Che cosa ci insegna l'evoluzione sulla nostra salute? La medicina evoluzionistica

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1 Che cosa ci insegna l'evoluzione sulla nostra salute? La medicina evoluzionistica Lugano, Simposio AMTI 26 novembre 2014 Marco Ferraguti Dipartimento di Bioscienze Università degli Studi di Milano

2 rana pescatrice pesce arciere La La <natura> è è meravigliosa meravigliosa e e tendenzialmente perfetta! perfetta! potoo Nyctibius grandi

3 «Quindi» anche l uomo è perfetto

4 La selezione naturale il principale meccanismo dell evoluzione - può generare «perfezione» E poiché la selezione naturale lavora solo mediante e per il bene di ogni essere, tutte le doti del corpo e della mente tenderanno a progredire verso la perfezione. Ch. Darwin L Origine delle specie trad it, p. 514 Se la selezione naturale è un motore che non si ferma mai e ci fa «tendere alla perfezione», allora: Perché esiste la malattia?

5 E poiché la selezione naturale lavora solo mediante e per il bene di ogni essere, tutte le doti del corpo e della mente tenderanno a progredire verso la perfezione. Ch. Darwin L Origine delle specie trad it, p. 514 La selezione naturale non produrrà necessariamente una perfezione assoluta e, per quanto possiamo giudicare con le nostre limitate facoltà, una perfezione assoluta non può essere trovata in alcun luogo. Ch. Darwin L Origine delle specie trad it, p. 224

6 [la medicina evoluzionistica postula] che se oggi molte persone presentano una certa caratteristica (per esempio la tendenza a ingrassare), è perché i loro antenati con la stessa caratteristica hanno avuto un buon numero di figli, di generazione in generazione. Cioè hanno avuto successo riproduttivo, per adottare il gergo evoluzionista. Ma oggi il mondo è diverso da quello dei nostri antenati R. Satolli Nota all edizione italiana di: R.M. Nesse & G. C. Williams Perché ci ammaliamo Einaudi, 1999

7 Il nostro corpo è goffo e perfetto al tempo stesso, è un miscuglio di alta ingegneria e infimo bricolage. E come se i migliori progettisti dell'universo si fossero presi ogni settimana un giorno di riposo, lasciando la propria creazione nelle mani di qualche dilettante. R.M. Nesse & G. C. Williams Perché ci ammaliamo Einaudi, 1999

8 il nervo laringeo ricorrente è un ramo del nervo vago, che si spinge fino al torace, passa intorno all'aorta e quindi ritorna indietro (ricorre e pertanto viene indicato come nervo laringeo ricorrente) fino a collegarsi alla laringe. In questo modo il nervo raggiunge oltre 90 centimetri di lunghezza

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10 nervo laringeo ricorrente in un pesce (a sin) e nell uomo (a destra)

11 Se la nostra storia passata pesa sul nostro corpo, potrebbe essere lo stesso per la «malattia»?

12 Un esempio: perché agli anziani si fratturano facilmente le ossa? forse non hanno fatto abbastanza esercizio da giovani!

13 Gli animali che hanno fatto esercizio mostrano zone di cartilagine più sottili, maggior indice cellulare e aree proliferative di condrociti più estese nelle placche di crescita, così come femori più grandi, e una testa del femore più allungata rispetto ai controlli sedentari.

14 Carol Ward, anatomista dell Università del Missouri: Le ossa costruiscono la loro massa durante l infanzia tanto più quanto più sollecitate dall esercizio poi la perdono con l età adulta. Poiché gli uomini hanno vite sempre più lunghe, le ossa, in particolare le vertebre, possono diventare fragili e rompersi spontaneamente. [ ]. Gli uomini potrebbero avere ossa più simili a quelle delle scimmie se si esercitassero di più da giovani, come facevano i primi ominidi. se noi trattassimo i nostri scheletri nel modo nel quale sono stati progettati per essere trattati ci servirebbero meglio, avanti nella vita. E. Pennisi, The Burdens of Being a Biped Science, 336, 974, 2012

15 La vulnerabilità potrebbe avere radici remote La selezione è lenta 1. Paghiamo oggi lo scotto della nostra storia passata (fragilità delle ossa)

