Alte Krankheit erhöhen kann Resilienz Beulenpest
Forscher haben entdeckt, dass die mediterrane Populationen anfälliger für eine autoinflammatory Krankheiten, weil der evolutionäre Druck, um zu überleben die Pest. Die Studie, durchgeführt von Wissenschaftlern des National Human Genome Research Institute (NHGRI), Teil der National Institutes of Health, festgestellt, dass bestimmte genomische Varianten, die zu einer Krankheit namens familiäre Mittelmeer-Fieber (FMF) kann auch verleihen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen die Pest.
Die Forscher vermuten, dass aufgrund dieser möglichen Vorteil, FMF-verursachenden genomische Varianten wurden positiv selektiert für die in der mediterranen Bevölkerung über Jahrhunderte. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Immunology.
Über die Jahrhunderte, ein biologisches Wettrüsten hat gekämpft, zwischen den Menschen und der mikrobiellen Krankheitserreger. In diesem evolutionären Kampf zwischen dem menschlichen Immunsystem und Mikroorganismen, die versuchen zu dringen in unsere Körper. Mikroben beeinflussen das menschliche Genom in vielerlei Hinsicht. Zum Beispiel, Sie können beeinflussen, die genomische variation, die sich in menschlichen Populationen über die Zeit.
„In dieser ära einer neuen Pandemie, die das Verständnis der Wechselwirkung zwischen Mikroben und Menschen ist immer kritisch,“ sagte Dr. Dan Kastner, NHGRI wissenschaftlicher Leiter und ein co-Autor auf dem Papier. „Wir können feststellen, dass die evolution spielt sich vor unseren Augen.“
Ein solcher Mikroorganismus Yersinia pestis, der bakteriellen Agenten verantwortlich für eine Reihe von gut dokumentierten Beulenpest-Epidemien führte zu über 50 Millionen Toten.
FMF, wie die Pest, ist eine alte Krankheit. Es ist die häufigste periodische Fieber-Syndrom und Symptome von FMF gehören wiederkehrende Fieber, arthritis, Hautausschläge und Entzündungen im Gewebe, die das Herz, die Lunge und die Bauchorgane. FMF kann auch dazu führen, Nierenversagen und Tod ohne Behandlung. Die Krankheit tritt im gesamten Mittelmeerraum und betrifft überwiegend türkischen, jüdischen, Armenischen und arabischen Bevölkerung.
Genomische Varianten im MEFV – gen verursachen FMF. MEFV kodiert für ein protein namens pyrin. Bei gesunden Menschen, pyrin spielt eine Rolle bei der entzündlichen Reaktion des Körpers. Pyrin ist aktiviert, wenn es eine Immunantwort (zum Beispiel im Falle einer Infektion). Pyrin erhöht die Entzündung und die Produktion von Entzündung-verbundenen Molekülen.
Im Gegensatz dazu, FMF-Patienten abnormes pyrin, weil der genomischen Varianten (Mutationen) im MEFV – gen. Mutierte pyrin nicht benötigen eine Infektion oder anderen immun-trigger aktiviert werden; vielmehr ist es in der Lage, direkt zu bereiten, Menschen zu scheinbar grundlosen Episoden von Fieber und Entzündungen.
Der MEFV – Mutationen haben auch andere übliche Eigenschaften. Forscher haben herausgefunden, dass Menschen mit nur einer Kopie des MEFV genomische Variante, dass die Ursachen der FMF nicht die Krankheit bekommen. Auch vor der effektiven Behandlung, solche mit zwei Kopien haben eine hohe Todesrate durch das Alter von 40, aber in der Regel lange genug Leben, um Kinder zu haben.
Trotz der geringeren überlebensrate, die fast 10% der Türken, Juden, Araber und Armenier tragen mindestens eine Kopie eines FMF-verursachenden genomische Variante. Wenn die chance waren der einzige Faktor, dieser Prozentsatz wäre viel niedriger.
Die Forscher vorgeschlagen, dass dieser höhere Prozentsatz war eine Folge positiver natürlicher Auswahl, die einen evolutionären Prozess, treibt einen Anstieg der spezifischen genomischen Varianten und Eigenschaften, die vorteilhaft sind, in gewisser Weise.
„Genau wie Sichelzellanämie Merkmal ist positiv selektiert, denn Sie schützt vor malaria, wir spekulierten, dass die mutierten pyrin im FMF könnte helfen, die Mittelmeer-Bevölkerung in irgendeiner Weise“, sagte Jae Jin Chae, Ph. D., senior-Autor des Papiers und ein leitender Wissenschaftler in NHGRI Stoffwechsel -, Herz-Kreislauf-und Entzündliche Erkrankungen des Genomik-Zweig. „Der mutant pyrin werden können, die Sie schützen von einigen tödliche Infektion.“
Das team drehte sich um Yersinia pestis, der berühmt-berüchtigte Pest-Bakterium verursacht, als ein möglicher Kandidat für den Antrieb der evolutionären Selektion für FMF-Mutationen in der mediterranen Bevölkerung.
