Laktase-Gen (LCT, Laktoseintoleranz-Gentest): der Weg im Körper

Laktase-Gen (LCT, Laktoseintoleranz-Gentest) ist Teil des Weges „Laktoseverdauung“. Diese Seite zeigt den ganzen Weg; die Station von Laktase-Gen (LCT, Laktoseintoleranz-Gentest) ist hervorgehoben.

Hier steht dieser Laborwert: Lactase-Gen (LCT) — Steuerung im Nachbargen. Wie viel Laktase gebildet wird, steuert ein Abschnitt im Nachbargen MCM6. Bei vielen Erwachsenen geht die Bildung nach der Kindheit zurück, bei anderen bleibt sie hoch; das nennt man Laktase-Persistenz. Davon hängt ab, wie viel Laktose getrennt wird. Quelle 3

Kurz erklärt

Laktose ist der Milchzucker, ein Doppelzucker aus Glukose und Galaktose. Das Enzym Laktase trennt ihn im Dünndarm; was ungetrennt in den Dickdarm gelangt, vergären Bakterien unter anderem zu Wasserstoff. Ungetrennt bindet der Milchzucker osmotisch Wasser.

11 Stationen · 7 Quellen

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Der Weg Schritt für Schritt

An jeder Station steht, was der Stoff dort tut. Drei Zeichen: ↑ liefert — baut auf oder stellt bereit · ↓ zehrt — hemmt, verbraucht oder entzieht · ↕ beides, je nach Menge. Dahinter steht, worauf die Aussage beruht: gesicherte Physiologie, in Studien beobachtet oder umstritten. Die Zeichen bewerten nicht; sie benennen die Richtung.

Laktose in der Nahrung → Glukose und Galaktose Laktase (LPH) Das Enzym Laktase-Phlorizin-Hydrolase sitzt außen am Bürstensaum der Dünndarmzellen und trennt die beiden Zucker voneinander. Ihre Aktivität bestimmt, wie viel Laktose im Dünndarm verwertet wird. Quelle 2↑ liefert Die Laktase macht aus einem nicht aufnehmbaren Doppelzucker zwei aufnehmbare Einfachzucker. Ihre Aktivität am Bürstensaum bestimmt, wie viel Laktose im Dünndarm verwertet wird. gesicherte Physiologie Quelle 2, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist reichlich Laktase vorhanden, entstehen Glukose und Galaktose fast vollständig schon im Dünndarm und gehen ins Blut statt zu den Bakterien.

zu wenig — Ist wenig Laktase am Bürstensaum, entstehen weniger Einfachzucker; der ungetrennte Rest der Laktose wandert weiter in den Dickdarm.

gesicherte Physiologie · Quelle 2, 1
Glukose und Galaktose → Aufnahme ins Blut SGLT1, GLUT2 · Natrium Transporter führen beide Zucker in die Darmzelle und weiter ins Blut. Galaktose wird in der Leber über drei Enzyme zu Glukose-1-phosphat umgebaut. Glukose dient den Zellen direkt als Brennstoff. Quelle 1↑ liefert Glukose dient den Zellen direkt als Brennstoff. Galaktose baut die Leber über Galaktokinase, GALT und GALE zu Glukose-1-phosphat um; so geht sie in denselben Stoffwechsel ein. gesicherte Physiologie Quelle 1, 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Galaktose, weil die drei Enzyme sie nicht schnell genug umbauen, wird ein Teil über einen Nebenweg zu Galaktitol umgesetzt.

zu wenig — Wird wenig aufgenommen, weil wenig Laktose getrennt wurde, liefert sie kaum Energie; die Zucker stehen stattdessen den Bakterien im Dickdarm zur Verfügung.

gesicherte Physiologie · Quelle 5, 1
Laktose im Dickdarm → Bakterien vergären Darmbakterien Bakterien der Darmflora nehmen die Laktose auf und vergären sie. Dabei entstehen Gase und kurzkettige Fettsäuren. So bauen sie die Wasser bindende Laktose ab. Quelle 1↕ beides, je nach Menge Die Gärung baut die Wasser bindende Laktose ab und macht daraus kurzkettige Fettsäuren, die die Darmwand aufnimmt, und Gase, die über Darm und Atemluft den Körper verlassen. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Vergären Bakterien viel Laktose zugleich, entsteht mehr Gas, als der Darm in derselben Zeit aufnimmt oder abgibt; das Gas dehnt den Darm.

zu wenig — Vergären die Bakterien wenig, bleibt mehr Laktose ungespalten und bindet weiter Wasser im Darm.

