Избегайте завозных патогенов

Если популяции бактерий — возбудителей хронических заболеваний и их хозяев долгое время эволюционируют совместно, то патогены становятся менее вирулентными. Так утверждает теория эволюции, об этом свидетельствуют эмпирические данные. Примером может служить бактерия Helicobacter pylori, колонизирующая слизистую оболочку желудка и двенадцатиперстной кишки. Человек стал довольно устойчив к этой инфекции, как правило, дело ограничивается воспалением. Однако в некоторых случаях у людей, инфицированных H. pylori, развиваются тяжелые язвы и рак (аденокарцинома) желудка. При этом зараженность населения H. pylori не позволяет судить об уровне заболеваемости раком: в популяциях со сходной инфицированностью люди болеют раком желудка с разной частотой. Безусловно, важную роль в развитии злокачественной опухоли играют особенности питания и среды, однако одни лишь эти факторы не могут объяснить разницу в заболеваемости. По-видимому, на возникновение рака влияют генетические особенности патогена и хозяина.

В этой проблеме попробовали разобраться американские исследователи из медицинского центра университета Вандербильта (VanderbiLt University Medical Center), Дартмутского колледжа (Dartmouth College) и управления медицинских исследований управления по делам ветеранов в Нэшвилле (Office of Medical Research, Department of Veterans Affairs), специалисты колумбийских университетов Нариньо и дель Валье (University of Narino, Universi-dad del Valle) и регионального медицинского центра Холмса (Holmes Regional Medical Center) в Австралии. Ученые обратили внимание, что во многих частях Южной и Центральной Америки население горных районов болеет раком желудка чаще, чем на побережье. Они проанализировали ДНК двух колумбийских популяций, в которых около 90% населения заражены H. pylori, а частота заболеваний раком желудка разная: среди жителей городка Тукуеррес в Андах она составляет примерно 150 случаев на 100 тыс. человек, а в городе Тумако в 200 км от побережья только 6. Кроме того, у жителей Анд чаще наблюдаются предраковые заболевания желудка.

Сравнение геномов населения горной и низинной популяций показало, что на побережье доля африканских предков составила 58% с заметными американскими (23%) и европейскими (19%) составляющими, в то время как в горной популяции в основном распространены индейские варианты генов (67%), еще 31% — доля европейских вариантов, а вариантов африканского типа совсем немного (3%). Что касается бактерий, то колумбийские H. pylori произошли от четырех предковых популяций: африканской, двух европейских и восточно-азиатской, которая должна быть предком американской. Оказалось, однако, что на побережье преобладают бактерии африканского происхождения, а в горах — южноевропейского. Тем самым там, где индейское население смешалось с европейцами и африканцами, индейские штаммы были вытеснены, соответственно, южноевропейскими и африканскими патогенами. Более того, доля индейских генов в индивидуальном геноме положительно коррелирует с долей бактерий из южноевропейской популяции, доля африканских генов — с долей африканских же штаммов. Бактерии африканского происхождения могли завести в Колумбию рабы из Западной Африки или испанцы: среди 37 известных испанских штаммов H. pylori шесть имеют африканское происхождение.

Выяснив всё это, исследователи смогли оценить, как коэволюция хозяина и вируса повлияла на частоту и тяжесть заболеваний. На побережье живет много людей, в геноме которых велик вклад африканских предков, и H. pylori у них чаще африканские. В результате жители Тумако болеют раком желудка в 25 раз реже, чем метисы из Тукуеррес с небольшим вкладом европейских генов, которые оказываются инфицированы чуждыми им европейскими, а иногда и африканскими патогенами. Исследователи подчеркивает, что инфекция африканскими вариантами H. pylori, которая благоприятно протекает у людей с африканскими корнями, пагубно сказывалась на индейцах независимо от того, в горах они жили или в долине.

Ученые подтвердили, что коэволюционные взаимоотношения H. pylori и человека — важный фактор, определяющий риск развития желудочных заболеваний. Они полагают, что их данные будут полезны клиницистам. Взаимодействие между предками патогена и хозяина полностью объясняет разницу в тяжести инфекции и частоте заболевания раком желудка в разных популяциях. В условиях смешения народов и бактерий человек может заразиться штаммом, с которым его предки не встречались, и заболеть тяжело.

N. Kodaman et al. (2014) Human and Helicobacter pylori coevolution shapes the risk of gastric disease, Proc. Natl. Acad. Sci., 111 (4): 1455-1460