Darwini medicina

Müller ViktorELTE Növényrendszertani és Ökológiai Tanszékhttp://ramet.elte.hu/~viktor

140 éves a Természet Világa folyóirat

A hazai természettudományos ismeretterjesztés zászlóshajója.

Egyidős a Nature-rel. Januárban evolúciós különszám!

Darwini medicina

Mit mond az evolúciós gondolkodás a betegségekről?

Miértek a biológiában

Kétféle válasz:

Közvetlen okok:

Mi a mechanizmus?

Végső/evolúciós ok:

Miért alakult így az evolúció során?

Mire jó?

miért betegedünk meg?

miért öregszünk?

miért hízunk el?

A darwini medicina paradoxonja

Mire jó a betegség?

Kinek jó a betegség?

A legjobb megoldás egyben a legkevésbé rossz.

Gyakran a múlt magyarázza a jelent.

Halálozási okok (WHO, 2004)

Halálok Egész világNépesség (ezer)

ezer % ezer % ezer %

Összes halálozás 58 772 100,0 11 248 100,0 9 493 100,0Fertőző betegségek 13 777 23,4 6 287 55,9 463 4,9Tuberkulózis 1 464 2,5 405 3,6 77 0,8HIV/AIDS 2 040 3,5 1 651 14,7 31 0,3Hasmenéses megbetegedések 2 163 3,7 1 005 8,9 39 0,4Gyermekkori fertőző betegségek 847 1,4 356 3,2 1 0,0Malária 889 1,5 806 7,2 0 0,0Légúti fertőzések 4 259 7,2 1 437 12,8 244 2,6Újszülöttkori halálozás 3 180 5,4 977 8,7 88 0,9Nem fertőző betegségek 35 017 59,6 2 797 24,9 8 137 85,7Rákos megbetegedések 7 424 12,6 480 4,3 1 862 19,6Cukorbetegség 1 141 1,9 172 1,5 155 1,6Szív- és érrendszeri megbetegedések 17 073 29,0 1 175 10,4 4 767 50,2Légúti betegségek 4 036 6,9 310 2,8 374 3,9

Afrika Európa6 436 826 737 536 883 311

Ebből a változatból hiányzik az anyai halálozás, valamint az alultápláltság és sebesülések miatti halálozás, így a kategóriák összege nem adja ki az összes halálozást.

Miért betegszünk és halunk meg?

Fejlett országok:

Életmód

Öregedés

Fejlődő országok

Fertőző betegségek

Életmód: elhízás-járvány

a világ felnőtt lakosságának 10%-a elhízott az USA-ban >30%, Magyarországon 20%.

nincs adat

Életmód

Gyorsan változó életmód. Lassan változó gének. Ami jó volt tegnap, nem jó ma.

Múlt

Szénhidrátban szegény étrend

Szűk időszakok Energiaigényes életmód Tartalékolás

Jelen

Korlátlan cukorfogyasztás Nincsenek szűk időszakok Mozgásszegény életmód

(csökkent energiaigény)

Hajlam hízásra: hasznos!

Elhízás: káros!

Nem „bűnös hajlam”, hanem a világ változott.

Lemaradó evolúció

környezet

gének

A változás sebessége

?

Korai hatások: „átprogramozás”

Az anya terhessége alatti éhezés

Megnövekedett esély elhízásra, érrendszeri problémákra, cukorbetegségre

Zsíros ételek előnyben részesítése Nők esetében nagyobb gyerekszám

Hollandia, 1944/45Az „éhezés tele”

Adaptáció: „rugalmas fenotípus”

A mechanizmus: epigenetika A génkifejeződés tartós megváltozása Időskála: egy vagy néhány generáció

Korai környezet érzékelése

Élethosszig tartó reakció/”program”

Korai táplálékhiány

Felkészülés Raktározásra A népesség

helyreállítására

Az „első generáció” átka

Korai táplálékhiány

Felkészülés a raktározásra

Hirtelen bőség Gyors, hatékony „raktározás”

Elhízás

1.

2.

Az „első generáció” átka

Nauru90% túlsúlyos40% cukorbetegAz utóbbi években javuló tendencia

USA, nők, elhízás:feketék 54%mexikóiak 36%fehérek 30%.

1960-ban még csak 16% volt.

Fogyva hízni

= Táplálékhiány

„Megtörik”Gyors, hatékony „raktározás”

Elhízás

1.

2.

