docAleksandra Pokusa, Marta Barszcz
download 
Reklamacja Transkrypt
Aleksandra Pokusa, Marta Barszcz
Koło Naukowe Antropologów Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie Tom 3 (5)/2016 Kraków, 2016 Redaktor naczelna Marta Barszcz Grono redakcyjne Karolina Dereń Anna Jaguszewska Patrycja Kierlik Monika Łabędzka Monika Prus Aleksandra Smędzik Recenzenci Dr hab. Magdalena Gryzińska, Uniwersytet Przyrodniczy, Lublin Dr Łukasz Skalniak, Uniwersytet Jagielloński, Kraków Dr hab. Iwona Wronka, Uniwersytet Jagielloński, Kraków Dr hab. Ewa Zuba- Surma, prof. UJ, Uniwersytet Jagielloński, Kraków Zdjęcie na okładce Archiwum własne; osobnik z wymianą uzębienia Skład i łamanie Marta Niedzicka Czasopismo wydawane w formie elektronicznej www.antropogen.edu.pl www.facebook.com/AntropogenUJ Drodzy czytelnicy, Numer V czasopisma Antropogen wychodzi dokładnie rok od pojawienia się pierwszego wydania. Cieszymy się, że jesteście z nami cały ten czas oraz, że Antropogen cieszy się coraz większym zainteresowaniem. Przez ten rok zmieniliśmy „kategorię” na czasopismo studencko-doktoranckie oraz uzyskaliśmy numer ISSN. Co przyniesie kolejny rok – też jesteśmy ciekawi. Mamy wielką nadzieję, że będziecie nam towarzyszyć przez kolejny rok. W tym numerze każdy znajdzie coś dla siebie. W skali „mikro” zapoznamy się z analizą mtDna. W skali „makro” omówione zostaną choroby zębów, tkanka tłuszczowa i budowa małżowiny usznej. Przyjrzymy się również mukowiscydozie oraz komórkom macierzystym. Autorzy wyjaśnią nam biologiczne i środowiskowe uwarunkowania wieku menarche oraz wpływ czynników społeczno-ekonomicznych na rozwój biologiczny człowieka. Marta Barszcz redaktor naczelna oraz Patrycja Kierlik media społecznościowe i promocja Spis treści Aleksandra Baryła Morfologia małżowiny usznej 6 Małgorzata Dylewska Zastosowanie analizy mitochondrialnego DNA w antropologii fizycznej 10 Katarzyna Kliś, Kamil Mrożek, Katarzyna Zaleska Wpływ czynników społeczno-ekonomicznych na rozwój biologiczny człowieka 13 Andrzej Kubiak, Natalia Bryniarska Wybrane zastosowania mezenchymalnych komórek macierzystych w leczeniu chorób układu nerwowego człowieka 18 Agnieszka Mulawa Biologiczne i środowiskowe uwarunkowania wieku menarche 23 Aleksandra Pokusa, Marta Barszcz Wady uzębienia 29 Katarzyna Sitarz Mukowiscydoza - trochę teorii 33 Aleksandra Smędzik Budowa i rola tkanki tłuszczowej 37 Aleksandra Baryła Zakład Antropologii Uniwersytet Jagielloński Adres korespondencyjny: agata.barył[email protected] Morfologia małżowiny usznej Narząd przedsionkowo-ślimakowy (organon vestibul-cochleare), potocznie zwany uchem, w organizmie każdego człowieka spełnia dwojaką funkcję: odbieranie fal dźwiękowych i informowanie o położeniu ciała w przestrzeni, stąd też jego druga nazwa – narząd równowagi i słuchu (organon stato-acusticus) [1]. Częścią ucha odpowiedzialną za przyjmowanie i przewodzenie fal dźwiękowych jest ucho zewnętrzne (auris externa), w którego skład wchodzi małżowina uszna (auricula) oraz przewód słuchowy zewnętrzny (meatus acusticus externus). Część najbardziej zewnętrzna – małżowina uszna, odpowiada za odbieranie fal dźwiękowych, a przewód słuchowy za ich dalsze przewodzenie [2]. Budowa małżowiny usznej Małżowina uszna charakteryzuje się bardzo bogatą rzeźbą, która jest wynikiem dużej ilości elementów składających się na jej budowę [3]. Szkielet głównej części małżowiny stanowi chrząstka sprężysta zwana chrząstką małżowiny (cartilago auriculae), która u dołu przechodzi w chrząstkę przewodu słuchowego (cartilago meatus acustici). Bierze ona udział w tworzeniu skrawka małżowiny (tragus auriculae) [1]. Jedyną częścią małżowiny, której rusztowania nie tworzy chrząstka jest płatek uszny (lobulus auriculae) wypełniony tkanką tłuszczową. Grubość chrząstki małżowiny na ogół wynosi 2 mm, jednak może się wahać w przedziale od 0,9 do 2,8 mm. Jest to głównie chrząstka sprężysta, czasami przechodząca w włóknistą. Wytrzymałość i giętkość chrząstki zależy od ochrzęstnej zawierającej liczne włókna sprężyste [2]. Skóra pokrywająca małżowinę uszną jest cieńsza niż skóra otoczenia, co umożliwia prawie dokładne odtworzenie kształtu chrząstki przez ścisłe przyleganie do niej. Tylko niektóre fragmenty budowy rusztowania widoczne są dopiero po od preparowaniu skóry [2]. W części dolnej skóra wykracza poza granice chrząstki i tworzy powłokę dla płatka. Na powierzchni przyśrodkowej skóra łączy się z chrząstką warstwą wiotkiej tkanki łącznej, bogatej we włókna sprężyste dzięki czemu jest ona przesuwalna. Na powierzchni bocznej wiotka tkanka łączna prawie całkowicie pozbawiona jest tłuszczu, co skutkuje ścisłym przyleganiem skóry do chrząstki małżowiny. U człowieka owłosienie małżowiny jest skąpe, głównie występuje tylko drobny meszek (lanugo) wokół otworu słuchowego. Z wiekiem mogą pojawić się grube pojedyncze włoski, zlokalizowane na skrawku, przeciwskrawku, na grzbietowym brzegu małżowiny i płatku [1]. Ważną cechą wykorzystywaną w kryminalistyce przy pobieraniu śladów jest występowanie gruczołów łojowych na skórze małżowiny, głównie w okolicach muszli (concha auriculae) oraz dołu trójkątnego (fossa triangularis), dzięki wydzielinie łojowej przy kontakcie małżowiny usznej z różnymi przedmiotami powstaje ślad z rodzaju śladów tłuszczowych [4]. W skład małżowiny usznej wchodzą również więzadła i kilka zanikowych mięśni. Więzadła, tak samo jak i mięśnie, dzielimy na dwie grupy. Więzadła zewnętrzne przytwierdzają małżowinę do kości skroniowej, a wewnętrzne spajają ze sobą różne części chrząstki małżowiny usznej. Grupa mięśni większych stanowi rodzaj rozwieracza z powodu promienistego ułożenia wokół otworu słuchowego, natomiast grupa mięśni mniejszych tworzy właściwe mięśnie ucha [2]. Małżowina uszna położona jest z boku głowy, do przodu od wyrostka sutkowatego, który jest przez nią przysłonięty i ku tyłowi od stawu skroniowo-żuchwowego. Odchylona jest od płaszczyzny środkowej pod kątem 25-45. Do głowy przytwierdza się swym przednim środkowym odcinkiem, zwanym podstawą małżowiny, natomiast jej brzeg dolny, tylny i górny nie są przytwierdzone bezpośrednio do skóry głowy, są wolne [2]. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Ukształtowanie małżowiny usznej Ryc.1 Budowa anatomiczna małżowiny usznej [5]. W zewnętrznej budowie małżowiny usznej możemy wyróżnić charakterystyczne części składowe. Obrąbek (helix) stanowi brzeg wolny małżowiny usznej, który biegnie łukowato od górnej granicy płatka usznego aż do otworu słuchowego, gdzie tworzy odnogę obrąbka (crus helicis). Ze względu na różny stopień zagięcia w poszczególnych partiach obrąbek dzielimy na górny i dolny, a na ich granicy czasem można zaobserwować zgrubienie zwane guzkiem Darwina (tuberculum Darwini), inaczej zwany guzkiem małżowiny (tuberculum auriculae). Równolegle do obrąbka przebiega grobelka (anthelix). Jej dolną część stanowi trzon grobelki (truncus anthelicis), który u góry rozdziela się na dwie odnogi (crura anthelicis): górną (crus superius) i dolną (crus inferius). Odnoga górna biegnie pionowo ku obrąbkowi. Odnoga dolna biegnie łukowato ku przodowi małżowiny. Pomiędzy odnogami znajduję się wgłębienie, dół trójkątny (fossa triangularis). Odnoga dolna tworzy również górny brzeg muszli małżowiny (concha auriculare), która jest obszernym zagłębieniem występującym w części środkowej ucha, która przechodzi w przewód słuchowy zewnętrzny. Odnoga obrąbka dzieli muszlę na dwa zagłębienia, górne mniejsze i płytsze, łódka muszli (cymba conchae) oraz dolne większe i głębsze, jama (dół) muszli (cavum conchae). Od przodu jama muszli ograniczona jest skrawkiem (traugus). Zakrywa on również od przodu wejście do przewodu słuchowego zewnętrznego. Płytkie wcięcie przednie (incisura auris anterior) oddziela górną krawędź skrawka od odnogi obrąbka, z drugiej strony skrawek od przeciwskrawka (antitraugus) odgraniczony jest wcięciem międzyskrawkowym (incisura intertragica). Przeciwskrawek tworzy dolną ścianę muszli małżowiny. Między górną częścią przeciwskrawa, a grobelką znajduje się wgłębienie, zwane bruzdą tylną małżowiny (sulcus aurculae posterior). Za bruzdą, pomiędzy grobelką, a obrąbkiem znajduje się wgłębienie biegnące przez całą długość obydwu części, jest to czółenko (scapha), którego kształt zależy od stopnia zagięcia obrąbka i wysklepienia grobelki. Na dole małżowiny, znajduje się płatek małżowiny (lobulus auriculae), który jak już wcześniej wspomniano pozbawiony jest zrębu chrzęstnego. W części górnej jest on przytwierdzony do skóry twarzy, a od połowy oddziela się od niej wcięciem. Zdarza się jednak, że płatek w całości zrośnięty jest ze skórą twarzy [2]. Ontogeneza Małżowina uszna powstaje u zarodka z trzech guzków łuku skrzelowego oraz trzech guzków łuku skrzelowego II, pomiędzy którymi powstaje pierwsza szczelina skrzelowa tworząca zawiązek przewodu słuchowego ucha zewnętrznego. Po 38 dniu życia płodowego wyraźne są już zawiązki małżowiny usznej. Po 56 dniu ucho przemieszcza się na swoje docelowe miejsce, a po 70 dniu rozwój małżowiny się intensyfikuje. Po porodzie małżowina uszna jest wolna i osiąga swoje ostateczne ukształtowanie i umiejscowienie [6]. a) b) c) Ryc.2 Morfologia ucha w okresie prenatalnym: a) chłopiec, 24 tydzień b) chłopiec 30 tydzień c) dziewczynka, 39 tydzień (zdjęcia USG udostępnione przez lek. med. Ewa Baryła) Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 W rozwoju postnatalnym największą zmienność wykazuje fizjonomiczna długość małżowiny usznej. Najintensywniejszy wzrost zachodzi do 2. roku życia, następnie nieznacznie spowalnia by po 20. roku życia osiągnąć okres czasowej stabilizacji. Około 50. roku życia rozpoczynają się zmiany inwolucyjne, takie jak wiotczenie tkanek i otłuszczanie płatka co prowadzi do ponownego wydłużania się małżowin usznych. Szerokość fizjonomiczna małżowiny usznej wykazuje mniejszą zmienność z wiekiem niż długość. Intensywny wzrost przypada na okres do 2. roku życia, po 10. roku życia można już zaobserwować pewne ustanie wzrostu. Pomiędzy 20. a 70. rokiem życia szerokość utrzymuje się na jednakowym poziomie, gdyż nie podlega zmianom starczym [7]. Duże przyrosty w pierwszych latach życia związane są z rozrastaniem się tkanek małżowiny usznej i płatka, a u osób starszych związane jest to z wiotczeniem tkanek i ich obwisaniem. W okresie pokwitaniowym następuję twardnienie i grubienie chrząstki co wpływa na lepsze uwydatnienie cech zewnętrznych małżowiny usznej. U osobników dorosłych w skutek odwodnienia dochodzić może do zaniku znacznego pofałdowania małżowiny, gdyż w tym okresie chrząstka zmniejsza swoją sprężystość. Wtórne uwidocznienie rusztowania chrzęstnego w okresie starczym ma swoje podłoże w zwiotczeniu skóry, odwodnieniu chrząstki oraz nagromadzeniu się złogów i zwapnień [3]. • pa (postaurale) – leży w najbardziej wysuniętym do tyłu miejscu obrąbka • tu (tuberculare) – punkt leżący na wzgórku Darwina • inr (incisurale) – punkt leżący najniżej we wcięciu podguzkowym ucha [8] Cechy pomiarowe małżowiny usznej możemy podzielić na ilościowe i ilorazowe. Do głównych cech ilościowych zaliczamy fizjonomiczną długość małżowiny usznej liczoną pomiędzy punktami sasba, fizjonomiczną szerokość małżowiny usznej (pra-pa) oraz długość płatka usznego (sba-inc) i długość części przyrośniętej płatka usznego (incobi). Cechami ilorazowymi opisującymi małżowinę uszną są wskaźniki: szerokościowo-długościowy, który zmniejsza się w miarę rozwoju osobniczego, przyrośnięcia płatka usznego (zwiększa się od dzieciństwa do około 30 roku życia) [3, 9]. W kontekście antropologicznym, mówiąc o cechach opisowych mamy na uwadze dwie grupy cech. Pierwszą z nich jest typ małżowiny usznej, inaczej mówiąc wzór. Druga grupa opisuje ogólne cechy identyfikacyjne, czyli 24 pola charakterystyczne występujące na powierzchni małżowiny usznej [4]. Cechy pomiarowe i opisowe Jak każda część naszego ciała małżowina uszna posiada swoje punkty antropometryczne, cechy pomiarowe i cechy opisowe. Punkty antropometryczne: • sa (superaurale) – punkt leżący na wierzchołku obrąbka ucha • sba (subaurale) – punkt leżący najbardziej dolnie na płatku ucha • obs (otobasion superius) – punkt leżący na górnej nasadzie ucha w miejscu przejścia skóry głowy w muszlę ucha • obi (otobasion inferius) punkt leżący na dolnej nasadzie ucha w miejscu przejścia skóry głowy w muszlę uszną • pra (praeaurale) – punkt położony na linii obs-obi na wysokości punktu pa Ryc.3. 24 pola występujące na powierzchni małżowiny usznej [4]. Bogata rzeźba małżowiny usznej oraz jej charakterystyczność interesowała badaczy wielu dziedzin nauk przyrodniczych już od wielu lat. Wykorzystywano ją np. przy dochodzeniu ojcostwa [1]. W naukach kryminalistycznych stworzono odrębny dział zajmujący się identyfikacją ludzi na podstawie morfologii małżowiny usznej. Również w dziedzinach niezwiązanych z nauką wykorzystu- Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 je się wiedze antropologiczną dotyczą morfologii małżowiny usznej, tj. w sztuce piercingu. Podsumowanie Analiza ukształtowania małżowiny usznej jest użyteczna w kryminalistyce w celu identyfikacji osób. Często eksperci mają do dyspozycji tylko fragment ucha, utrwalony na zdjęciu lub odcisku. W takim przypadku bardzo przydatne są dane dotyczące częstości występowania poszczególnych ukształtowań cech morfologicznych ucha. Jeśli w materiale dowodowym stwierdza się występowanie rzadkiego typu ukształtowania danej cechy to znacznie zwiększa to prawdopodobieństwo prawidłowej identyfikacji osoby. Z tego powodu prowadzenie badań dotyczących zróżnicowania morfologii ucha jest niezwykle istotne. Bibliografia 1. Krupiński T: O zmienności i dziedziczeniu cech małżowiny usznej. Materiały i Prace Antropologiczne 1973, 85, 103-159. 2. Bochenek A, Reicher M: Anatomia człowieka. Tom V. PZWL, Warszawa 1998. 3. Szczotkowa Z: Badania morfologii małżowiny usznej. Materiały i Prace Antropologiczne 1977, 93, 5188. 4. Kasprzak J: Otoskopia kryminalistyczna. Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Olsztyn 2003. 5. Sinielnikow R.D: Atlas anatomii człowieka. Tom III. Miedicina, Moskwa 1983 6. Bartel H: Embriologia. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2002. 7. Bocheńska Z: Ontogenetyczna zmienność wielkości i kształtu małżowiny usznej człowieka na tle rytmiki wzrastania głowy i twarzy. Materiały i Prace Antropologiczne 1961, 37, 78-79. 8. Malinowski A, Strzałko J: Antropologia. PWN, Warszawa-Poznań 1985. 9. Szczotkowa Z: Antropologia w dochodzeniu ojcostwa. PWN, Warszawa-Wrocław 1985. