Darwini medicina Mit mond az evolúciós gondolkodás a betegségekről? Müller Viktor MTA-ELTE Elméleti Biológiai és Evolúciós Ökológiai Kutatócsoport http://ramet.elte.hu/~viktor

Reklám: Élő adás Előadások a biológia világából http://eloadas.elte.hu

Reklám: Tavaszi Iskola BTDK Tavaszi Iskola 2014: Mit csinál a biológus? http://btdk.elte.hu/ Királyrét, 2014. április 11-13.

Darwini medicina Mit mond az evolúciós gondolkodás a betegségekről? Müller Viktor MTA-ELTE Elméleti Biológiai és Evolúciós Ökológiai Kutatócsoport http://ramet.elte.hu/~viktor

Miértek a biológiában miért öregszünk? miért betegedünk meg? miért hízunk el? Kétféle válasz: Közvetlen okok: Mi a mechanizmus? Végső/evolúciós ok: Miért alakult így az evolúció során? Mire jó? A második fajta „miért” kérdéseknek csak a biológiában van értelme a természettudományokban.

A darwini medicina paradoxonja Mire jó a betegség? Miért nem küszöbölte ki a természetes szelekció? A legjobb megoldás egyben a legkevésbé rossz. Gyakran a múlt magyarázza a jelent. Miért nem küszöbölte ki a természetes szelekció a betegségeket?

Halálozási okok (WHO, 2004)

Miért betegszünk és halunk meg? Fejlett országok: Életmód Öregedés Fejlődő országok Fertőző betegségek

Életmód: elhízás-járvány nincs adat a világ felnőtt lakosságának 10%-a elhízott az USA-ban >30%, Magyarországon 20%.

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

Múlt Jelen Szénhidrátban szegény étrend Szűk időszakok Energiaigényes életmód Tartalékolás Korlátlan cukorfogyasztás Nincsenek szűk időszakok Mozgásszegény életmód (csökkent energiaigény) A willendorfi Vénusz több mint 20 ezer éves. Hajlam hízásra: hasznos! Elhízás: káros! Nem „bűnös hajlam”, hanem a világ változott.

Fogyva hízni 1. 2. Felkészülés a raktározásra Élelemszerzés motivációja nő 1. „Fogyózás” = Táplálékhiány Gyors, hatékony „raktározás” 2. „Megtörik” = Hirtelen bőség Elhízás

Lemaradó evolúció ? környezet gének A változás sebessége Van egy harmadik, köztes időskála.

Korai hatások: „átprogramozás” Az anya terhessége alatti éhezés Hollandia, 1944/45 Az „éhezés tele” A gyerekszámot az éhezés telén, illetve az azt megelőző és követő 1-2 évben született nők között hasonlították össze. Előtte/alatta/utána született nők körében az átlagos gyerekszám 1.7/2.0/1.7, az ikrek aránya 2/8/3% volt. Megnövekedett esély elhízásra, érrendszeri problémákra, cukorbetegségre Zsíros ételek előnyben részesítése Nők esetében nagyobb gyerekszám

Adaptáció: „rugalmas fenotípus” Korai környezet érzékelése Élethosszig tartó reakció/”program” Felkészülés Raktározásra A népesség helyreállítására Korai táplálékhiány Az epigenetikai öröklődés, a fenotípusos plaszticitás képessége persze a génekben kódolt. A mechanizmus: epigenetika A génkifejeződés tartós megváltozása Időskála: egy vagy néhány generáció

Az „első generáció átka” Korai táplálékhiány Felkészülés a raktározásra 1. 2. Gyors, hatékony „raktározás” Hirtelen bőség Elhízás

Az „első generáció(k) átka” Nauru 90% túlsúlyos 40% cukorbeteg Az utóbbi években javuló tendencia USA, nők, elhízás: feketék 54% mexikóiak 36% fehérek 30%. 1960-ban még csak 16% volt. Nauru a világ legkisebb szigetországa, picit nagyobb mint Zugló (21km2), és körülbelül 10 ezer ember lakja.

Lemaradó evolúció környezet epigenetika gének A változás sorrendje A legnagyobb árat az első generáció fizeti. gének A darwini medicina válasza az elhízásra.

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 A baloldali kép pollenekről, a jobboldali poratkáról készült elektronmikroszkópos felvétel. Nem az a meglepő, hogy néha rosszul működik a rendszer, hanem az, hogy az utóbbi évtizedekben a fejlett országokban drasztikusan nő a gyakoriság. Jelenleg a lakosság kb. 20% mutat valamilyen allergiát.

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. A képen a hegyesfarkú bélgiliszta egyedei láthatók. Számos afrikai és latin-amerikai vizsgálat talált fordított összefüggést a bélférgek és az allergiás megbetegedések gyakorisága között. Az egyik vizsgálatban féreghajtó kezelés után az allergiás tünetek fokozódását figyelték meg. Végül féregpeték klinikai alkalmazásával sikerült többféle allergiás betegség tüneteit enyhíteni. A sertés ostorgiliszta pár hétig életben marad emberben, de nem képes szaporodni. Crohn-betegség (allergiás bélgyulladás), asztma és szklerózis multiplex esetén kísérleteznek vele. 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. Egyszerűsítve olyan ez, mint amikor ketten húzzák egy kötél két végét: az immunrendszer a kórokozók folyamatos gátló hatásához alkalmazkodott. Ha az egyik ember leengedi a kötelet, a másik fenékre esik: az immunrendszer a gátló hatás hiányában túlzott reakciókat mutat.

Múlt Jelen Kórokozók hiánya A működés nem gátolt Férgek, egyéb kórokozók folyamatos jelenléte Gátolt működés Az evolúciós gondolkodás magyarázatot kínál az immunbetegségek terjedésére. Megnövelt érzékenység: hasznos! Túlzott reakció: káros! Nem hibás konstrukció, hanem a világ változott.

A gének lassan változnak környezet epigenetika A változás sorrendje gének

A gének lassan változnak környezet epigenetika A változás sorrendje gének

Emberi alkalmazkodás A modern ember kb. 200 ezer éves

Emberi alkalmazkodás Laktóztolerancia Laktóz intolerancia: A felnőtt kori tejbontás képessége Európai 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.

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 Halandó Halhatatlan 1. generáció 2. generáció +1 „utód” Nagyobb önfenntartási költség: nem éri meg.

A csereviszony 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 öregedés Csökkentett 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”

? Az ember jövője? Lassú alkalmazkodás: a megváltozott világhoz Élettartam? az új betegségekhez Szükségtelen jellegek elvesztése.

Az előadás elérhető: http://ramet.elte.hu/~viktor http://ramet.elte.hu/~ramet/staff/Mv/mvmain.html Cikk formájában: Természet Világa 2009, 140. évfolyam, 2. különszám.