gesicherte Physiologie · Quelle 1
Bakterien vergären → Kurzkettige Fettsäuren Neben den Gasen entstehen kurzkettige Fettsäuren. Die Zellen der Dickdarmwand nehmen sie auf und nutzen Butyrat als Brennstoff. So gewinnt der Darm einen Teil der Energie zurück. Quelle 1↑ liefert Die Fettsäuren holen einen Teil der Energie aus der ungetrennten Laktose zurück: Die Dickdarmwand nimmt sie auf, und Butyrat versorgt die Darmzellen selbst. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entstehen viele Fettsäuren, nimmt die Dickdarmwand mehr davon auf und gewinnt so mehr Energie aus der Laktose zurück.

zu wenig — Entstehen wenig Fettsäuren, gewinnt der Darm aus der ungetrennten Laktose kaum Energie zurück, und den Darmzellen steht weniger Butyrat zur Verfügung.

gesicherte Physiologie · Quelle 1
Bakterien vergären → Wasserstoff (H2) Wasserstoff ist eines der Gärgase. Menschliche Zellen bilden ihn nicht; er stammt ausschließlich aus dem Stoffwechsel von Bakterien. Archaeen nutzen ihn weiter, etwa zur Methanbildung. Quelle 4↑ liefert Wasserstoff hat im menschlichen Stoffwechsel keine Aufgabe, dient aber Archaeen und anderen Bakterien als Ausgangsstoff. Weil nur Bakterien ihn bilden, zeigt er an, dass Zucker vergoren wird. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entsteht viel Wasserstoff, geht mehr davon ins Blut über und erscheint in der Atemluft; ein Teil verlässt den Darm als Gas.

zu wenig — Entsteht wenig Wasserstoff oder setzen Archaeen ihn rasch zu Methan um, bleibt sein Anteil gering, auch wenn Laktose vergoren wird.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
Wasserstoff (H2) → Methan (CH4) Archaeen · Wasserstoff Bei manchen Menschen leben im Dickdarm Archaeen, die aus Wasserstoff und Kohlendioxid Methan bilden. Dann fällt der Wasserstoff-Anteil im Gas geringer aus. So verbrauchen sie Wasserstoff. Quelle 4↓ zehrt Archaeen verbrauchen Wasserstoff: Aus vier H₂ und einem CO₂ bilden sie ein Methan. So nimmt die Wasserstoffmenge ab, und aus derselben Gärung entsteht weniger messbarer Wasserstoff. gesicherte Physiologie Quelle 4, 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bilden Archaeen viel Methan, verbrauchen sie viel Wasserstoff; in der Atemluft steigt dann Methan, während Wasserstoff niedrig bleibt.

zu wenig — Leben wenig Archaeen im Dickdarm, bleibt der Wasserstoff weitgehend erhalten und gelangt über Blut und Lunge in die Atemluft.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
Wasserstoff (H2) → Ins Blut und zur Lunge Ein Teil des Wasserstoffs geht aus dem Darm ins Blut über und wird in der Lunge an die Atemluft abgegeben. Ein anderer Teil verlässt den Darm als Gas. Quelle 4↑ liefert Das Blut trägt den Wasserstoff aus dem Darm zur Lunge. Nur dieser Teil wird in der Atemluft sichtbar; der Rest verlässt den Darm als Gas oder wird von Mikroorganismen verbraucht. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entsteht mehr Gas im Darm, tritt auch mehr davon ins Blut über und erreicht die Lunge.

zu wenig — Wird wenig Wasserstoff gebildet oder schon im Darm verbraucht, gelangt wenig davon ins Blut.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
Ins Blut und zur Lunge → In der Atemluft messbar Deshalb lässt sich Wasserstoff nach einer Portion Laktose in der Atemluft messen. Ein Anstieg zeigt, dass Laktose den Dickdarm erreicht hat. Wird Wasserstoff zu Methan umgesetzt, fällt der Anstieg geringer aus. Quelle 1, 4↓ zehrt Mit dem Ausatmen verlässt der Wasserstoff den Körper. Sein Verlauf in der Atemluft bildet ab, wann und wie viel Laktose im Dickdarm vergoren wird. gesicherte Physiologie Quelle 4, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Laktose vergoren, steigt Wasserstoff in der Atemluft nach der Laktoseportion deutlich an; der Zeitpunkt folgt dem Weg der Laktose bis zu den Bakterien.

zu wenig — Wird wenig Laktose vergoren oder setzen Archaeen den Wasserstoff zu Methan um, bleibt der Anstieg in der Atemluft gering; deshalb wird oft auch Methan gemessen.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 1