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Małgorzata Dylewska Katedra Biologicznych Podstaw Produkcji Zwierzęcej Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Adres korespondencyjny: [email protected] Zastosowanie analizy mitochondrialnego DNA w antropologii fizycznej Pod pojęciem antropologii kryje się obszerna wiedza obejmująca różne aspekty człowieczeństwa. Jako dyscyplina naukowa o holistycznym ujęciu, antropologia ma na celu poznanie i przedstawienie w możliwie najszerszym kontekście bytu ludzkiego. Bada więc jednostkę ludzką zarówno na płaszczyźnie nauk biologicznych jak i humanistycznych. Według amerykańskiego systemu klasyfikacji nauk, antropologię tworzą cztery równorzędne dyscypliny: antropologia fizyczna, antropologia kulturowa, archeologia i językoznawstwo. Natomiast w tradycji europejskiej wyróżnia się dwie subdyscypliny antropologii, tj.: antropologię fizyczną oraz antropologię kulturową [1, 2]. Antropologia fizyczna koncentruje się na biologii człowieka w kontekście ewolucji, kładąc przy tym szczególny nacisk na jej wzajemne oddziaływania z kulturą. Nazywana jest także antropologią biologiczną, jako że z czasem, w coraz większym zakresie zaczęła włączać w swoje ramy zagadnienia m.in. takich nauk jak: genetyka, ekologia, prymatologia, czy paleontologia. Dzięki naukom przyrodniczym możliwe stało się bowiem znacznie szersze, wielopłaszczyznowe podejście do jednego z głównych kierunków badań antropologii jakim jest zmienność rodzaju ludzkiego. Owa zmienność rozpatrywana jest w trzech aspektach: 1) zmian cech fizycznych (anatomicznych, fizjologicznych, behawioralnych) gatunku ludzkiego w toku jego ewolucji (antropogeneza), 2) zmian tych samych cech wewnątrz gatunku oraz w obrębie i między populacjami zasiedlającymi odmienne siedliska (zróżnicowanie wewnątrzgatunkowe), 3) różnic między osobnikami należącymi do tej samej populacji (zmienność osobnicza) [1]. Podstawową 10 metodą badawczą antropologii fizycznej jest analiza porównawcza. Początkowo wykorzystywano w tym celu cechy morfologiczne jak np. długości kości, proporcje ciała, rozstaw oczu, a od około 1950 roku zaczęto porównywać organizmy na poziomie budujących je cząsteczek. Jednym z pierwszych zagadnień antropologii podjętych za pomocą biologii molekularnej było ustalenie pozycji ewolucyjnej człowieka w świecie istot żywych, a zwłaszcza w stosunku do innych naczelnych. Wówczas zastosowano techniki pośredniej oceny zmienności DNA oraz białek jak np. hybrydyzacja DNA – DNA, czy elektroforeza białek. Gdy w latach 70. (XX w) biologia molekularna wzbogaciła swe zaplecze metodyczne o kolejne narzędzie w postaci sekwencjonowania, metody pośrednie zaczęto uzupełniać, a z czasem zastępować bezpośrednim przyrównywaniem sekwencji wymienionych biomolekuł (ang. alignment). Należy jednak zaznaczyć, iż więcej informacji, nie tylko w kontekście analiz filogenetycznych, dostarczają sekwencje nukleotydowe DNA, aniżeli sekwencje aminokwasowe odpowiadających im białek. Argumentem przemawiającym za tym faktem są chociażby mutacje synonimiczne, gdzie zmiana jednego nukleotydu genu nie powoduje zmiany aminokwasu w kodowanym przez niego białku [3]. Charakterystyka mitochondrialnego DNA Materiał genetyczny w każdej komórce ludzkiej (i zwierzęcej) zlokalizowany jest nie tylko w jądrze komórkowym, ale także w mitochondriach. Organella te stanowią centra energetyczne komórek, dostarczając im energii w postaci cząsteczek adenozynotrójfosforanu (ATP) wytwarzanych w reakcji fosforylacji oksydacyjnej. Jako produkt uboczny łańcucha oddechowego powstają z kolei RFT (reaktywne formy tlenu) leżące u podstaw mechanizmu apoptozy oraz starzenia się [4, 5]. W mitochondriach oprócz oddychania komórkowego zachodzą również tak istotne procesy metaboliczne jak: ß–oksydacja kwasów tłuszczowych, cykl kwasów trójkarboksylowych, czy pierwsze etapy glukoneogenezy (w wątrobie i korze nerek) [6]. Doniesienia o obecności DNA w mitochondriach pojawiły się już we wczesnych latach pięćdziesiątych, aczkolwiek traktowano go wówczas jako artefakt, pozostając w przekonaniu, iż materiał genetyczny skupiony jest wyłącznie w jądrze Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 komórkowym. Pierwszy przekonujący dowód na istnienie mitochondrialnego DNA (mtDNA) dostarczyła publikacja Nassów (1963), w której opisano zaobserwowane przy użyciu mikroskopu elektronowego włókienka mitochondrialne, reagujące na trawienie DNazą. Kolejne lata badań cytobiochemicznych, głównie dzięki sukcesowi izolacji mtDNA, niezaprzeczalnie wykazały obecność materiału genetycznego w mitochondriach [7]. Mitochondrialny DNA ma postać dwuniciowej, kolistej cząsteczki wyglądem przypominającej plazmidowy DNA komórek bakteryjnych [4]. W każdym mitochondrium znajduje się od 2 do 10 takich cząsteczek, a o całkowitej ich ilości jaka przypada na każdą pojedynczą komórkę decyduje częstość podziałów mitochondriów, uwarunkowana zapotrzebowaniem energetycznym tkanki. Stąd, najwięcej mtDNA znajduje się w mięśniu sercowym, wątrobie i mózgu [8]. 16 569 par zasad (pz) tworzy dwie nici ludzkiego mtDNA: ciężką H (ang. heavy) nazwaną tak ze względu na dużą zawartość zasad purynowych oraz lekką L (ang. light), gdzie przeważają z kolei zasady pirymidynowe . Tak zbudowany genom, ze względu na obecność lub brak genów można podzielić na dwie części. Pierwsza z nich to region kodujący, w którym zapisana jest informacja o 13 białkach zaangażowanych w fosforylację oksydacyjną oraz 22 cząsteczkach tRNA i 2 RNA. Drugą część mtDNA stanowi natomiast fragment niekodujący, tzw. region kontrolny, będący miejscem inicjacji transkrypcji obu nici i replikacji jednej z nich. Pętla D (inna nazwa regionu kontrolnego; ang. D–loop) ma długość około 1100 pz i obejmuje dwa regiony hiperzmienne, tj.: HV1 i HV2 [Rys. 1]. DNA mitochondrialny zsekwencjonowano w 1981 roku, a uzyskaną sekwencję nazwano Sekwencją Referencyjną z Cambridge (ang. Cambridge Reference Sequence, CRS). W 1999 Andrews i wsp. wykryli w obrębie CRS kilka błędnie podstawionych nukleotydów i od tego czasu obowiązuje Poprawiona Sekwencja Referencyjna z Cambridge (ang. Revised Cambridge Reference Sequence, rCRS) [10]. rCRS stanowi standard, do którego przyrównuje się wszystkie nowe zsekwencjonowane haplotypy [10, 11]. 11 Rys. 1 Ludzki genom mitochondrialny (Lembring M: Application of Mitochondrial DNA Analysis in Contemporary and Historical Samples. Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Medicine 950, Acta Universitatis Upsaliensis, 2013) Możliwości wykorzystania mtDNA w kontekście antropologicznym Mitochondrialny DNA wykazuje kilka istotnych cech, dzięki którym jest niezastąpionym narzędziem w rękach antropologów. Pierwsza z nich to dziedziczenie w linii żeńskiej, bez rekombinacji. W praktyce oznacza to, że wszyscy krewni w linii matczynej, na przestrzeni kolejnych generacji mają identyczny genom mitochondrialny (poza przypadkami mutacji i heteroplazmii). Określone sekwencje – warianty mtDNA stanowią zatem haploidalny marker pozwalający na rekonstrukcję genealogii rodzaju Homo. Wspomniane warianty mtDNA są ponadto klasyfikowane w tzw. haplogrupy (zbiory sekwencji o wspólnym pochodzeniu i zbliżonej kolejności nukleotydów), których analiza z uwzględnieniem rozmieszczenia na świecie, umożliwiła odtworzenie dróg migracji pierwotnych populacji ludzkich [11]. Równie istotną cechą genomu mitochondrialnego, bez której nie byłoby możliwe poznanie historii ewolucyjnej człowieka jest wysoka częstość mutacji, znacznie wyższa w porównaniu z DNA Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 jądrowym. Szybkie tempo zmian w sekwencjach mtDNA jest uwarunkowane brakiem białek histonowych, powstawaniem reaktywnych form tlenu w łańcuchu oddechowym oraz niską wydajnością systemów naprawy DNA w mitochondrium [12]. Najwięcej substytucji nukleotydowych obserwuje się w regionie HV1 i HV2, wobec czego region kontrolny jest najczęściej analizowanym fragmentem mitochondrialnego DNA [10]. Zasadniczą część materiału badawczego antropologii fizycznej stanowią szczątki ludzkie, niejednokrotnie liczące tysiące czy też setki lat. Izolowany z nich DNA (tzw. kopalny DNA), ze względu na zachodzące w czasie procesy degradacyjne, obecny jest w analizowanych próbach zwykle w niewielkich ilościach [13]. Wobec tego, większe możliwości przeprowadzenia badań genetycznych szczątków daje występujący w komórce w większych ilościach DNA mitochondrialny, aniżeli jądrowy (1000 – 10 000 cząst. vs 2 cząst.). Ponadto, kopalny mtDNA wykazuje wyższą odporność na uszkodzenia niż nuDNA, co wynika z jego kolistej struktury, a także ochrony jaką zapewnia mu podwójna błona otaczająca mitochondrium [10, 14]. Podsumowanie Antropologia fizyczna to jedna z wielu dziedzin, która czerpie pełnymi garściami z osiągnięć biologii molekularnej. Wiedza na temat struktury i funkcjonowania eukariotycznych genomów w połączeniu z zaawansowanymi technikami badawczymi umożliwia uzyskanie dużej ilości informacji nawet z tak niewielkiej cząsteczki, jaką jest genom mitochondrialny. Dzięki właściwościom mtDNA takim jak chociażby wielokopijność, możliwa jest analiza porównawcza genomu współczesnego Homo sapiens i jego przodków, co wzbogaca wiedzę na temat takich zagadnień jak zmienność wewnątrzgatunkowa człowieka, jego pochodzenie, czy kierunki migracji pradawnych populacji. 12 Bibliografia 1. Kaczmarek M: Antropologia fizyczna. Wydawnictwo Poznańskie, Poznań 2012. 2. Jurmain R, Kilgore L, Trevathan W: Essentials of Physical Anthropology. Cengage Learning, Wadsworth 2011. 3. Brown TA: Genomy. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009. 4. Boore JL: Animal mitochondrial genomes. Nucleic Acids Res 1999, 27, 1767−1780. 5. Kushnareva Y, Newmeyer DD: Bioenergetics and cell death. Ann N Y Acad Sci USA 2010, 1201, 5057. 6. Wanders RJ, Ruiter JP, IJlst L i wsp.: The enzymology of mitochondrial fatty acid beta-oxidation and its application to follow-up analysis of positive neonatal screening results. J Inherit Metab Dis 2010, 33, 479494. 7. Kłyszejko-Stefanowicz L: Cytobiochemia. Biochemia niektórych struktur komórkowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002. 8. Koseniuk A, Rychlik T: Mitochondrialny DNA – charakterystyka oraz możliwości praktycznego zastosowania w hodowli owiec. Wiadomości Zootechniczne 2013, R. LI, 4, 65-69. 9. Anderson S, Bankier AT, Barrell BG I wsp.: Sequence and organization of the human mitochondrial genome. Nature 1981, 290, 457-465. 10. Budowle B, Allard M, Wilson M i wsp.: Forensics and mitochondrial DNA: applications, debates, and foundations. Annu. Rev Genomics Hum Genet 2003, 4, 119–41. 11. Bartnik E: Ludzki genom mitochondrialny. Kosmos 2009, t. 58, 3-4, 555-558. 12. Fernandez-Silva P, Enriquez JA, Montoya J: Replication and transcription of mammalian mitochondrial DNA. Exp Physiol 2003, 88, 4-56. 13. Willerslev E, Cooper A: Ancient DNA. P Roy Soc Lond B Bio 2005, 272, 3-16. 14. Bridgeford AN, Wraxall BGD: Mitochondrial DNA analysis: casework examples and database compilation, California Association of Criminalists 97th Semiannual Seminar, 2001. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Katarzyna Kliś, Kamil Mrożek, Katarzyna Zaleska Zakład Antropologii Instytut Zoologii Uniwersytet Jagielloński Adres do korespondencji: [email protected] Wpływ czynników społecznoekonomicznych na rozwój biologiczny człowieka Wstęp U człowieka zaobserwowano bardzo duże zróżnicowanie między-populacyjne oraz międzyosobnicze w wymiarach i proporcjach ciała, tempie rozwoju biologicznego oraz stanie zdrowia. Czynniki genetyczne jedynie częściowo wyjaśniają te różnice. Dużą rolę w kształtowaniu się cech fenotypowych człowieka przypisuje się warunkom środowiska życia. Czynniki środowiskowe mają zdolność „modyfikowania” zdeterminowanych przez genotyp cech osobniczych oraz populacyjnych człowieka. Przyjęło się wyróżniać dwa rodzaje tych czynników: biogeograficzne oraz społeczno-ekonomiczno-kulturowe [1,2,3]. Pierwsza grupa czynników to klimat, ukształtowanie terenu, zasoby wodne i mineralne, fauna i flora czy skład powietrza. Zmienne te są naturalnymi modyfikatorami cech człowieka. Czynniki społeczno-ekonomiczno-kulturowe mogą zarówno oddziaływać w sposób bezpośredni (sposób odżywiania), jak i pośredni na cechy biologiczne ludzkich organizmów. Elementami zmiennych należącymi do tej grupy są: stopień urbanizacji miejsca zamieszkania, wielkość rodziny, wykształcenie osób badanych bądź ich rodziców, styl życia [2,3]. Celem prezentowanej pracy jest ukazanie społeczno-ekonomicznego uwarunkowania rozwoju biologicznego człowieka oraz zwrócenie uwagi na mechanizm działania poszczególnych czynników. 13 Środowiskowe uwarunkowania rozwoju biologicznego człowieka Fenotypowe cechy człowieka, jak wysokość ciała czy sprawność motoryczna, to zawsze wynik interakcji pomiędzy czynnikami genetycznymi i środowiskowymi. Sprzyjające czynniki środowiskowe umożliwiają pełne wykorzystanie potencjału genetycznego i odwrotnie, niekorzystne warunki uniemożliwiają pełne wykorzystanie tego potencjału [2]. Przykładowo, jeśli zapotrzebowania rozwijającego się organizmu nie będą w pełni zaspokojone, na przykład przez niewystarczającą ilość bądź jakość pożywienia, wzrastanie może zostać spowolnione lub nawet zatrzymane. Podobne efekty mogą być wynikiem niedostatecznego odżywienia organizmu w stosunku do dużych wydatków energetycznych na przykład podczas intensywnego treningu czy zwalczaniu infekcji. Organizm takiej osoby zmuszony jest wtedy do utrzymania podstawowych funkcji życiowych organizmu kosztem zahamowania przyrostu masy ciała czy jego wysokości. W przypadku, gdy niekorzystne warunki środowiskowe działają przejściowo to po ich ustąpieniu następuje tak zwane „doganianie” będące czasowym przyspieszeniem rozwoju w celu powrotu na jego genetycznie uwarunkowany tor [1,2,3,4]. Gradienty społeczne i trendy sekularne Pod wpływem czynników społeczno-ekonomicznych kształtują się dwa rodzaje zmienności cech somatycznych człowieka, jak również innych miar stanu biologicznego populacji, czyli trendy sekularne oraz gradienty społeczne [2,3,5]. Trendy sekularne, zwane inaczej długookresowymi tendencjami przemian lub zmianami międzypokoleniowymi, to rodzaj zmienności cech antropologicznych wywołany przez środowisko społeczno-ekonomiczne. Wyróżniamy pozytywne oraz negatywne trendy sekularne. Trendy pozytywne to większa wysokość ciała czy też innych cech somatycznych względem poprzednich pokoleń, jak również wcześniejsze dojrzewanie, lepsza sprawność motoryczna dzieci, młodzieży i osób dorosłych. Zmiany te to efekt poprawy sytuacji ekonomicznej badanej populacji. Trendy negatywne natomiast to sytuacja odwrotna. Osoby z obecnie badanej populacji względem poprzednich Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 jej badań mają mniejsze wymiary ciała, cechują się późniejszym dojrzewaniem, niższą sprawnością fizyczną. Takie zjawisko jest obserwowane podczas wojen, jak również kryzysów ekonomicznych [1,2,3,5,6,7]. Jako przykład badań ukazujących społecznoekonomiczne uwarunkowanie trendów sekularnych można przytoczyć wyniki badań populacji polskiej Bielickiego i Charzewskiego [8] nad przerastaniem rodziców przez ich dorosłe potomstwo. Wynika z nich, że w rodzinach w których miał miejsce awans społeczny, różnice wysokości ciała ojca i syna były znacznie większe niż w rodzinach stabilnych pod względem poziomu wykształcenia. O trendach sekularnych możemy mówić, gdy analizujemy dane dla jednego regionu czy kraju, ale także w sytuacjach migracji grup ludzi. Przykładowo, pozytywny trend sekularny jest związany z migracją ze środowiska o słabych warunkach społeczno-ekonomicznym do środowiska o lepszych warunkach społeczno-ekonomicznych. Dzieci takich migrantów cechują się wyższymi wartościami cech somatycznych niż ich rodzice [1,2]. Innym rodzajem zmienności są gradienty społeczne. Pojęciem tym nazywamy zmianę wartości cechy oraz kierunek tej zmiany względem wielostopniowej skali ukazującej sytuację ekonomiczną badanej grupy [5,9,10]. Czynniki społeczno-ekonomiczne Jak już wspomniano na środowisko społecznoekonomiczne składają się takie zmienne, jak stopień urbanizacji miejsca zamieszkania, wykształcenie osób badanych bądź ich rodziców czy wielkość rodziny. Zmienne te w sposób pośredni wpływają na cechy biologiczne człowieka. W niniejszej pracy zostanie przedstawione działanie poszczególnych składowych statusu ekonomicznego. Urbanizacja Stopień urbanizacji miejsca zamieszkania został przedstawiony w wielu pracach jako istotny dla rozwoju biologicznego człowieka. Przykładem może być wpływ tego czynnika na tempo dojrzewania dziewcząt, badane na podstawie wieku wystąpienia pierwszej miesiączki. Badania prowadzone na terenie byłego Związku Radzieckiego, które obejmowały różne grupy etniczne zamieszkujące 14 zróżnicowane środowisko geograficzne wykazały, że niemal we wszystkich populacjach wcześniejszym wiekiem wystąpienia pierwszej miesiączki cechowały się dziewczęta z obszarów miejskich w porównaniu z dziewczętami z terenów wiejskich [11]. Również badania przeprowadzone na terenie Polski wskazuję na taką zależność. Wykazano, że różnice w tempie dojrzewania są widoczne nie tylko przy porównaniu czynnika urbanizacyjnego dokonując podziału na miasto i wieś, ale wydzielają dwie kategorie środowisk miejskich: małe i duże miasto. Przy tym podziale wyraźnie zarysowuje się gradient w którym najpóźniej dojrzewają dziewczęta ze środowisk wiejskich, wcześniej te zamieszkujące małe miasta, a najwcześniej ich rówieśniczki pochodzące z dużych miast [12,13]. Dystanse w rozwoju biologicznym w zależności od miejsca zamieszkania widoczne są nie tylko w Europie. Badania dotyczące krajów afrykańskich (czyli o najmniejszym na świecie stopniu urbanizacji) pokazują, że dziewczęta z terenów rolniczych dojrzewają później niż te zamieszkujące obszary miejskie. W populacjach miejskich, takich państw jak Kamerun, Sudan, Ghana, Nigeria, RPA czy Senegal przy porównaniu danych dla kolejnych generacji obserwuje się wyraźny trend sekularny wyrażony coraz wcześniejszym wiekiem menarche, natomiast w populacjach wiejskich tendencji takiej nie zauważono. Fakt ten jest efektem poprawy sytuacji ekonomicznej ludności miejskiej w latach gdy prowadzone były badania oraz jej brakiem w środowiskach wiejskich [14,15]. Początkowo badacze uważali, że różnice w poziomie rozwoju dzieci ze środowisk różniących się stopniem urbanizacji wynikają z czynników genetycznych. Tłumaczono to zjawiskiem heterozji w przypadku ludności miejskiej związanej z powiększeniem się promienia krzyżowania [2]. Na chwilę obecną obserwowane różnice tłumaczone są odmiennymi warunkami życia w tych środowiskach [2,16]. Miasta z reguły oferują lepsze warunki życia czy znalezienia dobrze płatnej pracy. Jednak warto wspomnieć, że nie zawsze w naszej historii miasta stanowiły dobre środowisko dla rozwoju człowieka. Z badania z lat 1870-1920 dotyczące populacji USA oraz Europy wiadomo, iż dzieci mieszkające na terenach rolniczych rozwijały się szybciej niż te z terenów miejskich. Niektóre badania współczesne z terenów Finlandii i Hiszpanii wskazują na Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 wcześniejsze dojrzewanie dziewcząt ze środowisk o niskim stopniu urbanizacji [2]. Obecne przemiany ekonomiczne, które można