Darwini medicina

1. Darwini medicina Müller Viktor ELTE Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék http://ramet.elte.hu/~viktor

2. 140 éves a Természet Világa folyóirat • A hazai természettudományos ismeretterjesztés zászlóshajója. • Egyidős a Nature-rel. • Januárban evolúciós különszám!

3. Darwini medicina Mit mond az evolúciós gondolkodás a betegségekről?

4. Miértek a biológiában Kétféle válasz: • Közvetlen okok: • Mi a mechanizmus? • Végső/evolúciós ok: • Miért alakult így az evolúció során? • Mire jó? miért öregszünk? miért betegedünk meg? miért hízunk el?

5. 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.

6. Halálozási okok (WHO, 2004)

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

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

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

10. Múlt Jelen Korlátlan cukorfogyasztás Nincsenek szűk időszakok Mozgásszegény életmód (csökkent energiaigény) • Szénhidrátban szegény étrend • Szűk időszakok • Energiaigényes életmód • Tartalékolás Hajlam hízásra: hasznos! Elhízás: káros! Nem „bűnös hajlam”, hanem a világ változott.

11. Lemaradó evolúció környezet ? A változás sebessége gének

12. Korai hatások: „átprogramozás” • Az anya terhessége alatti éhezés Hollandia, 1944/45 Az „éhezés tele” • Megnövekedett esély elhízásra, érrendszeri problémákra, cukorbetegségre • Zsíros ételek előnyben részesítése • Nők esetében nagyobb gyerekszám

13. Adaptáció: „rugalmas fenotípus” A mechanizmus: epigenetika • A génkifejeződés tartós megváltozása • Időskála: egy vagy néhány generáció Korai környezet érzékelése Élethosszig tartó reakció/”program” • Felkészülés • Raktározásra • A népesség helyreállítására Korai táplálékhiány

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

15. Az „első generáció” 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.

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

17. Lemaradó evolúció környezet epigenetika A változás sorrendje A legnagyobb árat az első generáció fizeti. gének

18. 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

19. Fiatalkori asztma gyakorisága az USA-ban Esetek / ezer 17 év alatti gyermek

20. 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.

21. Higiénia hipotézis 2.0 • Bélférgek az allergia ellen. • Terápia!: sertés ostorgiliszta petéivel.

22. 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.

23. Múlt Jelen Kórokozók hiánya A működés nem gátolt • Férgek, egyéb kórokozók folyamatos jelenléte • Gátolt működés Megnövelt érzékenység: hasznos! Túlzott reakció: káros! Nem hibás konstrukció, hanem a világ változott.

24. A gének lassan változnak környezet epigenetika A változás sorrendje gének

25. A gének lassan változnak környezet epigenetika A változás sorrendje gének

26. Emberi alkalmazkodás • A modern ember kb. 100 ezer éves

27. Emberi alkalmazkodás • Laktóztolerancia • 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.

28. A laktóz intolerancia gyakorisága

29. 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.

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

31. 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.

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

33. 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.

34. Legyőzhető-e az öregedés? • A garanciális berendezések esete… • Sokrétű okok: reménytelen? • Lehetnek „központi kapcsolók” • Környezetfüggő lehet az optimális öregedés • Csökkentett kalóriabevitel

35. 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”

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

37. Halálozási okok (WHO, 2004)

38. 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.

39. Megszelídülnek-e a kórokozók? • A hagyományos nézet • Elegendő 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

40. gyorsabb szaporodás a hordozók fertőzőképessége a fertőző időszak hossza * előny hátrány Az optimum a pontos „paraméterektől” függ A kórokozók evolúciója: cserearány • virulencia és fertőzőképesség általában összefüggenek

41. A kórokozók evolúciója: az átadódás módja • Versengés a kórokozók között • Aranytojást tojó tyúk vagy • Túros hátú közös ló? • Ezermester vagy specialista? • Több köztigazda • Több gazdafaj • Egyetlen gazdafaj • Védőoltások • Különlegességek • Vektorok • Parazitoidok

42. HIV-1: megjósolható-e az evolúció? • Evolúciósan fiatal gazdaváltás • Nagy evolúciós potenciál • Örökletes variabilitás a virulenciában • Változik-e a virulencia?

43. HIV-1: megjósolható-e az evolúció? • Magasabb vírusszint: • Magasabb fertőzőképesség • Rövidebb túlélés • Optimális szint? gyakoriság Átviteli potenciál vírusszint A jelenlegi vírusszint nagyon közel van a vírus számára optimális értékhez!

44. 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.

45. Malária: a szelekció „lenyomata” Sarlósejtes vérszegénység Talasszémia A kivételek erősítik a szabályt. DARC-hiány

46. 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.

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

48. 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