Es stellt sich heraus, Yersinia pestis enthält ein besonderes Molekül, unterdrückt die Funktion von pyrin bei gesunden Personen. Dabei werden die Erreger unterdrückt der Körper die entzündliche Reaktion auf die Infektion. Dieser Weg, der Körper kann nicht kämpfen wieder.
„Entzündung ist ein Prozess, in dem die weißen Blutkörperchen schützen den Körper vor Infektionen. Von der host-Sicht, Entzündung hilft uns, zu überleben. Von den Bakterien, die Sicht, die Entzündung ist etwas umgangen werden, durch keine Mittel zur Verfügung“, sagte Daniel Shriner‘, Ph. D., leitender Wissenschaftler in der Mitte für Forschung auf Genomics und der Globalen Gesundheit an NHGRI.
Die Forscher waren überrascht von der Tatsache, dass Yersinia pestis wirkt das sehr Proteine, mutierte in der FMF. Sie berücksichtigt die Möglichkeit, dass FMF-verursachenden genomische Varianten schützen können Personen aus der Beulenpest, verursacht durch Yersinia pestis.
Die Idee, dass die evolution schieben würde für eine Krankheit in einer Gruppe zu kämpfen, andere scheinen mag eingängig. Aber es kommt darauf an, was die am wenigsten schlechte option.
Die Durchschnittliche Sterblichkeitsrate von Menschen mit Beulenpest über die Jahrhunderte wurde so hoch wie 66%, während, sogar mit einer Trägerfrequenz von 10%, weniger als 1% der Bevölkerung hat FMF. Theoretisch ist die evolutionäre Verschiedenheit in dessen Gunst.
Aber zuerst das team hatte zu prüfen, ob zwei der genomischen Varianten, die Ursache FMF hatte in der Tat Durchlaufen die positive Selektion in mediterranen Populationen.
Für Sie durchgeführten genetischen Analyse einer großen Kohorte von 2,313 türkischen Personen. Sie untersuchte ebenfalls die Genome von 352 antiken archäologischen Proben, einschließlich 261 von vor der christlichen Zeitrechnung. Die Forscher testeten für die Anwesenheit von zwei FMF-verursachenden genomischen Varianten in beiden Gruppen von Proben. Sie auch verwendet werden, Populationsgenetik Grundlagen und mathematische Modellierung, um vorherzusagen, wie sich die Häufigkeit der FMF-verursachenden genomische Varianten verändert im Laufe der Generationen.
„Wir fanden, dass beide FMF-verursachenden genomische Varianten entstanden vor mehr als 2000 Jahren, bevor die Justinian Pest und der Schwarze Tod. Beide Varianten wurden im Zusammenhang mit dem Nachweis von positiver Selektion“, sagt Elaine Remmers, Ph. D., associate investigator in NHGRI Stoffwechsel -, Herz-Kreislauf-und Entzündliche Erkrankungen des Genomik-Zweig.
Die Forscher dann untersucht, wie Yersinia pestis interagiert mit FMF-verursachenden genomische Varianten. Sie nahmen Proben von bestimmten weißen Blutkörperchen von FMF-Patienten. Zusätzlich nahmen Sie Proben von Menschen, die tragen nur eine Kopie des genomischen Varianten (also, nicht die Krankheit bekommen).
Das team gefunden, dass Yersinia pestis nicht die Entzündung zu verringern in der weißen Blut-Zellen, erworben von der FMF-Patienten und Menschen mit einer Kopie der FMF-verursachenden genomische Varianten. Dieser Befund steht in krassem Gegensatz zu der Tatsache, dass Yersinia pestis reduziert die Entzündung in den Zellen, ohne FMF-assoziierte Mutationen.
Die Forscher dachten, dass, wenn Yersinia pestis nicht die Entzündung zu verringern in der Menschen mit FMF, dann vielleicht könnte dies möglicherweise zu einer Erhöhung der Patienten-überlebensrate bei der Ansteckung durch Krankheitserreger.
Um diese Hypothese zu testen, haben die Forscher gentechnisch veränderte Mäuse mit FMF-verursachenden genomische Varianten. Sie infizierten gesund und gentechnisch veränderten Mäusen mit Yersinia pestis. Ihre Ergebnisse zeigten, dass infizierte Mäusen, die mit dem FMF-verursachenden genomische Variante hatte deutlich erhöhte überlebensrate im Vergleich zu gesunden Mäuse infiziert.