Una enfermedad antigua puede aumentar la resistencia a la peste bubónica
Una animación que muestra variantes genómicas específicas que causan una enfermedad llamada fiebre mediterránea familiar (FMF, por sus siglas en inglés) también puede conferir una mayor resistencia a la peste. Crédito: Ernesto Del Águila III, NHGRI.
Los investigadores han descubierto que las poblaciones mediterráneas pueden ser más susceptibles a una enfermedad autoinflamatoria debido a la presión evolutiva para sobrevivir a la peste bubónica. El estudio, realizado por científicos del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI, por sus siglas en inglés), parte de los Institutos Nacionales de Salud, determinó que variantes genómicas específicas que causan una enfermedad llamada fiebre mediterránea familiar (FMF, por sus siglas en inglés) también pueden conferir una mayor resiliencia a la plaga. .
Los investigadores sugieren que debido a esta ventaja potencial, las variantes genómicas que causan FMF han sido seleccionadas positivamente en las poblaciones mediterráneas durante siglos. Los hallazgos se publicaron en la revista Nature Immunology.
Durante siglos, se ha librado una carrera armamentista biológica entre humanos y patógenos microbianos. Esta batalla evolutiva es entre el sistema inmunológico humano y los microorganismos que intentan invadir nuestros cuerpos. Los microbios afectan el genoma humano de muchas maneras. Por ejemplo, pueden influir en parte de la variación genómica que se acumula en las poblaciones humanas con el tiempo.
«En esta era de una nueva pandemia, comprender la interacción entre los microbios y los humanos es siempre fundamental», dijo el Dr. Dan Kastner, director científico del NHGRI y coautor del artículo. «Podemos ser testigos de la evolución ante nuestros propios ojos».
Uno de esos microbios es Yersinia pestis, el agente bacteriano responsable de una serie de epidemias de peste bubónica bien documentadas que provocaron más de 50 millones de muertes.
La FMF, como la peste, es una enfermedad antigua. Es el síndrome de fiebre periódica más común, y los síntomas de FMF incluyen fiebres recurrentes, artritis, erupciones cutáneas e inflamación de los tejidos que recubren el corazón, los pulmones y los órganos abdominales. FMF también puede provocar insuficiencia renal y muerte sin tratamiento. La enfermedad aparece en toda la región mediterránea y afecta principalmente a las poblaciones turca, judía, armenia y árabe.
Las variantes genómicas en el gen MEFV causan FMF. MEFV codifica una proteína llamada pirina. En personas sanas, la pirina juega un papel en la respuesta inflamatoria del cuerpo. Pyrin se activa cuando hay una respuesta inmune (por ejemplo, en el caso de una infección). La pirina aumenta la inflamación y la producción de moléculas relacionadas con la inflamación.
Por el contrario, los pacientes con FMF producen pirina anormal debido a variantes genómicas (mutaciones) en el gen MEFV. La pirina mutada no necesita una infección u otro desencadenante inmunológico para activarse; más bien, es capaz de predisponer directamente a las personas a episodios aparentemente no provocados de fiebre e inflamación.
Las mutaciones del MEFV también tienen otras propiedades habituales. Los investigadores han descubierto que las personas con solo una copia de una variante genómica de MEFV que causa FMF no contraen la enfermedad. Además, antes de un tratamiento eficaz, las personas con dos copias tienen una alta tasa de mortalidad a la edad de 40 años, pero por lo general viven lo suficiente como para tener hijos.
A pesar de la menor tasa de supervivencia, casi el 10 % de los turcos, judíos , los árabes y los armenios portan al menos una copia de una variante genómica que causa FMF. Si el azar fuera el único factor, ese porcentaje sería mucho menor.
Los investigadores propusieron que este porcentaje más alto era consecuencia de la selección natural positiva, que es un proceso evolutivo que impulsa un aumento de variantes genómicas específicas y rasgos que son ventajosos de alguna manera.
«Al igual que el rasgo de células falciformes se selecciona positivamente porque protege contra la malaria, especulamos que la pirina mutante en FMF podría estar ayudando a la población mediterránea de alguna manera». dijo Jae Jin Chae, Ph.D., autor principal del artículo y científico del personal de la Rama de Genómica de Enfermedades Metabólicas, Cardiovasculares e Inflamatorias del NHGRI. «La pirina mutante puede estar protegiéndolos de alguna infección fatal».
El equipo recurrió a Yersinia pestis, la infame bacteria que causa la peste bubónica, como posible candidata para impulsar la selección evolutiva de mutaciones FMF en el población mediterránea.
