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INTOLLERANZA AL LATTOSIO
I meccanismi biomolecolari che regolano il metabolismo del
lattosio, i sintomi dell’intolleranza , la diagnosi e la cura
Dott.ssa Linda Di Mauro

IL LATTOSIO
Il lattosio è un disaccaride costituito da β D-(+) galattosio
e D-(+) glucosio uniti da legame β (1 4) glicosidico
Fonte di glucosio, molecola fondamentale per la vita
• ATP
• sintesi amminoacidi
• metabolismo lipidi

IL LATTOSIO
Il lattosio è presente in soluzione
solo nel latte dei mammiferi e nei
suoi derivati, viene sintetizzato
dalla ghiandola mammaria grazie
al sistema della lattosio
sintetasi , dimero in grado di
catalizzare il legame di una
molecola di D-galattosio con una
molecola di D-glucosio attraverso
la formazione di un legame β 1-4
glicosidico.

IL LATTOSIO NEGLI ALIMENTI
Il lattosio rappresenta il
98% degli zuccheri
presenti nel latte. È
contenuto oltre che nel
latte (circa 40% della
massa secca), anche nei
suoi derivati (formaggi e
yogurt) e in prodotti a
base di siero di latte
Osserviamo come esso sia
particolarmente
abbondante nel latte in
polvere
Alimento Alimento Alimento Alimento
Lattosio Lattosio Lattosio Lattosio (gr./100) (gr./100) (gr./100) (gr./100)
Latte di mucca 4,7
Latticello (siero del latte) 4,1
Latte privo di Lattosio 0,5
Latte in polvere intero 35,1
Latte in polvere magro 50,5
Latte di pecora 4,5
Latte di capra 4,2
Latte di bufala 4,9
Yogurt 3,2
Panna 4,1
Burro 4
Fiocchi di latte 2,6
Mozzarella (e formaggi freschi) 4,1
Formaggino (tipo MIO) 6
Ricotta di pecora 3,2
Crema Bel Paese 3,2
Grana Padano tracce
Parmigiano stagionato tracce

METABOLISMO DEL LATTOSIO
Dopo essere stato assunto con la dieta,
il lattosio viene idrolizzato a livello
intestinale.
L’idrolisi avviene ad opera dell'enzima
lattasi, proteina integrale dell’orletto a
spazzola degli enterociti del piccolo
intestino

METABOLISMO DEL LATTOSIO
La lattasi è un enzima della classe delle idrolasi che catalizza la
seguente reazione di idrolisi
L'enzima scinde il disaccaride lattosio nei due zuccheri che lo
costituiscono: galattosio e glucosio.

METABOLISMO DEL LATTOSIO
Glucosio e galattosio vengono assorbiti a livello intestinale in cotrasporto con il
Na+, contro il gradiente di concentrazione. Il gradiente di Na + è mantenuto dal
lato basale delle cellule epiteliali grazie alla pompa Na + -K + -ATPasi.
Attraverso diffusione passiva i due zuccheri vengono, successivamente, rilasciati
nel sangue dal lato basale dell’enterocita.
Essi giungono poi al fegato, dove il galattosio viene convertito in glucosio.

INTOLLERANZA AL LATTOSIO
È un’intolleranza alimentare molto frequente, generata dal deficit di
produzione da parte degli enterociti dell’enzima lattasi
Nella popolazione umana è possibile distinguere 2 fenotipi:
lattasi non persistente: diminuzione dell’attività lattasica,
caratteristica ancestrale del genere umano, presente in tutte le altre
specie di mammiferi
lattasi persistente : caratterizzato da livelli elevati di attività lattasica
nell’adulto, comparso 10000 anni fa con lo sviluppo dell’allevamento degli
animali. La comparsa della lattasi-persistenza ha rappresentato subito un
vantaggio positivo, dato che ha permesso di utilizzare il latte come fonte
di nutrimento per l’uomo per tutta la sua esistenza, e non solo nel periodo
post-natale; come avviene naturalmente per tutti gli altri mammiferi.

L’ESPRESSIONE
L’ ESPRESSIONE DELLA LATTASI NELL NELL’UOMO UOMO
Il bambino è geneticamente predisposto
per digerire il lattosio, essendo in grado di
produrre la lattasi.
L’enzima viene espresso nell’uomo già alla
L’enzima viene espresso nell’uomo già alla
23° settimana di gestazione e raggiunge la
concentrazione massima al termine della
gravidanza. L’attività della lattasi resta
alta sino a quando il bambino rimane
legato al latte come alimento per la
sopravvivenza. Oltre il sesto mese di vita
l’attività dell’enzima diminuisce
fisiologicamente, fino a ridursi nell’adulto
ad un decimo del suo valore alla nascita.