obserwować od dłuższego czasu w niektórych obszarach wiejskich, związane z podniesieniem poziomu wykształcenie czy poprawą opieki medycznej, zaczynają przejawiać się w zacieraniu różnic w wieku dojrzewania dziewcząt z tych terenów oraz pobliskich obszarów miejskich [17]. Wykształcenie oraz zawód rodziców Oba opisywane środowiska, miejskie i wiejskie, nie są jednolite pod względem społeczno-ekonomicznym. Wykazano, że w środowisku wiejskim, u dziewcząt których rodzice są rolnikami menarche występuje później niż u tych, których rodzice nie zajmują się rolnictwem [10,12]. Oba środowiska charakteryzują się wyraźnymi gradientami rozwoju ze względu na działanie czynnika, jakim jest wykształcenie rodziców oraz wykonywany przez nich zawód. Wykształcenie rodziców wiąże się często z potencjalną wysokością dochodów, jak również z pewnym poziomem świadomości rodziców, co z kolei wpływa na przykład na sposób żywienia. Badania z lat 90tych ubiegłego stulecia wykazały, że mimo braku różnic w wartości energetycznej spożywanych posiłków widoczne były różnice społeczne w ilości spożywanych składników pokarmowych takich jak witaminy czy produkty mleczne [18]. Inne badania wykazały, że istnieją różnice w jakości i ilości posiłków spożywanych przez dziewczęta z rodzin, w których rodzice mieli wykształcenie wyższe w stosunku do tych, których rodzice mieli wykształcenie podstawowe lub zawodowe [19]. Wcześniejsze dojrzewanie dzieci z rodzin o wyższym statusie społeczno-ekonomicznym obserwuje się nie tylko w Polsce, ale i w innych państwach [11,20,21,22,23]. Wspomnieć należy jednak, iż badania z końca ubiegłego stulecia wykazały, że w Wielkiej Brytanii, Hongkongu oraz Grecji nie występowały różnice w wieku pierwszej miesiączki w zależności od zawodu i wykształcenia rodziców [20,24,25]. Wielkość rodziny i jej struktura Badacze przyjmują, że najbardziej optymalne warunki do rozwoju dzieci zapewnione są w rodzinach z jednym lub dwójką dzieci. Związek ten jest jednak widoczny jedynie w szeroko rozumianej klasie średniej. W tej grupie społecznej występuje ograniczanie dzietności w celu zachowania odpowiedni wysokiego standardu życia. Zjawisko to było już opisywane w XVIII wieku. Wśród warstw ubogich oraz bardzo bogatych liczba posiadanych dzieci nie wpływa w sposób znaczący na warunki życia [26]. Badacze podkreślają także wpływ struktury rodziny na rozwój biologiczny człowieka. Stres związany z wychowywania się w rodzinie niepełnej czy nieobecność rodziców związana z emigracją są wymieniane jako istotne elementy mogące wpływać na przebieg rozwoju. Jednak ze względu na tematykę niniejszej pracy kwestie te nie będą szczegółowo omawiane [2]. Czy gradienty społecznoekonomiczne ulegają zanikaniu? Badania populacji z północnej części Europy pod kątem zmian sekularnych wykazały, że w ostatnich latach wysokość ciała w krajach skandynawskich, jak również w Holandii ustabilizowała się na maksymalnym poziomie. Obserwowany jest jednak ciągły przyrost średniej masy ciała związany z epidemią otyłości [6]. Chociaż niektóre prace wykazują, że w pewnych krajach trend związany ze wzrostem średniej wartości BMI ulega spowolnieniu [np.27]. Jak wykazują badania populacji polskich wpływ statusu społeczno-ekonomicznego na średnią wysokość ciała dzieci i młodzieży od lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku do 2012 słabła. Także w wieku menarche, który jest niezwykle wrażliwy na warunki bytowe, notowane są coraz mniejsze różnice względem statusu społeczno-ekonomicznego [7]. Jest to niezwykle istotne, gdyż świadczyć może o zanikaniu różnic w rozwoju biologicznym w poszczególnych klasach społecznych, co prowadzić może do biologicznej bezklasowości, jak nazwał to zjawisko w swojej pracy Bielicki [28]. Znaczenie badań nad procesem wzrastania i rozwoju człowieka Innym wyznacznikiem sytuacji społeczno-ekono- Badania nad procesem wzrastania i rozwoju człomicznej osób badanych jest wielkość ich rodziny. wieka, zwłaszcza badania kohort o znacznej liczeb15 Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 ności, mogą ukazać biologiczne skutki przemian ekonomicznych, społecznych czy ekonomicznych. Umożliwiają one śledzenie trendów sekularnych nie tylko w ogólnej populacji danego społeczeństwa, lecz również w różnych warstwach społecznych określanych na podstawie statusu społeczno-ekonomicznego. Daje to możliwość śledzenia różnic w poziomie życia tych grup oraz obserwować zmiany dotyczące kontrastów społecznych. Wieloletnie badania pozwalają również na oszacowanie zmiany względnej wartości czynników, które wpływają na cechy biologiczne populacji (na przykład czy większy wpływ ma stopień urbanizacji, czy też wykształcenie) [7]. Warto podkreślić, że dane biologiczne dotyczące cech fenotypowych są wynikiem działania środowiska na organizm ludzki. Mogą one zatem stanowić cenną wiedzę dla socjologów, polityków czy ekonomistów z zakresu skutków jakie przynoszą danemu społeczeństwu zmiany społecznoekonomiczne. Takie dane mogą również stanowić podstawę do porównań ze społecznościami innych państw. 16 Bibliografia: 1. Tanner JM: A History of the Study of Human Growth. Cambridge University Press, Cambridge 1981 2. Bogin B: Patterns of Human Growth. Wydanie drugie. Cambridge University Press 1999 3. Komlos J: Modern economic growth and biological status. Anthropol Anz 2000, 58, 357-366 4. Steckel RH: Heights and human welfare: recent developments and new directions. Explor Econ Hist 2009, 46, 1–23 5. Bielicki T: Physical growth as measure of the economic well-being of populations: the twentieth century. [w:] Human Growth red. Tanner JM, Falker F, Plenum Press, London 1986 6. Cole TJ: The secular trend in human physical growth: a biological view. Economics and Hum Biol 2003, 1, 161–168 7. Kozieł S, Nowak-Stawarz N, Gomuła A:. Antropologiczne badania dzieci i młodzieży w Polsce w latach 1966-2012. Zmiany sekularne i zróżnicowanie społeczne. Wydawnictwo Aboretum, Wrocław 2014 8. Bielicki T, Charzewski J: Sex difference in the magnitude of statural gains of spring over parents. Hum Biol 1977, 49, 265-278 9. Bielicki T: Growth as an indicator of social inequalities. [w:] The Cambridge Encyclopedia of Human Growth and Development red. Ulijaszek SJ, Johnston FE, Preece MA, Cambridge University Press 1998 10. Łaska-Mierzejewska T, Olszewska E: The maturation rate of girls living in rich and poor rural regions of Poland before and after transformation of 1989. Homo 2004, 55, 129–142 11. Godina E: Age at menarche in the former Soviet Union [w:] The Cambridge Encyclopedia of Human Growth and Development, red. Ulijaszek SJ, Johnson FE, Preece MA. Cambridge University Press 1998 12. Wronka I, Pawlińska-Chmara R:. Menarcheal age and socio-economic factor in Poland. Ann Hum Biol 2005, 32(5), 630-638 13. Popławska H, Wilczewski A, Dmitruk A i wsp.: The timing of sexual maturation among boys and girls in eastern Poland, 1980-2000: A rural-urban comparison. Econ Hum Biol 2013, 11, 221-22 14. Simondon KB, Simon I, Simondon F: Nutritional status and age at menarche of Senegalese adolescents. Annals of Human Biology 1997, 24(6), 521-532 15. Pasquet P, Mangualle-Dicoum Biyoung A, Rikong-Adie H i wsp.: Age at menarche and urbanisation in Cameroon, current status and secular trends. Ann Hum Biol 1999, 26(1), 89-97 16. Bielicki T, Waliszko A: Stature, upward social mobility and the nature of statural differences between social classes. Ann Hum Biol 1992, 19(6), 589-593 17. Marradon MD, Mesa MS, Arechiga J i wsp.: Trend in menarcheal age in Spain, rural and urban comparison during a recent period. Ann Hum Biol 2000, Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 27(3), 313-319 18. Charzewska J, Rogalska-Niedźwiedź M, Chwojnowska Z i wsp.: Społeczne uwarunkowania żywieniowe młodzieży w latach 1982-1991. Prace Instytutu Żywienia i Żywności nr 11, Warszawa 1995 19. Charzewski J, Lewandowska J, Piechaczek H i wsp.: Wiek menrche dziewcząt warszawskich 19861997. Wychowanie Fizyczne i Sport 1998, 1, 61-66 20. Danker-Hopfe H: Menarcheal Age in Europe. Yearb Phys Anthropol 1986, 29, 81 -120 21. Artaria MD, Henneberg M: Why did they lie? Socio-economic bias in reporting menarcheal age. Ann Hum Biol 2000, 27, 561-569 22. Fedorov L, Sahn DE: Socioeconomic determinants of children’s health in Russia: a longitudinal study. Econ Dev Cult Change 2005, 2, 479–500 23. James-Todd T, Tehranifar P, Rich-Edwards J i wsp.: The impact of socioeconomic status across early life on age at menarche among a racially diverse population of girls. Ann Epidemiol 2010, 20, 836–842 24. Leung SSF, Lau JTF, Xu YY i wsp.: Secular changes in height, sitting height and sexual maturation of Chinese – the Hong Kong growth study, 1993. Ann Hum Biol 1996, 23(4), 297-306 25. Papadimitriou A, Gousia E, Pitaouli G i wsp.: Age at menarche in Greek girls. Ann Hum Biol 1999, 26(2), 175-177 26. Piasecki E, Waliszko A: Zmienność wieku menarche dziewcząt wrocławskich w uzależnieniu od wielkości rodziny. Materiay i Prace Antropologiczne 1975, 89, 103-115 27. Gohlke B, Woelfle J: Growth and puberty in German children. Dtsch Arztebl Int 2009, 106, 377382 28. Bielicki T: Nierówności społeczne w Polsce w ocenie antropologa. [w:] Nierówności Społeczne w Polsce w Świetle Mietników Biologicznych. Ossolineum, Wydawnictwo PAN, Wrocław. Warszawa, Kraków 1992 17 Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Andrzej Kubiak, Natalia Bryniarska Zakład Biologii Komórki Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytet Jagielloński Adres korespondencyjny: [email protected] Wybrane zastosowania mezenchymalnych komórek macierzystych w leczeniu chorób układu nerwowego człowieka Potencjalne zastosowania komórek macierzystych w regeneracji układu nerwowego Neuralne komórki macierzyste (ang. neural stem cells – NSC) zostały odkryte w mózgu ssaków przez Freda Gage’a i współpracowników w dwóch regionach: strefie okołokomorowej komór bocznych i strefie podziarnistej obszaru zakrętu zębatego hipokampa. Był to przełom w badaniach nad regeneracją tkanki nerwowej, gdyż do tamtej pory twierdzono, że mózg nie ma zdolności do regeneracji. Komórki te charakteryzują się multipotencją a co za tym idzie zdolnością do różnicowania się w komórki nerwowe. Jednak pobranie neuralnych komórek macierzystych, stwarza wiele problemów. Po pierwsze ich izolacja u dorosłego człowieka jest praktycznie niemożliwa bez doprowadzenia do uszkodzenia układu nerwowego. Innym źródłem NSC mogą być embrionalne komórki macierzyste, których pozyskiwanie wiąże się z kontrowersjami etycznymi [1-3]. Stąd też poszukiwano alternatywnych źródeł NSC. W 2006 roku Takahashi i Yamanaka poinformowali o wytworzeniu indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (ang. induced pluripotent stem cells – iPSC). IPSC – są to komórki o charakterze pluripotencjalnym – to znaczy, że mogą różnicować się we wszystkie komórki pochodzące z trzech listków 18 zarodkowych. Powstają z komórek somatycznych reprogramowanych czynnikami transkrypcyjnymi odpowiedzialnymi za pluripotencję (Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc). Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste hodowane w odpowiednich warunkach mogą przekształcić się w określony typ komórek, w tym neurony [4,5]. To odkrycie pozwoliło na dużo łatwiejsze prowadzenie badań nad chorobami neurodegeneracyjnymi. Jednym z bardzo dobrze rokujących zastosowań ludzkich iPSC są badania nad chorobą Parkinsona – a szczególnie jej wariantem genetycznym. Komórki somatyczne pobrane od chorego pacjenta, a następnie zmodyfikowane w neurony dopaminergiczne przedstawiają objawy tej choroby neurodegeneracyjnej, co pozwala na lepsze poznanie podłoża molekularnego choroby a także testowanie terapii w warunkach in vitro [6]. Z podobnym zastosowaniem można spotkać się przy leczeniu choroby Alzheimera, która jest najczęstszą chorobą powodującą demencję u ludzi powyżej 65 roku życia [7]. Komórki iPS mają jednak również wady, które nie pozwalają na wykorzystanie ich w leczeniu klinicznym. Należy do nich zdolność tworzenia potworniaków – łagodnych guzów nowotworowych, która znacząco ogranicza ich potencjał w badaniach klinicznych. Jedną z możliwości pozwalających w perspektywie na obejście zagrożenia potworniakami jest tak zwana terapia genu samobójczego. Opiera się ona na ewentualnym zlikwidowaniu przeszczepionych komórek iPSC po aktywacji odpowiedniego genu w momencie rozpoczęcia tworzenia się guzów [8]. Z jednej strony najnowsze odkrycia dotyczące komórek macierzystych wiążą się z dużymi nadziejami pod kątem ich zastosowania w leczeniu chorób układu nerwowego. Z drugiej jednak należy pamiętać o ich ograniczeniach i wielu problemach, z którymi naukowcy muszą się zmierzyć przed wdrożeniem nowych terapii. W tym kontekście zastosowanie w leczeniu chorób układu nerwowego mezenchymalnych komórek macierzystych (ang. mesenchymal stem cells – MSC) jako komórek zdecydowanie lepiej scharakteryzowanych wydaje się być dobrym rozwiązaniem. Charakterystyka MSC Jedną z grup komórek, z którą wiąże się obecnie największe nadzieje pod kątem ich wykorzystania w medycynie regeneracyjnej są mezenchymalne Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 komórki macierzyste. Badania nad MSC sięgają lat siedemdziesiątych XX wieku kiedy to Friedenstein i współpracownicy wyróżnili komórki o charakterze MSC jako jedną z populacji rezydujących w szpiku kostnym [9]. Obecnie komórki definiuje się jako MSC jeśli spełniają one trzy kryteria: • adhezja do plastiku podczas hodowli w standardowych warunkach • ekspresja określonych antygenów • zdolność do różnicowania się w adipocyty, chondroblasty i osteoblasty podczas hodowli w warunkach różnicujących Kryteria te zostały określone przez Międzynarodowe Towarzystwo Terapii Komórkowej (ang. International Society for Cellular Therapy – ISCT) w 2006 roku jako odpowiedź na problem z unifikacją zasad przyjmowanych w celu określenia komórek jako MSC [10]. Pierwsze kryterium jest bardzo silnym i charakterystycznym dla MSC i jak wspomniano leży ono u podstaw ich odkrycia przez Friedensteina i współpracowników w 1970 roku [9]. W przypadku drugiego kryterium pod uwagę bierze się jednoczesną ekspresję markerów meznechymalnych: CD73, CD90, CD105 przy jednoczesnym braku ekspresji markerów: CD14, CD34, CD45 lub CD11b, CD79α lub CD19 oraz HLA DR. Przy czym należy pamiętać, że stymulacja MSC np. interferonem-γ może skutkować ekspresją HLA DR na mezenchymalnych komórkach macierzystych. Ostatnim kryterium jest zdolność MSC do różnicowania się w trzy linie mezenchymalne: adipocyty, chondroblasty oraz osteoblasty. Różnicowanie to przeprowadza się poprzez hodowlę komórek w warunkach różnicujących. Potwierdzenia tego, iż komórki przeszły proces różnicowania dokonuje się głównie poprzez zastosowanie odpowiednich barwień. W kontekście prowadzonych na szeroką skalę badań należy podkreślić, że powyższe kryteria dotyczą tylko ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych. W przypadku kwalifikowania komórek pochodzących od zwierząt laboratoryjnych zastosowanie znajduje kryterium adhezji do plastiku oraz trzy-liniowego różnicowania. Dla poszczególnych zwierząt istnieją inne wzory ekspresji antygenów [10]. Właściwości immunomonulujące MSC 19 Jednym z głównym czynników stanowiących o dużym potencjale mezenchymalnych komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej są wywierane przez nie efekty immunomodulujące. Komórki MSC nie wykazują ekspresji liganda CD40, białka B7 oraz (nieaktywowane) HDL klasy II co pozwala na ich allogeniczne przeszczepianie. Co więcej na ich aktywność parakrynną składa się sekrecja szeregu cząsteczek hamujących odpowiedź immunologiczną zarówno wrodzoną jak i nabytą. Do cząsteczek tych należą: IL-6, HGF, Prostaglandyna E2, Indolamina 2.3-dioksygenazy, oksygenaza hemowa-1, TGF-ß1 oraz tlenek azotu – omówione szczegółowo: (Williams i współ. 