梅斯医学MedSci APP
医路相伴,成就大医

牛奶真的适合中国人体质吗?90%的人不适合!答案在你的基因里!

Tags: 牛奶      更新:2022-08-06

你还记得《生活大爆炸》中那个矮个子、书呆子的男人伦纳德(Leonard)吗?他不能喝牛奶,甚至吃奶酪或冰淇淋肚子都会涨成一个气球,然后出现排气增多、恶心、腹痛和腹泻。这种现象是因为伦纳德体内缺乏乳糖分解酶,无法消化牛奶中的乳糖,导致乳糖不耐受症(Lactase persistence,LP)。LP具有明显的地理分布,有超过90%的亚洲人患有LP,根本原因在于“基因-文化协同进化”。你了解自己的种族基因吗?牛奶虽含有多种营养,但你的身体不一定能够吸收,反而为肠胃带来负担!

图片

联合国粮农组织:90%-100%

东亚人患有乳糖不耐症,特别是中国人

乳糖是牛奶中的主要碳水化合物。完全依赖母乳获取营养的婴幼儿期哺乳动物可正常合成乳糖酶,很容易消化乳糖。乳糖酶将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖,然后被人体吸收并转化为能量。然而,随着年龄的增长,乳糖酶的合成下降。一些成年人可继续产生乳糖酶,并可消化乳糖,这种消化牛奶的能力称为乳糖酶持久性。相反,LP是指人体缺乏乳糖酶无法消化牛奶中的乳糖。食用乳制品会导致这些人腹胀、胀气和腹泻。

联合国粮农组织的研究发现LP患者的比例因地区而异:欧美和大洋洲国家约有20%左右的人口患有LP;非洲有70-90%的人口患有LP;中亚地区,这一比例高达80%;东亚地区更是高得离谱,达到90-100%。同一国家内的患病比例也可能不同。在印度,LP在北部的比例为63%,南部为23%。基本上,喝了一大杯牛奶后,南印度人比北印度人更容易出现肠胃问题(图1)[1]。

图片

1 乳糖不耐症分布地图(图源:[1]

在某些情况下,某些LP人群可以食用乳制品而不会产生任何不良影响。生活在埃塞俄比亚的LP索马里人每天可以喝500 ml牛奶而不会感到任何不适。这种个体间乳糖酶持久性的差异可能是由于肠道菌群的差异;一些严重LP的族群在饮食中仍然有一些牛奶,这些群体包括蒙古人、非洲的赫雷罗人、努尔人和丁卡人部落以及印度教徒。他们以奶酪和酸奶等发酵产品的形式消费“牛奶”,这些产品的乳糖含量低于传统牛奶。

结合世界温度地图,研究人员发现LP表现出明显的地理性分布,会随着纬度和温度的升高而降低(图2)。高纬度地区的寒冷条件使牛奶可以更长时间地保持新鲜,而温暖的气候和致命的疾病对牛的饲养产生负面影响,从而影响了牛奶的供应。因此,生活在亚洲、非洲、中东和南美洲的人们在婴儿期后没有延续消化乳糖的能力,因为他们没有喝那么多牛奶;另一方面,像欧洲一样,祖先来自北方牧牛部落的人更容易消化牛奶。欧洲的天气条件有利于饲养牛群和安全储存牛奶。

 

图片

2 世界温度地图(图源:wikimedia commons

高纬度地区人们长期喝牛奶传递了成年人长期产生乳糖酶的突变。然而,大多数亚洲人祖先生活在不利于奶牛养殖的环境下,因此成年后不需要乳糖酶来消化乳糖,最终,没有发展出乳糖酶持久性的突变。

此外,研究人员提出“钙同化假说”。钙对骨骼健康至关重要,人体对钙的吸收取决于维生素D的存在,我们可以从太阳射线中通过光化学方法在皮肤中产生维生素D。然而,在高纬度地区,太阳射线不足,生活在北欧的人们一年中的大部分时间都无法合成维生素D。牛奶中含有少量的维生素D和大量的钙,弥补了日照不足地区的劣势,生活在高纬度地区的人们更经常食用牛奶

Nature

欧洲较低LP是基因选择的结果

2022年7月27日,英国布里斯托大学研究团队在Nature发表题为“Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe”的研究成果(图3)[2]。研究表明LP基因仅与牛奶消费量微弱相关,并且与改善健康没有关联;欧洲较低的LP可能由历史上发生饥荒和传染病时,患有LP无法食用牛奶补充能量反而导致胃肠疾病人群的低生存率驱动

图片

3 研究成果(图源:[2]