LE DIVERSE FORME D’ INTOLLERANZA
AL LATTOSIO
Intolleranza al lattosio: sindrome caratterizzata dalla presenza di uno
o più dei seguenti sintomi: dolori addominali, diarrea, nausea, flatulenza,
gonfiore di stomaco conseguente all’assunzione di lattosio o di sostanze
che contengono lattosio come ad esempio gli alimenti preparati con latte
in polvere. La dose di lattosio che causa i sintomi suddetti è variabile da
individuo ad individuo
Malassorbimento del lattosio: sbilanciamento tra la dose ingerita e la
capacità di idrolizzare il lattosio (diarree osmotiche)
Intolleranza secondaria al lattosio: conseguenza di una patologia che
determina lesioni all’intestino tenue con conseguente danno enzimatico
(gastroenterite, morbo di Crohn, celiachia, colite ulcerativa, sindrome del
colon irritabile, radiazioni, deficit immunologici)
Deficienza congenita della lattasi: mancata attività della lattasi
causata da un mRNA non-senso, si manifesta non appena il neonato viene
nutrito con il latte. Il deficit di elementi nutritivi determina un ritardo
nella crescita, con disidratazione e rapida insorgenza di alcalosi.

CONSEGUENZE DELL’INTOLLERANZA
AL LATTOSIO
Lattosio non idrolizzato si accumula nella porzione distale del piccolo
intestino
Effetto osmotico con
richiamo di H 0 e Na +
richiamo di H20 e Na +
Diarrea osmotica
Fermentazione batterica: CH4, 4
H H2 e CO CO2 Distensione addominale, senso di gonfiore
viscerale
Le feci diventano acide per la presenza di acidi grassi volatili

CARATTERISTICHE DELL’ENZIMA LATTASI
L’enzima lattasi è codificato dal gene LCT che
mappa sul cromosoma 2 (2q21).
La proteina codificata da questo gene è una
proteina integrale di membrana e possiede sia
l’attività di florizina idrolasi che l’attività di
lattasica.
L’attività lattasica dell’enzima è in grado di
catalizzare il clivaggio del lattosio, ma anche di
altri glucidi come il cellobiosio, il cellotriosio e
cellotetrosio.
L’attività florizina idrolasi è naturalmente
espressa con i glicosil-ceramidi, che si trovano
anch’essi all’interno del latte.
L’attività florizina-idrolasica è stata riscontrata in
tutti i vertebrati, al contrario, l’attività lattasica è
espressa soltanto nei mammiferi.

CARATTERISTICHE DELL’ ENZIMA LATTASI
Il prodotto dell’espressione del gene LCT consiste in una proteina
costituita da 1927 aminoacidi.
La sequenza del gene presenta quattro ripetizioni interne (I, II,III,IV) ;
le quali indicano che il gene LCT, nel corso dell’evoluzione molecolare, è
andato incontro a due eventi di duplicazione genica.
All’interno degli enterociti indifferenziati del piccolo intestino il gene
LCT, costituito da 49.3 kb, viene trascritto in un mRNA di 6.2 kb.

CARATTERISTICHE DELL’ ENZIMA LATTASI
La proteina nella sua forma immatura (Pre-pro-LPH) è costituita da 5
domini:
• un peptide segnale, costituito da 19 aminoacidi, coinvolto nella
traslocazione oltre il reticolo endoplasmatico della proteina
• una larga pro-regione costituita dalle ripetizioni I e II
• un dominio contenente l’attività florizina-idrolasi, sito nella ripetizione
III, e l’attività lattasica, sito nella ripetizione IV
• estremità C-terminale
• un piccolo dominio intracellulare al C-terminale

PROCESSAMMENTO DELLA LATTASI
La traslocazione della pre-prolattasi
(Pre-pro-LPH) oltre le
membrane del reticolo
endoplasmatico è mediata dal
peptide-segnale che viene clivato
durante il processo di
trasferimento.
Il risultato di questo clivaggio è
la formazione della pro-lattasi
(Pro-LPH), ancorata alla
membrana del reticolo
endoplasmatico tramite
l’estremità C-terminale.
La pro-lattasi (Pro-LPH)
funziona come chaperone
intramolecolare, necessario per
il folding della pro-lattasi.