16 50 mg di sale al giorno 1500 mg di sale gli indios yanomami del Brasile consumano 50 mg di sale al giorno, e hanno un sorprendente 96 su 61 di pressione. Al secondo e terzo posto figuravano quindi gli indios brasiliani xingu e gli abitanti degli altipiani della Asaro Valley in Papua Nuova Guinea: IOO su 62 e 108 su 63 rispettivamente. Jared Diamond Il mondo fino a ieri Einaudi, 2013

17 Nella prefettura di Akita in Giappone: - il consumo medio di sale è 27 g/giorno - Il 40% dei cinquantenni ha più di 150 di pressione - La morte per ictus colpisce 218 abitanti su contro una media giapponese di 103, 5 N. Sasaki Japanese Heart Journal, Vol.3, No.4, Pages , July, 1962

18 La vulnerabilità potrebbe avere radici remote La selezione è lenta 1. Paghiamo oggi lo scotto della nostra storia passata (fragilità delle ossa, ipertensione) 2. C è una corsa agli armamenti con i microorganismi. E spesso vincono loro

19 Toxoplasma è un protista parassita dei gatti che a volte va a finire negli umani

20 Toxoplasma si è inventato dei sistemi per modificare il comportamento degli ospiti intermedi e farli finire in bocca ai gatti cosa farà mai Toxoplasma quando va a finire nell ospite intermedio sbagliato (=noi)? PNAS, 104 (15), pp , 2007

21 March 2012

22 Molte ricerche suggeriscono effetti di Toxoplasma sul comportamento umano Association between two measures of aggregate neuroticism and the prevalence of T. gondii, data grouped by the reporting nation. - Tempi di reazione più lunghi - Aumentato rischio di incidenti di traffico - Eccessivo guadagno di peso durante la gravidanza Si tratta della manipolazione dell ospite sbagliato da parte di of Toxoplasma, o sono solo effetti collaterali di un infezione cronica? Jaroslav Flegr The Journal of Experimental Biology 216, , 2013

23 La vulnerabilità potrebbe avere radici remote La selezione è lenta 1. Paghiamo oggi lo scotto della nostra storia passata (fragilità delle ossa, ipertensione) 2. C è una corsa agli armamenti con i microorganismi. E spesso vincono loro (Toxoplasma) Ciò che la selezione può fare è limitato 3. Alcuni caratteri non sono abbastanza controselezionati

24 L anemia falciforme è una malattia genetica dovuta (nella forma più comune) ad una mutazione che cambia un singolo aminoacido della catena dell emoglobina a causa di ciò i globuli rossi assumono forma a falce e intasano i vasi più piccoli l anemia falciforme è una malattia grave quando il gene mutato è in stato omozigote, mentre gli eterozigoti sono portatori con pochi sintomi Gli ammalati di anemia falciforme e i portatori eterozigoti sono resistenti alla malaria

25 La distribuzione degli alleli per l anemia falciforme è molto simile alla distribuzione della malaria ma oggi che (da noi!) la malaria non c è più, perché la selezione non ha cancellato l anemia falciforme? Perché solo gli omozigoti, che sono rari, muoiono, mentre gli eterozigoti sono portatori sani S. Pleasants, Nature 515, S2 (13 November 2014)

26 La vulnerabilità potrebbe avere radici remote La selezione è lenta 1. Paghiamo oggi lo scotto della nostra storia passata (fragilità delle ossa, ipertensione) 2. C è una corsa agli armamenti con i microorganismi. E spesso vincono loro (Toxoplasma) Ciò che la selezione può fare è limitato 3. Alcuni caratteri non sono abbastanza controselezionati (anemia falciforme) 4. La selezione fa scelte di compromesso

27 L ittero neonatale è una «malattia» o un «adattamento»? Quasi tutti i neonati mostrano un qualche livello di ittero, e alcuni hanno un livello tale di bilirubina da richiedere terapie La bilirubina è un prodotto secondario di degradazione dell eme, un costituente dell emoglobina (turnover dei globuli rossi) L eme libero può essere tossico, così la natura ha «inventato» una famiglia di enzimi che spezzano l anello dell eme a formare biliverdina Sedlak e Snyder, Bilirubin benefits: cellular protection by biliverdin reductase antioxidant cycle Pediatrics, 113, 1776, 2004

