A diversidade do gene LCT e a persistência da lactase na população brasileira

Abstract

A hipolactasia do tipo adulto é o fenótipo determinado pela diminuição da expressão da lactase após o período de lactação. Ela ocorre em um grande número de adultos em todo o mundo. A lactase é produzida pelos enterócitos e sua função principal é hidrolisar a lactose, que é o carboidrato do leite. Os indivíduos intolerantes à lactose irão apresentar sintomas como inchaço, flatulência, náusea e diarreia causados pela fermentação da lactose. A persistência da lactase (PL) é o fenótipo no qual a expressão da lactase se mantém elevada durante toda a vida. Na Europa, a PL foi relacionada a um polimorfismo de base única (SNP) localizado a aproximadamente 14 Kb do sítio de início da transcrição do LCT (gene da lactase), dentro de um íntron do gene MCM6, sendo este SNP uma troca de C para T na posição -13910 (rs4988235). Na África e Oriente Médio os seguintes SNPs foram relacionados a PL: - 13907C>G (rs41525747), -13915T>G (rs41380347), -14010G>C (rs145946881). O gene LCT também possui SNPs na região codificadora e na região promotora que não estão envolvidos com a PL. Estes SNPs apresentam alto desequilíbrio de ligação formando haplótipos, sendo que os haplótipos A, B, C e U são os mais frequentes na maioria das populações. No Brasil, dados sobre os alelos relacionados com a persistência da lactase são escassos. Além disso, dados populacionais relacionados à diversidade do gene LCT ainda não foram descritos para nossas populações. Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar a diversidade do gene LCT, da região codificadora do gene, da região promotora proximal e da região enhancer população brasileira. Um total de 1297 indivíduos foram analisados. As populações estudadas foram nativos brasileiros (Kaingang N=72, Xavante N=101, Guarani-Kaiowá N=84 e Guarani-Ñandeva N=59), eurodescendentes de Porto Alegre (Rio Grande do Sul, N=337), afrodescendentes de Porto Alegre (N=182), miscigenados de Belém (Pará, N=200) e de Recife (Pernambuco, N=262). Doze SNPs foram analisados, 10 nas regiões codificadora e promotora do LCT e 2 na região enhancer. As metodologias utilizadas na genotipagem destes SNPs foram PCR-RFLP, discriminação alélica pelo sistema TaqMan e sequenciamento. O sequenciamento também foi utilizado na busca de novos alelos da região enhancer. Com relação à população nativa, o único alelo de PL encontrado foi o -13910*T, variando de 0,5% em Xavante a 7,6% nos GuaraniÑandeva. O gene LCT foi altamente polimórfico apresentando 15 haplótipos com distribuição heterogênea nas populações nativas. Na população brasileira em geral, a frequência do alelo -13910*T foi maior (0,295) nos eurodescendentes de Porto Alegre e menor (0,175) na população de Belém. Nos grupos de afrodescendentes de Porto Alegre, Belém e Recife, 4 outras variantes, previamente descritas, da região enhancer foram encontradas: - 13779G>C, -13937G>A, -14010G>C, -14011C>T. Vinte e seis haplótipos previamente descritos foram identificados. O estudo de associação da presença do alelo -13910*T com a presença da síndrome metabólica nos eurodescendentes de Porto Alegre demonstrou que os indivíduos persistentes apresentam menor risco do que os não persistente de ter síndrome metabólica (OR=0,47; p=0,023). Na tentativa de auxiliar no entendimento das causas da PL foi realizado um estudo funcional da variante -13937G>A. Os resultados demonstraram que o alelo derivado não direciona maior expressão do gene repórter em células em cultura. Considerando os dados obtidos no presente trabalho e os disponíveis na literatura, ressaltamos a importância dos estudos que buscam compreender a PL pela busca de novos alelos, por estudos de correlação fenótipo-genótipo e também pelos estudos funcionais para a caracterização das variantes encontradas em relação ao fenótipo da lactase.

Adult-type hypolactasia is the phenotype determined by the decreased lactase expression after weaning. It occurs in a high number of adults in the world. Lactase is produced by the enterocytes and its major function is to hydrolyze lactose, the milk carbohydrate. The lactose intolerant individuals will have symptoms like bloating, flatulence, nausea and diarrhea caused by the lactose fermentation. Lactase persistence (LP) is the high lactase expression during adulthood. In Europe, the LP was related to a single nucleotide polymorphism (SNP) located approximately 14 Kb from the LCT (lactase gene) transcription initiation site, within a MCM6 gene intron, and this SNP is a C to T mutation in the -13910 position (rs4988235). In Africa and Middle East, the following SNPs were related to LP: - 13907C>G (rs41525747), -13915T>G (rs41380347), -14010G>C (rs145946881). LCT gene also has SNPs in the coding and promoter region that are not involved in the LP. These SNPs have high linkage disequilibrium forming haplotypes, with the A, B, C and U being the most frequent haplotypes in the majority of the populations. In Brazil, data about the LP related alleles are rare. Moreover, population data related to LCT gene diversity was not described for our population. Hence, the aim of this work was to study the LCT gene diversity in the coding region, in the proximal promoter region, and in the enhancer region in the Brazilian population. In total, 1297 individuals were investigated. The populations studied were Brazilian natives (Kaingang N=72, Xavante N=101, Guarani-Kaiowá N=84 and Guarani-Ñandeva N=59), Eurodescendants from Porto Alegre (Rio Grande do Sul state N=337), Afrodescendants from Porto Alegre (N=182), admixed individuals from Belém (Pará state, N=200) and from Recife (Pernambuco state, N=262). We analyzed 12 SNPs, 10 in the coding and promoter region of the LCT gene and 2 in the enhancer region. The genotyping methodologies applied were PCRRFLP, allelic discrimination by TaqMan system and sequencing. Sequencing was also employed for new alleles identification in the enhancer region. In relation to the native population, the only LP allele found was -13910*T, and the frequency ranged from 0.5% in Xavante to 7.6% in Guarani-Ñandeva. The LCT gene was highly polymorphic showing 15 haplotypes with heterogeneous distribution in the native populations. In the general population, the frequency of the -13910*T was higher (0.295) in Eurodescendants from Porto Alegre and lower (0.175) in the Belém population. In the groups of Afrodescendants from Porto Alegre, Belém and Recife, 4 other previously described variants in the enhancer region were found: -13779G>C, - 13937G>A, -14010G>C, -14011C>T. Twenty-six haplotypes previously described were found in the Brazilian population. The association study of the -13910*T allele and of the presence of the metabolic syndrome in the Eurodescendants from Porto Alegre showed that the persistent individuals have lower risk than the non-persistent of developing metabolic syndrome (OR=0.47, p=0.023). In an attempt to disclose LP causality, a functional study of the -13937G>A variant was performed. The results showed that the derived allele does not drive a higher expression of the reporter gene in cells in culture. Considering the results of this study and the data available in the literature, we emphasize the importance of the studies that try to determine the LP looking for new alleles, phenotype-genotype studies, and functional studies to characterize the variants found related to the lactase phenotype.