PROCESSAMMENTO DELLA LATTASI
Nel reticolo endoplasmatico la
pro-lattasi (Pro-LPH) forma
degli omodimeri.Durante il
trasporto intracellulare, essa
subisce un processo di N- e Oglicosilazione
nel reticolo
endoplasmatico e nell’apparato
del Golgi. Il clivaggio della pro-
regione della lattasi avviene
prima del raggiungimento della
membrana del microvillo.
Una volta giunta a livello della
membrana del microvillo, la
lattasi subisce l’ultimo processo
proteolitico che porta alla
formazione della struttura finale
della proteina.

ESAMI PER DIAGNOSTICARE L’ INTOLLERANZA AL
LATTOSIO
test di riassorbimento del
lattosio: analisi della glicemia,
prima e dopo assunzione di
lattosio. Il lattosio viene
convertito, dalla lattasi, nei due
zuccheri che lo costituiscono:
glucosio e galattosio. Questi,
assorbiti a livello intestinale,
giungono al fegato dove il
galattosio viene anch’esso
convertito in glucosio. Di seguito,
il glucosio dal fegato giunge al
circolo ematico. Una corretta
attività della lattasi si
evidenzierà con un aumento del
tasso glicemico. Un mancato
funzionamento dell’enzima si
potrà osservare con l’assenza di
innalzamento del tasso glicemico.
Test Test Test Test di di di di funzionalità
funzionalità
funzionalità
funzionalità
Indicazione
Test Test Test Test di di di di riassorbimento riassorbimento riassorbimento riassorbimento del del del del lattosio lattosio lattosio lattosio
(misurazione (misurazione (misurazione (misurazione del del del del glucosio) glucosio) glucosio) glucosio)
Sospetto di intolleranza al lattosio, carenza
di lattasi
Sostanza impiegata Lattosio, ottenibile in farmacia
Parametro di
misurazione
Materiale analizzato
Preparazione
Esecuzione
Interpretazione
Glucosio
Ogni volta 1 mL di plasma in provetta
glucosio, grigia;
contrassegnare in modo inequivocabile le
provette per prelievi di sangue
La vigilia dieta priva di lattosio, 12 h a
digiuno
1° prelievo di sangue per la determinazione
del valore basale.
Assunzione per via orale di 50 g di lattosio in
200 mL d’acqua (bambini 1 g/kg peso
corporeo)
2° – 5° prelievo di sangue dopo 30, 60, 120 e
180 min., per la determinazione dei valori
postprandiali
Se la glicemia non aumenta più di 1,1
mmol/L rispetto al valore basale e se
sopraggiungono sintomi clinici (flatulenza,
crampi addominali e diarrea) ciò è indice di
presenza di un’intolleranza al lattosio

ESAMI PER DIAGNOSTICARE L’ INTOLLERANZA AL
LATTOSIO
analisi del pH delle feci: una
mancata attività dell’enzima
lattasi provoca un accumulo del
disaccaride a livello intestinale.
Questo viene metabolizzato dai
batteri ivi presenti con
produzione di CH4,CO2 , H2 e acido
lattico.
Se il pH fecale rileva un viraggio
acido (circa 5.5), può essere
considerato come un indicatore
della presenza di acido lattico ed
acidi grassi, e quindi rilevatore di
una mancata attività dell’enzima
lattasi.
breath test: il lattosio che non
viene assorbito nell’intestino
crasso dà luogo alla produzione di
idrogeno (H2 ) da parte della flora
del colon. L’idrogeno molecolare
diffonde attraverso la parete
dell’intestino ed è misurabile
nell’espirato. Un aumento della
concentrazione di idrogeno
nell’aria espirata (> 20 ppm)
evidenzia pertanto l’intolleranza
alimentare al lattosio.

ESAMI PER DIAGNOSTICARE L’ INTOLLERANZA AL
LATTOSIO
Per valutare la presenza di una
predisposizione nell’insorgenza
dell’intolleranza al lattosio è possibile
avvalersi di un importante strumento
diagnostico: l’analisi genetica.
Tramite l’analisi del DNA, a partire da
un semplice prelievo di sangue, è
possibile rilevare 2 importanti
polimorfismi che sono correlati con il
gene LCT e la cui presenza è
direttamente coinvolta nell’intolleranza
al lattosio

ANALISI DEI POLIMORFISMI DEL GENE LCT NELLA
DIAGNOSI DELL’INTOLLERANZA AL LATTOSIO
La procedura diagnostica si articola in tre fasi distinte:
1. Estrazione del DNA da sangue
congelato con anticoagulante EDTA
2. Amplificazione dei loci genetici
d’interesse tramite l’utilizzo di primer
biotinilati
3. Ibridazione inversa dei prodotti
amplificati su striscia contenente sonde
oligonucleotidiche allele specifiche
immobilizzate secondo uno schema di
bande parallele. Le sequenze
biotinilate legate alle sonde sono
rilevate utilizzando fosfatasi alcalina
coniugata con streptoavidina e, in
seguito, il relativo substrato.