2011) [9]. W kontekście zastosowania MSC w leczeniu chorób układu nerwowego ich hamujące odpowiedź immunologiczną efekty stanowią dodatkowy atut w leczeniu chorób o podłożu autoimmunologicznym takich jak stwardnienie rozsiane [11]. Badanie potencjału MSC w leczeniu chorób układu nerwowego Przeprowadzone dotychczas badania wskazują, że pozytywne rezultaty uzyskiwane w eksperymentach na modelach zwierzęcych czy też w niektórych próbach klinicznych, związane są z efektami parakrynnymi wywieranym przez mezenchymalne komórki macierzyste na docelowe organy. Obserwowanym przy takiej okazji zjawiskiem jest brak różnicowania wszczepionych MSC przy jednoczesnej poprawie parametrów fizjologicznych uszkodzonego organu [11,12]. O ile nie przeprowadzono dotychczas w pełni potwierdzonego różnicowania MSC w kierunku funkcjonalnych neuronów [13], ich potencjał do pobudzania endogennych procesów naprawczych uszkodzonych narządów sprawia, że są one bardzo atrakcyjne pod kątem regeneracji układu nerwowego. Jednym z zaobserwowanych przejawów takiej aktywności ludzkich MSC było pobudzenie proliferacji endogennych NSC w mózgu myszy z niedoborem odporności. W tym kontekście istotne stało się określenie, jakie czynniki parakrynne stanowią o takiej aktywności ludzkich MSC11. Jako kluczowy w neuroprotekcyjnej roli MSC uznaje się neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego (ang. brain-derived neurotrophic factor – BDNF). Jego ważną rolę potwierdziły badania Wilkinsa i współpracowników z 2008 roku. Wykazał on, że Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 medium kondycjonowane znad MSC, dodane do hodowli in vitro szczurzych neuronów zwiększa ich przeżywalność w warunkach stresu komórkowego. Podanie przeciwciał skierowanych przeciw BDNF osłabiało ten efekt co potwierdza ważną rolę neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego w neuroprotekcyjnej aktywności ludzkich MSC [14]. Wśród innych białek pochodzących z MSC mogących odgrywać istotną rolę w regeneracji układu nerwowego wymienia się NGF oraz Dkk1. W testach funkcjonalnych związanych z tymi białkami wskazano, że sprzyjają one rozrostowi dendrytów w liniach komórkowych o charakterze neuralnym pochodzących z nowotworów, które są często stosowane w badaniach neurobiologicznych np. SH-SY5Y [11,15]. Wybrane zastosowania komórek MSC w badaniach i terapii chorób układu nerwowego Choroba Huntingtona Iniekcja MSC do prążkowia w szczurzym modelu choroby Huntingtona (ang. Huntington Disease – HD) skutkowała opóźnieniem rozwinięcia się objawów chorobowych u gryzoni. Ze względu na genetyczne podłoże choroby, którym jest mutacja w genie IT15 kodującym białko huntingtynę leczenie przy pomocy iniekcji komórek do uszkodzonego mózgu jedynie spowalnia postęp choroby. Metodą bardziej perspektywiczną w kontekście całkowitego wyleczenia choroby jest terapia genowa. W przypadku HD jej najintensywniej badanym wariantem jest stosowanie małych interferujących RNA (ang. small interfering RNA – siRNA) w celu zahamowania ekspresji wadliwej wersji białka [11,16]. Dla tej metody komórki MSC mogą pełnić podwójną rolę. Po pierwsze genetycznie zmodyfikowane MSC wydzielają pęcherzyki zewnątrzkomórkowe mogące przenosić odpowiednie siRNA do komórek docelowych [16]. Po drugie mezenchymalne komórki macierzyste jako takie stanowią atrakcyjny wektor do przenoszenia różnorodnych cząsteczek biologicznych w pobliże uszkodzenia mózgu co zostało wykazane na szczurzym modelu mechanicznego uszkodzenia mózgu. Po iniekcji do kanału rdzeniowego migrują na zasadzie chemotaksji w kierunku patologicznej zmiany. Zachowując przy tym zdolność do aktyw20 ności parakrynnej mogą już na miejscu dostarczać zarówno różnorodne białka działające neuroprotekcyjnie [11] jak i wspomniane już wektory dla terapii genowej [16]. Stwardnienie zanikowe boczne Kolejnym schorzeniem układu nerwowego, w którego leczeniu MSC mogą znaleźć znaczący udział, jest stwardnienie zanikowe boczne (ang. amyotrophic lateral sclerosis – ALS). Choroba ta objawiająca się postępującym w czasie zanikiem funkcjonalności mięśni spowodowana jest obumieraniem neuronów ruchowych. Obecnie przyjmuje się, iż w około 5-10% przypadków występuje jej wariant dziedziczny związany z mutacją w obrębie genu dla cytoplazmatycznej dysmutazy ponadtlenkowej (ang. Cu/Zn superoxide dismutase – SOD1). Dzięki temu możliwe było stworzenie zwierzęcych modeli ALS niosących tą mutację. Badania przeprowadzone z ich zastosowaniem wykazały, iż dokanałowa iniekcja MSC prowadzi do poprawy funkcji motorycznych gryzoni a także nie wiąże się z ryzykiem groźnych powikłań [11]. Próby kliniczne z zastosowaniem MSC również zakończyły się bez występowania poważnych powikłań u pacjentów biorących w nich udział. W ramach tych badań komórki szpiku kostnego pobierano od wytypowanych do udziału w próbach klinicznych pacjentów, następnie hodowano w celu osiągnięcia pożądanej do transplantacji ilości komórek. Przed transplantacją przechodziły one szereg testów mikrobiologicznych oraz jakościowych. Komórki podawano w zależności od badania, poprzez iniekcję do kanału rdzeniowego lub też dożylnie. W obu przypadkach nie stwierdzono poważnych efektów ubocznych co daje przesłankę do dalszych prób z zastosowaniem MSC [17,18]. Wśród potencjalnych zastosowań wymienia się transplantację genetycznie zmodyfikowanych MSC zdolnych do sekrecji IGF-1 oraz GDNF – czynników wzrostowych, które wykazują działanie ochronne względem neuronów ruchowych. Takie zastosowanie MSC było by atrakcyjną alternatywą wobec dokanałowej iniekcji samych czynników wzrostowych, co jak w przypadku IGF-1 nie przynosi istotniej poprawy – prawdopodobnie z powodu grawitacji przeciwdziałającej dostaniu się IGF-1 do uszkodzonych komórek [11]. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Mechaniczne uszkodzenie mózgu Innym przykładem dobrze rokującego wyniku prób klinicznych jest podanie MSC pacjentom po przebytym mechanicznym uszkodzeniu mózgu. Jednoczesne podanie do żył i w obręb uszkodzenia autologicznych mezenchymalnych komórek macierzystych podobnie jak we wcześniej wymienionych próbach nie wiązało się z wystąpieniem poważnych niepożądanych efektów ubocznych. Co więcej sześciomiesięczna obserwacja chorych objętych terapią wykazała znaczną poprawę ich stanu zdrowia opisaną na podstawie indeksu Barthela (skali służącej do oceny funkcji stanu zdrowia u pacjentów z zaburzeniami ruchowymi oraz neurologicznymi). Dodatkową zaletą przeprowadzonej przez Zhang i współpracowników próby klinicznej jest fakt, iż jak podkreślają autorzy procedura iniekcji MSC do mózgu nie wymaga dodatkowych niż przewidziane dla chorych inwazyjnych procedur [19]. Udar mózgu Mezenchymalne komórki macierzyste znalazły również zastosowanie w leczeniu udaru. W 2010 roku Jin Soo Lee i współpracownicy opublikowali artykuł, w którym przedstawili wyniki długoterminowej obserwacji pacjentów po udarze, którym podano autologiczne MSC. Dużą zaletą tych badań klinicznych była obecność grupy kontrolnej. Po ostatecznej selekcji w próbie klinicznej udział wzięły 52 osoby podzielone na dwie grupy: • 16 osób poddanych dożylnej iniekcji autologicznych MSC • 36 osób w grupie kontrolnej, którym nie podano MSC Obie grupy monitorowano pod kątem wystąpienia poważnych efektów ubocznych terapii ze szczególnym uwzględnieniem epizodów krążeniowych i potencjalnych immunologicznych reakcji związanych z faktem, iż do hodowli MSC użyto płodowej surowicy bydlęcej (ang. fetal bovine serum – FBS). Porównano również pięcioletnią przeżywalność pacjentów a także ich funkcje neurologiczne (na podstawie zmodyfikowanej skali Rankina – mRS). W obu grupach odnotowano wystąpienie epizodów krążeniowych (3 – w grupie kontrolnej, 4 – w grupie MSC). Niemniej według autorów publikacji w przypadku grupy MSC nie 21 miały one związku z dystrybucją komórek macierzystych. Nie stwierdzono również innych groźnych efektów ubocznych terapii. Bardziej znaczące wyniki uzyskano przy porównaniu przeżywalności pacjentów. Po 260 tygodniach zmarło 21 pacjentów z grupy kontrolnej i 4 z grupy leczonej komórkami macierzystymi. Dało to współczynniki przeżywalności odpowiednio 0,34 dla grupy kontrolnej oraz 0,72 leczonej MSC. O ile autorzy zastrzegają, że liczebność grup była stosunkowo mała to wyniki te dają bardzo obiecujące perspektywy pod kątem zastosowania MSC w leczeniu udaru. W ramach badań nad funkcjami neurologicznymi pacjentów poprawę zaobserwowano wśród 13 na 36 pacjentów grupy kontrolnej, podczas gdy w obrębie grupy leczonej komórkami macierzystymi ta poprawa widoczna była u 11 na 16 pacjentów. Co więcej w obrębie grupy kontrolnej zdolności neurologiczne uległy osłabieniu u aż 21 pacjentów podczas gdy w grupie leczonej jedynie u czterech [20]. Nie tylko autologiczne mezenchymalne komórki macierzyste znajdują zastosowanie w leczenie udaru. Próba kliniczna z zastosowaniem komórek SB623 również przyniosła obiecujące rezultaty. Komórki SB623 są to zmodyfikowane genetycznie MSC, które przejściowo wykazują ekspresję wewnątrzkomórkowej domeny ludzkiego Notch-1, co sprawia, że są one bardziej atrakcyjne pod kątem regeneracji układu nerwowego. Komórki te zostały podane okolice uszkodzonego obszaru mózgu podczas zabiegu stereotaktycznego. Po okresie rocznej obserwacji zespół prowadzący te badania nie odnotował poważnych efektów ubocznych terapii, nastąpiła natomiast poprawa funkcji neurologicznych u pacjentów poddanych leczeniu [21]. Podsumowanie Mezenchymalne komórki macierzyste stanowią dziś intensywnie badaną grupę komórek. Wokół ich potencjału do różnicowania wciąż toczą się burzliwe dyskusje [13]. Niezależnie od nich kolejne wyniki badań zarówno in vitro, na modelach zwierzęcych czy też prób klinicznych wykazują, iż u podstaw wielkiego potencjału MSC w regeneracji tkanek leżą parakrynne efekty wywierane przez te komórki. Szczególnie widoczne są one w dziedzinie regeneracji uszkodzonego układu nerwowego, gdzie MSC wywierają szereg korzystnych efektów, nie różnicując się przy tym w neurony Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 [11,13,15]. Ten potencjał wciąż wymaga wielu badań i optymalizacji, ale pozytywne efekty uzyskane w próbach klinicznych są najlepszą motywacją do dalszej pracy nad leczeniem chorób układu nerwowego z zastosowaniem mezenchymalnych komórek macierzystych [11,17,18,20,21]. Bibliografia 1. Zhao C, Deng W, Gage FH: Mechanisms and Functional Implications of Adult Neurogenesis. Cell 2008, 132, 645–660. 2. Eriksson PS I wsp.: Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat. Med. 1998, 4, 1313–1317. 3. Gage FH: Mammalian neural stem cells. Science 2000, 287, 1433–1438. 4. Takahashi K, Yamanaka S: Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors. Cell 2006, 126, 663–676. 5. Takahashi K I wsp.:Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors. Cell 2007, 131, 861–872. 6. Gibson SaJ, Gao G-D, McDonagh K i wsp.: Progress on stem cell research towards the treatment of Parkinson’s disease. Stem Cell Res. Ther. 2012, 3, 11. 7. Yang J, Li S, He X-B i wsp.: Induced pluripotent stem cells in Alzheimer’s disease: applications for disease modeling and cell-replacement therapy. Mol. Neurodegener. 2016, 11, 39. 8. Sułkowski M: Zastosowanie ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych w terapii chorób neurodegeneracyjnych na przykładzie zwierzęcego modelu choroby Parkinsona. 2014, 1–195. 9. Williams AR, Hare JM: Mesenchymal stem cells: Biology, pathophysiology, translational findings, and therapeutic implications for cardiac disease. Circ. Res. 2011, 109, 923–940. 10. Dominici M i wsp.: Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy 2006, 8, 315–7. 11. Joyce N i wsp.: Mesenchymal stem cells for the treatment of neurodegenerative disease. Regen. Med. 2010, 5, 933–46. 12. Yao Y i wsp.: Paracrine Action of Mesenchymal Stem Cells Revealed by Single Cell Gene Profiling in Infarcted Murine Hearts. PLoS One 2015, 10, e0129164. 13. Bianco P i wsp.: The meaning, the sense and the significance: translating the science of mesenchymal stem cells into medicine. Nat. Med. 2013, 19, 35–42. 14. Wilkins A i wsp.: Human bone marrowderived mesenchymal stem cells secrete brainderived neurotrophic factor which promotes neuronal survival in vitro. doi:10.1016/j.scr.2009.02.006 22 15. Crigler L, Robey RC, Asawachaicharn A i wsp.: Human mesenchymal stem cell subpopulations express a variety of neuroregulatory molecules and promote neuronal cell survival and neuritogenesis. 2005. doi:10.1016/j.expneurol.2005.10.029 16. Olson SD i wsp.: Examination of mesenchymal stem cell-mediated RNAi transfer to Huntington’s disease affected neuronal cells for reduction of huntingtin. Mol. Cell. Neurosci. 2012, 49, 271–281. 17. Karussis D i wsp.: Safety and Immunological Effects pf Mesenchymal Stem Cell Transplantation in Patients With Multiple Sclerosis and Amyotrophic Lateral Sclerosis. Arch. Neurol. 2011, 67, 1187–1194. 18. Mazzini L i wsp.: Mesenchymal stem cell transplantation in amyotrophic lateral sclerosis: A Phase I clinical trial. Exp. Neurol. 2009, 223, 229237. 19. Zhang Z, Guan L, Zhang K i wsp.: A combined procedure to deliver autologous mesenchymal stromal cells to patients with traumatic brain injury. doi:10.108 0/14653240701883061 20. Lee JS i wsp.: A long-term follow-up study of intravenous autologous mesenchymal stem cell transplantation in patients with ischemic stroke. Stem Cells 2010, 28, 1099–1106. 21. Steinberg GK i wsp.:Clinical Outcomes of Transplanted Modified Bone Marrow–Derived Mesenchymal Stem Cells in Stroke A Phase 1/2a Study. Stroke 2016, 47, 18171824. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Agnieszka Mulawa Zakład Antropologii Instytut Zoologii Uniwersytet Jagielloński Adres korespondencyjny: [email protected] Biologiczne i środowiskowe uwarunkowania wieku menarche W życiu każdej kobiety można subiektywnie wyróżnić kilka ważnych momentów. Do tej grupy można zaliczyć ciążę, menopauzę oraz wystąpienie pierwszej miesiączki (menarche). Ostatni z wymienionych uznawany jest przez badaczy jako uniwersalny wskaźnik tempa rozwoju dziewcząt, przez potwierdzenie występowania korelacji z innymi wskaźnikami wzrostu i w podejściu biologicznym oznacza to moment rozpoczęcia rozwoju kontroli podwzgórza nad aktywnością gonadotropową przysadki mózgowej [1,2,3] oraz regularnej czynności jajnika [4]. Po raz pierwszy pojawia się w przedziale wiekowym 9-16 lat. W prawidłowym przebiegu krwawienie trwa ok. 3-4 dni i występuje w 24-32 dniowych cyklach. Wiek wystąpienia menarche jest zależny od wielu różnorakich czynników, dlatego zakres czasu w którym dziewczęta rozpoczynają miesiączkowanie jest szeroki i wynosi aż 7 lat. Tempo oraz czas dojrzewania jest zróżnicowany w świecie organizmów żywych. Wśród ludzi okres wzrastania jest wydłużony a dojrzewanie jest opóźnione w porównaniu do innych naczelnych. Proces dojrzewania płciowego, inaczej nazywanego pokwitaniem, rozpoczyna się u ludzi w okresie młodocianym. Zachodzi wtedy szereg zmian zarówno w budowie ciała jak i gospodarce hormonalnej. Rozwój somatyczny skutkuje powstaniem takich cech organizmu, które są charakterystyczne dla osoby dojrzałej płciowo. W tym czasie stopień rozwinięcia właściwy dla osoby dorosłej osiągają piersi, owłosienie łonowe i pachowe. Moment rozpoczęcia miesiączkowania jest uzależniony od dwóch rodzajów czynników: genetycznych oraz środowiskowych. Geny zlokalizowane na różnych 23 chromosomach powodują pojawianie się kolejnych etapów dojrzewania. Za przebieg tego procesu jest odpowiedzialny m.in. gen Kiss-1, który działa wraz z białkami Kisspeptynami [5,6]. Na regulację aktywności tego genu wpływa poziom hormonu – leptyny. Jej poziom podnosi się w okresie dojrzewania, jednocześnie jest także uzależniony od ilości tkanki tłuszczowej [7]. Leptyna reguluje wydzielanie gonadoliberyny (GnRH), jednocześnie będąc wydzielana przez adipocyty. Największą rolę w tym procesie odgrywa otłuszczenie okolic pośladków i ud [8]. Jest ono ważnym czynnikiem w procesie dojrzewania, jednak samodzielnie nie jest wstanie zapoczątkować zmian [9]. Przed rozpoczęciem dojrzewania, w okresie dzieciństwa, występuje czas uśpienia układu hormonalnego. Takie zjawisko zostało zaobserwowane wśród naczelnych i małp wąskonosych [10]. W tym czasie występuje prawie niezauważalne wydzielanie GnRH, co skutkuje bardzo niskimi stężeniami gonadotropin i hormonów płciowych [11]. U człowieka okres dzieciństwa jest wydłużony, co umożliwia rozwój mózgu oraz prawidłowy przebieg procesu socjalizacji [12]. Wtedy dziecko uczy się wszelkich norm zachowań i wzorców reguł życia w grupie oraz wchodzi w interakcje społeczne. Mechanizmy neuroendokrynne pozwalają na osiągnięcie dojrzałości w najbardziej odpowiednim czasie dla organizmu. Za występowanie okresu uśpienia układu hormonalnego poprzedzającego okres pokwitania mogą być odpowiedzialne dwa neuroprzekaźniki: kwas gammaaminomasłowy oraz neuropeptyd Y. Zaobserwowano wzrost poziomu wydzielania glutaminianu lub noradrenaliny wraz ze spadającym stężeniem wyżej wymienionych neuroprzekaźników, co skutkuje podwyższoną produkcją GnRH [13,14]. Sekrecja gonadoliberyny jest charakterystyczna dla pierwszego etapu dojrzewania dziewcząt oraz jest powiązana z uruchomieniem aktywności osi podwzgórze-przysadka-gonady (jajniki). Jest on nazywany skokiem pokwitaniowym. Wydzielanie gonadoliberyny pobudza przysadkę do rozpoczęcia produkcji hormonów: LH (hormonu luteinizującego) oraz FSH (hormonu folikulotropowego). Pierwsze zmiany poziomów LH i FSH są obserwowane w nocy w okresie około 3 lat przed pierwszymi zmianami somatycznymi związanymi z dojrzewaniem. W początkowej fazie zanotowano wyższe skoki stężenia dla hormonu folikulotropowego, po 2 latach dotyczą one już hormonu luAntropogen 3 (5)/wrzesień/2016 teinizującego. Pierwsza miesiączka pojawia się w momencie, kiedy jest obserwowany codzienny, ciągły wzrost stężenia estradiolu [15]. Wysoki poziom, zarówno estradiolu jak i inhibiny