Un paradox biologic oferă noi perspective asupra

Un paradox biologic oferă noi perspective asupra

foto: Carlo Maley este cercetător la Centrul de Biodesign pentru Biocomputing, Securitate și Societate de la Universitatea de Stat din Arizona. Maley este, de asemenea, cercetător la Centrul de Biodesign pentru Imunoterapie, Vaccinuri și Viroterapie și Centrul de Biodesign pentru Mecanismele Evoluției de la Universitatea de Stat din Arizona. Este profesor asociat la Școala de Științe ale Vieții din ASU și director al Centrului de Evoluție a Cancerului din Arizona.
vedere Mai mult

Credit: Institutul de Biodesign de la Universitatea de Stat din Arizona

Celulele corpului pot fi considerate ținte mici ale săgeții, fiecare fiind ușor afectată de săgeata mortală a cancerului. Cu cât un animal are mai multe celule și cu cât durata sa de viață este mai lungă, cu atât este mai mare probabilitatea de a acumula și de a deteriora mutațiile celulare care pot duce la cancer. Sau cel puțin, asta sugerează intuiția.

Cu toate acestea, multe animale foarte mari cu populații de celule mari, inclusiv elefanți și balene, nu numai că supraviețuiesc până la bătrânețe, dar au o rată remarcabilă de cancer. Această enigma biologică poartă numele de paradoxul lui Peto. Pe scurt, paradoxul spune că dimensiunea și longevitatea speciilor ar trebui să fie echivalente cu incidența cancerului, dar datele din lumea reală despre specii sugerează că această asociere nu este valabilă.

Într-un nou studiu găsit în jurnal NATURĂ, Carlo Maley, cercetător la Centrul de Biodesign pentru Biocomputing, Securitate și Societate de la Universitatea de Stat din Arizona, împreună cu colegii internaționali, examinează implicațiile recente ale paradoxului lui Peto și evidențiază ceea ce a învățat știința despre cancerul întregului arbore al vieții.

Cercetătorii au analizat cea mai mare bază de date cu specii încrucișate de acest fel – o cohortă de viață mamiferă adultă din înregistrările grădinii zoologice, care a inclus 110.148 de indivizi cuprinzând 191 de specii.

Scopul este de a evalua ratele specifice de mortalitate prin cancer la o gamă largă de mamifere, reexaminând afirmațiile paradoxale ale lui Peto într-o manieră strict cantitativă și explorarea posibilelor mecanisme de prevenire a cancerului legate de combaterea bolii la oameni și animale.

Studiul oferă cea mai intensă evaluare a paradoxului lui Peto până în prezent. Descoperirile oferă dovezi concludente că riscul de deces prin cancer este foarte independent de greutatea corporală și de speranța de viață la adulții din specia.

Soluția paradoxului constă în faptul că evoluția dimensiunii mai mari și a vieții mai lungi a speciilor este însoțită de co-evoluția unor mecanisme puternice de rezistență la cancer.

Maley este, de asemenea, cercetător la aceaCentrul de Biodesign pentru Imunoterapie, Vaccinuri și Viroterapie și Centrul de Biodesign pentru Mecanisme Evolutive de la Universitatea de Stat din Arizona.

Este profesor asociat la Școala de Științe ale Vieții din ASU și director al Centrului de Evoluție a Cancerului din Arizona.

Război non-stop

Lupta împotriva cancerului a înregistrat câteva noi victorii. Statisticile anuale pentru 2020 dezvăluie cea mai mare scădere de un an a deceselor cauzate de cancer înregistrată de atunci, potrivit Societății Americane de Cancer. În ciuda multor progrese în diagnosticul și tratamentul cancerului, boala rămâne unul dintre principalele cazuri de ucigaș, cu o prevalență estimată la peste 600.000 anul trecut doar în SUA.

Ciuma nu se limitează la oameni. De fapt, noul studiu raportează o povară semnificativă de cancer la toate speciile, în special la unele mamifere aflate în îngrijirea umană, unde decesele cauzate de cancer la populația adultă pot ajunge la 20-40%.

În timp ce cancerul este un fapt de viață în întreaga specie multicelulară de pe pământ, boala este mai puțin democratică în alegerea victimelor. Unele specii au rate mai mari sau mai mici de cancer, din motive pe care cercetătorii încă încearcă să le descopere.

Noul studiu examinează câteva surprize, inclusiv susceptibilitatea neobișnuit de mare la cancer la unele mamifere carnivore. S-a constatat că disparitatea este strâns asociată cu dieta, cea mai mare rată a cancerului fiind găsită la mamiferele care au mâncat alte mamifere, chiar dacă alți factori au jucat un rol important.

Multe celule, multe probleme?

Organismele multicelulare, de la cele simple la cele extrem de complexe, se confruntă cu provocări atunci când își împart celulele. Mutația celulară poate apărea atunci când mecanismele de replicare a ADN-ului nu reușesc să dubleze fidel 6 miliarde de perechi pe baza codului genetic. Factorii de mediu precum radiațiile pot deteriora, de asemenea, integritatea ADN-ului, ducând la mutații.

