Zum Darwin-Tag 2014: Evolutionäre Medizin

Wenn die Evolutionsbiologie den Ärzten neue Wege zur Therapie von menschlichen Krankheiten zeigt, sprechen wir von evolutionärer Medizin, einem noch ziemlich jungen Zweig der Medizin, der aber auf einer alten Idee der Bionik aufbaut: Die Annahme, dass die belebte Natur durch evolutionäre Prozesse optimierte Strukturen und Prozesse entwickelt hat, von denen der Mensch lernen kann. Das älteste bekannte Beispiel dafür ist Leonardo da Vincis Idee, den Vogelflug auf Flugmaschinen zu übertragen. Das gängigste Beispiel aus dem modernen Alltag ist der von Kletten inspirierte Klettverschluss.

Leonardo da Vincis Zeichnung des Flügels einer Flugmaschine 1505:

Leonardo da Vincis Zeichnung des Flügels einer Flugmaschine 1505:

Die Ärzte wollen nun den Ingenieuren nicht nachstehen und beginnen nun über den Tellerrand bzw. den Gattungsrand des Homo sapiens zu blicken um nach Lösungen für dessen gesundheitlichen Problemen zu suchen. Dafür benötigen sie vor allem die interdisziplinäre Unterstützung von Veterinärmedizinern und Evolutionsgenetikern. Ich möchte das am Beispiel einer Erbkrankheit der Leber zeigen.

Menschen die an Typ 3 der Erbkrankheit Progressive Familial Intrahepatic Cholestasis (PFIC3) leiden, haben eine extrem niedrige Phospolipidkonzentrationen im Gallensaft, die mit erhöhtem Risiko für Gallensteine und Zerstörung der Gallenkanälchen verbunden ist [1]. Diese Krankheit beginnt in der frühen Kindheit und macht durch ihren schweren Verlauf oft eine Lebertransplantation notwendig. Die betroffenen Patienten haben Mutationen in beiden Abcb4-Genen (eins vom Vater und eins von der Mutter), die diese Gene inaktivieren. Der Erbgang für PFIC3 ist autosomal rezessiv. Abcb4 codiert für ein Protein, das spezifisch in der Leber hergestellt wird und dort Phospholipide in den Gallensaft transportiert.

Interessanterweise ist Abcb4 auch im Meerschwein und im Pferd inaktiviert, denn größere Teile der DNA-Sequenz in diesem Gen fehlen (Deletionen). Zusätzlich haben Meerschwein und Pferd extrem niedrige Phospolipidkonzentrationen im Gallensaft genau wie die PFIC3-Patienten. Es stellt sich also die Frage, warum zwei natürlich vorkommende Säugetierspezies nicht an den gleichen schädlichen Folgen wie die PFIC3-Patienten leiden, obwohl sie dasselbe Gen schon vor mehreren Millionen Jahren verloren haben. Vermutlich gab es andere phänotypische und genetische Änderungen in diesen beiden Spezies, die die schädlichen Folgen des Abcb4-Verlustes kompensieren.

Meerschwein

Meerschwein

Wenn man herausfinden könnte, was diese kompensierenden Änderungen sind, könnte man vielleicht neue Behandlungsstrategien für die PFIC3-Patienten entwickeln. Diese Idee unterscheidet sich von der traditionellen Krankheitsforschung, wo man typischerweise ein bestimmtes Gen in einer Knockout-Maus komplett inaktiviert oder eine spezifische Mutation in ein bestimmtes Gen einführt, das dem menschlichen Krankheitsgen homolog ist (sog. Knockin-Maus). Dann analysiert man die Entstehung oder den Verlauf der Erkrankung in dem Mausmodell der Krankheit. Letztendlich beruht natürlich auch dieses Mausmodell auf einer evolutionärer Verwandtschaft des Menschen mit der Maus und ist im Grunde genommen auch ein evolutionärer Zugang zur Medizin – hier speziell zur Pathogenese.

– Aber –

Im Gegensatz dazu gibt es in unserem speziellen Fall schon natürlich vorkommende Spezies, bei denen das Gen inaktiviert ist. Hier könnte man untersuchen, weshalb diese Spezies keine Krankheitssymptome zeigen oder warum diese sich nicht schädlich auswirken. Während die Galle vom Pferd nicht gut untersucht ist, sind möglicherweise ein paar relevante Aspekte beim Meerschwein schon bekannt. Die Gallensalze, welche für die Fettverdauung wichtig sind und die die Gallenkanälchen zerstören, falls Phospholipide in der Galle fehlen, sind im Meerschwein weniger hydrophob. Die Gallensalze  haben daher vermutlich ein weniger schädliches Potenzial als in anderen Spezies wie zum Beispiel im Menschen [2].

Weiterführende Literatur

[1] A. Davit-Spraul, E. Gonzales, C. Baussan, E. Jacquemin, The spectrum of liver diseases related to ABCB4 gene mutations: pathophysiology

and clinical aspects, Semin Liver Dis 2010, 30, 134–146.

[2] A. F. Hofmann, L. R. Hagey, M. D. Krasowski, Bile salts of vertebrates:structural variation and possible evolutionary significance, J. Lipid

Res. 2010, 51, 226–246.

TED Talk von Stephen Friend: The hunt for „unexpected genetic heroes“

Was ich noch zu Meerschweinen sagen wollte

Meerschweine sind, genau wie auch der Mensch, nicht in der Lage, Vitamin C in ausreichender Menge selbst herzustellen und deshalb darauf angewiesen, diesen lebenswichtigen Stoff über das Futter aufzunehmen. Penicillin ist für Meerschweine „giftig“! Das hängt mit der für die Verdauung zuständigen Darmflora zusammen, die aus rein grampositiven Keimen besteht. Die Verabreichung kann zu heftigem Durchfall und plötzlichen Todesfällen führen. Sehr wichtig ist es, dass Meerschweine einen Teil ihres Kotes fressen. Durch diese sog. „Koprophagie“ werden die Vitamin B und K aufgenommen, die im Blinddarm gebildet werden.

 

Bildnachweis

Abb.: Meerschwein

Urheber: Mbdortmund

Datum: April 2009

Quelle: Wikimedia Commons

Lizenz: GNU-Lizenz für freie Dokumentation, Version 1.2

Joe Dramiga

Veröffentlicht von

Joe Dramiga ist Neurogenetiker und hat Biologie an der Universität Köln und am King’s College London studiert. In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit der Genexpression in einem Mausmodell für die Frontotemporale Demenz. Die Frontotemporale Demenz ist eine Erkrankung des Gehirns, die sowohl Ähnlichkeit mit Alzheimer als auch mit Parkinson hat. Kontakt: jdramiga [at] googlemail [dot] com

3 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Das Meerschwein, das unbekannte Wesen – mindestens für mich.
    Also nicht nur das menschliche Genom und das menschliche Proteom verstehen sondern auch noch das möglichst vieler Säugetiere. Wer weiss was wir noch alles von unseren Mitgeschöpfen lernen können. Bis zur Koprophagie wird es aber wohl nicht gehen.

  2. Pingback: Als sich die Amphibien auf die Beine machten › Die Sankore Schriften › SciLogs - Wissenschaftsblogs

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