Nietolerancja laktozy wynika z niedoboru enzymu laktazy, który odgrywa kluczową rolę w hydrolizie cukru — laktozy. Laktaza jest produkowana przez rąbek szczoteczkowy nabłonka jelita cienkiego. Jej główną funkcją jest rozkładanie laktozy do d-glukozy i d-galaktozy, które są dalej wchłaniane przez organizm. Ten proces odbywa się w jelicie czczym, gdzie stężenie bakterii jest niskie, co zmniejsza intensywność fermentacji laktozy. Kiedy brakuje laktazy, nierozłożona laktoza przenika do jelita krętego i grubego, gdzie pod wpływem enzymu β-galaktozydazy bakteryjnej ulega rozkładowi na glukozę i galaktozę. W tym odcinku jelita nie są one już wchłaniane, stając się zamiast tego substratami dla procesów fermentacji w jelicie grubym. To prowadzi do produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, wodoru, metanu i dwutlenku węgla. Jeśli poziom tych produktów przewyższa zdolność organizmu do ich wchłaniania, może to skutkować pojawieniem się objawów nietolerancji laktozy, takich jak wzdęcia, bóle brzucha czy biegunka.
Nietolerancję laktozy można podzielić na trzy rodzaje: pierwotną, wtórną i wrodzoną.
• Pierwotny niedobór laktazy, zwany także hipolaktazją dorosłych, to najczęściej rozpoznawana postać nietolerancji laktozy. Jest to efektem spadku aktywności enzymu laktazy. Częstość występowania tego enzymu u dorosłych zależy od ich miejsca zamieszkania oraz pochodzenia etnicznego. Niskim stężeniem tego enzymu charakteryzują się ludzie zamieszkujący Europę Północną i Środkową. Natomiast najwyższe stężenie laktazy obserwuje się u mieszkańców Afryki, Ameryki Południowej oraz Azji. W Polsce pierwotny niedobór laktazy może dotyczyć nawet 37% społeczeństwa.
• Wtórny niedobór laktazy to stan okresowy i przemijający, który jest wynikiem uszkodzenia kosmków jelitowych. Ustępuje wówczas, gdy dochodzi do regeneracji śluzówki jelita. Choroby, takie jak celiakia, choroba Leśniowskiego-Crohna, zespół krótkiego jelita, mukowiscydoza, infekcje żołądkowo-jelitowe czy zakażenia pasożytnicze, mogą przyczynić się do tego stanu. Uszkodzenie kosmków jelitowych powoduje zaprzestanie produkcji laktazy, co prowadzi do wystąpienia nietolerancji laktozy i wywołuje szereg dolegliwości z nią związanych.
• Wrodzony niedobór laktazy, czyli alaktazja, to bardzo rzadko występujące zaburzenie metaboliczne, które dziedziczone jest autosomalnie recesywnie. Objawia się całkowitym brakiem laktazy. Symptomy występują zazwyczaj już krótko po urodzeniu i obejmują ciężkie biegunki. Schorzenie to może stanowić zagrożenie dla życia, jeśli nie zostanie szybko i właściwie zdiagnozowane oraz leczone. Zaburzenie to wymaga stosowania ścisłej diety przez całe życie, która całkowicie eliminuje laktozę z codziennego jadłospisu. Osoby borykające się z alaktazją nie tolerują nawet niewielkiej ilości laktozy w diecie.