Resulta que Yersinia pestis contiene una molécula particular que reprime la función de la pirina en individuos sanos. Al hacerlo, el patógeno suprime la respuesta inflamatoria del cuerpo a la infección. De esta forma, el cuerpo no puede contraatacar.
«La inflamación es un proceso en el que los glóbulos blancos protegen al cuerpo de infecciones. Desde el punto de vista del huésped, la inflamación nos ayuda a sobrevivir. Desde el punto de vista de las bacterias , la inflamación es algo que debe evadirse por cualquier medio disponible», dijo Daniel Shriner, Ph.D., científico del personal del Centro de Investigación sobre Genómica y Salud Global del NHGRI.
Los investigadores quedaron impresionados por el hecho que Yersinia pestis afecta a la misma proteína que está mutada en FMF. Consideraron la posibilidad de que las variantes genómicas que causan FMF puedan proteger a las personas de la peste bubónica causada por Yersinia pestis.
La idea de que la evolución empujaría a una enfermedad en un grupo a luchar contra otra puede parecer contraria a la intuición. Pero todo se reduce a cuál es la opción menos mala.
La tasa de mortalidad promedio de las personas con peste bubónica durante siglos ha llegado al 66 %, mientras que, incluso con una frecuencia de portadores del 10 %, menos del 1% de la población tiene FMF. Teóricamente, las probabilidades evolutivas están a favor de este último.
Pero primero, el equipo tuvo que verificar si dos de las variantes genómicas que causan la FMF habían sufrido una selección positiva en las poblaciones mediterráneas.
Para ello, realizaron análisis genéticos a una gran cohorte de 2.313 individuos turcos. También examinaron genomas de 352 muestras arqueológicas antiguas, incluidas 261 anteriores a la era cristiana. Los investigadores probaron la presencia de dos variantes genómicas que causan FMF en ambos grupos de muestras. También utilizaron principios de genética de poblaciones y modelos matemáticos para predecir cómo cambió la frecuencia de las variantes genómicas que causan FMF a lo largo de las generaciones.
«Descubrimos que ambas variantes genómicas que causan FMF surgieron hace más de 2000 años, antes de que La peste de Justiniano y la Peste Negra. Ambas variantes se asociaron con evidencia de selección positiva», dijo Elaine Remmers, Ph.D., investigadora asociada en la Rama de Genómica de Enfermedades Metabólicas, Cardiovasculares e Inflamatorias del NHGRI.
Luego, los investigadores estudiaron cómo Yersinia pestis interactúa con las variantes genómicas que causan FMF. Tomaron muestras de glóbulos blancos particulares de pacientes con FMF. Además, tomaron muestras de personas que portan solo una copia de las variantes genómicas (por lo tanto, no contraen la enfermedad).
El equipo encontró que Yersinia pestis no reduce la inflamación en los glóbulos blancos adquiridos de Pacientes con FMF y personas con una copia de variantes genómicas que causan FMF. Este hallazgo contrasta marcadamente con el hecho de que Yersinia pestis reduce la inflamación en células sin mutaciones asociadas con FMF.
Los investigadores pensaron que si Yersinia pestis no reduce la inflamación en personas con FMF, entonces quizás esto podría potencialmente aumentar la tasa de supervivencia de los pacientes cuando son infectados por el patógeno.
Para probar esta hipótesis, los investigadores modificaron genéticamente ratones con variantes genómicas que causan FMF. Infectaron ratones sanos y genéticamente modificados con Yersinia pestis. Sus resultados mostraron que los ratones infectados con la variante genómica causante de FMF tenían una supervivencia significativamente mayor en comparación con los ratones sanos infectados.
Estos hallazgos, en combinación, indican que durante siglos, las variantes genómicas causantes de FMF seleccionaron positivamente en Las poblaciones turcas desempeñan un papel en la provisión de resistencia a la infección por Yersinia pestis. Queda por ver si lo mismo es cierto para otras poblaciones mediterráneas. El estudio ofrece un vistazo a la influencia inesperada y duradera de los microbios en la biología humana.
Explore más
Un nuevo estudio puede conducir a una mejor comprensión y tratamiento de la enfermedad autoinflamatoria común Más información: Mutaciones familiares antiguas de la fiebre mediterránea en pirina humana y resistencia a Yersinia pestis, Nature Immunology (2020) ). DOI: 10.1038/s41590-020-0705-6 , www.nature.com/articles/s41590-020-0705-6 Información de la revista: Nature Immunology
Proporcionado por NIH/National Human Genome Instituto de Investigación Cita: La enfermedad antigua puede aumentar la resiliencia a la peste bubónica (29 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-ancient-disease-resilience- bubonic-plague.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.