B, powoduje zahamowanie wydzielanie gonadotropin, co skutkuje złuszczeniem się błony śluzowej macicy oraz krwawieniem [16]. Hormony przysadki działają na gonady, w przypadku dziewcząt na jajniki, powodując sekrecję hormonów płci np. estrogenów, progesteronu, estradiolu. W związku z tym etap ten został nazwany gonadarche. W wyniku wcześniej opisanych procesów następuje kolejny etap dojrzewania: thelarche związany z rozwojem piersi i powiększaniem rozmiarów wewnętrznych narządów układu rozrodczego, czyli jajników i macicy. Później następuje rozwój owłosienia łonowego nazwanego pubarche. Jest to część większego etapu nazywanego adrenarche. Jest on związany z występującą w tym okresie zwiększoną sekrecją hormonów steroidowych, które są produkowane w korze nadnerczy: dehydroepiandrosteronu oraz jego siarczanu i androstendionu. Kolejność występowania gonadarche i adrenarche może być różna. Ostatnim wyróżnianym etapem procesu dojrzewania jest występowanie krwawienia miesiączkowego czyli menarche. Naukowcy określili czas po jawiania się miesiączki na około pół roku po przejściu skoku pokwitaniowego a kilka lat od zajścia adrenarche [17]. Pierwsze cykle menstruacyjne często są bezowulacyjne i nieregularne, co jest wynikiem nieustabilizowanego poziomu estradiolu. Uregulowanie cykli menstruacyjnych jest związane z wystąpieniem owulacji, która może się pojawić po roku od momentu rozpoczęcia miesiączkowania [11]. Po około 2 latach obserwuje się zahamowanie procesów wzrostowych. Jest to spowodowane zrastaniem się nasad kości długich wskutek produkcji hormonów steroidowych. Cały okres dojrzewania, wraz z zachodzącymi w nim poszczególnymi etapami, zajmuje średnio 4,5 roku [18]. Badacze zaobserwowali następującą zależność: wśród dziewcząt, które wcześniej rozpoczynają proces dojrzewania jest on wydłużony w porównaniu do tych, które rozpoczęły go później [19,20]. Wpływ komponentu genetycznego został potwierdzony przez badania przeprowadzone na spokrewnionych osobach w linii żeńskiej: na bliźniętach oraz w relacji matka - córka. Naukowcy zauważyli podobieństwo wieku menarche wśród bliźniąt monozygotycznych. W tej grupie bada24 nych różnica wieku wystąpienia menstruacji jest niewielka i wynosi 2-3,9 miesiąca. Badania przeprowadzono również wśród sióstr dwujajowych, w tym przypadku różnica jest wyraźna i wynosi 8,2-13,5 miesiąca [21]. Dodatkowym potwierdzeniem wpływu genów jest fakt występowania pozytywnej korelacji między wiekiem menarche matek i ich córek. Czas rozpoczęcia miesiączkowania w dwóch wyżej wymienionych grupach jest podobny, jednak nie tak znacząco, jak było to w przypadku bliźniąt monozygotycznych. Za jedno z wyjaśnień można uznać występowanie różnic środowiskowych między okresem dojrzewania matki oraz córki. Różnice nie występowały w sytuacji, gdy matka i córka wzrastały w zbliżonych warunkach [22]. Ponadto zauważono podobieństwo w ilości dni krwawienia, bolesności oraz regularności występowania cykli [23]. Znaczący wpływ czynnika środowiskowego na wiek menarche powoduje, że jest ona cechą wysoce ekosensytywną. Do tego rodzaju czynników zalicza się m.in. status społeczno-ekonomiczny, liczbę rodzeństwa, odżywianie, miejsce zamieszkania. Ważne jest, że to od czynników genetycznych zależy regulacja przemiany materii oraz działanie układu hormonalnego, ale jego zmienność jest warunkowana czynnikami środowiskowymi [22]. Zależność ta widoczna jest dzięki występowaniu dużego zróżnicowania wieku menarche wśród bliźniaczek jednojajowych, które mogą wynikać z stosowania odmiennej diety [21]. Wiek menarche badano pod względem zmienności na różnych szerokościach geograficznych. Naukowcy uważają jednak, że ma najmniej istotny wpływ w porównaniu do innych czynników środowiskowych. Odkryto następującą zależność: wraz z przesuwaniem się od strony równika w kierunku Morza Śródziemnego, wiek menarche ulega obniżeniu [24]. W związku z powyższym, najpóźniej występuje u dziewcząt zamieszkujących tereny polarne. Zauważono także podwyższenie wieku menstruacji wśród dziewcząt zamieszkujących klimat gorący. To zjawisko obserwowane w obszarze okołorównikowym tłumaczone jest wolniejszym tempem przemiany materii, będące wynikiem mechanizmu chroniącego organizm przed przegrzaniem. Podobny trend występuje w klimacie chłodnym, jednak jest to podyktowane potrzebą utrzymania stałej ciepłoty ciała. W obu przypadkach warunki klimatyczne powodują wyższe wydatki energetyczAntropogen 3 (5)/wrzesień/2016 ne, co z kolei warunkuje opóźnienie wieku wystąpienia pierwszej miesiączki [25]. Rozpoczęcie miesiączkowania jest również zależne od miejsca zamieszkania badanych kobiet. Zaobserwowano tendencję do późniejszego dojrzewania wśród dziewcząt zamieszkujących tereny wiejskie w porównaniu do badanych mieszkających w miastach. Zjawisko opóźnienia wieku menarche jest związane z gorszym statusem społeczno-ekonomicznym, jakością żywności oraz ciężką pracą wykonywaną przez dziewczęta wiejskie. W miastach warunki życia były lepsze niż na wsi, dzięki większym możliwościom znalezienia dobrze płatnej pracy, co wpływało na jakość spożywanych produktów i ogólne podniesienie standardu życia. Wraz z polepszaniem się warunków społeczno-ekonomicznych dziewcząt wiejskich, ich wiek menarche uległ obniżeniu o 3 lata i 11 miesięcy na przestrzeni ostatnich 80 lat [26]. Podczas, gdy wiek menarche dziewcząt wiejskich ulegał obniżeniu, wśród dziewcząt miejskich utrzymywał się na stałym poziomie. Wynikiem zmian było zatarcie różnic między wiekiem rozpoczęcia menstruacji w obu środowiskach. Ta sytuacja została zaobserwowana w pierwszej dekadzie XX wieku [4]. Naukowcy zanotowali także korelację między wiekiem menarche córek a wykształceniem rodziców. Poziom edukacji jest bezpośrednio związany z możliwością znalezienia dobrze płatnej pracy, przez co warunki społeczno-ekonomiczne rodzin inteligenckich są lepsze. Najwyższym wiekiem wystąpienia miesiączki charakteryzują się córki rodziców o wykształceniu zawodowym. Rodzice z wyższym wykształceniem dbają w większym stopniu o higienę a także wykazują się zachowaniami prozdrowotnymi [27]. Badania dziewcząt warszawskich pokazały, że zarówno zabezpieczenie finansowe jak i świadomość zdrowotna ma wpływ na wiek menarche. Badacze zaobserwowali, że dziewczęta najwcześniej dojrzewające pochodziły z rodzin w których ojciec miał wykształcenie zawodowe, przez co zapewniał rodzinie utrzymanie, a matka posiadała wykształcenie średnie, co skutkowało wyższą dbałością o zdrowie i prawidłowe odżywianie [28]. Świadomość potrzeby zdrowego stylu życia a także spożywania zbilansowanych posiłków jest większa wśród osób z wyższym wykształceniem. Zauważono, że więcej dziewcząt z rodzin inteligenckich spożywa posiłki o prawidłowym składzie w porównaniu do badanych pochodzących z rodzin o niższym statusie społeczno-ekonomicznym 25 [29]. Można przypuszczać, że dziewczęta te spożywały zróżnicowane produkty wysokiej jakości, na co miał wpływ wyższy dochód przypadającym na jednego członka rodzin inteligenckich. Warunki społeczno-ekonomiczne mogą być uzależnione od wielkości rodziny. Najwyższy status społeczny jest zauważalny w rodzinach posiadających dwoje lub jedno dziecko. Może być to warunkowane przez wyższy dochód przypadający na członka rodziny. W rodzinach wielodzietnych dochód rodziców rozkłada się na więcej osób, przez to jest niższy, co może także warunkować gorsze warunki życia. Wśród rodzin z klasy średniej zaobserwowano występowanie korelacji pomiędzy wielkością rodziny a wiekiem menarche córek. Z rezultatów badań wynika, że wraz ze wzrostem liczebności dzieci w rodzinie wiek menarche córek ulega poniesieniu. Zauważono opóźnienie miesiączkowania u córek pierworodnych jak i następnych wśród rodzin wielodzietnych. Nie jest to powiązane z wiekiem ojca lub matki [30]. Oprócz Polski podobny trend zanotowano także w innych państwach jak np. Włochy i Francja [31]. Wraz ze spadkiem liczby dzieci obniża się także wiek pierwszej menstruacji córek, wobec tego najniższy wiek wystąpienia menarche zaobserwowano wśród jedynaczek [29, 32-38]. Jest to związane z większym dochodem przypadającym na dziecko, co łączy się pośrednio z polepszeniem warunków żywieniowych oraz zapewnieniem opieki lekarskiej. Niektóre badania dowodzą, że wśród rodzin charakteryzujących się wysokimi dochodami liczebność dzieci nie wpływa na status społeczny, przez co wiek pierwszej miesiączki jest utrzymywany na niskim poziomie. Podobnie u rodzin bardzo ubogich, liczebność dzieci także nie wpływa na status społeczny, wobec tego wcześniej opisany trend nie istnieje, a wiek menarche występuje stosunkowo późno [30]. Wczesne dojrzewanie może być spowodowane także przez czynniki stresowe, takie jak śmierć jednego lub obojga rodziców, rozwód, występowanie patologii np.: uzależnienie od alkoholu członków rodziny [39,40]. Jednak nie wszyscy badacze podzielają ten pogląd. Niektórzy zauważają hamujący wpływ stresorów na rozwój młodych kobiet. Retardacja wieku menarche została zaobserwowana wśród dziewcząt wychowujących się w Domach Dziecka [40]. Wynik ten może świadczyć zarówno o stresie jak i być dowodem na gorsze warunki żyAntropogen 3 (5)/wrzesień/2016 cia dziewcząt dorastających w placówkach wychowawczych. Na czas wystąpienia menarche ma także wpływ stan zdrowia oraz występowanie chorób. Dziewczęta, które cierpią z powodu chorób przewlekłych często charakteryzują się opóźnionym dojrzewaniem. Zauważono znaczne podwyższenie wieku rozpoczęcia miesiączkowania wśród chorujących na mukowiscydozę – pierwsza miesiączka występuje powyżej 14 roku życia. Cukrzyca oraz idiopatyczne zapalenie stawów także powodują opóźnienie menarche o średnio 1,5 roku. Retardacja jest głownie wywołana leczeniem środkami glikokortykosteroidowymi, stresem oraz niedożywieniem towarzyszącym pobytom w szpitalach [41]. Wraz z zachodzącą westernizacją społeczeństw wzrasta problem otyłości u dzieci. Nadmierna ilość tkanki tłuszczowej wpływa niekorzystnie na procesy związane z dojrzewaniem. Często podnoszoną kwestią jest istnienie zależności między wiekiem wystąpienia miesiączki a uprawianiem sportu przez dziewczęta. Naukowcy zaobserwowali opóźnione dojrzewanie wśród badanych uprawiających gimnastykę, taniec towarzyski oraz jazdę figurową na lodzie. Najwcześniej wśród badanych dojrzewały dziewczęta uprawiające sporty walki. Gimnastyczki rozpoczynają treningi jeszcze przed wystąpieniem pierwszej miesiączki, podczas gdy sporty walki trenują już miesiączkujące. Każdy rok pełny siłowych treningów powoduje opóźnienie menarche o 2 miesiące [42]. W skrajnych przypadkach może nawet dojść do wtórnego zaniku miesiączkowania, obserwowanego w szczególności wśród kobiet trenujących biegi długodystansowe [43]. Jako ostatni przykład wpływu czynników środowiskowych na czas dojrzewania dziewcząt należy wymienić zanieczyszczenie środowiska. Do substancji wpływających niekorzystnie na prawidłowe funkcjonowanie układu hormonalnego można zaliczyć: polichlorowane węglowodory aromatyczne (PCAHs), polichlorowane bifenyle (PCBs), polibromowane bifenyle (PBBs) i dioksyny. Wymienione substancje są zawarte w zatrutym powietrzu dużych aglomeracji, czyli smogu. Dioksyny są wydzielane do atmosfery głównie podczas procesów spalania [44]. W otoczeniu występują także substancje zaburzające gospodarkę hormonalną (EDC – endocrine-disrupting chemicals) zawarte głownie w środkach ochrony roślin, urządzeniach elektronicznych, kosmetykach. Przez zawarte w 26 nich związki, podobne do estrogenów, wpływają na obniżenie wieku menarche a przez to przyśpieszenie poprzedzających go etapów [45]. Podczas licznych badań przeprowadzonych przez okres ostatnich 150 lat zarówno w Europie jak i na świecie zauważono tendencję do obniżania się wieku pierwszej miesiączki skorelowaną z poprawą warunków społeczno-ekonomicznych badanych dziewcząt. W momentach pogorszenia się sytuacji np. podczas wojny lub kryzysu gospodarczego zachodzi wstrzymanie procesu lub wręcz jego odwrócenie. Zjawisko przyśpieszania procesów wzrastania i rozwoju w porównaniu do rówieśników sprzed kilkudziesięciu lat jest nazywane akceleracją rozwoju [26]. Z badań wynika, że najwcześniej w Europie dojrzewają dziewczęta z Hiszpanii i Grecji a najpóźniej w Niemczech, Wielkiej Brytanii i Szwajcarii [46]. Niektórzy naukowcy zauważają wygaszenie tego procesu lub jego wtórne opóźnienie (retardacja) w niektórych państwach wysokorozwiniętych takich jak wymieniona Wielka Brytania i Norwegia [31]. Jest to jeden z trendów sekularnych obserwowanych na przestrzeni wieków. Tym terminem określamy kierunkowe zmiany zachodzące miedzy kolejnymi generacjami. Obecnie wiek menarche nie ulega dalszemu obniżaniu. Powodem tego zjawiska jest osiągnięcie dolnej, genetycznie zdeterminowanej granicy. Wcześniejsze dojrzewanie było związane z poprawą warunków życia młodych kobiet, dlatego wielu badaczy uważało za zjawisko pozytywne. Jednak obecnie uczeni sugerują, że proces dojrzewania zachodzący w szybszym tempie nie koniecznie wpływa korzystnie na kondycję młodego organizmu. Obecnie coraz częściej zauważa się negatywne skutki przejawiające się już w dorosłym życiu. Zauważono, że wiek menarche wpływa na wysokość ciała oraz otłuszczenie. Dziewczęta wcześniej dojrzewające są niższe od dziewcząt później dojrzewających. Niższy wiek menarche jest związany z szybszym wystąpieniem skoku pokwitaniowego, przez co początkowo te dziewczęta są wyższe od swoich rówieśniczek. Następnie zachodzi powolne wygaszanie procesów wzrostowych. Dziewczęta wcześnie dorastające mają krótszy okres wzrastania niż dziewczęta później dojrzewające co tłumaczy ich niższą wysokość ciała. Pomiary wykazały, że dziewczęta wcześnie dojrzewające charakteryzują się większym obwoAntropogen 3 (5)/wrzesień/2016 dem pasa oraz obwodem bioder. Na podstawie wyników badań obliczono wskaźniki WHR oraz BMI. Wskaźnik WHR (ang. Waist - Hip Ratio) jest ilorazem obwodu talii przez obwód bioder, wskazuje na typ sylwetki i rodzaj otyłości. Drugim wskaźnikiem jest BMI (ang. Body Mass Index) obliczonym przez podzielenie masy ciała w kilogramach przez kwadrat wysokości ciała podanym w metrach. Dziewczęta rozpoczynające miesiączkowanie w młodszym wieku charakteryzują się wyższymi wartościami obu wskaźników. Wyniki wskazują na występowanie u nich częściej nadwagi i otyłości oraz otyłości brzusznej. Natomiast niedobór masy ciała najczęściej występuje u późnodojrzewających. Dziewczęta wcześnie dojrzewające w dorosłym życiu są w grupie podwyższonego ryzyka wystąpienia chorób serca i udarów niedokrwiennych mózgu, co jest związane z częściej występującą wśród nich nadwagą. Otłuszczenie narządów takich jak serce i naczynia krwionośne wpływają negatywnie na ich funkcjonowanie, co w dalszej kolejności może powodować problemy kardiologiczne. Wykazano zależność między wiekiem pierwszej menstruacji a występowaniem zaburzeń o podłożu metabolicznym. Częściej obserwowano objawy zespołu metabolicznego. Jest to współwystępowanie czynników ryzyka pochodzenia metabolicznego sprzyjających rozwojowi chorób sercowo-naczyniowych o podłożu miażdżycowym oraz cukrzycy typu 2 [47]. Dla tych schorzeń również czynnikami ryzyka może być nadmierna masa ciała. Wcześnie dojrzewające dziewczęta są w grupie podwyższonego ryzyka wystąpienia u nich chorób układu rozrodczego a w szczególności nowotworów takich jak rak jajnika oraz rak piersi. Jest to związane z polimorfizmem w genie dla leptyny [48]. Częściej również może wystąpić endometrioza, która jest chorobą polegającą na występowaniu błony śluzowej macicy poza jej obrębem np. w pęcherzu moczowym. Zaobserwowano wśród dziewcząt u których menarche wystąpiła wcześniej, zaburzenia w czasie cyklu menstruacyjnego. Badane częściej skarżą się na bóle brzucha, głowy oraz kręgosłupa. Także cierpią na nieregularne cykle menstruacyjne. Niższy wiek menarche wpływa także na działanie układu immunologicznego. Przez osłabienie odporności organizmu częściej obserwowane są alergie. Osoby takie częściej przechodzą choroby wirusowe i bakteryjne. 27 Przez wcześniejsze dojrzewanie powstał dysonans między poziomem rozwoju biologicznego a psychicznego i społecznego. Zauważono wśród wcześnie dojrzewających występowanie zaburzeń odżywiania takich jak anoreksja i bulimia, wyższą skłonność do uzależnień i ryzykownych zachowań np. wcześniejszego rozpoczęcia życia seksualnego. Bibliografia 1. Largo H, Prader A: Pubertal development in Swiss girls. Helv. Paediat. Acta 1983, 38, 229-243. 2. Malina RM: Issues in normal growth and maturation. Current Opinion Endocrinol Diabet, 1995, 83–90. 3. Thomis M, Rogers DM, Beunen GP i wsp.: Allometric relationship between body size and peak VO2 relative to age at menarche. Ann Hum Biol 2000, 27, 623–633. 4. Radochońska A, Dudzik S, Perenc L: Zmiany sekularne wieku menarche u dziewcząt z Boguchwały i Krasnego badanych w latach 1976/77, 1988/89 oraz 2003/04 na tle populacji dziewcząt rzeszowskich. Prz Med Uniw Rzes 2006,1, 64-69. 