„Fogyózás”

= Hirtelen bőség

Felkészülés a raktározásraÉlelemszerzés motivációja nő

Lemaradó evolúció

környezet

gének

A változás sorrendje

epigenetika

A legnagyobb árat az első generáció fizeti.

Allergia és autoimmunitás

Az immunrendszer nem megfelelő célpontot választ:

Allergia: ártalmatlan anyagok ellen (pl. asztma, ekcéma)

Autoimmun betegség: saját szövet ellen (pl. I. típusú

cukorbetegség, szklerózis multiplex)

„Járványos” növekedés

Fiatalkori asztma gyakorisága az USA-ban

Esetek / ezer 17 év alatti gyermek

Allergia/autoimmunitás és életmód

Nagyon gyors emelkedés környezeti hatás

Regionális/környezeti különbségek:

Fejlett ország > fejlődő ország

Város > vidék

Kis család > nagy család

Higiénia hipotézis:

Az immunrendszer fejlődéséhez szükség van a gyermekkori

fertőzések „tanító” hatására.

Higiénia hipotézis 2.0

Bélférgek az allergia ellen.

Terápia!: sertés ostorgiliszta petéivel.

Higiénia hipotézis 2.0

A férgek hatékonyan gátolják a gyulladásos folyamatokat

Bizonyos baktériumok jelenléte is alakítja az

immunreakciókat.

A szabályozó kórokozók folyamatos jelenlétére van

szükség.

Múlt

Férgek, egyéb kórokozók folyamatos jelenléte

Gátolt működés

Jelen

Kórokozók hiánya

A működés nem gátolt

Megnövelt érzékenység: hasznos!

Túlzott reakció: káros!

Nem hibás konstrukció, hanem a világ változott.

A gének lassan változnak

környezet

gének

A változás sorrendje

epigenetika

A gének lassan változnak

környezet

gének

A változás sorrendje

epigenetika

Emberi alkalmazkodás

A modern ember kb. 100 ezer éves

Emberi alkalmazkodás

LaktóztoleranciaA felnőtt kori tejbontás képességeEurópai és bizonyos afrikai népekre jellemző.

Laktóz intolerancia:Elválasztás után a laktáz enzim kikapcsol.A tejfogyasztás puffadást okoz.A legtöbb népcsoportra jellemző.Az emberi faj ősi állapota.

A laktóz intolerancia gyakorisága

A laktóztolerancia eredete

Pásztorkodó népekben

A szarvasmarha háziasítása óta előny.

Egyszerű szabályozási mutáció:

Több független mutáció!

Európa: ~ 9 ezer évvel ezelőtt

Afrika: ~ 4-5 ezer évvel ezelőtt

Alkalmazkodás a megváltozott életmódhoz!

Az emberi evolúció nem állt meg, csak lassú.

Miért betegszünk és halunk meg?

Fejlett országok:

Életmód

Öregedés

Fejlődő országok

Fertőző betegségek

Az öregedés paradoxonja

Hosszabb élet több utód szelekció?

Halhatatlanság: lehetetlen?

Tökéletes önfenntartás

A csíravonal halhatatlan!

Ha elvben nem lehetetlen, akkor:

Nincs evolúciós útvonal, vagy

Nem éri meg.

A halhatatlanság egyenlege

1. generáció

2. generáció

Halandó Halhatatlan

+1 „utód”

Nagyobb önfenntartási költség:nem éri meg.

A cserearány elve

„Valamit valamiért”

Véges erőforrás:Nagyobb ráfordítás önfenntartásra kevesebb marad szaporodásra.Az evolúció alakítja a „költségvetést”.A külső halálozási okok kockázata „árazza be” az önfenntartás értékét.

Legyőzhető-e az öregedés?

A garanciális berendezések esete…

Sokrétű okok: reménytelen?

Lehetnek „központi kapcsolók”Környezetfüggő lehet az optimális öregedésCsökkentett kalóriabevitel

Miért élnek tovább a nők?

Mindenütt a világon (Mo.-on 8-9 év különbség) Alkalmazkodás?

Férfiak:Magasabb halálozás

„külső okokból”

Kockázatosabb élet

„Harc a nőkért”

Élet a menopauzán túl

„Nagymama-hatás”

„Túlfutás”

Miért betegszünk és halunk meg?

