A expressão gênica imunológica pode gerar status social

Um estudo de babuínos selvagens dá uma nova visão sobre a evolução da dominância social.

Norte do Monte Kilimanjaro, cientistas têm observado mais de 1.500 babuínos selvagens (Papio cynocephalus) ao longo de quatro décadas, como parte do projeto The Amboseli Baboon Project.

Fonte: Paul Mannix (Babuíno, Parque Nacional Amboseli, Quênia) [CC BY-SA 2.0]

Hierarquia social provoca estresse psicológico. Composto por recursos precários, o estresse causa estragos no sistema imunológico. Destrói a capacidade do organismo de se defender de patógenos, de suprimir o crescimento de mutações causadoras de câncer e de se adaptar a choques ambientais. Assim, quando a desigualdade aumenta, os mais desfavorecidos podem esperar viver vidas mais curtas, mais doentes e geralmente mais miseráveis ​​do que os que estão no topo. Pelo menos essa foi a história até agora. Uma nova pesquisa, no entanto, sugere que tenhamos pelo menos uma parte dessa história de trás para frente.

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Alto status social pode ser um resultado de, e não apenas uma causa de, mudanças na inflamação, de acordo com um novo estudo de primatas no Quênia por uma equipe de biólogos da Duke. No entanto, a equipe descobriu o papel da expressão do gene imune apenas em machos, enquanto o mesmo não conseguia explicar o status social das fêmeas. A genética sozinha não pré-determinou o grau de dominância.

“Encontramos assinaturas de status de dominância em vias pró-inflamatórias. Mas havia muita dependência de contexto. Nem todas as hierarquias são iguais ”, disse Jenny Tung, Professora Associada de Biologia e Antropologia Evolucionária na Duke University e Diretora Associada do Projeto de Pesquisa Amboseli Baboon no Quênia.

Os cientistas recorrem frequentemente aos parentes mais próximos da nossa espécie no reino animal, os primatas não humanos na natureza, para compreender a relação entre as hierarquias sociais e a saúde. Um dos programas mais antigos e bem sucedidos de hoje é o Projeto de Pesquisa Babei de Amboseli, no Quênia, onde durante as quatro décadas desde sua criação, cerca de 1.500 babuínos foram estudados ao longo de várias gerações. O esforço começou quando, em 1963, dois jovens biólogos de campo, Jeanne e Stuart Altmann, viajaram pelo Quênia e pela Tanzânia em busca de um local para estudar a história natural dos babuínos da savana. Agora, em Princeton, Jeanne Altmann co-dirige o projeto com Susan C. Alberts, da Duke, a estudante de pós-graduação dos casais nos anos 80. Outros membros do grupo são Jenny Tung de Duke e Elizabeth Archie de Notre Dame, ambos treinados como estudantes de pós-graduação com Alberts.

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Décadas de observação de babuínos em seu habitat natural permitiram que os pesquisadores definissem com precisão as hierarquias sociais do grupo. De acordo com Tung, pesquisadores do Projeto de Pesquisa Amboseli Baboon registraram observações diárias sobre babuínos selvagens de savana desde 1971. Além disso, o acesso continuado à população no Parque Amboseli permitiu que a equipe de Tung coletasse amostras de sangue de babuínos que conheciam de longo prazo. observações. Para coletar dados para este estudo, Tung viajou para o Quênia durante um período de quatro anos com sua aluna de pós-graduação Amanda J. Lea, a primeira autora do estudo e agora um pós-doutorado na Universidade de Princeton.

Graças aos recentes avanços na tecnologia, o laboratório de Tung na Duke hoje é capaz de obter uma visão sem precedentes da biologia de um organismo apenas a partir de uma gota de sangue. Para entender a direção da relação entre regulação do sistema imunológico e status social em babuínos selvagens, a equipe combinou genótipos, dados de expressão gênica e outros marcadores moleculares de 61 babuínos com dados observacionais detalhados da classificação social dos mesmos sujeitos em seu habitat natural. Amboseli, no Quênia. Eles se propuseram a responder à questão de saber se mudanças na regulação do sistema imunológico poderiam preceder a posição do status social, e não o contrário. Em outras palavras, a expressão do gene imunológico poderia impulsionar a posição dominante em vez de apenas ser influenciada por ela?

“Fundamentalmente, tentamos estabelecer se algo é causal, em vez de apenas correlacionado. Uma maneira clássica de fazer isso é usar um projeto controlado randomizado, mas não podemos forçar babuínos selvagens a mudar sua expressão de genes imunológicos ”, disse o professor Tung.