5. Tena-Sempere M: Kiss-1 and reproduction: focus on its role in the metabolic regulation of fertility. Neuroendocrinology 2006, 83, 5-6, 275-281. 6. Tena–Sempere M: Neuroendocrine and molecular mechanism for the metabolic control of puberty: recent developments. [w]: Brain Crosstalk in Puberty and Adolencence, red. Bourguignon JP, Carel JC, Christen Y, Springer International Publishing, 2015, 121–135. 7. Smith JT, Acohido BV. Clifton DK. Steiner RA: Kiss-1 neurones are direct targets for leptine in the ob/ ob mouse. J Neuroendocrinol. 2006, 18, 4, 298-303. 8. Lassek WD, Gaulin SJ: Menarche is related to fat distribution. Am J Phys Anthropol. 2007, 133, 44, 147-1151. 9. Roa J, Garcia-Galiano D, Castellano JM i wsp.: Metabolic control of puberty onset: new players, new mechanism. Mol Cell Endocrinol. 2010, 32491, 1, 8794. 10. Plant TM: Hypothalamic control of the pituitary-gonadal axis in higher primates: key advances over the last two decades. J Neuroendocrinol. 2008, 20, 6, 719-726. 11. DiVall S, Radovick S: Pubertal development and menarche. Ann N Y Acad Sci 2008, 1135, 1, 19-28. 12. Campbell B: Adrenarche and the evolution of human life history. Am J Hum Biol 2006, 18, 5, 569589. 13. Plant TM, Gay VL, Marshall GR i wsp: Puberty in monkeys is triggered by chemical stimulation of the hypothalamus. Proc Natl Acad of Sci USA 1989, 86,7, 2506-2510. 14. Karapanou O, Papadimitriou A: Determinants of menarche. Reprod Biol Endocrinol 2010, 8, 115, 1-8. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 15. Legro RS, Lin HM, Demers LM i wsp.: Rapid maturation of the reproductive axis during perimenarche independent of body composition 1. J Clin Endocrinol Metab 2000, 85, 3, 1021-1025. 16. Hansen J, Hoffman H, Ross G: Monthly gonadotropin cycles in premenarcheal girls. Science 1975, 190, 4210, 161-163. 17. Marshall WA, Tanner JM: Variations in pattern of pubertal changes in girls. Ach Dis Child 1969, 44, 235, 291–303. 18. Tanner JM: Rozwój w okresie pokwitania. PZWL 1963. 19. Marti-Henneberg C, Vizmanos B: The duration of puberty in girls is related to the timing of its onset. J Pediatr 1997, 131, 4, 618-621. 20. Pantiotou S, Papadimitriou A, Douros K, i wsp.: Maturational tempo differences in relation to the timing of the onset of puberty in girls. Acta Pediatr 2008, 97, 6, 812-815. 21. Bergman P, Orczykowska-Świątkowska Z: Wiek menarche u bliźniąt wrocławskich. Mat. Prace Antropol. 1988, 108, 263-272. 22. Rodziewicz–Gruhn J: Wpływ wybranych czynników genetycznych na wiek menarche i przebieg cyklu miesięcznego. Stud Hum Ecol 1998, 2, 253–260. 23. Kowalska I: Niektóre genetyczne i ekologiczne problemy wystąpienia menarche u przedstawicielek trzech kolejnych pokoleń. Przegl. Antropol. 1968, 34, 2, 319–323. 24. Wolański N: Wiek menarche u stałych mieszkanek Afryki i innych kontynentów w związku z czynnikami klimatycznymi. Przegl. Antropol. 1969, 35, 2, 430 – 437. 25. Zielińska A: Skok pokwitaniowy i budowa ciała dziewcząt z Meridy (Jukatan, Meksyk) jako sposób przystosowania do warunków życia. Studia Ecologiae et Bioethcae 2003, 1, 141-158. 26. Sikora P: Dojrzewanie dziewcząt na terenach Polski w ciągu 80 lat. Mat Prace Antropol. 989, 110, 2331. 27. Bielicki T: Physical growth as a measure of the economic well-being of populations: the twentieth century [w] Human Growth red. JM. Tanner IF. Falkner, Plenum Press, London, 1986, 283-304. 28. Charzewski J, Łaska-Mierzejewska T, Piechaczek H i wsp.: Wiek menarche dziewcząt warszawskich w 1986 roku. Wychow. Fiz. Sport. 1989 2, 89-94. 29. Charzewski J, Lewandowska J, Piechaczek H i wsp.: Społeczne uwarunkowania żywienia cz. I. Wychow. Fiz. Sport 1998, 1, 49–58. 30. Piasecki E, Waliszko A: Zmienność wieku menarche dziewcząt wrocławskich w uzależnieniu od wielkości rodziny. Mat. Prace Antropol. 1975, 89, 103-115. 31. Danker–Hopfe H: Menarcheal Age in Europe. Yearb Phys Anthropol 1986, 29, 81–120. 32. Kolasa E: Wiek menarche a budowa fizyczna studentek wrocławskich w zależności od warunków środowiskowych. Mat. Prace Antropol. 1980, 99, 3-61. 28 33. Łaska–Mierzejewska T: Secular changes in menarche age of girls from Hel Peninsula and SubCarpathians (preliminary report). Stud Phys Anthropol 1980, 6, 37–42. 34. Rogowska E: Środowiskowe uwarunkowania wieku menarche. Zmienn. Biol. Człow. 1996, 3, 151160. 35. Buchwald W: Wiek menarche u dziewcząt wiejskich z terenu Polski północnej. Zmienn. Biol. Człow 1997, 4, 13-19. 36. Krakowiak H, Bożiłow W, Nowak D: Dojrzewanie płciowe dziewcząt miast i wsi rejonu bydgoskiego. Scripta Period. 2000, 2, 291–298. 37. Popławska H, Zieniewicz A: Dojrzewanie płciowe dziewcząt i chłopców. [w] „Wybrane wskaźniki rozwoju biologicznego dziewcząt i chłopców wiejskich z Podlasia” red. M. Skład, Instytut Wychowania i Sportu, Biała Podlaska 2000, 159-213. 38. Wilczewski A, Środowiskowe uwarunkowania wieku menarche dziewcząt ze wschodnich regionów Polski. Scripta Period. 2000, 2, 472–475. 39. Hulanicka B: O wpływie czynników psychicznych na dojrzewanie. Mat. Prace Antropol. 1986, 107, 45-79. 40. Łaska-Mierzejewska T, Łuczak E, Piechaczek H: Rozwój fizyczny dzieci i młodzieży z rodzin społecznie zaburzonych. Wychow. Fiz Sport 1992, 3, 1-16. 41. Umławska W, Krzyżanowska M: Przebieg dojrzewania płciowego w wybranych schorzeniach przewlekłych. Pediatr Endocrinol Diabetes Metab 2009, 15, 3, 170-172. 42. Rogowska E: Dojrzewanie i sport. Zmienn. Biol. Człow. 3, 161-165. 43. Feicht CB, Johnson TS, Martin BJ i wsp.: Secondary amenorrhea in athletes. Lancet 1978, 1996, 312, 8100, 1145-1146. 44. Brzeski Z: Dioksyny i furany w środowisku i ich wpływ na organizm. Med. Ogól. Nauk Zdrow. 2011, 17, 3, 161-164. 45. Roy JR, Chakraborty S, Chakraborty TR: Estrogen-like endocrine disrupting chemicals affecting puberty in humans – a review. Med Sci Rev2009, 15,6, 137-145. 46. Kaliszewska-Drozdowska MD, Krzyżaniak A, Kaczmarek M i wsp.: Wiek menarche na podstawie wybranych poznańskich badań antropologiczno-epidemiologicznych. [w] Ontogeneza i promocja zdrowia w aspekcie medycyny, antropologii i wychowania fizycznego. red. Malinowski A, Tatarczuk J, Sienkiewicz R, 2002, Zielona Góra. 47. Pawłowska J, Witkowski JM, Bryl E: Zespół metaboliczny – rys historyczny i współczesność. Forum Med. Rodz. 2009, 3, 3, 222-228. 48. Rostami S, Kohan L, Mohammadianpanah M: The LEP G-2548A gene polymorphism is associated with age at menarche and breast cancer susceptibility. Gene 2015, 557, 2, 154-157. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 sce przygotowane dla wyrżnięcia się zębów stałych. Brak jest zębów przedtrzonowych. Przy wymianie uzębienia na stałe korzenie zębów mlecznych ulegają fizjologicznej resorpcji [5,6]. Kolejność i wiek wyrzynania się zębów mlecznych jest następujący: • Siekacze boczne: 8-11/12 miesiąc • Trzonowce pierwsze: 12-16 miesiąc • Kły: 16-20 miesiąc • Trzonowce drugie: 20-30 miesiąc [7] Zęby odznaczają się bardzo dużą twardością, a W jednej ćwiartce znajdują się dwa siekacze, jenajtwardszą jego częścią jest szkliwo, które przewyższa pod tym względem nawet twardą tkankę den kieł oraz dwa zęby przedtrzonowe. 2 3 4 5 kostną. Służą do chwytania, rozdrabniania pokar- 1 i2 C m1 m2 mów ale także są narządem: czucia, dotyku i tem- i1 peratury. Odgrywają również ważną rolę w mowie 2) Cechy pełnego uzębienia stałego i artykulacji. Zęby człowieka różnią się między sobą kształtem, więc charakterystyczne jest uzębienie róż- Uzębienie stałe charakteryzuje się odpowiednim nozębne tzw. heterodontyczne z jednorazową wy- kształtem łuków zębowych. Występują tutaj 32 mianą zębów. Do około 30 miesiąca życia wyrasta zęby, po 8 w każdej ćwiartce. Górny łuk zębowy 20 zębów, po pięć w każdej ćwiartce. Od około 6 kształtuje się na wzór elipsy, natomiast dolny na roku życia zaczyna się wymiana zębów, wypadają kształt paraboli. Korony zębów siecznych górmleczne a wyrastają stałe w liczbie 32, po osiem w nych również zachodzą w 1/3 na korony zębów siecznych dolnych. Każdy ząb ma swoich dwóch każdej ćwiartce [1]. Wyniki badań morfologii zębów znajdują za- antagonistów za wyjątkiem siekacza dolnego censtosowanie w wielu działach antropologii. Wiek tralnego oraz zęba trzonowego trzeciego górnego. wyrzynania się zębów wykazuje niewielkie zróż- Na całym łuku zębowym powinno się obserwować nicowanie międzyosobnicze, dlatego może być on ciągły kontakt zębów przeciwstawnych oraz punkstosowany jako kryterium określania wieku bio- tów stycznych [5, 6]. Kolejność i wiek wyrzynania się zębów stałych logicznego. Analiza uzębienia jest wykorzystywaprzedstawia się następująco [7]: na w biologii sądowej przy ustalaniu tożsamości. • Trzonowce pierwsze: 6 - 7 lat Stan uzębienia jest ważną wskazówką w ocenie • Siekacze przyśrodkowe: 7 - 8 lat kondycji biologicznej badanych osób. W materia• Siekacze boczne: 8 - 9 lat le kopalnym z reguły zęby są dobrze zachowane i • Przedtrzonowce pierwsze: 10 - 11 lat dlatego są wykorzystywane nie tylko w badaniach • Kły: 11 - 12 lat populacji współczesnych, ale także pradziejowych • Przedtrzonowce drugie: 11 - 12 lat i historycznych [2,3,4]. • Trzonowce drugie 12 - 14 lat • Trzonowce trzecie 17 - 30 lat Cechy prawidłowego uzębienia Formuła zębów stałych to dwa siekacze, jeden kieł, dwa zęby przedtrzonowe oraz trzy trzonowe: 1) Cechy pełnego uzębienia 1 2 3 4 5 6 7 8 mlecznego (2,5 - 3 rok życia) I1 I2 C P1 P2 M1 M2 M3 Zęby stałe różnią się między sobą morfologią, w W uzębieniu mlecznym charakterystyczny jest tym ilością korzeni i guzków. W tabeli 1 przedstapółkolisty kształt łuków zębowych. Osadzone są wiono ogólną charakterystykę zębów stałych [8]. na nich zęby - 20, po 5 w każdej ćwiartce. Zęby sieczne górne zachodzą w 1/3 na korony zębów przednich dolnych. Pomiędzy mlecznymi zębami mogą występować szpary, tzw. tremy. Jest to miejAleksandra Pokusa, Marta Barszcz Koło Naukowe Antropologów UJ Uniwersytet Jagielloński Adres korespondencyjny: [email protected] Wady uzębienia 29 Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Liczba korzeni w szczęce Liczba guzków w szczęce Liczba korzeni w żuchwie Liczba guzków w żuchwie SIEKACZ CENTRALNY dens incisivus medialis 1 - 1 - SIEKACZ BOCZNY dens incisivus lateralis 1 - 1 - 3 KIEŁ 1 - 1 - C dens caninus 4 I PRZEDTRZONOWIEC 1 - 40% 1 2 - 60% 1 2 P1 dens praemoralis primus 5 1 1 2-3 P2 II PRZEDTRZONOWIEC 1 dens praemoralis secundus 6 I TRZONOWIEC 3 1 2 5 M1 dens malaris primus 7 II TRZONOWIEC 3 4 2 4 M2 dens moralis secundus 8 III TRZONOWIEC dens moralis tertius 371,4% 410,2% >2 M3 zmienna >1 451% 543% Nazwa zęba 1 I1 2 I2 • Zęby Hutchinsona - jeden z objawów kiły wrodzonej, należący do triady Hutchinsona. Zęby są szeroko rozstawione, siekacze i trzonowce z licznymi, ale słabo wykształconymi guzkami • Niedorozwój zębiny (dentinogenesis imperfecta) Zmiany wielkości zębów: • • • • dente) • Powiększone zęby (makrodontia) Pomniejszone zęby (mikrodontia) Zęby stożkowate, łopatowate Ząb wgłębiony, czyli ząb w zębie (dens in Ząb wynicowany (dens evaginatus) Zmiany kształtu zęba: Największa zmienność pod względem morfologii wykazują trzecie trzonowce. Zęby te cechują się także dużym zróżnicowaniem pod względem wieku wyrzynania i tworzenia zawiązków. U coraz większej liczby osób ich zawiązki nie powstają [9]. Choroby i nieprawidłowości uzębienia • Występowanie guzka Carabellego - występuje jako guzek dodatkowy zęba trzonowego stałego na podniebiennej powierzchni guzka podniebiennego bliższego • Występowanie pereł szkliwnych (enamelona) - twory szkliwa, które mogą występować pomiędzy korzeniami zęba • Taurodontyzm - powiększenie komory zęba trzonowego spowodowane odwróceniem stosunku korony do korzenia zęba • Zęby bliźniacze - posiadające dwie korony, ale wspólny korzeń • Zęby zlane - gdy obserwuje się dwie korony i dwa korzenie zrośnięte w okolicy szyjki zębów • Zęby zrośnięte - posiadają dwie korony i dwa korzenie, ale w obrębie korzenie obserwuje się zrośnięcie • Zęby szczątkowe Nieprawidłowości ułożenia zębów Choroby oraz nieprawidłowości dotyczyć mogą – wyróżniamy ułożenie: wszelkiego typu uzębień: mlecznego, mieszanego oraz stałego. Nieprawidłowości zębowe możemy • Infrapositio - ząb niższy od prawidłowego podzielić ze względu na budowę tkanek, kształt, • Suprapositio - ząb wysunięty ponad sąsiawielkość, ilość oraz ułożenie w jamie ustnej. Po- dujące niższe grupy nie zawierają wszystkich możliwych • Protruzio - wychylenie zęba w kierunku chorób. wargowym lub policzkowym • Retruzio - wychylenie zęba w kierunku jęZaburzenia budowy twardych tkanek zęba: zykowym • Rotatio - obrócenie zęba wzdłuż osi długiej • Niedorozwój szkliwa (hypoplazja enamel) • Mesioinhinatio - przemieszczenie zęba przy• Zęby Turnera, w których występuje ubytek środkowo na powierzchni wargowej zęba 30 Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 • Distiopositio - odśrodkowe przemieszczenie • Transpositio - przemieszczenie z zaburzeniem kolejności ustawienia • Extapositio - przemieszczenie na zewnątrz łuku • Intrapositio - przemieszczenie do wewnątrz łuku • Ectopatia - wyrżnięcie poza łukiem Zaburzenia liczby zębów: • Występowanie zębów nadliczbowych o prawidłowych wymiarach i wyglądzie • Przypadki nadmiernej liczby zębów, gdzie zęby dodatkowe są często nieprawidłowe • Zmniejszenie liczby zębów (anodontia) wada wrodzona polegająca na braku zębów oraz braku zawiązków zębowych • Zmniejszenie liczby zębów (hypodontia, oligodontia) - są to terminy związane z brakującymi zębami na skutek złego rozwoju zawiązków zębowych [10,11] Pomimo tak wielu różnych zaburzeń, najczęstszą przyczyną powodującą ubytki oraz zmiany na zębach jest próchnica (caries dentinum). Jest to choroba wieloprzyczynowa, najczęściej spowodowana podatnością tkanki na próchnicę, bakteryjnym osadem nazębnym (plaque) i stałym kontaktem z kriogennymi substancjami, szczególnie niskocząsteczkowymi węglowodanami. Płytka nazębna (plaque) to lepki strukturalny osad nazębny, który składa się z komórek bakteryjnych i substancji międzykomórkowej. Wyróżnia się dwa rodzaje płytki nazębnej: • Płytka naddziąsłowa, która odgrywa rolę przy powstawaniu próchnicy i zapaleniu dziąseł • Płytka poddziąsłowa, odpowiadająca za powstawanie chorób przyzębia. Płytka nazębna najczęściej występuje w miejscach trudnych do oczyszczenia, czyli w miejscach sprzyjających powstawaniu próchnicy i w miejscach retencyjnych: szczeliny, zagłębienia, powierzchnie styczne oraz powierzchnie przyszyjkowe [5]. Niezależnie od powyższych czynników pierwszorzędowych wywołujących próchnice istnieją również czynniki drugorzędowe, czyli ślina i jej skład oraz nieprawidłowości zgryzu [11,12]. 31 Podsumowanie Problematyka chorób zębów dotyczy każdego z nas, jednych w większym stopniu, innych w mniejszym. Niezmiernie ważne jest by zachować wszelkie środki profilaktyczne, takie jak: używanie nitek dentystycznych, płynów do płukania jamy ustnej oraz pasty do zębów. Prawidłowe szczotkowanie, wizyty kontrolne u stomatologa pozwolą nam na spokojne życie bez nagłych dolegliwości. Musimy bowiem być świadomi co dzieje się w naszym organizmie i naszej jamie ustnej. Dorośli powinni wiedzieć, że kontrola uzębienia dzieci jest także ważna pomimo tego, że są to dopiero zęby mleczne. Dzieci uczą się od swoich rodziców, dlatego powinniśmy dawać dobry przykład. Niestety dentyści czy ortodonci to spory wydatek dla dużej grupy ludzi. Niemniej jednak inwestując własną pracą w prawidłową higienę, możemy zmniejszyć koszty późniejszych leczeń: wstawianie implantów, protez czy zębów porcelanowych. Przy wczesnym usunięciu zawiązków np. M3, poziom stłoczeń czy wad zębowych może stopniowo maleć. Innym elementem składowym jest prawidłowa dieta. To co spożywamy czy pijemy stanowi cząstkę nas, wpływa na naszą skórę, włosy, paznokcie ale także jamę ustną. Niezbędne są składniki wpływające na stan uzębienia: wapń czy witamina D. Dlatego dieta bogata w produkty mleczne, tłuste ryby i warzywa jest zdrowsza i pomoże nam w prawidłowym zachowaniu zdrowia, zapobiegnie parodontozie czy innym zmianom przyzębia. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Bibliografia: 1. Kmieć Z: Histologia i cytofizjologia zęba i jamy ustnej. Wydanie 1, Wydawnictwo Elsevier Urban & Partner, Wrocław, 2006. 2. Bonfiglioli B, Brasili P, Belcastro M.G: Dentoalveolar lesions and nutritional habits of a Roman Imperial Age population (1st–4th c. AD): Quadrella (Molise, Italy). Homo 2003, 54, 36–56. 3. Morris AG: Dental mutilation in Southern African history and prehistory with special reference to the ‘‘Cape Flats Smile’’. Journal of the South African Dental Association 1998, 53, 179–183. 4. Kozak-Zychman W: Charakterystyka antropologiczna ludności Lubelszczyzny z młodszego okresu rzymskiego. Wydawnictwo Uniwersytetu Marii CurieSkłodowskiej, Lublin 1996. 5. Łasiński W: Anatomia głowy dla stomatologów. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1993. 6. Proffit WR, Fields WH: Ortodoncja współczesna. Wydawnictwo Czelej, Lublin, 2001. 