SI и MGAM споделят висока степен на хомология. Правилното позициониране на тези интегрални мембранни протеини в близост до транспортерите на глюкоза позволява ефективно усвояване на получения продукт глюкоза. Границите на четката се състоят от отделни микрокрили с диаметър приблизително 0,1 μm и дължина 1 μm, като всяка клетка може да има до 1000 microvilli. Многобройните гънки в тези специализирани клетки увеличават повърхността си с фактор 600, позволявайки максимално възможната абсорбционна способност. На границата на четката няколко ензима, както е описано по-рано, играят ключова роля в разграждането на дизахаридите до крайните им продукти (Таблица 1).
маса 1
Четкайте граничните дизахариди.
| Лактаза | Лактоза | Глюкоза и галактоза |
| Сукраза | Захароза | Глюкоза и фруктоза |
| Малтаза | Малтоза | 2 х глюкоза |
| Изомалтаза | Малтоза | 2 х глюкоза |
| Трехалаза | Трехалоза | 2 х глюкоза |
Непоносимост към въглехидрати
Вроденият дефицит на захараза-изомалтаза (CSID) е рядка автозомно-рецесивна вродена грешка в метаболизма в резултат на мутация в ензима захараза-изомалтаза, произвеждаща пълно отсъствие на захараза и по-голямата част от активността на малтазата. В момента са характеризирани 37 генетични алела, водещи до седем фенотипа на дефицит на сукраза-изомалтаза (SID). 15 Бебета с дефицит на СИ с анамнеза за хронична диария и хранителни данни за малабсорбция. 16 Осмотичната диария отново се причинява от повишени луминални дизахариди и проявата обикновено се наблюдава на 2-16 седмици, обикновено при отбиване от кърмата и заместване на приема на течности с диетични олигозахариди и дизахариди под формата на захарни напитки. След като диагнозата бъде установена, незабавното спиране на диетата и/или заместването на причинителните дизахариди възстановява нормалната функция на стомашно-чревния тракт (GI). Повечето от SI мутациите водят до липса на ензимен протеин (т.е. нулеви мутации). Други мутации произвеждат закотвени или неправилно разположени (секретирани, а не задържани) протеини, добавяйки допълнителни доказателства, че този мембранно свързан протеин трябва да бъде на клетъчната повърхност на ентероцитите, за да функционира нормално.
Дефицитът на малтаза сам по себе си може да бъде по-труден за диагностициране, отколкото дефицит на лактаза или захараза, тъй като протеините на захараза-изомалтаза и малтаза-глюкоамилаза имат припокриващи се малтазни дейности. През 60-те години Dahlqvist идентифицира четири основни фракции от активността на малтазата в тънките черва, които са от съществено значение за два различни пептида, SI и MGAM. 17 Скорошна статия на Nichols et al. Красноречиво описва напредъка на съвременната молекулярна биология върху основната работа на Dahlkvist върху изследването на чревни дизахаридази. 18 Те са подтипирали дефицита на малтаза в четири класа въз основа на голямо проучване в Обединеното кралство (n = 30k) на активността на дизахаридаза, използвайки биопсии на дванадесетопръстника, събрани за клинична индикация между 2006 и 2011 г. Тези четири класа са: Вроден дефицит на сукраза-изомалтаза (CSID) (малтаза 1b и/или 1а дефицит), дефицит на сукраза (малтоза 1b), дефицит на пандисахаридаза (PDD) и нова четвърта класификация, базирана на сумата от дейности на малтаза 1а, II и III, но без дефицит на захара, за която те предполагат, че е нова категория, наречена първична Дефицит на Малта (PMD). Те извеждат този недостиг на захар от малтаза по следното уравнение:
Тази статия оспорва хипотезата на Dahlvvist, че вродената непоносимост към малтоза не съществува поради излишък на множество малтазни дейности от лигавичната тъкан. Те постулираха, че отрицателен резултат от горното уравнение ще идентифицира първичен дефицит на малтоза.
