Evolucija i hronične bolesti Biljana Stojković Katedra za genetiku i evoluciju Biološki fakultet, Univerzitet u Beogradu

Evoluciona medicina Integracija medicine i evolucione biologije Dva nivoa objašnjenja: Proksimalni: simptomi, genetička osnova i sredinski faktori Ultimativni: ZAŠTO postoje biološki mehanizmi u našoj vrsti koji vode patološkom stanju Evoluciona (istorijska) perspektiva biološke osnove bolesti

Mi smo samo jedna biološka vrsta -naša tela su rezultat duge evolucije -mnoge genetičke varijante delimo sa svim primatima -mnoge genetičke varijante su starije i od zajedničkog pretka sa glodarima (veštačkom selekcijom dobijamo miševe i pacove sa hipertenzijom, gojaznošću, kancerima, kardiovaskularnim problemima...) Pogrešno je misliti da je biološka osnova hroničnih bolesti isključivo manifestacija modernih civilizacija

Sapient paradoks Naša evoluciona linija stara oko 7 miliona godina (nakon odvajanja od zajedničkog pretka sa šimpanzom) Naša vrsta stara oko 200 000 godina Evolucija u uslovima kasnog pleistocena – adaptacije na aktivan život lovaca-sakupljača Promena životnih uslova – početak sedentarnog života (zajednice) pre oko 10 000 godina. Ubrzavanje kulturne evolucije – nepodudarnost naše biologije i novih civilizacijskih stilova života.

Hronične bolesti Progresivna disfunkcija u metaboličkim i/ili fiziološkim sistemima Traju najmanje tri meseca (prema Nac. Centru zdravstvene statistike USA) Nisu zarazne (osim neki infektivnih bolesti – AIDS, hepatitis C) Dug period latentnosti, postepeno pogoršanje stanja Multipni faktori rizika Genetika: Kompleksna nasledna osnova – poligenska svojstva Nasleđivanje predispozicije Veliki uticaj životne sredine Astma, artritis, kancer, kardiovaskularne bolesti, ateroskleroza, hipertenzija, insulinska rezistencija, dijabetes (tip II), psihijatrijske bolesti, itd...

Osnovna logika evolucione medicine u hroničnim bolestima Nepodudarnost predačke i današnje životne sredine (nove okolnosti traju prekratko za selektivnu eliminaciju štetnih genetičkih varijanti. „Nevolja bogatstva“ – porast učestalosti hroničnih bolesti, oko 70% su uzroci mortaliteta u modernim civilizacijama.

Nepodudarnosti - ishrana nekad sad više mesa (2x) prirodni plodovi bez žitarica (skoro) ugljeni hidrati iz voća i povrća (3x više) bez rafinisanog šećera 2kg/god. šećera (med) bez mlečnih prerađevina ω6 : ω3 = 3 : 1 bez tzv. „praznih kalorija“ većina kalorija od: žitarica gajenih životinja mlečnih proizvoda šećer (70 kg/god) više Na nego K manje vlakana i mikronutrijenata ω6 : ω3 = 10 : 1

Nepodudarnosti – fizička aktivnost nekad sad Na fizičke aktivnosti manje od 500 Kcal/dan Dnevni zahtevi manje od 2000 Kcal/dan (danas) Danas 5 Kcal/kg/dan Na fizičke aktivnosti trošeno 1000 Kcal/dan Dnevni zahtevi 3000 Kcal/dan (pre industrijalizacije) Lovci-sakupljači 20 Kcal/kg/dan

Nepodudarnosti – reprodukcija nekad sad menarha – 16 godina (pre industrijalizacije) oko 6 porođaja bebe dojene i do 3 godine kraći reproduktivni period menarha – 12,5 (danas) prosek 1,8 porođaja duži reproduktivni period više ovulacija

Nepodudarnosti – psihosocijalne nekad sad veličina zajednice lovaca-sakupljača – 15 do 50 jednostavnije socijalno okruženje manja akumulacija znanja manji kognitivni prohtevi deca različitih uzrasta u grupama manje restrikcije u vaspitavanju milionske zajednice kompleksno socijalno okruženje kulturna evolucija vodi većim kognitivnim prohtevima bebe ne spavaju s majkom vaspitavanje dece u istim uzrasnim kategorijama