7. Malinowski A, Bożiłow W: Podstawy antropometrii. Metody, techniki, normy. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa-Łódź 1997. 8. Woelfel JB, Scheid RC: Dental Anatomy. Wydawnictwo Lippincott, Williams & Wilkins, Philadelphia-Baltimore-New York-London 2002. 9. Silvestri A: The unresolved problem of the third molar. Journal of American Dental Association. 2003, 134, 4, 450-455. 10. Mitchell L, Mitchell DA: Oksfordzki podręcznik stomatologii klinicznej. Państwowe Wydawnictwo Naukowe 1995. 11. Schmidseder J: Stomatologia Estetyczna. Wydawnictwo Czelej, Lublin 2003. 12. Ketterl W: Stomatologia zachowawcza. Wydawnictwo Urban & Partner, Wrocław 1994. 32 Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Katarzyna Sitarz Koło Naukowe Studentów Biotechnologii „Mygen” Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytet Jagielloński Adres korespondencyjny: [email protected] nia wydajności dostarczania poprawnego CFTR do komórek dróg oddechowych oraz zwiększenia wydajności jego ekspresji w tych komórkach. Mukowiscydoza - trochę teorii Szacuje się, że mutacja ΔF508, powodująca mukowiscydozę, pojawiła się około 52 000 lat temu [6]. Uważa się więc, że allel ten przetrwał dzięki zjawisku naddominacji heterozygot, czyli ich zwiększonej odporności na inne choroby [6]. Nie ma pewności co do tej teorii, zaproponowano jednak kilka chorób, na które mutacja ΔF508 może uodparniać: • cholera - toksyna cholery, do prawidłowego działania, wymaga u gospodarza obecności niezmutowanych genów CFTR [7]; • tyfus - obecność normalnego białka CFTR jest także niezbędna do wejścia bakterii Salmonella typhi do komórek, co sugeruje, że nosiciele zmutowanych genów CFTR mogą być odporny na tyfus. Przesłanką, która przemawia za tym, że to odporność na cholerę lub tyfus spowodowała przetrwanie wadliwego allelu jest fakt, iż obie choroby są endemiczne na terenie Europy [8]; • gruźlica - uważa się, iż nosicielstwo wadliwego genu może nieść również odporność na gruźlicę. Twierdzenie to opiera się na odkryciu, że mutacja genu CFTR powoduje niższą aktywność jednego z enzymów organizmu człowieka - arylosulfatazy - a jest on niezbędny dla wysokiej zjadliwości Mycobacterium tuberculosis [9]. Wstęp Mukowiscydoza (zwłóknienie torbielowate) jest jedną z najczęstszych chorób jednogenowych dziedziczonych w sposób recesywny w populacji kaukaskiej [1]. Choroba rozwija się tylko wówczas, gdy zmutowane są obydwa allele genu CFTR, który koduje tzw. błonowy regulator przewodnictwa, czyli białko tworzące kanał chlorkowy w błonie komórkowej [1]. Mukowiscydoza jest chorobą wielonarządową [2]. Przedwczesne zgony osób z mukowiscydozą wynikają głównie z postępujących i nieodwracalnych zmian w płucach, co prowadzi do niewydolności oddechowej [2]. Z tego względu, to właśnie przewlekła obturacyjna choroba płuc jest głównym celem poszukiwań efektywnych metod terapii zwłóknienia torbielowatego. Szacuje się, iż nosicielem wadliwego allelu jest aż 1 na 25 osób w Europie, 1 na 30 spośród amerykanów rasy kaukaskiej [3], ale tylko 1 na 65 osób spośród ludności Azji oraz 1 na 90 spośród ludności Afryki [4]. W ostatnich latach nastąpił znaczny postęp w kierunku wczesnej diagnozy oraz w leczeniu mukowiscydozy. Najnowsze strategie koncentrują się już nie tylko na leczeniu skutków choroby, czyli m.in. zapalenia płuc spowodowanego przez zakażenia bakteryjne w wyniku zalegania gęstego śluzu, ale także do prób korekty jej przyczyny - wadliwego genu CFTR oraz jego produktu białkowego. Terapie przeznaczone dla pacjentów z określoną wadą genu są już dostępne na rynku medycznym w USA oraz europejskim. Modulują one funkcje wadliwego białka CFTR lub działają na poziomie mRNA [5]. Obecnie, naukowcy poszukują nowych rozwiązań w dziedzinie terapii genowej, w celu zwiększe33 Mukowiscydoza a dobór naturalny Białko CFTR i rodzaje mutacji Gen kodujący białko CTFR znajduje się na u człowieka na chromosomie 7 i ma długość około 250000 nukleotydów [10]. Skrót CFTR pochodzi od angielskiego „Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator”. Białko CTFR pełni funkcję kanału dla przepływu jonów chlorkowych z komórek oraz do komórek, co jest ważne dla równowagi wodno-elektrolitowej nabłonka narządów takich jak płuca czy trzustka. Zmiany w genie CFTR mogą mieć wpływ na strukturę białka CFTR. Ludzki gen CFTR składa się z 27 eksonów [10]. Mukowiscydoza jest efektem takiej mutacji, która zaburza równowagę wodno-elektrolitową Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 śluzu na powierzchni nabłonka płuc i trzustki. Zaburzenia transportu jonów wpływają również na skład potu, co jest wykorzystywane przy diagnostyce. Tab. 1. Klasy mukowiscydozy [21] Chroniczne infekcje Ryc.1 Transport jonów w nabłonku płuc u osoby zdrowej i u osoby chorej na mukowiscydozę (źródło: http://www. nchpeg.org/nutrition/index.php? option=com_content &view=article&id=462&Itemid=564&limitstart=4) Istnieje ponad tysiąc opisanych mutacji, które upośledzają funkcję kanału CTFR [10]. Najczęstszą mutacją CFTR jest usunięcie trzech nukleotydów z jego sekwencji, co prowadzi do delecji aminokwasu (fenyloalanina) w pozycji 508 [2]. Mutacja ta jest określana jako ΔF508 i występuje u około 90% pacjentów z mukowiscydozą [11]. Obraz kliniczny choroby nie jest jednorodny, ponieważ każda mutacja wpływa inaczej na funkcjonowanie CTFR. Niektóre postacie choroby, nawet takie, które są spowodowane przez dwie mutacje w genie CFTR, mogą objawiać się tylko łagodną chorobą płuc lub bez objawów ze strony trzustki [11]. Istnieją także mutacje nie dające klasycznych objawów, na przykład wrodzony dwustronny brak nasieniowodów [5]. Ryc. 2. Białko CTFR (na podstawie pliku z RCSB) 34 Najbardziej typowym objawem mukowiscydozy jest występowanie chronicznych infekcji, ponieważ płuca pacjentów z mukowiscydozą są kolonizowane i zainfekowane przez bakterie od najmłodszych lat. Rozwijają się one w zalegającym w drogach oddechowych chorych gęstym i lepkim śluzie. Sprzyja to tworzeniu się biofilmu, który najczęściej jest trudno dostępny zarówno dla komórek układu odpornościowego, jak i antybiotyków [12]. Skład biofilmu zmienia się wraz z upływem czasu [12]. We wczesnym etapie życia chorego typowe są zapalenia płuc powodowane przez bakterie takie jak Staphylococcus aureus i Haemophilus influenzae [12]. W późniejszym etapie życia dominuje natomiast bardzo często Pseudomonas aeruginosa (a czasem Burkholderia cepacia) [13]. Drogi oddechowe chorych na mukowiscydozę bywają również skolonizowane przez grzyby nitkowate, co jeszcze bardziej utrudnia proces leczenia [14]. Terapie mukowiscydozy Mutacja w genie kodującym białko CFTR powoduje szereg dysfunkcji w obrębie całego organizmu. Dlatego też stosowana strategia terapeutyczna musi być wielokierunkowa [3]. W celu zwalczenia infekcji bakteryjnych stosowane są antybiotyki. Aby rozrzedzić zalegającą w drogach oddechowych wydzielinę, stosuje się substancje nawadniające (np. hipertoniczny roztwór soli) [3]. Nieodłącznym elementem życia chorych na mukowiscydozę jest także codzienna fizjoterapia klatki piersiowej. Jednakże wszystkie te elementy są jedynie leczeniem objawów, a nie przyczyn choroby. Powstają już jednak terapie, które próbują Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 eliminować także przyczyny, co prawda na razie tylko częściowo i czasowo. Modulatory białka CFTR Terapia za pomocą modulatorów ma na celu naprawę nieprawidłowego białka. Jest ona ukierunkowana na pacjentów z określonymi typami CF. Związki modulujące strukturę bądź aktywność białka dzielimy na: • wzmacniacze [5] – do tej grupy zaliczane są związki przywracające funkcję kanału, które działają w docelowym miejscu białka, czyli w błonie komórkowej [15]. Przykładem takiego związku jest lek VX-770 [15]. Kierowany jest on do pacjentów, którzy posiadają w genotypie mutację G551D [15]. Mutacja ta prowadzi do dysfunkcji wiązania cząsteczek ATP przez domenę NBD1 [16]. Nie wiadomo do końca na czym polega działanie leku. Przypuszcza się, że powoduje on albo ominięcie przez ATP tej domeny, albo, wprost przeciwnie, wzmocnienie wiązania ATP. U pacjentów poddawanych terapii VX-770 następuje poprawa funkcji płuc, zmniejszenie stężenia Cl¯ w pocie oraz ogólna poprawa jakości życia [16]. Nie zaobserwowano efektów niepożądanych stosowania tej terapii [15]. Terapia poprawia również stan pacjentów z innymi mutacjami CTFR, które wpływają na domeny NBD, natomiast nie obserwuje się poprawy u osób z delecją w kodonie 508 [16]. • korektory [5] – działają one na etapie dojrzewania białka CTFR. Pozwalają na prawidłowe fałdowanie białka, dzięki czemu nie jest ono kierowane na drogę degradacji. Mają one zastosowanie, między innymi, w przypadku delecji w kodonie 508 [17]. Szacuje się, że, aby terapia przyniosła efekt, około 20-25% białka musi zostać odzyskane [17]. Supresory Supresory są związkami działającymi na etapie translacji i stosowanymi w przypadku mutacji powodujących przedwczesne jej zakończenie [5]. Wykazano, że antybiotyki aminoglikozydowe, takie jak gentamycyna, czy amikacyna, w wyższych stężeniach, powodują supresję mutacji PTC u ludzi [18]. Działanie to jest warunkowane przez strukturę samego antybiotyku, typ kodonu STOP oraz sekwencję nukleotydów go otaczających [18]. 35 Jednakże antybiotyki te wykazują nefrotoksyczność i ototoksyczność, co wyklucza je w długofalowym leczeniu chorób genetycznych, w związku z tym poszukuje się leków alternatywnych. Przykładem takiej substancji jest PTC124 [19]. Wadą stosowania supresorów jest zagrożenie, iż, oprócz mutacji PTC, będą one hamowały terminację translacji innych białek [18]. Terapia genowa Terapia genowa ma na celu naprawę wadliwej sekwencji w materiale genetycznym. Terapia komórek somatycznych nie przynosi stałej poprawy stanu chorego, jednak może czasowo przywrócić funkcję białka w części komórek/tkanek. Terapia genowa mukowiscydozy polega na komplementacji defektu genetycznego, poprzez dostarczenie do komórki fragmentu cDNA, który koduje poprawne białko [20]. Do transferu wykorzystuje się wirusy (obecnie lentiwirusy, ponieważ są one nisko immunogenne) lub wektory nie wirusowe [20]. Bibliografia: 1. Strachan T et.al.: Human Molecular Genetics, wyd. 2. Garland Science. Nowy Jork, 1999. 2. https://www.cysticfibrosis.org.uk/what-is-cystic-fibrosis dostęp: 17.09.2016 3. http://www.cff.org/aboutcf/testing/geneticcarriertest/ dostęp: 17.09.2016 4. Rosenstein BJ et.al.: The diagnosis of cystic fibrosis: a consensus statement. Cystic Fibrosis Foundation Consensus Panel. J Pediatr. 1998 Apr;132(4):589-95. 5. Nesteruk D et.al.: Cystic fibrosis emerging therapies. Developmental period medicine, 2014, 18(2), s. 256-265. 6. Wiuf C: Do delta F508 heterozygotes have a selective advantage? Genet Res. 2001 Aug;78(1):41-7. 7. Gabriel SE et.al.: Cystic fibrosis heterozygote resistance to cholera toxin in the cystic fibrosis mouse model. Science. 1994 Oct 7;266(5182):107-9. 8. Pier GB et.al.: Salmonella typhi uses CFTR to enter intestinal epithelial cells. Nature. 393. 7 May 1998. 9. Poolman EM et.al.: Evaluating candidate agents of selective pressure for cystic fibrosis. J. R. Soc. Interface 2007 4, 91-98. 10. Bobadilla JL et.al.: Cystic fibrosis: a worldwide analysis of CFTR mutations—correlation with incidence data and application to screening. Hum. Mutat. 19 (6): 575–606. 11. Newman M: New Combination Therapy May Treat 90% of All CF Patients. http://cysticfibrosisnewstoday.com/2014/11/12/new-combination-therapymay-treat-90-cf-patients/ dostęp: 17.09.2016 Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 12. Stanley L et.al.: Robbins basic pathology. Saunders/Elsevier. 13. Cigana C et.al.: IL-17A impairs host tolerance during airway chronic infection by Pseudomonas aeruginosa. Sci Rep. 2016; 6: 25937. 14. Pihet M et.al.: Occurrence and relevance of filamentous fungi in respiratory secretions of patients with cystic fibrosis - a review. Med Mycol. 47 (4): 387–97. 15. Lumamba B et.al.: Cystic fibrosis: insight into CFTR pathophysiology and pharmacotherapy. Clin Biochem. 2012 Oct;45(15):1132-44. 16. Pettit RS: Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator-modifying medications: the future of cystic fibrosis treatment. Ann Pharmacother. 2012 Jul-Aug;46(7-8):1065-75. 17. Molinski S et.al.: Functional Rescue of F508del-CFTR Using Small Molecule Correctors. Front Pharmacol. 2012 Sep 26;3:160. 18. Rowe SM et.al.: Pharmaceuticals targeting nonsense mutations in genetic diseases: progress in development. BioDrugs. 2009;23(3):165-74. 19. Welch EM et.al.: PTC124 targets genetic disorders caused by nonsense mutations. Nature. 2007 May 3;447(7140):87-91. 20. Griesensbach U et.al.: Moving forward: cystic fibrosis gene therapy. Hum Mol Genet. 2013 Oct 15;22(R1):R52-8. 21. http://www.nchpeg.org/nutrition/index. php?option=com_content&view=article&i d=462&itemid=564&limitstart=4, dostęp: 20.09.2016 36 Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Aleksandra Smędzik Koło Naukowe Antropologów Uniwersytet Jagielloński Adres korespondencyjny: [email protected] Budowa i rola tkanki tłuszczowej Tkanka tłuszczowa Tkanka tłuszczowa jest jedną z odmian tkanki łącznej. Ze względu na dużą zawartość tłuszczu, uznawana jest za główny rezerwuar energii organizmu, dodatkowo pełni rolę narządu wydzielania wewnętrznego [1]. Jest strukturą o budowie płacikowej i składa się głównie z adipocytów ułożonych wśród kolagenowego szkieletu. Oprócz tego, znajdują się w niej również komórki układu odpornościowego, komórki nerwowe oraz dobrze rozbudowane drzewo naczyń krwionośnych [2]. Tkanka tłuszczowa zaczyna się rozwijać w ludzkim organizmie ok. 14 tygodnia życia płodowego i stopniowo powiększa swoje wymiary - u noworodka stanowi 10-15% masy ciała, następnie zwiększa swoją objętość. Pierwszy okres krytyczny dla rozwoju tkanki tłuszczowej przypada na przełom 1. i 2. r.ż., ilość tkanki tłuszczowej wzrasta wtedy do ok. 30% masy ciała. Drugi okres krytyczny przypada na czas pokwitania [3]. Pierwsza z faz rozwojowych tkanki oparta jest o wzrost wielkości komórek tłuszczowych, natomiast druga opiera się głównie na zwiększaniu ilości komórek w tkance [2]. W dorosłym życiu normalna ilość tkanki tłuszczowej w organizmie jest zależna od płci i wieku osobnika. Różnice w procentowej zawartości tkanki przedstawia poniższy wykres. Wykres 1. Zawartość tkanki tłuszczowej w organizmie ze względu na płeć i wiek (www.wagi-medyczne.pl). 