Bagaimana mutasi kuno dapat menyebabkan manusia terkena penyakit jantung
Manusia adalah satu-satunya mamalia yang secara semula jadi mengembangkan aterosklerosis, penyempitan arteri yang dapat memicu penyakit jantung. Para penyelidik mengaitkannya dengan kehilangan satu gen pada nenek moyang kita sekitar 2-3 juta tahun yang lalu.
Penyakit jantung adalah penyebab utama kematian di seluruh dunia. Di Amerika Syarikat, lebih daripada 600,000 orang mati kerana keadaan itu setiap tahun.
Penyakit jantung koronari adalah jenis penyakit jantung yang paling biasa. Penyebab yang mendasari adalah aterosklerosis, yang merupakan pengerasan arteri yang membekalkan jantung kerana penumpukan plak.
Ajit Varki, seorang profesor perubatan terkenal dan perubatan selular dan molekul di University of California San Diego di La Jolla, mempunyai minat lama dalam bagaimana aterosklerosis berkembang pada manusia.
Beberapa tahun yang lalu, Dr. Varki dan pasukannya menyatakan bahawa sementara manusia rentan terhadap aterosklerosis, mamalia lain tidak mengalami keadaan ini - kecuali saintis memanipulasi diet atau gen mereka dalam eksperimen makmal.
Dalam makalah baru, muncul di Prosiding Akademi Sains Kebangsaan Amerika SyarikatDr. Varki, bersama dengan kolaborator Philip Gordts, penolong profesor perubatan, menunjukkan mutasi genetik yang berlaku berjuta-juta tahun yang lalu.
Pasukan menerangkan bagaimana ini dapat menyumbang kepada kecenderungan unik kita untuk mengembangkan aterosklerosis dan, secara meluas, penyakit jantung koronari.
Kehilangan molekul gula 2-3 juta tahun yang lalu
Dalam makalah sebelumnya, Dr. Varki menunjukkan bahawa manusia - tidak seperti saudara terdekat simpanse - kekurangan versi fungsional gen yang disebut CMAH, yang bermaksud sitidin monofosfat (CMP) -N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac) hidroksilase.
Protein yang dikodkan oleh CMAH gen menukar molekul tertentu yang dipanggil N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac) hingga N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc). Kedua-dua molekul itu adalah asid sialik, sekumpulan molekul gula yang memainkan peranan penting dalam banyak proses biologi.
Penyelidikan Dr. Varki menunjukkan bahawa nenek moyang manusia kehilangan sebahagian dari mereka CMAH gen sekitar 2-3 juta tahun yang lalu, menjadikan manusia moden tidak dapat membuat Neu5Gc. Sebaliknya, sel kita banyak bergantung pada Neu5Ac sebagai sumber utama asid sialik mereka.
Mempelajari tikus yang kurang dikaji oleh penyelidik Cmah, dan dengan tambahan Neu5Gc, pasukan melihat peningkatan aterosklerosis 1.9 kali ganda ketika mereka membandingkannya dengan tikus normal.
"Peningkatan risiko tampaknya didorong oleh pelbagai faktor, termasuk sel-sel putih hiperaktif dan kecenderungan diabetes pada manusia seperti tikus," komentar Dr. Varki.
Neu5Gc pada daging merah dan aterosklerosis
Dalam satu set eksperimen selanjutnya, Dr. Varki dan rakan sekerja menguji kesan diet tinggi Neu5Gc pada Cmah tikus kekurangan.
Daging merah adalah sumber Neu5Gc yang sudah siap, yang sebelumnya ditunjukkan oleh pasukan Dr. Varki menyebabkan keradangan kronik pada model tikus mereka.
Para penyelidik melihat peningkatan aterosklerosis sebanyak 2.44 hingga 3.42 kali ganda pada Cmah-Makanan kekurangan tikus yang mereka makan diet tinggi Neu5Gc dan lemak, dibandingkan dengan diet tinggi Neu5Ac dan lemak atau diet tinggi lemak tetapi tanpa asid sialik.
"Kehilangan CMAH evolusi manusia berkemungkinan menyumbang kepada kecenderungan aterosklerosis melalui pelbagai mekanisme [diet] intrinsik dan ekstrinsik," komen Dr. Varki dalam makalah tersebut.
"Secara keseluruhan, karya kami dapat membantu menjelaskan mengapa aterosklerosis dan komplikasi CVD yang dihasilkan sangat umum pada manusia, dan mengapa kejadian ini jarang terjadi secara spontan pada mamalia lain, jika tidak ada manipulasi eksperimen atau diet."
Ajit Varki
Berita Perubatan Hari Ini tanya Dr. Varki bagaimana dia fikir kita dapat mengurangkan risiko kita menghidap aterosklerosis. Dia menyarankan agar kita "menyedari bahawa, sebagai manusia, kita paling berisiko."