28 Sedlak e Snyder, Bilirubin benefits: cellular protection by biliverdin reductase antioxidant cycle La biliverdina è un buon termine della via, perché passa velocemente nella bile e da qui all intestino e alle feci Infatti, è così in anfibi, rettili e uccelli Nei mammiferi un ulteriore enzima trasforma la biliverdina in bilirubina, un prodotto più idrofobico e meno solubile, spendendo energia

29 Sedlak e Snyder, Bilirubin benefits: cellular protection by biliverdin reductase antioxidant cycle

30 Perché noi mammiferi abbiamo evoluto un processo così costoso e apparentemente non necessario che genera l ittero neonatale? La bilirubina è un ottimo spazzino di radicali liberi, che danneggiano i tessuti ossidandoli. Alla nascita, quando il bambino comincia a respirare, la concentrazione di ossigeno arterioso triplica, e aumentano anche i danni da radicali liberi Dato che tutti i bambini nelle prime settimane di vita hanno un livello di ittero molto superiore a quello degli adulti, e dato che nella metà dei casi l ittero è anche visibile, è difficile immaginare che tutti i neonati abbiano qualcosa che non va Sedlak e Snyder, Bilirubin benefits: cellular protection by biliverdin reductase antioxidant cycle Pediatrics, 113, 1776, 2004

31 Prove? Molti studi (ma non tutti!) sono a favore dell interpretazione adattativa della bilirubina Sedlak e Snyder, Bilirubin benefits: cellular protection by biliverdin reductase antioxidant cycle Pediatrics, 113, 1776, 2004

32 La vulnerabilità potrebbe avere radici remote La selezione è lenta 1. Paghiamo oggi lo scotto della nostra storia passata (fragilità delle ossa, ipertensione) 2. C è una corsa agli armamenti con i microorganismi. E spesso vincono loro (Toxoplasma) Ciò che la selezione può fare è limitato 3. Alcuni caratteri non sono abbastanza controselezionati (anemia falciforme) 4. La selezione fa compromessi (bilirubina) Incomprensioni di ciò che può fare la selezione 5. La selezione massimizza la riproduzione, non la salute

33 Il concetto di selezione naturale implica che alcuni tipi di individui tendano a contribuire alla generazione successiva generando una prole più numerosa rispetto ad altri

34 Di sesso si può morire! Babyrousa babyrussa

35 La menopausa, un inevitabile evento della vita, spesso considerato molto triste e atteso come una sciagura Numero di follicoli In tutte le donne, ed entro un intervallo di tempo relativamente breve, la fecondità cessa decenni prima della presumibile età della morte Gluckman et al., Principi di medicina evoluzionistica. Fioriti, 2011

36 La durata della vita postriproduttiva nelle scimmie antropomorfe. Solo in Homo sapiens esiste una significativa menopausa K. HAWKES et al., Grandmothering, menopause, and the evolution of human life histories, PNAcad. Sci. USA, 95, 1336, 1998

37 Negli elefanti africani la fecondità declina con l età fino alla fine della vita C. J. Moss J. Zool., Lond. (2001) 255, 145

38 in che modo la strategia evolutiva apparentemente controproducente di fare meno bambini potrebbe in realtà avere l'effetto di farne fare di più? in una società primitiva la menopausa potrebbe essere stata favorita in un bilancio costi-benefici: Costi: Rinunciare alla produzione di ulteriori figli Benefici: Eliminazione rischio morte da parto e dintorni (quanto è? Quanto si aggrava con l età?) Favorire sopravvivenza figli e nipoti con: - Trasmissione culturale (lingua, uso strumenti) - Protezione (senza cure anziani i piccoli non sopravvivono) - Raccolta di cibo J. Diamond Perché il sesso è divertente? BUR alta fedeltà, 2006

39 Ma è poi così importante per un medico sapere qualcosa di evoluzione?.. La mancanza di conoscenze evoluzioniste nei medici favorisce lo sviluppo di incomprensioni su argomenti importanti come l invecchiamento, la dieta, o quando è saggio usare medicine per bloccare risposte difensive. R. M. Nesse & S.C. Stearns The great opportunity: Evolutionary applications to medicine and public health Evolutionary Applications 1 (2008) 28 48

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