在欧洲和非洲、中东和南亚人群中,乳糖酶持久性是过去一万年来进化出的最强选择的单基因性状。虽然LP的进化和牛奶的使用量必须联系起来,但关于它们的时空结构和特定的相互作用仍然存在相当大的不确定性。此项研究使用来自550多个考古遗址的约7000种陶器脂肪残留物,推演过去9000年欧洲牛奶使用的详细分布;使用英国生物银行50万名当代欧洲人的数据,分析LP基因与牛奶消费量和健康改善的关系。

研究结果表明:

1、 从新石器时代开始,欧洲牛奶的使用很普遍,但在空间和时间上的强度各不相同

从公元前7000年到公元1500年欧洲大陆的牛奶使用频率表明:牛奶的使用在欧洲史前所有时期都非常普遍,食品生产的区域特定不稳定性和饮食偏好存在文化变化(图4-5)。

图片

4 陶片中考古乳脂残留物的地理和时间分布(图源:[2]

 

图片

5 史前欧洲牛奶使用的区域差异(图源:[2]

2、 随着史前牛奶使用水平的变化,LP等位基因频率的概率没有比新石器时代增加

研究人员通过对potsherd脂质残留和古老的LP等位基因数据的分析表明,牛奶的使用强度并没有推动对LP基因的选择。

3、 LP基因型与牛奶消费量微弱相关,并且与改善健康没有一致关联

LP等位基因与全因死亡率、母亲死亡年龄和父亲死亡年龄的关联均接近零。这些结果表明,当代人群中的LP成年人食用牛奶时,牛奶几乎对健康无不利影响;另一个可能的选择驱动因素是LP等位基因对生育能力的影响,但研究发现LP等位基因的存在对活产数或生育子女数没有影响;此外,LP对与牛奶相关的较高维生素D浓度和骨矿物质密度关联估计值接近于零。

4、 欧洲历史发生饥荒或传染病时,LP患者会放大病原体感染和饥荒带来的死亡

在整个欧洲新石器时代,牛奶消费量并没有从最初的低水平逐渐增长。在牛奶开始使用时,欧洲人几乎完全是LP,后来才逐渐演化出可耐受乳糖人群。欧洲史前牛奶使用的规模不能解释LP等位基因频率轨迹,也无法解释基因选择强度。此外,人群LP状态对现代牛奶消费几乎没有影响。

LP是由饥荒或病原体感染与牛奶消耗的其他良性后果之间的协同作用驱动的。通俗而言,在欧洲遭遇饥荒或疾病时,LP人群无法从牛奶中得到能量和营养,反而会因体液流失(腹泻)导致营养不良和炎症感染(胃肠道疾病)。如此一来,乳糖酶耐受性的自然选择在这些时期被加速,乳糖不耐受的人比具有乳糖耐受性基因变异的人更有可能死亡。

伦敦大学学院的进化遗传学家Mark Thomas表示:“对于现代社会的LP人群来说,喝牛奶并不会带来很大健康影响。如果LP人群的身体健康,那么喝牛奶也就会带来腹泻、抽筋、放屁很多,这种不愉快的体验。但是,喝牛奶对历史上欧洲LP人群的影响要严重得多,甚至要付出死亡的代价。”

瑞士苏黎世大学的分子考古学家Shevan Wilkin表示:“我不知道这项研究的结论对不对。欧洲LP人群即使在历史困难时期没有死于乳糖不耐症,也可能比能消化牛奶的人具有更弱的生育能力,从而逐渐淘汰乳糖不耐症基因。但我不确定这是否完全解释了为什么这种特征在早期农业和一些青铜时代的群体中不存在或非常罕见,因为这些时期的人也曾遭受过饥荒和疾病。”

相比有喝牛奶传统,且祖先付出过自然选择代价的欧洲人,作为东亚人种的中国人,90%以上或缺乏消化牛奶的相关基因。

撰文|文竞择

排版|乔维钧

参考资料:

[1]Paige, D. M., & Bayless, T. M. (1981). Lactose digestion; clinical and nutritional implications.
[2]Evershed RP, Davey Smith G, Roffet-Salque M, et al. Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe. Nature. 2022 Jul 27. doi: 10.1038/s41586-022-05010-7. Epub ahead of print. PMID: 35896751.

作者:生物探索 来源:生物探索
版权声明:
本网站所有注明“来源:梅斯医学”或“来源:MedSci原创”的文字、图片和音视频资料,版权均属于梅斯医学所有,非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:梅斯医学”。本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源和作者,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。同时转载内容不代表本站立场。
在此留言
小提示:本篇资讯需要登录阅读,点击跳转登录

相关推荐

移动应用
medsci.cn © 2020