Weitere Stationen

Laktose in der Nahrung — Zucker aus Milch Laktose ist ein Doppelzucker aus Glukose und Galaktose. In dieser Form kann der Dünndarm sie nicht aufnehmen; sie muss zuerst getrennt werden. Getrennt liefert sie zwei Zucker als Energie. Quelle 1↑ liefert Laktose liefert zwei Einfachzucker als Energie, aber nur, wenn die Laktase sie trennt. Ungetrennt bleibt sie gelöst im Darm und wird zum Ausgangsstoff für die Gärung im Dickdarm. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Laktose an, als die vorhandene Laktase in der Zeit trennen kann, gelangt der Rest in den Dickdarm; wie viel das ist, hängt von der Menge und der Laktase-Aktivität ab.

zu wenig — Kommt wenig Laktose an, trennt auch eine geringe Laktase-Aktivität sie weitgehend, und kaum etwas erreicht den Dickdarm.

gesicherte Physiologie · Quelle 1
Lactase-Gen (LCT) — Steuerung im Nachbargen Wie viel Laktase gebildet wird, steuert ein Abschnitt im Nachbargen MCM6. Bei vielen Erwachsenen geht die Bildung nach der Kindheit zurück, bei anderen bleibt sie hoch; das nennt man Laktase-Persistenz. Davon hängt ab, wie viel Laktose getrennt wird. Quelle 3↑ liefert Der Abschnitt in MCM6 wirkt als Schalter für die Ablesung des Laktase-Gens: Bei Laktase-Persistenz bleibt er aktiv, sonst wird die Bildung der Laktase nach der Kindheit gedrosselt. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bleibt die Ablesung hoch, behält der Dünndarm auch im Erwachsenenalter genug Laktase, um größere Mengen Laktose zu trennen.

zu wenig — Wird das Gen wenig abgelesen, sinkt die Laktase-Aktivität am Bürstensaum, und ein größerer Teil der Laktose erreicht unverändert den Dickdarm.

gesicherte Physiologie · Quelle 3, 1
Laktose im Dickdarm — was ungetrennt bleibt Was im Dünndarm nicht getrennt wird, erreicht den Dickdarm. Dort zieht der gelöste Zucker osmotisch Wasser in den Darmraum. Zugleich dient er den Bakterien als Nahrung. Quelle 1↕ beides, je nach Menge Ungetrennte Laktose wirkt doppelt: Gelöst bindet sie osmotisch Wasser im Darmraum, und sie dient den Bakterien als Ausgangsstoff für die Gärung. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich viel Laktose im Dickdarm, zieht sie mehr Wasser in den Darmraum, und die Bakterien bilden mehr Gas und Fettsäuren.

zu wenig — Erreicht wenig Laktose den Dickdarm, bleibt der osmotische Zug gering, und es entsteht kaum zusätzliches Gas.

gesicherte Physiologie · Quelle 1

Cofaktoren dieses Weges

Natrium — Der Transporter SGLT1 nimmt Glukose und Galaktose zusammen mit Natrium in die Darmzelle auf; Natrium zieht Zucker mit Quelle 1Im ORY-Katalog als Laborwert: Natrium (intrazellulär)
ATP — Phosphat-Spender der Galaktokinase, des ersten Enzyms im Galaktose-Umbau der Leber; so bleibt Galaktose in der Zelle Quelle 5
UDP-Glukose — Partner der GALT, die den Uridin-Rest auf Galaktose-1-phosphat überträgt; daraus entsteht Glukose-1-phosphat Quelle 5
NAD⁺ — Fest gebundener Cofaktor der UDP-Galaktose-4-Epimerase (GALE) und bildet so UDP-Glukose zurück Quelle 6Im ORY-Katalog als Laborwert: NAD⁺ (Nicotinamidadenindinukleotid)
Nickel — Zentralatom im Coenzym F430 der Archaeen, die aus Wasserstoff Methan bilden; ohne F430 kein Methan Quelle 7, 4

Quellen

Misselwitz B, Butter M, Verbeke K et al. Update on lactose malabsorption and intolerance: pathogenesis, diagnosis and clinical management. Gut 2019 · PubMed 31427404
Naim HY. Molecular and cellular aspects and regulation of intestinal lactase-phlorizin hydrolase. Histol Histopathol 2001 · PubMed 11332711
Swallow DM. Genetics of lactase persistence and lactose intolerance. Annu Rev Genet 2003 · PubMed 14616060
Di Stefano M, Mengoli C, Bergonzi M et al. Hydrogen breath test and intestinal gas production. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2013 · PubMed 24443066
Timson DJ. The molecular basis of galactosemia - Past, present and future. Gene 2016 · PubMed 26143117
Beerens K, Soetaert W, Desmet T. UDP-hexose 4-epimerases: a view on structure, mechanism and substrate specificity. Carbohydr Res 2015 · PubMed 26162744
Thauer RK, Bonacker LG. Biosynthesis of coenzyme F430, a nickel porphinoid involved in methanogenesis. Ciba Found Symp 1994 · PubMed 7842854

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