Zdravlje: Kako je bubonska kuga promenila ljudski imuni sistem

Pod mikroskopom, Yersinia pestis ne izgleda ništa posebno.

Ima prilično standardan oblik za bakteriju – neku vrstu kratke šipke sa zaobljenim krajevima – i relativno je slabo pokretna.

Ali, ona je zaslužna za bolest, koja je nekada davno istrebila trećinu stanovništva Evrope i izazvala milione smrti širom sveta.

Samo pominjanje reči bubonska kuga kod ljudi izaziva istovremeno strah i fascinaciju, čak i danas.

Ova bolest je sada izuzetno retka i u SAD i u Evropi, uglavnom zahvaljujući promeni stila života koja sprečava da se lako prenosi na ljude preko zaraženih muva.

Čak i kad se to desi, može relativno lako da se leči uz pomoć antibiotika, koji spasavaju živote.

Ali se ti slučajevi i dalje dešavaju.

• Naučnici veruju da znaju odakle je krenula Crna smrt u srednjem veku

• On je prenosio kugu pre 5.000 godina

• Uputstvo o karantinu i distanciranju staro više od 400 godina

Najskorije, jedan čovek u Oregonu, u SAD, zarazio se bubonskom kugom od vlastite kućne mačke.

To nije nešto što predstavlja ogromno iznenađenje za evolucionog genetičara Pola Normana, koji proučava bubonsku kugu na Univerzitetu u Koloradu, u Anšucu.

„Još uvek postoje mali džepovi zaraze u Americi“, kaže on.

Ona još uvek cirkuliše u divljim životinjama kao što su veverice i prerijski psi, dodaje on.

U Americi se u proseku prijavi oko sedam slučajeva kuge kod ljudi, mada su smrti mnogo manje česte – samo 14 između 2000. i 2020. godine.

U nekim delovima sveta, kao što je Madagaskar, ova bolest je mnogo češća.

Madagaskar još uvek pogađaju epidemije bubonske kuge, koje se povremeno dešavaju u urbanim oblastima, što dovodi do povećane zabrinutosti među zdravstvenim vlastima

Ali iako je relativno retka u poređenju sa prošlošću, bubonska kuga je ostavila traga na ljudsku vrstu i još uvek se može naći u genomima ljudi koji žive dan-danas.

Smatra se da je Yersinia pestis pohodila ljude hiljadama godina.

DNK dokazi bakterija pronađeni su u skeletima od pre 4.000 godina.

Ali u ranom 14. veku, jedan soj ove bakterije u Evropi je eksplodirao kao Crna smrt.

Veruje se da je potekla iz sela oko doline Čui u današnjem Kirgistanu, verovatno se prenoseći preko muva zaraženih mrmota na ljude pre nego što se raširila po Evropi duž trgovačkog Puta svile.

Sve do 14. veka Crna smrt pobila je više od 50 miliona Evropljana, prema procenama zasnovanim na istorijskim spisima i svedočanstvima.

Skorija istraživanja poljoprivrednih aktivnosti toga vremena pokazuju da cena možda nije bila toliko dramatična svuda, jer je neke oblasti bolest poharala, dok druge jedva da je dotakla.

Tokom vekova, međutim, procenjuje se da je kuga ubila najmanje 200 miliona ljudi.

Zato što su epidemije kuge bile toliko katastrofalne, istraživači se odavno pitaju da li su one ostavile trajni otisak na ljudskom imunom sistemu.

Jedna konkretna teorija sugeriše da je Crna smrt mogla biti dovoljno rasprostranjena u 14. veku da stvori neki oblik prirodne selekcije.

Ideja je bila da su neki pojedinci koji su preživeli kugu mogli da proslede budućim generacijama genetske osobenosti koje su im pomogle da to urade.

„Crna smrt je izvršila ogroman pritisak na ljudsku populaciju Evrope“, kaže Norman.

„Bila je uporna i štetna, a svako sa najmanjom prednošću u toj situaciji genetskim putem imao je više šanse da preživi“, dodaje.

Ali sve do relativno nedavno, sakupljanje bilo kakvih podataka koji bi odgovorili na ovo pitanje bilo je skoro pa nemoguće.

Sekvenciranje DNK iz skeleta drevnih žrtava kuge pronađenih u masovnom grobnicama težak je proces, jer naučnici često moraju da rade sa najsitnijim fragmentima DNK, među kojima su mnogi izuzetno kontaminirani.

„Prilično je uobičajeno otkriti da je većina DNK potekla zapravo iz tla ili bakterija koje su zaposele skelet pošto je osoba umrla“, kaže Pontus Skoglund, švedski genetičar, koji vodi laboratoriju drevne genomike na londonskom Institutu Fransis Krik.

Stručnjaci su otkrili, međutim, jedan komad skeleta u kom još uvek pouzdano može da se nađe netaknuti ljudski DNK.

Nazvan lavirint kostiju, on je u unutrašnjem uvu i jedan je od najgušćih delova ljudskog tela.