Fejlett országok:

Életmód

Öregedés

Fejlődő országok

Fertőző betegségek

Halálozási okok (WHO, 2004)

Halálok Egész világNépesség (ezer)

ezer % ezer % ezer %

Összes halálozás 58 772 100,0 11 248 100,0 9 493 100,0Fertőző betegségek 13 777 23,4 6 287 55,9 463 4,9Tuberkulózis 1 464 2,5 405 3,6 77 0,8HIV/AIDS 2 040 3,5 1 651 14,7 31 0,3Hasmenéses megbetegedések 2 163 3,7 1 005 8,9 39 0,4Gyermekkori fertőző betegségek 847 1,4 356 3,2 1 0,0Malária 889 1,5 806 7,2 0 0,0Légúti fertőzések 4 259 7,2 1 437 12,8 244 2,6Újszülöttkori halálozás 3 180 5,4 977 8,7 88 0,9Nem fertőző betegségek 35 017 59,6 2 797 24,9 8 137 85,7Rákos megbetegedések 7 424 12,6 480 4,3 1 862 19,6Cukorbetegség 1 141 1,9 172 1,5 155 1,6Szív- és érrendszeri megbetegedések 17 073 29,0 1 175 10,4 4 767 50,2Légúti betegségek 4 036 6,9 310 2,8 374 3,9

Afrika Európa6 436 826 737 536 883 311

Ebből a változatból hiányzik az anyai halálozás, valamint az alultápláltság és sebesülések miatti halálozás, így a kategóriák összege nem adja ki az összes halálozást.

A fertőző betegségek evolúciós logikája

Miért nem szabadultunk meg a kórokozóktól?

Nem éri meg.

Nem megy: a kórokozók evolúciója gyorsabb.

Még nem volt rá idő.

Miért gyógyulunk meg (többnyire)?

Általában a kórokozónak sem érdeke a halálunk.

Evolúciós kompromisszum.

Megszelídülnek-e a kórokozók?

A hagyományos nézetElegendő idő alatt minden gazda-parazita kapcsolat békés együttéléssé szelídül.Indoklás: jobban terjed a betegség, ha tovább életben marad a gazda.Folyomány: a virulens fertőzések fiatal evolúciós múltra tekintenek vissza, azaz nemrég terjedt át a kórokozó az új gazdára.Példák: HIV, Ebola, Legionella, SARS, stb.

Ellenpéldák: kanyaró (~10000 év), malária (~100000 év), fügedarazsak fonálféreg parazitái (több millió év), stb.

Torzított mintavétel

A kórokozók evolúciója: cserearány

virulencia és fertőzőképesség általában összefüggenek

a hordozók fertőzőképessége

a fertőző időszak hossza*

gyorsabb szaporodás

előny hátrányAz optimum a pontos „paraméterektől” függ

A kórokozók evolúciója: az átadódás módja

Versengés a kórokozók közöttAranytojást tojó tyúk vagyTúros hátú közös ló?

Ezermester vagy specialista?Több köztigazdaTöbb gazdafajEgyetlen gazdafajVédőoltások

KülönlegességekVektorokParazitoidok

HIV-1: megjósolható-e az evolúció?

Evolúciósan fiatal gazdaváltás Nagy evolúciós potenciál Örökletes variabilitás a virulenciában Változik-e a virulencia?

HIV-1: megjósolható-e az evolúció?

Magasabb vírusszint:

Magasabb fertőzőképesség

Rövidebb túlélés

Optimális szint?

A jelenlegi vírusszint nagyon közel van a vírus számára optimális értékhez!

vírusszint

gyakori

ság

Átv

iteli p

ote

nciá

l

Új H1N1: megjósolható-e az evolúció?

Nemigen…

Feltehető, hogy a virulencia nem lesz lényegesen más, mint az eddigi törzsekben.

Az 1918-as spanyolnátha agresszívan indult, de hamar megszelídült.

Télen környezeti okok miatt is lehet agresszívabb.

Malária: a szelekció „lenyomata”

Sarlósejtes vérszegénység

Talasszémia

DARC-hiányA kivételek erősítik a szabályt.

A darwini medicina tanulságai

Mire jó a betegség?

Kinek jó a betegség?

A legjobb megoldás egyben a legkevésbé rossz.

Gyakran a múlt magyarázza a jelent.

Az ember jövője?

? Lassú alkalmazkodás:

a megváltozott világhozÉlettartam?az új betegségekhez

Szükségtelen jellegek elvesztése.

Az előadás elérhető: http://ramet.elte.hu/~darwin

Cikk formájában: Természet Világa 2010 január, Darwin-különszám.

Nov. 18: Szathmáry Eörs – A kiterjesztett evolúciós szintézis

Nov. 25: Kun Ádám – Az élet keletkezése