Zespół metaboliczny związany z tolerancją na zimno

Luty 15, 2008

naukowcy z Uniwersytetu w Chicago odkryli, że wiele odmian genetycznych, które umożliwiły populacjom ludzkim tolerowanie chłodniejszych klimatów, może również wpływać na ich podatność na zespół metaboliczny, skupisko powiązanych nieprawidłowości, takich jak otyłość, podwyższony poziom cholesterolu, choroby serca i cukrzyca.

ponad 100 lat temu naukowcy zauważyli, że ludzie zamieszkujący chłodniejsze regiony byli bardziej masywni i mieli stosunkowo krótsze ręce i nogi. XX wieku naukowcy odkryli korelacje między chłodniejszym klimatem a zwiększonym wskaźnikiem masy ciała (BMI), miarą tkanki tłuszczowej w oparciu o wzrost i wagę.

teraz, w badaniu opublikowanym w lutowym wydaniu otwartego czasopisma PLOS Genetics, naukowcy odkryli silną korelację między klimatem a kilkoma odmianami genetycznymi, które wydają się wpływać na ryzyko zespołu metabolicznego, zgodnie z ideą, że warianty te odegrały kluczową rolę w adaptacji do zimna. Naukowcy donoszą, że niektóre geny związane z tolerancją na zimno mają działanie ochronne przed chorobą, podczas gdy inne zwiększają ryzyko choroby.

“nasi najwcześniejsi przodkowie żyli w gorącym, wilgotnym klimacie, który kładł nacisk na rozpraszanie ciepła”, powiedziała Anna Di Rienzo, profesor genetyki człowieka na Uniwersytecie w Chicago. “Ponieważ niektóre populacje migrowały z Afryki do znacznie chłodniejszego klimatu, istniała presja, aby dostosować się do nowych warunków poprzez przyspieszenie procesów, które wytwarzają i zatrzymują ciepło.”

“tysiące lat później,” powiedziała, ” w erze, która łączy powszechne Centralne ogrzewanie z nadmiernym zapasem żywności, te zmiany genetyczne nabrały innego znaczenia. Zmieniają naszą podatność na zupełnie nowy zestaw chorób, takich jak otyłość, choroba wieńcowa i cukrzyca typu 2.”

naukowcy postanowili poszukać korelacji między częstotliwością zmian genetycznych związanych z zespołem metabolicznym a zmiennymi klimatycznymi w próbkach populacji na całym świecie.

wybrali 82 geny związane z metabolizmem energetycznym-wiele z nich wcześniej wiązało się z ryzykiem choroby – i szukali zmian w tych genach związanych z klimatem. Badali zmienność genetyczną u 1034 osób z 54 populacji, znajdując powszechne korelacje między częstotliwościami pewnych odmian genetycznych a zimniejszym klimatem, mierzonym szerokością geograficzną, a także temperaturami lata i zimy.

jednym z najsilniejszych sygnałów selekcji był receptor leptyny, Gen zaangażowany w regulację apetytu i bilansu energetycznego. Jedna z wersji tego genu jest coraz bardziej powszechna w miejscach o chłodniejszych zimach. Ta wersja receptora leptyny jest związana ze zwiększonym ilorazem oddechowym-zdolnością do pobierania tlenu i uwalniania dwutlenku węgla-który odgrywa ważną rolę w produkcji ciepła. Ten allel jest również związany z niższym BMI, mniejszą ilością tłuszczu w jamie brzusznej i niższym ciśnieniem krwi, a tym samym chroni przed zespołem metabolicznym.

inne geny, które różniły się w zależności od klimatu, obejmowały kilka zaangażowanych w produkcję ciepła, metabolizm cholesterolu, zużycie energii i regulację poziomu glukozy we krwi.
nie wszystkie warianty genów związane z tolerancją na zimno chronią przed zespołem metabolicznym. Podwyższony poziom glukozy we krwi, na przykład, może chronić kogoś przed zimnem poprzez łatwiejsze udostępnianie paliwa do produkcji ciepła, ale zwiększa ryzyko cukrzycy typu 2. Wersja genu znanego jako FABP2, która stała się bardziej powszechna wraz ze spadkiem temperatury, powoduje zwiększone BMI, wspomaga magazynowanie tłuszczu i podnosi poziom cholesterolu. Chroniłoby to przed przeziębieniem, ale zwiększało podatność na choroby serca i cukrzycę.

“wszystkie te geny prawdopodobnie biorą udział w metabolicznych adaptacjach do zimnego klimatu”, powiedział Di Rienzo, “ale mają przeciwny wpływ na ryzyko zespołu metabolicznego. Podejrzewamy, że rozprzestrzeniają się szybko, gdy populacje osiedlają się w chłodniejszym i chłodniejszym klimacie na wyższych szerokościach geograficznych, ale w epoce nowożytnej nabierają zupełnie nowego znaczenia, ponieważ podaż kalorii z pożywienia zmalała, a przewaga przetrwania wynikająca z generowania większej ilości ciepła została zminimalizowana przez technologię.”

autorzy sugerują, że poszukiwanie genów, które różnią się w zależności od klimatu, może dostarczyć dodatkowych wskazówek na temat wystąpienia chorób związanych z metabolizmem.

“procesy biologiczne, które wpływają na tolerancję na skrajności klimatyczne”, autorzy konkludują, “prawdopodobnie odgrywają ważną rolę w patogenezie powszechnych zaburzeń metabolicznych… nasze wyniki dowodzą roli adaptacji klimatu w procesach biologicznych leżących u podstaw zespołu metabolicznego i jego fenotypów.”

Dodatkowymi autorami są Angela Hancock, David Witonsky, Adam Gordon, Gidon Eshel, Jonathan Pritchard i Graham Coop z University of Chicago.