„To je najuspešnije mesto za izvlačenje DNK“, kaže Norman.

„To je veoma, veoma sićušna kost, još uvek zaštićena u uzorcima lobanja. Bez želje da se bude suviše eksplicitan, morate da bušite zaista duboko da biste stigli do te kosti, dok je nešto poput nožne kosti izuzetno porozno i bakterije stignu mnogo lakše do nje“, objašnjava.

U poslednje tri godine ovo je donelo nove uvide u to ko je preživljavao prošle epidemije kuge i zašto.

Regulacija imuniteta

Sistem humanog leukocitnog antigena (HLA) čini grupa gena koji kodiraju proteine na površini naših ćelija, što igra važnu ulogu u koordinisanju imune reakcije.

Skorašnja studija pokazala je da su neki ljudi, asimptomatični na kovid-19, posedovali određene varijante HLA koje su se ponašale kao oblik prirodne zaštite od virusa.

„Uloga HLA gena je da identifikuju stranu invaziju u telu i usmere imuni sistem na traženje ćelija zaraženih proteinima patogena i unište ih.

„Relativno retke varijante ovih gena mogu da pomognu nekim ljudima da prežive pandemiju i da je broj smrti od kovida bio mnogo veći, ljudska populacija bi ostala sa mnogo većom učestalošću ovih varijanti“, kaže Norman.

On je sa kolegama 2021. godine pokazao da su varijante HLA igrale ulogu u određivanju ko je preživnjavao srednjovekovne epidemije kuge.

Istraživači su analizirali masovnu grobnicu žrtava kuge iz 16. veka u nemačkom gradu Elvangenu, i sekvencirali genome iz 36 skeleta.

Kad su ih uporedili sa DNK ljudi koji žive u Elvengnenu danas, otkrili su da stanovnici grada iz 21. veka imaju suptilne razlike u raznim HLA genima, što je najverovatnije učinilo njihove pretke sposobnijim u odbrani od Yersinia pestis.

Pre dve godine, međunarodna grupa istraživača pokušala je da istraži kako je Crna smrt uticala na ljudski imunitet sakupivši genetske uzorke iz skeleta oko 500 ljudi sa groblja u Londonu i širom Danske koji su umrli pre, tokom i posle pandemije iz 14. veka.

Uočili su obrasce koji se tiču gena zvanog ERAP2, koji kodira protein poznat po pomaganju ljudskim imunim ćelijama u borbi protiv Yersinia pestis i drugih patogena.

Ali jedna varijanta ERAP2 proizvodi ograničeniji oblik proteina, dok druga pravi celoviti.

Studija je pokazala da su srednjevekovni Londonci i Danci koji su nosili u sebi potonju varijantu ERAP2 bili dvaput skloniji da prežive Crnu smrt.

Do kraja 14. veka, istraživači su otkrili da je 50 odsto pregledanih Londonaca i 70 odsto Danaca posedovalo ovu varijantu.

Međutim, potrebne su dodatne analize.

Skoglund kaže da istraživači moraju da prouče još hiljade genoma pojedinaca koji su živeli širom Evrope u vreme Crne smrti i naknadnim vekovima da bi videli da li su adaptacije kao što je varijanta ERAP2 postale istinski široko rasprostranjene i integrisane u našu DNK.

„Svaki gen koji je imao zaštitni efekat protiv ove epidemije mogao je da dobije popriličan podstrek u učestalosti posle jednog takvog događaja.

„Ali to je moglo da se desi tek posle nekoliko generacija“, kaže on.

Skoglund se čak pita da li su bolesti kao što su velike boginje, koje su bile još upornije i zaraznije od kuge, ubivši više stotina miliona ljudi, mogle da imaju veći uticaj na oblikovanje savremenih imunih sistema.

Ali kuga zadržava određenu fascinaciju, a mi možemo da steknemo dragocene informacije na osnovu proučavanja kako su uticale na naše daleke pretke.

„Proučavanje kako se kuga razvija i zašto su određeni sojevi bili zarazniji u pogledu smrtnosti važno je za razumevanje evolucije sojeva koji mogu da postanu problematični“, kaže Hendrik Poinar, evolucioni biolog sa Univerziteta Mekmaster u Ontariju, u Kanadi.

Skoglund ukazuje na studiju koju je uradio na žrtvama kuge pronađenim u Somersetu i Kambriji u Velikoj Britaniji od pre oko 4.000 godina, kad je Yersinia pestis tek trebalo da razvije sposobnost da se širi preko muva.

„U DNK možemo da vidimo da bakterije nisu posedovale genetski faktor koji bi im omogućio ovu transmisiju preko muva.

„Ali razvijanje toga imalo je drastične posledice po ljudsko zdravlje, ali možemo da naučimo nešto i na osnovu toga kako je evolucija rešavala probleme u prošlosti, kako je dolazila do bioloških mehanizama za borbu protiv tih bolesti pre više hiljada godina. To je od ključne važnosti, zato što ta saznanja možemo da iskoristimo sa vakcinama i izradom lekova danas“, dodaje.