Majoritatea acestor mutații nu au niciun efect vizibil asupra sănătății unui organism. Unii, însă, declanșează o reacție distructivă în lanț, rezultând cancer, o durere constant mortală.

Problema se poate agrava pe măsură ce organismele cresc, aducând mai multe celule în corpurile lor. Un alt factor de bază este acumularea de mutații în timp, vârsta reprezentând un factor major care contribuie la riscul de cancer. Tendința este ușor de observat la o varietate de specii, inclusiv câini și oameni.

Dar, în timp ce această regulă comună se aplică în cadrul unei singure specii, cercetătorii vor găsi ceva foarte diferit în privința unei varietăți mari de specii, dintre care specii mari, cu viață lungă, de obicei văzute a se dezvolta cu o rată scăzută de cancer.

Această aparentă contradicție a fost exprimată pentru prima dată de epidemiologul Richard Peto. El a studiat ratele de cancer la oameni și șoareci, constatând că incidența cancerului la cele două specii este aproape identică. Având în vedere că oamenii au de aproape 1000 de ori mai multe celule decât șoarecii și trăiesc de 30 de ori mai mult, aceasta prezintă o enigmă. Și mai șocantă este observația că animalele sălbatice mari și longevive nu par a fi semnificativ mai predispuse la cancer.

Se pare că natura se confruntă cu problema cancerului la speciile mari, longevive și a venit cu multe soluții, care diferă în funcție de speciile implicate. Aceste mecanisme de suprimare a cancerului pot oferi indicații pentru suprimarea cancerului la alte animale, inclusiv la oameni.

Investigați un paradox

Chiar dacă înțelegerile de bază ale paradoxului lui Peto au fost recunoscute de mult timp, confirmarea științifică este o provocare. Până în prezent, încă lipsesc datele disponibile privind dimensiunea eșantionului, distribuția pe vârstă, implicarea speciilor și factorii de mortalitate pentru a trage concluzii puternice în sprijinul paradoxului lui Peto.

Studiul actual folosește un set mare de date cunoscut sub numele de Sistemul de management al informațiilor zoologice (ZIMS), care compila informații detaliate despre vârstă, sex, starea de deces/vii și date patologice post-mortem pentru mamifere nedomesticate. Acest depozit bogat de informații între specii este esențial pentru o analiză amănunțită a paradoxului lui Peto.

Un risc ridicat de cancer a fost observat într-un sondaj al carnivorelor la grădina zoologică. Acest lucru se poate datora utilizării de progestative și a altor forme de contracepție hormonală, precum și amânării sarcinii la animalele de la grădina zoologică. Ambii factori au fost legați de dezvoltarea cancerelor la oameni, precum și la pisicile non-domestice.

Dar cercetătorii au stabilit că metodele contraceptive nu ar putea aborda pe deplin riscul ridicat de cancer la carnivore. Dacă pot, se poate observa o părtinire clară de gen în date, femelele carnivore prezentând o rată mai mare de cancer. În schimb, un determinant cheie pare să fie mâncarea.

Dieta mintea destinului?

Carnivorele consumă de obicei o dietă bogată în grăsimi și săracă în fibre, care este un factor de risc cunoscut pentru cancer. Deoarece carnivorele se află în vârful lanțului trofic, ele pot absorbi poluanții sau alți compuși cancerigeni la un nivel mai concentrat decât animalele care se găsesc în partea de jos a lanțului trofic.

În plus, consumul de carne poate expune carnivorile la diverși agenți patogeni implicați în procesele de formare a cancerului. Virușii în special pot prezenta un risc ridicat de cancer, 10-20% din toate tipurile de cancer considerate că au o origine virală.

O analiză ulterioară a datelor de la grădina zoologică a arătat că printre carnivore, cei care au mâncat alte vertebrate ca parte obișnuită a dietei lor au avut cele mai mari rate de cancer, în comparație cu carnivore care au mâncat rar sau niciodată la alte mamifere. Datele sugerează costuri mari în ceea ce privește riscul de cancer pentru o dietă carnivoră, în special pentru una bogată în pradă de mamifere.

Alți factori care afectează ratele de cancer la aceste animale includ diversitatea scăzută a microbiomului, nivelul de exercițiu fizic în captivitate sau alți factori fiziologici. Spre deosebire de carnivore, s-a descoperit că rumegătoarele prezintă cel mai mic risc de cancer la mamifere.

Vorbesc cu animalele

Rezultatele studiului confirmă ipotezele centrale ale paradoxului lui Peto. Datele nu arată nicio asociere semnificativă între riscul de mortalitate prin cancer și greutatea corporală la nivelul speciilor, sugerând că selecția naturală a mecanismelor de rezistență la cancer la animalele mari este probabil să reducă riscul lor de carcinogeneză.

Aceste mecanisme diferite au devenit centrul cercetării intensive pentru potențialul lor de a preveni această boală mortală, atât la animalele sălbatice, cât și la oameni, deși multe rămân necunoscute. Studiul oferă o bază pentru explorări ulterioare în acest domeniu și evidențiază puterea datelor zoologice pentru cercetările viitoare ale cancerului.


Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *