Hur en forntida mutation kan predisponera människor för hjärtsjukdomar
Människor är de enda däggdjur som naturligt utvecklar åderförkalkning, en förträngning av artärerna som kan bränna hjärtsjukdomar. Forskare kopplar detta till förlusten av en enda gen i våra förfäder för cirka 2-3 miljoner år sedan.
Hjärtsjukdom är den främsta dödsorsaken världen över. I USA dör mer än 600 000 människor på grund av tillståndet varje år.
Kranskärlssjukdom är den vanligaste typen av hjärtsjukdom. Den bakomliggande orsaken är ateroskleros, vilket är en härdning av artärerna som försörjer hjärtat på grund av plackuppbyggnad.
Dr. Ajit Varki, en framstående professor i medicin och cellulär och molekylär medicin vid University of California San Diego i La Jolla, har ett långvarigt intresse för hur ateroskleros utvecklas hos människor.
För flera år sedan konstaterade Dr. Varki och hans team att medan människor är benägna att åderförkalkning utvecklar andra däggdjur inte tillståndet - såvida inte forskare manipulerar sin kost eller gener i laboratorieexperiment.
I ett nytt papper, visas i Proceedings of the National Academy of Sciences i Amerikas förenta staterDr. Varki, tillsammans med medarbetaren Philip Gordts, en biträdande professor i medicin, pekar på en genetisk mutation som inträffade för miljontals år sedan.
Teamet beskriver hur detta kan bidra till vår unika benägenhet att utveckla åderförkalkning och därmed kranskärlssjukdom.
Förlust av sockermolekyl för 2-3 miljoner år sedan
I en tidigare artikel visade Dr. Varki att människor - till skillnad från vår nära släkting schimpansen - saknar en funktionell version av en gen som heter CMAH, som står för cytidinmonofosfat (CMP) -N-acetylneuraminsyra (Neu5Ac) hydroxylas.
Proteinet som kodas av CMAH gen konverterar en viss molekyl som kallas N-acetylneuraminsyra (Neu5Ac) till N-glykolylneuraminsyra (Neu5Gc). Båda molekylerna är sialinsyror, en familj av sockermolekyler som spelar viktiga roller i många biologiska processer.
Dr. Varkis forskning tyder på att mänskliga förfäder förlorade en del av sina CMAH gen för omkring 2–3 miljoner år sedan, vilket gör att moderna människor inte kan göra Neu5Gc. Istället är våra celler mest beroende av Neu5Ac som sin primära källa till sialinsyra.
Studera möss som forskare genetiskt konstruerade för att sakna Cmahoch vid förlängning Neu5Gc såg teamet en 1,9-faldig ökning av ateroskleros när de jämförde dem med normala möss.
"Den ökade risken verkar drivas av flera faktorer, inklusive hyperaktiva vita blodkroppar och en tendens till diabetes hos människan," säger Varki.
Neu5Gc i rött kött och åderförkalkning
I en ytterligare uppsättning experiment testade Dr. Varki och kollegor effekten av en diet med hög Neu5Gc på Cmah brister med möss.
Rött kött är en färdig källa till Neu5Gc, som Dr. Varkis team tidigare visade orsakar kronisk inflammation i sin musmodell.
Forskarna såg en 2,44-faldig till 3,42-faldig ökning av ateroskleros i Cmah-bristade möss att de matade en diet med hög Neu5Gc och fett, jämfört med en diet med hög Neu5Ac och fett eller en diet med högt fett men utan sialinsyror.
"Mänsklig evolutionär förlust av CMAH bidrar sannolikt till aterosklerosbenägenhet via multipla inneboende och yttre mekanismer [diet]], kommenterar Dr. Varki i tidningen.
"Sammantaget kan vårt arbete hjälpa till att förklara varför åderförkalkning och resulterande CVD-komplikationer är mycket vanliga hos människor, och varför dessa händelser sällan inträffar spontant hos andra däggdjur, i avsaknad av experimentell eller kostmanipulation."
Dr. Ajit Varki
Medicinska nyheter idag frågade Dr. Varki hur han tänkte att vi skulle kunna minska risken för att utveckla ateroskleros. Han föreslog att vi "inser att vi som människor är i största risk."