37 Tkanka tłuszczowa podskórna i trzewna W organizmie tkanka tłuszczowa gromadzi się w postaci tkanki podskórnej (65-70% tłuszczu w organizmie) oraz tkanki trzewnej (30-35% tłuszczu w organizmie) [1]. Tkanka podskórna jest rozmieszczona w organizmie nierównomiernie, w części udowo-pośladkowej jest jej więcej niż w przedniej ścianie brzucha. Na podstawie ilości tkanki tłuszczowej można wyróżnić otyłość brzuszną oraz udowo-pośladkową. Pierwszy typ częściej występuje u mężczyzn, natomiast drugi u kobiet [4]. Tkanka tłuszczowa trzewna w warunkach fizjologicznych pojawia się w organizmie ludzkim pozaotrzewnowo. Otacza nerki, narządy rozrodcze, trzewia, wątrobę, trzustkę. Pojawia się także wokół mięśni szkieletowych oraz otacza gruczoły piersiowe. Między tkanką trzewną a tkanką podskórną zauważa się szereg różnic morfologicznych a także fizjologicznych. W tkance podskórnej występują adipocyty o bardzo dużych rozmiarach, natomiast tkankę trzewną budują niewielkie komórki. Tkanka trzewna wykazuje również o wiele większą aktywność metaboliczną niż tkanka podskórna. Jeśli chodzi o działalność endokrynną tkanki tłuszczowej, tkanka trzewna charakteryzuje się o wiele większą aktywnością hormonalną. Z kolei część podskórna wydziela leptynę w sporej ilości. Tkankę podskórną uznaje się głównie jako narząd anaboliczny, natomiast tkankę trzewną jako narząd wydzielania wewnętrznego [1]. Całą tkankę tłuszczową występującą w obrębie organizmu ludzkiego możemy podzielić na dwa rodzaje: tkankę żółtą oraz brunatną. Różnią się one zarówno swoją budową, jak i pełnionymi funkcjami. Tkanka tłuszczowa żółta Nazwę swą zawdzięcza dużej zawartości lipochromów- barwników z grupy karotenoidów, które nadają jej żółte zabarwienie. Zdrowy organizm ludzki zawiera ok. 50 mld. komórek tłuszczowych, zawierających średnio 0,6 μg tłuszczu w komórce. Tkanka charakteryzuje się małą ilością istoty międzykomórkowej. W adipocycie tkanki żółtej występuje duża kropla tłuszczu oraz wypchnięte na peryferia komórki jądro oraz rybosomy i aparat Golgiego. Tkanka tłuszczowa żółta odpowiada za Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 utrzymanie w organizmie stałego poziomu kwasów tłuszczowych przez aktywne procesy lipolizy oraz lipogenezy [5]. Ponadto wykazuje działalność endokrynną oraz metabolizuje steroidy płciowe [1]. Tkanka tłuszczowa brunatna Pojawia się w ludzkim organizmie w ostatnich dwóch miesiącach życia płodowego, w rozwiniętej formie utrzymuje się u niemowląt. Następnie wtórnie zanika. U dorosłych występuje podskórnie między łopatkami, na szyi, wokół serca oraz w pobliżu dużych tętnic brzusznych i nerek. Charakteryzuje się występowaniem w cytoplazmie licznych mitochondriów z podłużnymi grzebieniami, a także jądrem położonym centralnie oraz licznymi, niewielkimi kropelkami tłuszczu [5]. W organizmie tkanka tłuszczowa brunatna odpowiada za proces termogenezy, stąd duże jej ilości w okresie niemowlęcym. Wytwarzanie ciepła przez tę tkankę odbywa się na drodze lipolizy, z wytworzeniem wolnym kwasów tłuszczowych [1]. Tkanka tłuszczowa jako organ wydzielania wewnętrznego Tkanka tłuszczowa, oprócz dobrze znanych funkcji, pełni również rolę organu wydzielania wewnętrznego. Produkuje substancje działające parakrynnie oraz autokrynnie, a także substancje o klasycznym działaniu endokrynnym [2]. Najważniejszymi hormonami produkowanymi i wydzielanymi przez tkankę tłuszczową są leptyna, adioponektyna oraz rezystyna. Leptyna Jest to białkowy hormon anoreksygeniczny, czyli taki, który hamuje łaknienie, potocznie zwany hormonem sytości. Gen leptyny składa się z około 20 tysięcy par zasad, zawiera 3 eksony i jest zlokalizowany na 7. chromosomie [6]. Syntezę leptyny pobudza insulina, glikokortykosteroidy, TNF-α i estrogeny; obniżenie produkcji następuje przez androgeny, wolne kwasy tłuszczowe oraz hormon wzrostu [7]. Oprócz zmniejszania apetytu, ma znaczenie również w procesach regulacji hematopoezy, angiogenezy oraz w gojeniu się ran, reakcji zapalnej i immunologicznej [2]. Nieprawidłowości w syntezie hormonu sytości skutkują szeregiem 38 zaburzeń, z czego najpoważniejszym jest otyłość wraz z insulinoopornością oraz zaburzeniami płodności. Jest to wynikiem działania leptyny na komórki wątroby oraz trzustki- w hepatocytach maleje produkcja glukozy, z kolei w komórkach β trzustki maleje wchłanianie insuliny. Skutkuje to wzrostem łaknienia, które nie ustępuje po spożyciu pokarmu [2]. Adiponektyna Jest to hormon polipeptydowy wydzielany przez komórki tłuszczowe. Gen adiponektyny zbudowany jest z około 15 tysięcy par zasad, zawiera 3 eksony i jest zlokalizowany na chromosomie 3. [6]. Produkcję oraz wydzielanie adiponektyny aktywuje insulina, natomiast proces ten jest hamowany przez TNF-α [2]. Hormon ten reguluje poziom wolnych kwasów tłuszczowych i trójglicerydów we krwi, zwiększa insulinowrażliwość, ponadto charakteryzuje się działaniem przeciwzapalnym oraz przeciwmiażdżycowym. Wydzielanie adiponektyny zmniejsza się wraz ze wzrostem ilości tkanki tłuszczowej, natomiast zwiększa się wraz ze spadkiem masy ciała. Zauważalne jest również większe wytwarzanie hormonu przez tkankę tłuszczową podskórną niż trzewną [2]. Rezystyna Trzeci hormon produkowany przez tkankę tłuszczową jest substancją o charakterze białkowym. Gen rezystyny znajduje się na 19. chromosomie i jest zbudowany z około 2 tysięcy par zasad oraz składa się z 4 eksonów [2]. Hormon ten wydzielany jest przez adipocyty, znana jest również forma jelitowa. Rezystyna swoim działaniem wpływa na aktywację glukoneogenezy oraz nasila glikogenolizę, co zwiększa wątrobową odporność na insulinę. Utrzymuje glikemię w czasie głodu, a nieprawidłowe działanie prowadzi do wytworzenia nadmiernej ilości tkanki tłuszczowej, zwłaszcza w okresie różnicowania adipocytów [2]. Wskaźniki jakości odżywienia Zawartość tłuszczu w organizmie jest badana na kilka sposobów, w zależności od dostępności środków i rodzaju badań. • Pomiar grubości określonych fałdów skórno-tłuszczowych za pomocą cyrkla kabłąkowego Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 • Pomiar wykorzystujący bioelektryczną impedancję - polega na przepuszczeniu przez organizm prądu o bardzo niskim natężeniu i napięciu, który zależy od stopnia nawodnienia organizmu • Pomiar masy ciała pod wodą, w celu zbadania gęstości ciała [8]. Niewątpliwie, jednym z najbardziej popularnych wskaźników jakości odżywienia jest masa ciała. Zyskała swoją popularność jako nieinwazyjna, szybka metoda, wykorzystująca łatwo dostępne, proste w obsłudze narzędzia pomiarowe. Pomiarów można dokonać na dowolnie dużej liczbie osób i w każdych warunkach. Pozwala w prosty sposób wyodrębnić jednostki wychodzące poza normę. Masę ciała zawsze powinno się rozpatrywać w stosunku do wysokości ciała. Jednym ze wskaźników wagowo – wzrostowych, powszechnie używanym w określaniu poprawności stanu odżywienia jest BMI (Body Mass Index, wskaźnik masy ciała). Przedstawia on względną masę ciała i jest przedstawiany za pomocą poniższego równania: Rozkład wartości BMI przedstawiono w poniższej tabeli. Masa ciała Wartość wskaźnika Ciężka niedowaga <16,4 Niedobór masy/niedowaga 16,5-18,4 Masa prawidłowa/idealna 18,5-24,9 Nadwaga 25,0-29,9 Lekka otyłość 30,0-34,9 Średnia otyłość 35,0-39,9 Otyłość olbrzymia/chorobliwa 40< Tabela 1. Normy wskaźnika BMI [9]. Powyższy rozkład wartości znajduje zastosowanie u osób dorosłych, po 20. roku życia. Wskaźnika BMI nie stosuje się w przypadku kobiet ciężarnych, młodzieży w trakcie dojrzewania oraz sportowców. U dzieci natomiast wynik oblicza się z uwzględnieniem siatek centylowych [4]. Kolejnym wskaźnikiem, powszechnie używanym w badaniach przesiewowych, jest wskaźnik WHtR (Waist-to-Height Ratio, wskaźnik taliado-wysokości). Jest to stosunek obwodu talii do wzrostu. O jego popularności decyduje fakt, iż pozwala na wyodrębnienie jednostek o zwiększo39 nej kumulacji tkanki tłuszczowej w górnej części ciała. Ponadto wykazano, iż wskaźnik WHtR jest znacznie lepszą miarą czynników ryzyka chorób sercowo-naczyniowych aniżeli BMI. Kolejnym atutem decydującym o wykorzystaniu wskaźnika talia-do-wysokości jest swoboda użytkowania. Wskaźnik ten wykazuje jedynie niewielką zależność od wieku i płci, co pozwala na ominięcie ograniczeń wskaźnika BMI [10]. Wszystkie wyżej wymienione wskaźniki są rekomendowane przez WHO oraz liczne towarzystwa naukowe jako identyfikujące osoby ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia chorób związanych ze zbyt dużą lub zbyt małą ilością tkanki tłuszczowej w organizmie. Nieprawidłowa masa ciała a konsekwencje zdrowotne Nieprawidłowa masa ciała jest przyczyną wielu groźnych dla zdrowia i życia powikłań. Najczęściej wiąże się ona z nadmiarem, bądź niedoborem tkanki tłuszczowej w organizmie. Ważną informacją, o której należy pamiętać, jest świadomość, iż nie tylko nadmiar tkanki tłuszczowej ale i jej niedobór może skutkować wieloma poważnymi powikłaniami. Dane epidemiologiczne wyraźnie sugerują, że to nadmierna masa ciała jest większym problemem zarówno w Polsce, jak i na świecie. Jednak w dzisiejszych czasach za idealną uważa się sylwetkę nadmiernie szczupłą. Próby osiągnięcia społecznie pożądanej figury, zwłaszcza nieumiejętne, mogą skutkować niedoborem tkanki tłuszczowej w organizmie, co również prowadzi do wielu niebezpiecznych chorób. Nadmierna ilość tkanki tłuszczowej w organizmie ludzkim i jej skutki Nadmierne gromadzenie tłuszczów w organizmie nazywane jest otyłością. O stanie chorobowym świadczy zawartość tłuszczu w organizmie na poziomie powyżej 25% dla mężczyzn i 30% dla kobiet [11]. Otyłość jest zaliczana do najważniejszych niezakaźnych chorób przewlekłych na świecie, zajmuje 6. miejsce na liście chorób odpowiedzialnych za liczbę zgonów na świecie [9]. Wyróżnia się otyłość egzogenną - spowodowaną zwiększonym przyjmowaniem pokarmów oraz otyłość endogenną (metaboliczną). Należy również nie bagatelizować genetycznego uwarunkowania otyłości. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 Do najpoważniejszych powikłań długotrwałego nadmiaru tkanki tłuszczowej zalicza się choroby układu sercowo-naczyniowego (miażdżyca, zawał mięśnia sercowego, udar niedokrwienny), choroby metaboliczne (m. in. cukrzyca typu II), a także powikłania ze strony układu oddechowego, wewnątrzwydzielniczego i kostno-stawowego [11]. tek długotrwałego niedostarczania odpowiednich składników pokarmowych [15]. W różnych schorzeniach występują różne typy niedożywieniamarasmus bądź kwashiorkor. Występuje również niedożywienie o typie mieszanym [16]. Niedobór tkanki tłuszczowej w organizmie ludzkim i jego skutki Niedożywienie typu marasmus to niedożywienie białkowo-kaloryczne wywołane długotrwałym głodzeniem. Charakteryzuje się znacznym zmniejszeniem masy ciała, wskutek zaniku tkanki tłuszczowej oraz masy mięśniowej, a także zaburzeniem pracy organów wewnętrznych. Dość istotny jest prawidłowy poziom albumin oraz białka całkowitego w surowicy. Typ marasmus jest stwierdzany u osób przewlekle chorych, w tym z chorobą nowotworową, a także u cierpiących na anoreksję [16-18]. Niedożywienie typu kwashiorkor to niedożywienie białkowe, spowodowane brakiem potasu, białka oraz witamin w diecie. Charakteryzuje się znacznym obniżeniem poziomu albumin i białek we krwi. Pojawiają się zaburzenia gospodarki wodno- elektrolitowej oraz zaburzenia świadomości. Masa ciała nie ulega zmniejszeniu, często wzrasta, na skutek zatrzymania wody w organizmie. Występuje jako powikłanie po ostrej chorobie, urazie, bądź operacji, a także u mieszkańców krajów trzeciego świata, głównie zamieszkujących tereny Afryki Środkowej. Niedożywienie typu mieszanego łączy cechy obu wyżej wymienionych typów. Charakteryzuje się spadkiem masy ciała oraz stężeniem albumin we krwi. Zmniejsza się odporność organizmu, a także występują zaburzenia w gospodarce elektrolitowej. Występuje u przewlekle chorych, u których wykryto typ marasmus, a następnie dołączył dodatkowy czynnik obciążający (np. operacja). Często spotykany w przypadku ciężkiego martwiczego zapalenia trzustki, bądź w ciężkiej postaci choroby Leśniowskiego-Crohna [11, 16, 17]. Zgodnie z wytycznymi WHO, o niedowadze decyduje wskaźnik masy ciała o wartości niższej niż 18,5. Warto jednak poddać wytypowane w ten sposób jednostki szczegółowym badaniom, ponieważ niski wskaźnik BMI nie jest jedynym predyktorem występowania niedożywienia. W obecnych czasach, jako zdrowa, promowana jest bardzo szczupła sylwetka, do której dąży większość kobiet. Jeśli stosują odpowiednio zbilansowaną dietę oraz ćwiczenia fizyczne, niski wskaźnik wzrostowo- wagowy nie jest zagrożeniem. Jak wykazały badania, często osoby z wskaźnikiem BMI poniżej 18,5 stosują najbardziej urozmaiconą dietę, o najwyższej wartości kalorycznej względem innych badanych grup (osoby z normalną masą ciała oraz z nadwagą). Dieta ta dostarcza również odpowiednią ilość konkretnych składników pokarmowych, w tym tłuszczy i białka [12, 13]. Niestety, młode kobiety najczęściej wybierają głodówkę jako sposób na szybkie uzyskanie wymarzonej figury [14]. Zarówno to, jaki i źle zbilansowane diety prowadzą do szeregu niepożądanych i niebezpiecznych skutków, takich jak zaburzona równowaga wodno- elektrolitowa, spadek przemiany materii, obniżenie zawartości białka w organizmie czy wzrost zawartości kwasu moczowego. Niedostateczna podaż konkretnych substancji odżywczych skutkuje niedożywieniem, które powoduje szereg niebezpiecznych powikłań. Następstwa niedoborów pokarmowych zostały podzielone na dwie grupy pierwotne oraz wtórne. Do pierwszej grupy zalicza się spadek masy ciała, osłabienie siły mięśniowej, spadek aktywności życiowej, osłabienie odporności oraz pogłębiające się zmiany czynnościowe w narządach. Wśród wtórnych skutków znajduje się m. in. utrudnione gojenie się ran, podatność na infekcje oraz choroby [9]. Ogólnie niedożywienie można scharakteryzować jako stan wynikający ze stosowania nieodpowiedniej podaży w odniesieniu do potrzeb organizmu. Zazwyczaj jest to sku40 Typy niedożywienia Częstość występowania nieprawidłowej masy ciała Zarówno niedobór, jak i nadmiar masy ciała jest wysoce niekorzystny dla zdrowia. Światowa Organizacja Zdrowia od dawna zalicza zarówno zbyt niską, jak i zbyt wysoką do 2 z 10 czynników najbardziej zagrażających zdrowiu człowieka. WeAntropogen 3 (5)/wrzesień/2016 dług tejże organizacji, na świecie żyje ponad 1,5 mld ludzi z nadmierną masą ciała, z czego ponad 522 mln. to osoby otyłe [19]. Z kolei niedobór masy ciała jest problemem dla ok. 15 % społeczeństwa. Przez wiele lat w konkretnym społeczeństwie utrzymywał się tylko jeden z tych problemów zdrowotnych. W krajach rozwijających się dominowała niedowaga, natomiast w krajach rozwiniętych większym problemem stawała się nadwaga [20-21]. Obecnie stany te współwystępują - w krajach rozwijających się pojawia się coraz więcej osób otyłych, natomiast w krajach rozwiniętych obserwowany jest wzrost liczebności osób z niedoborem masy ciała [22-24]. W Polsce zdecydowanie większym problemem jest nadmiar masy ciała. Według danych Głównego Urzędu Statystycznego z 2009 roku 29,4 % Polek cierpi z powodu nadwagi, a 15,2% jest otyła. Zbyt małą masę ciała ma 4,3% badanych. W przypadku mężczyzn aż 44,8% ma nadwagę, a 16,6% cierpi z powodu otyłości. Niedowaga jest problemem dla 1,3% dorosłych Polaków. Porównując dane z 2009 i 2014 roku można zauważyć nieznaczny spadek ilości kobiet z normalną wagą ciała i tych z niedowagą na rzecz otyłych i z nadwagą. Z kolei mężczyźni są coraz bardziej otyli - odsetek Polaków z BMI wyższym niż 30 podniósł się aż o 2%. Wartości w pozostałych grupach spadły [25, 26]. 41 Bibliografia: 1. Siemińska L: Tkanka tłuszczowa. Patofizjologia, rozmieszczenie, różnice płciowe oraz znaczenie w procesach zapalnych i nowotworowych. Endokrynol Pol 2007, 58 (4)330-342. 2. Skowrońska B, Fichna M, Fichna P: Rola tkanki tłuszczowej w układzie dokrewnym. Emdokry, Otyłość i Zab Przem Mat 2005, 1 (3), 21-29. 3. Woynarowska B: Rozwój fizyczny oraz motoryczny dzieci i młodzieży. [w] Pediatria. red. Kawalec W, Ziółkowska H, Grenda R. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2015. 4. Zahorska-Markiewicz B, OlszaneckaGlinianowicz M: Zaburzenia przemiany materii [w] Patofixjologia kliniczna. Podręcznik dla studentów. Red. Zahorska-Markiewicz B, Małecka-Tendera E. Elsevier Urban&Partner, Wrocław, 2009. 5. Sawicki W: Histologia. Wydawnictwo Lekarski PZWL, Warszawa, 2009. 6. Rajala M.W, Scherer P.E: Minireview: The adipocyte-at the crossroads of Energy homeostasis, inflamation, and atherosclerosis. Endocrinology 2003, 144 (9), 3765-3773. 7. Kershaw E.E, Filer J.S: Adipose tissue as an endocrine organ. J Clin Endocrinol Metab 2004, 89 (6), 2548-2556. 8. Peckenpaugh N:- Otyłość i redukcja masy ciała [w] Podstawy żywienia i dietoterapia, red. wyd. I polskiego, Gajewska D. Elsevier Urban&Partner, Wrocław 2011. 9. Ziółkowska B: Psychospołeczne aspekty nienormatywnej masy ciała. Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 2014. 10. Długosz A, Niedźwiedzka E, Długosz T i wsp.: Ocena wpływu sytuacji społeczno-ekonomicznej na występowanie centralnego otłuszczenia na podstawie wskaźnika TALIA-DO-WYSOKOŚCI u młodzieży z małych miast i wsi w wieku 13-18 lat Projekt Polyses [w] Bromat Chem Toksykol 2012, XLV (3), 858-863. 11. Kokot F: Choroby wewnętrzne. Podręcznik akademicki t. 2, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa, 2004. 12. Trafalska E, Grzybowski A: Charakterystyka sposobu żywienia młodych kobiet z niedoborem masy ciała. Now Lek 2006, 75 (6), 538-542. 13. Głodek E, Gil M:- Stopień realizacji norm żywieniowych u kobiet o różnej wartości wskaźnika wagowowzrostowego. Bromat Chem Toksykol 2012, XLVI (2), 171-177. 14. Winiarska-Mieczan A, Poterucha E: Zagrożenie anoreksją i bulimią wśród studentek lubelskich uczelni. Prbl Hig Epidemiol 2010, 91 (1), 158-163. 15. Tejza B, Kurylak A, Krenska A i wsp.:: Niedożywienie u dzieci z chorobą nowotowrową. Pediat Pol 2011, 86 (2), 169-178 16. Schmidt C.W: Beyond Malnutrition: The Role of Sanitation in Stunted Growth. Environ Health Persp 2014, 122(11):A298-303. Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016 17. Biernat J, Wyka J: Stan odżywienia w aspekcie stanu zdrowia. Now Lek 2011, 80 (3), 209-212. 18. Kłęk S: Rola białka w niedożywieniu. Dietetyka 2007, 1 (2), 7-8. 19. Wąsowski M., Walicka M., MarcinowskaSuchowierska E: Otyłość-definicja, epidemiologia, patogeneza, Post Nauk Med 2007, XXVI (4), 301-306. 20. World Health Organization. 2000: Obesity: Preventing and Managing thehe Global Epidemic: Report of a WHO Consultation. World Health Organization, Geneva, Report No. 894. 21. Lobstein T, Baur L. Uauy R: Obesity in children and young people: a crisis in public health. Obes Rev 2004, 5 (1), 4-104. 22. Popkin B.M: The nutrition transion: an overviewof world patterns of change. Nutr Rev 2004, 62, S140341. 23. Monteiro C. A, Conde W. L, Popkin B.M: The burden of disease from undernutrition and overnutrition in countries undergoing rapid nutrition transition: a view from Brasil. Am J Public Health 2004, 94, 433442. 24. Caballero B: A nutrition paradox:underweight and obesity in developing countries. N Engl J Med 2005, 352:1514-16. 25. Notatka informacyjna GUS, 2015- Zdrowie i zachowanie zdrowotne mieszkańców Polski w świetle Europejskiego Ankietowego Badania Zdrowia (EHIS) 2014r. 26. Raport GUS, 2009- Stan zdrowia ludności w 2009r. 42 Antropogen 3 (5)/wrzesień/2016