Трехалазата също се намира на границата на четката и хидролизира трехалоза, α (1,1) дизахарид на глюкозата, открит в много видове растения и животни. Гъбите са единственият източник на хранителна трехалоза при човека. 19 Основната му функция в природата изглежда е защита срещу изсушаване, тъй като трехалозата има високи възможности за задържане на вода. 20 Трехалозата се произвежда в отговор на дълги периоди без вода с последваща реанимация след възобновяване на водоснабдяването, напр. растения за възкресение. Тази полезна функция за запазване на клетъчната мембрана се използва все по-често в търговската, фармацевтичната и медицинската индустрия за потенциално лечение на заболявания като хорея на Хънтингтън и болест на Алцхаймер. Поради способностите си да задържа вода, трехалозата се използва като добавка към сушени храни. 21 Трехалозата не се синтезира от бозайници. Мутациите в трехалазния ген (TREH) водят до подобни симптоми, както е описано при други дефицити на дизахаридаза, напр. повръщане, дискомфорт в корема и т.н. след консумация на храни, съдържащи трехалоза. Описани са както автозомно-рецесивни, така и автозомно-доминиращи модели на наследяване.
Непоносимост към въглехидрати - диагностика
Основните диагностични платформи, които са на разположение за определяне на непоносимост към въглехидрати, са тестове за дишане на водород, тестове за биопсия на дизахаридаза на тънките черва, тестове за толерантност към лактоза и генетични тестове за непоносимост към лактоза.
Непоносимостта към лактоза обикновено може да бъде диагностицирана с внимателна клинична анамнеза, подкрепена с диетично предизвикателство, при пациенти, които обикновено имат дългогодишна история на диария или метеоризъм след поглъщане на мляко. 22 Други симптоми като обрив, хрипове или други анафилактични симптоми предполагат алергия към краве мляко, за разлика от специфична непоносимост към лактоза. Това важи особено за кърмачетата, тъй като алергията към мляко е рядкост при възрастни и може да причини симптоми като повръщане или езофагеален рефлукс, нито един от които не е проява на непоносимост към лактоза. 23 Истинската непоносимост към лактоза е показана и при наличие на хронична и периодична киселинна диария. Повечето хора с непоносимост към лактоза могат да приемат до 6–12 g лактоза (120–240 ml мляко), без да развият симптоми. 24
Диагноза - Тестове за дишане
Диагноза - тестване на дисахаридаза
Автоматизираните анализатори могат да комбинират метода на дизахаридаза-хексокиназа в рамките на една реакционна кювета, където реакцията на дизахаридаза възниква чрез предварително инкубиране на всеки образец в присъствието на всеки субстрат (лактоза, захароза, изомалтоза и малтоза) за стандартен интервал от време. След това реакцията се инхибира от трис буфер (рН 7,8) - директен инхабитор на дизахаридаза - съдържащ се в хексокиназния буфер. След това реакцията продължава да произвежда NADH, след добавяне на ензими хексокиназа и глюкоза-6-фосфат дехидрогеназа. В този анализ се правят няколко предположения. Първо, че цялата дисахаридазна активност се инхибира от трис буфера, присъстващ в края на инкубационния период. На второ място, че за всеки присъстващ мол глюкоза се получава един мол NADH чрез реакцията хексокиназа-G6PD. И накрая, че реакцията завършва, т.е. всички глюкозни молове, произведени от реакцията на хексокиназа-G6PD, се окисляват до NADH, т.е. активността на ензима се определя като броя на микромолите субстрат, превърнати в продукт за минута. Активността на дизахаридазата се изчислява по следната формула:
| ΔГлюкоза | Промяна в концентрацията на глюкоза (в μmol/L) между воден блат и реакционна проба |
| н | Брой образувани молекули глюкоза на молекула субстрат. За лактоза и захароза n = 1; за малтоза и изомалтоза n = 2. |
| т | Инкубационно време на ензимна проба и субстрат (от 15 минути) |
Таблица 2
Исторически референтни интервали за нива на дизахаридаза.