Pitanja za evolucionu medicinu Da li smo genetički u kamenom dobu? Svega 10 000 godina u sedentarnim zajednicama Promene su malobrojne i odnose se na genetički jednostavna svojstva Imunski sistem (posledica novih patogena) Srpasta anemija (usled malarije) Laktozna tolerancija u adultnom dobu, itd. Poligenska svojstva – hronične bolesti (promene zanemarljive)

Pitanja za evolucionu medicinu Ako je predački život zdraviji, zašto danas živimo duže? Do 1800. god. životni vek 30 do 40 godina London 1660. god. - prosečan život 18 do 27 godina Najveća smrtnost bila od infektivnih bolesti Danas životni vek dupliran zbog: higijene, medicine, vakcina više hrane, boljeg stanovanja, dostupne odeće Najveća smrtnost (oko 70%) od hroničnih bolesti

Pitanja za evolucionu medicinu Da li porast učestalosti hroničnih bolesti povezujemo sa dužim životom? DA - budući da verovatnoća pojave bolesti raste sa starošću ALI Sve češća pojava bolesti i u mlađem dobu (biomarkeri bolesti još u detinjstvu) Način života u savremenim civilizacijama povećava učestalost bolesti

Insulinska rezistencija i dijabetes Metabolički sindromi povezani sa debljinom, visokim pritiskom, kardiovaskularnim bolestima, itd. Povećanje učestalosti sa promenom načina života Od 1960. god. do danas pet puta povećana učestalost oboljevanja Posledica „nevolje bogatstva“

Insulinska rezistencija konzumiranje hrane povećanje koncentracije glukoze u krvi oslobađanje insulina masno tkivo mišići odgovarajuća redukcija glukoze u krvi nedovoljna redukcija glukoze u krvi – potrebno više insulina hiperinsulinemija Biohemijski, genetički determinisan odgovor ćelije Ćelijska rezistencija na insulinsku stimulaciju Insulinska rezistencija

Evolucioni scenario Hipoteza „čuvarni genotip“ – selekcija za gene koji učestvuju u brzom skladištenju energije selektivni pritisak je glad danas takvo stanje maladaptivno Mnogi podaci NE podržavaju ovu hipotezu direktno: Nema podataka da je glad bila česta kod lovaca-sakupljača Bebe imaju veliki sadržaj masti, a posle 1. godine opada – ne može biti adaptivno ako se organizam priprema za glad.

Evolucioni scenario Hipoteza „razvojna alokacija glukoze“ Postavke: selektivni pritisak je nutritivni stres tokom intrauterinog razvića i prve godine života (i infekcije) Mortalitet je tada najveći – metabolički putevi raspodele energije ključni za preživljavanje Postavke: ljudi su prirodno debeli – naše bebe imaju i do 10x veći udeo masti od mladunaca svih drugih sisara 80% fetalnog metabolizma usmereno na razviće mozga fenomen „programiranje hranom“ – celoživotni metabolički efekti rane ishrane viscelarna debljina i insulinska rezistencija evoluirali kao deo sistema energetskih rezervi za mozak

Raspodela energije (glukoze) konstantna količina E za mozak modifikacije raspodele E aktivnošću pakreasa i tkiva zavisno od hormona i dostupnosti glukoze smanjivanje E za druga tkiva: manje insulina (pankreas) variranje insulinske osetljivosti od tkiva do tkiva (zavisno od E potreba) preko simpatičkog nervnog sistema mozak indukuje insulinsku rezistenciju u drugim tkivima Druga tkiva i organi

Evolucioni paradoks shizofrenije oboleli sklonost učestalost prag p Raspodela predispozicije i model praga - Ekstremni fenotipovi Učestalost u opštoj populaciji – 1% Više od 100 gena (varijanti) asocirano sa predispozicijom Smanjuje preživljavanje i reprodukciju – by-product evolucije naših kognitivnih sposobnosti i energetske potrošnje mozga Adaptivno svojstvo u prošlosti ili neželjeni efekat evolucije našeg mozga??? Kreativnost kao adaptacija u prošlosti? Preklapanje genetičke osnove shizofrenije i bipolarnog poremećaja – održavanje predispozicije za shizofreniju