POLIMORFISMI ASSOCIATI AL GENE LCT
Due polimorfismi sono legati a questa regione genica nell’insorgenza di
ipolattasia, e quindi diminuzione nell’espressione dell’enzima lattasi.
Questi polimorfismi riguardano due transizioni nucleotidiche; e sono
localizzati negli introni del gene MCM6 (gene coinvolto nella regolazione
del ciclo cellulare), che è localizzato 3 kb a monte del sito di inizio del gene
LCT
T/C-13910
LCT MCM6
A/G-22018

T/C T/C-13910 13910
Nel locus LCT T/C-13910 è presente una
transizione nucleotidica in cui la timina è
sostituita dal nucleotide citosina

A/G A/G-22018 22018
Nel locus LCT A/G-22018 è presente una
transizione nucleotidica in cui l’adenina è
sostituita dal nucleotide guanina.

LA DIFFUSIONE DEI POLIMORFISMI
ASSOCIATI AL GENE LCT A LIVELLO
MONDIALE
L’analisi genetica dei polimorfismi associati al gene
LCT ha permesso di stabilire come questi
presentino una diversa distribuzione nelle
differenti popolazioni mondiali

LA DIFFUSIONE DEI POLIMORFISMI
ASSOCIATI AL GENE LCT A LIVELLO MONDIALE
Fenotipo lattasi persistente
Elevata frequenza nelle popolazioni del nord e centro Europa (Finlandia, Svezia,
Germania, Austria, Svizzera, Francia del nord, Gran Bretagna, Olanda, Irlanda), e nelle
popolazioni nomadi dell’Africa settentrionale e centrale e dell’ Arabia
Popolazione Popolazione
Popolazione
Popolazione
Genotipo Genotipo Genotipo Genotipo
Frequenza Frequenza Frequenza Frequenza (%) (%) (%) (%)
Finlandesi
Svedesi
C/C 17.3
T/C e T/T 82.97
C/C 7.6
T/C e T/T 92.4

LA DIFFUSIONE DEI POLIMORFISMI
ASSOCIATI AL GENE LCT A LIVELLO MONDIALE
Fenotipo lattasi persistente
Bassa frequenza nelle
popolazioni del
Mediterraneo, Pacifico
orientale e meridionale,
Asia e Africa tropicale
Popolazione Popolazione Popolazione Popolazione (regione (regione (regione (regione e/o e/o e/o e/o paese) paese) paese) paese)
Aplotipo Aplotipo Aplotipo Aplotipo
Popolazioni Popolazioni Popolazioni Popolazioni
13910 22018
Portogallo
(n=90)
Italia centrale
(n=67)
Sào Tome
(n= 142)
Mozambico
(n=47)
C G 0.62 0.87 0.94 0.99
C A 0.01 0.02
T A 0.37 0.13 0.04 0.01
Frequenza Frequenza di di
lattasi persistenza
Frequenza Frequenza Frequenza Frequenza (%) (%) (%) (%) per per per per
T-13910 A-22018
Bantu nordest (Kenya) 0 0
Beduini (Israele) 3.1 4.1
Palestinesi 3.9 3.9
Hazara (Pakistan) 8.0 12.0
Han (Cina) 0 0
Giapponesi 0 0
Maya (Messico) 2.0 2.0
Colombiani 0 0
0.62 0.62 0.62 0.62
0.24 0.24 0.24 0.24 0.08 0.08 0.08 0.08 0.02 0.02 0.02 0.02

Il test genetico ha dimostrato che
l’intolleranza genetica al lattosio per deficit
congenito di lattasi e molto diffusa nella
popolazione Sicilia Orientale.
È stata riscontrata una nettissima
prevalenza della condizione omozigote
mutata per i loci T/C-13910 e A/G-22018
(83%, 85%)
Ciò costituisce un importante dato perché
prima dell’attivazione del test genetico non
si conosceva la frequenza di questi
polimorfismi.
85% 85%
83% 83%
1% 1%
Locus T/C-13910
1% 1%
Locus A/G-22018
14% 14%
16% 16%

LA FLORA BATTERICA E IL LATTOSIO
I 2 polimorfismi sono da considerare come una “predisposizione genetica”
all’intolleranza al lattosio la cui sintomatologia insorge quando sono
presenti altri fattori tra i quali una notevole importanza riveste la flora
batterica intestinale
E’ possibile infatti che la deficienza dell’attività della lattasi sia
compensata dall’azione della flora batterica, che si estrinseca attraverso il
metabolismo dei batteri appartenenti al genere lactobacillus, i quali sono
in grado di metabolizzare il lattosio