| Лактаза | > 15 |
| Малтаза | > 100 |
| Изомалтаза | > 5 |
| Сукраза | > 25 |
Диагноза - Тестове за толерантност към лактоза
Диагноза - Генетично тестване за непоносимост към лактоза
Генетичният вариант C/T-13910, описан преди това в тази статия, се използва за генотип на индивиди, за които се подозира, че имат непоносимост към първична лактоза и за разграничаване на тези с непоносимост към лактаза поради вторични причини. Въпреки че C/T-13910 е специфичен за европейска популация, няколко други полиморфизми, по-често срещани при неевропейци, могат да помогнат при идентифицирането на персистиране на лактазата, като по този начин се изключва непоносимостта към първична лактоза като причина за симптомите на пациента. Няколко лаборатории за химическа патология в Австралия сега рутинно предлагат генетични тестове за непоносимост към лактоза.
Дискусия
Както при всеки биохимичен тест, качеството на теста е толкова добро, колкото качеството на пробата. Малко може да се спечели от опит за количествено определяне на активността на ензимите, ако пробата е взета от неправилно място или се съхранява по неподходящ начин. Лечението на пробата между вземането на проби от биопсия и анализа е от решаващо значение. Дори краткото излагане на формалин унищожава ензимната активност и докато човешката обонятелна система може да открие замърсяване с формалин, все повече лаборатории преминават към по-чувствителни системи за откриване, за да идентифицират незабележими замърсители, които могат да повлияят на целостта на резултата, което води до неправилна интерпретация.
Стандартизацията на тестовете за дизахаридаза е от съществено значение. Различните лаборатории имат различни процедури за подготовка на проби, като хомогенизиране с мелнички за тъкани или обработка с ултразвук, които също могат да повлияят на резултатите. Съществуват и междулабораторни несъответствия за методологии за общ протеин и глюкоза, единици за докладване и интерпретация на резултатите. Съществува и различен диапазон от референтни интервали между лабораториите, повечето от които са получени от исторически данни. Липсата както на налични в търговската мрежа материали за контрол на качеството, така и на схеми за външно осигуряване на качеството допринася за липсата на стандартизация и хармонизация на тези тестове.
Повечето лаборатории са имали значителен ръст в тези тестове през последните 10 години. Това доведе до преминаване от ръчни анализи към автоматизирани анализатори. Това би трябвало да спомогне за стандартизиране на техническите параметри, но все пак ще изисква големи усилия за съвместна работа от всяка лаборатория.
Заключения
Непоносимостта към въглехидрати може да бъде първична или вторична по произход и има няколко теста на разположение на клиницистите, които да изяснят истинската причина за няколко припокриващи се симптоми. Най-честата причина за непоносимост към въглехидрати, непоносимостта към лактоза, не е заболяване само по себе си, а естествено, еволюционно явление, което води до намаленото производство на лактаза по време на ранна детска възраст. Молекулярните тестове значително повишиха научните познания за първичния дезахаридазен дефицит, но са необходими повече изследвания за кодиращи мутации и некодиращи генетични варианти.
Липсата на клинична лабораторна стандартизация на тестовете за дизахаридаза трябва спешно да бъде отстранена с подходящи референтни интервали за възрастта. Това може да е най-трудното предизвикателство от всички.
Изискването за специфичен, неинвазивен, златен стандартен подход за непоносимост към въглехидрати остава неуловимо.
Бележки под линия
Конкуриращи се интереси: Никой не е деклариран.
- Диети с високомаслено сирене, високомаслено месо или въглехидрати върху маркери за сърдечно-съдови рискове в
- Диета за пристрастени към въглехидрати - диета с ниско съдържание на въглехидрати за здраве и отслабване при
- Хранене, диета; Хранене за непоносимост към лактоза NIDDK
- Въглехидрати Натурални въглехидратни храни срещу
- Група за непоносимост към глутен при целиакия и анемия