Дали ни гонореята баба и дядо?

Бактериите Neisseria gonorrhoeae може да са довели до еволюцията на варианти на човешки гени, които предпазват от деменция. Кредит: Национален институт по алергии и инфекциозни болести, Национален институт по здравеопазване

Изследователи от Медицинския факултет на Калифорнийския университет в Сан Диего преди това откриха набор от човешки генни мутации, които предпазват възрастните хора от когнитивен спад и деменция. В ново проучване, публикувано на 9 юли 2022 г. в Молекулярна биология и еволюция, те се фокусират върху един от тези мутирали гени и се опитват да проследят неговата еволюция – кога и защо се е появил в човешкия геном. Констатациите предполагат, че селективен натиск от инфекциозни патогени като гонорея може да е насърчил появата на този генен вариант в Хомо сапиенс и неволно е подкрепил съществуването на баби и дядовци в човешкото общество.

Биологията на повечето животински видове е оптимизирана за възпроизвеждане, често за сметка на бъдещото здраве и по-дълъг живот. Всъщност хората са един от малкото видове, за които е известно, че живеят дълго след менопаузата. Според „хипотезата на бабата“ това е така, защото по-възрастните жени осигуряват важна подкрепа при отглеждането на човешки бебета и деца, които се нуждаят от повече грижи, отколкото младите от други видове. Сега учените се опитват да разберат какви характеристики на човешката биология правят възможно това дългосрочно здраве.

Когато преди това изследователите сравняват геномите на хора и шимпанзета, те откриват, че хората имат уникална версия на гена за CD33, рецептор, експресиран в имунните клетки. Стандартният CD33 рецептор се свързва с вид захар, наречена сиалова киселина, с която са покрити всички човешки клетки. Когато имунната клетка усети сиаловата киселина чрез CD33, тя разпознава другата клетка като част от тялото и не я атакува, предотвратявайки автоимунен отговор.

Рецепторът CD33 също се експресира в имунните клетки на мозъка, наречени микроглия, където помага за контролиране на невровъзпалението. Въпреки това, микроглията също играе важна роля в изчистването на увредените мозъчни клетки и амилоидни плаки свързани с болестта на Алцхаймер. Чрез свързване със сиаловите киселини върху тези клетки и плаки, обикновените CD33 рецептори всъщност потискат тази важна микроглиална функция и увеличават риска от деменция.

Това е мястото, където се появява новият генен вариант. Някъде покрай еволюционна линия, хората са приели допълнителна мутирала форма на CD33, на която липсва мястото за свързване на захарта. Мутиралият рецептор вече не реагира на сиаловите киселини върху увредените клетки и плаки, което позволява на микроглията да ги разгражда. Наистина, по-високи нива на този вариант на CD33 е независимо установено, че са защитни срещу късното начало на Алцхаймер.

В опит да разберат кога този генен вариант се е появил за първи път, съ-старшият автор Аджит Варки, доктор по медицина, изтъкнат професор по медицина и клетъчна и молекулярна медицина в Медицинския факултет на Калифорнийския университет в Сан Диего, и колеги откриха доказателства за силна положителна селекция, което предполага, че нещо е движещо генът да се развива по-бързо от очакваното. Те също така откриха, че тази конкретна версия на CD33 не присъства в геномите на неандерталците или денисовците, нашите най-близки еволюционни роднини.

„За повечето гени, които са различни при хората и шимпанзетата, неандерталците обикновено имат същата версия като хората, така че това беше наистина изненадващо за нас“, каза Варки. „Тези открития предполагат, че мъдростта и грижата за здравите баби и дядовци може да са били важно еволюционно предимство, което сме имали пред други древни видове хоминини.“

Дали ни гонореята баба и дядо?

Когато Siglecs като CD33 усетят човешки сиалови киселини, те инхибират отговора на имунната клетка, дори ако тези киселини са разположени върху бактерии. Кредит: Здравни науки на UC San Diego

Varki ръководи проучването с д-р Pascal Gagneux, професор по патология в Медицинския факултет на UC San Diego и професор в катедрата по антропология. Авторите казват, че проучването предоставя нови доказателства в подкрепа на хипотезата на бабата.

Все още, еволюционна теория казва репродуктивен успех е основният двигател на генетичната селекция, а не пост-репродуктивното когнитивно здраве. И така, какво стимулира разпространението на тази мутирала форма на CD33 при хората?

Една от възможностите, предполагат авторите, е, че силно инфекциозни заболявания като гонорея, които могат да бъдат вредни за репродуктивното здраве, може да са повлияли на човешката еволюция. Бактериите на гонорея се покриват със същите захари, с които се свързват CD33 рецепторите. Като вълк в овча кожа, бактериите са в състояние да подмамят човешките имунни клетки да не ги идентифицират като външни нашественици.

Изследователите предполагат, че мутиралата версия на CD33 без място за свързване на захар се е появила като човешка адаптация срещу такава “молекулярна мимикрия” от гонорея и други патогени. Всъщност те потвърдиха, че една от специфичните за човека мутации е в състояние напълно да премахне взаимодействието между бактериите и CD33, което би позволило имунни клетки да атакува отново бактериите.

Като цяло авторите смятат, че хората първоначално са наследили мутиралата форма на CD33, за да се предпазят от гонорея по време на репродуктивна възраст, и този генен вариант по-късно е бил кооптиран от мозъка заради ползите му срещу деменция.

„Възможно е CD33 да е един от многото гени избрани поради техните предимства за оцеляване срещу инфекциозни патогени в началото на живота, но които след това са вторично избрани заради техните защитни ефекти срещу деменция и други заболявания, свързани със стареенето”, каза Gagneux.

Съавторите включват Sudeshna Saha, Naazneen Khan, Andrea Verhagen, Aniruddha Sasmal и Sandra Diaz от UC San Diego; Трой Коми и Джошуа М. Аки от Принстънския университет; Хай Ю и Си Чен от UC Davis и Мартин Франк от Biognos AB.


Как протеин в мозъка ви може да предпази от болестта на Алцхаймер


Повече информация:
Sudeshna Saha et al, Еволюция на специфичните за човека алели, защитаващи когнитивната функция на бабите, Молекулярна биология и еволюция (2022). DOI: 10.1093/molbev/msac151

Цитат: Дали ни гонореята баба и дядо? (2022 г., 18 юли), извлечено на 18 юли 2022 г. от https://phys.org/news/2022-07-gonorrhea-grandparents.html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяко честно отношение за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието се предоставя само за информационни цели.