LA FLORA BATTERICA E IL LATTOSIO
Il lattosio costituisce una fonte
nutritiva per alcuni
microrganismi della flora
batterica intestinale, appartenenti
al genere lactobacillus.
I lactobacilli sono batteri gram
l'ospite stesso.
positivi anaerobi facoltativi o
microaerofili. La loro
caratteristica metabolica consiste
nel convertire il lattosio, ma
anche altri zuccheri, in acido
lattico. Nell’uomo essi si
riscontrano a livello intestinale e
vaginale.
I microrganismi che costituiscono la
flora batterica intestinale vivono in
stretta associazione con l'ospite
formando un ecosistema complesso
e realizzando una vera simbiosi con
l'ospite stesso.
Se, infatti, gli organismi che
costituiscono la flora batterica
traggono il loro sostentamento
dall'organismo che "colonizzano", è
anche vero che essi apportano
all'ospite grandi benefici derivanti
dalle loro attività metaboliche

LA FLORA BATTERICA E IL LATTOSIO
Numerosi studi hanno valutato
l'efficacia e la tollerabilità di un latte a
cui è stata aggiunta una frazione
enzimatica ricca di lattasi, ottenuta da
Saccharomices, in soggetti intolleranti
al lattosio.
Un alimento utile in caso d’intolleranza
al lattosio è lo yogurt: lo Streptococcus
termophilus , in esso presente,
produce infatti una beta galattosidasi
attiva durante il suo transito nel tubo
digerente; quindi durante la digestione
dello yogurt non si “libera” nell'intestino
il lattosio.

INTOLLERANZA AL LATTOSIO:
GENETICHE?
ALTRE CAUSE GENETICHE
Recenti studi hanno affermato l’esistenza di ulteriori cause genetiche coinvolte
nell’espressione dell’enzima lattasi
La regione -13910, che si trova a monte del gene LCT, agisce come enhancer
molecolare, l’attività di questo enancher è direttamente collegata alla presenza
del polimorfismo -13910. La variante T-13910 può probabilmente essere la causa
della lattasi persistenza.
E’ stato dimostrato infatti che il fattore nucleare di trascrizione Oct-1 lega
fortemente la variante allelica T-13910, rispetto alla variante C-13910.
L’interazione tra Oct-1 e la variante allelica T-13910 sembra essere responsabile
dell’attività stessa dell’enhancer. Mutazioni riguardanti Oct-1 comportano una
down regulation di 5 volte l’attività dell’enhancer.

INTOLLERANZA AL LATTOSIO:
GENETICHE?
ALTRE CAUSE GENETICHE
Diversi fattori di trascrizione sono in
competizione nel legame col
promotore prossimale del gene LCT,
la loro interazione durante lo
sviluppo determina il cambiamento
del pattern di espressione del gene
LCT
• Cdx2: ha un pattern di espressione che
aumenta verso le porzioni distali del
piccolo intestino
• HNF1α: ha un pattern di espressione
stabile lungo il piccolo intestino
• GATA4: ha un pattern di espressione
stabile lungo la porzione media e
prossimale del piccolo intestino,
decrescente verso la porzione distale
Cdx2, HFN1α e GATA4 sono importanti non
solo nella regolazione dell’espressione
genica di LCT, ma sono anche
direttamente coinvolti nella
differenziazione dell’epitelio intestinale e
nella sua corretta omeostasi.

CURARE L’INTOLLERANZA AL LATTOSIO
Il cardine della terapia è la dieta a ridotto contenuto di lattosio. La
quantità di lattosio tollerata dai vari soggetti è variabile, pertanto è
opportuno eliminare gradualmente gli alimenti iniziando da quelli a più
alto contenuto in lattosio in modo da valutare la soglia di tolleranza del
paziente. Tali alimenti possono essere sostituiti con alimenti analoghi
privi di lattosio che attualmente si trovano in commercio con facilità.
Ove non sia possibile l’eliminazione di alcuni alimenti contenenti lattosio,
è disponibile una Lattasi in compresse, che ingerita insieme al cibo aiuta
nella digestione del lattosio. Una compressa di Lattasi digerisce fino a 5 g
di Lattosio e cioè il contenuto di 100 ml di latte vaccino.
Poiché gli alimenti contenenti grandi quantità di lattosio contengono
anche grandi quantità di calcio, è consigliabile una supplementazione di
calcio in tutti i pazienti sottoposti ad una stretta dieta di eliminazione ed
in particolare nei bambini che richiedono grandi quantità di calcio per lo
sviluppo osseo.