Assim, em vez de um desenho controlado randomizado, Tung e seus colegas usaram o que é chamado de abordagem de randomização mendeliana. “Talvez a natureza tenha feito essa randomização para nós”, explica Tung. “Talvez a natureza tenha dado aleatoriamente aos sujeitos diferentes genes de regulação do sistema imunológico, e esses genes não têm relação com a dominância”.

Lea explica que a abordagem de randomização mendeliana tem suas raízes na epidemiologia humana. Por exemplo, ao avaliar a relação entre triglicerídeos e doenças cardíacas, os epidemiologistas não podem atribuir aleatoriamente altos e baixos níveis de triglicérides a diferentes pacientes. Em vez disso, eles exploram o fato de que os genótipos são randomizados ao nascimento. Depois de classificar os indivíduos com base nos genes que conhecemos carregamos o risco de triglicerídeos elevados, os pesquisadores podem testar com mais precisão se os níveis de triglicérides no sangue ainda são capazes de prever doenças cardíacas. As duas suposições-chave que tornam essa abordagem válida são (1) que genes específicos usados ​​na verdade são capazes de prever os níveis de triglicérides no sangue e (2) que os mesmos genes não se relacionam com outros fatores, como o acesso a cuidados de saúde, que podem causar doença cardíaca independente dos níveis de triglicerídeos no sangue. Traduzindo a analogia para o seu trabalho, os pesquisadores supõem razoavelmente que os genes direcionam as vias do sistema imunológico. Eles também assumem que os genótipos são atribuídos aleatoriamente ao nascimento, e que os genes imunológicos não são determinados pelo grau de dominância nem causam classificação de dominância através de outros mecanismos além da função do sistema imunológico.

Armados com uma riqueza de dados comportamentais sobre hierarquias de babuínos na natureza, a equipe se propôs a aplicar essa abordagem de randomização mendeliana para testar se mudanças na regulação do sistema imunológico poderiam impulsionar o status social. Usando amostras de sangue de 61 babuínos com diferentes lugares nas hierarquias observadas, a equipe traçou o perfil do DNA dos indivíduos para determinar o genótipo, sequenciou o RNA para medir a expressão gênica. Eles isolaram glóbulos brancos com base em seus receptores de superfície celular e os cultivaram em laboratório para estudar sua resposta quando expostos a lipopolissacarídeos, um componente de bactérias Gram-negativas. Em vez de observar a resposta de todo o organismo a uma infecção, eles observaram níveis precisos de biomarcadores resultantes de uma exposição a um antígeno conhecido. O ambiente controlado do laboratório permitiu que a equipe excluísse outros fatores potenciais que modificam a regulação do sistema imunológico e padronizem o estímulo em indivíduos com diferentes níveis de dominância na natureza.

No geral, os experimentos descobriram que os machos de alto status tinham 2.277 genes que foram regulados de maneira diferente e, de maneiras específicas, em machos de baixo status. A equipe também descobriu que estes foram enriquecidos para o gene que codifica o receptor toll-like 4 (TLR4), que é responsável pela detecção de bactérias Gram-negativas, bem como um conjunto de genes a jusante ativados por TLR4 que desempenham um papel em um Via pró-inflamatória mediada por NFkB. Em contraste, apenas a expressão de 25 genes diferiu entre mulheres de baixo e alto status. Mais do que apenas diferentes em toda a hierarquia, os sistemas imunológicos dos machos de baixa e alta classificação responderam de maneira diferente quando estimulados em laboratório com lipopolissacarídeos, um componente das bactérias Gram-negativas.

A equipe acredita que é a dependência de contexto e a diversidade de hierarquias naturais que explicam as diferenças específicas de sexo que eles descobriram. Babuínos machos e fêmeas vivem em hierarquias. No entanto, Tung e sua equipe observaram que os machos vivem em hierarquias dinâmicas altamente competitivas baseadas na capacidade de lutar. Os babuínos dominantes podem ser desafiados a qualquer momento por membros subordinados da comunidade, e o vencedor da luta ganha novo domínio sobre os derrotados. Em contraste, a equipe descobriu que as mulheres vivem em hierarquias baseadas em nepotismo relativamente estáveis.

Tung pede precauções ao tentar aplicar a pesquisa da equipe às hierarquias humanas. Ela explica que o objetivo principal de sua pesquisa é entender os custos e benefícios de ser social. Ela está interessada em como a adversidade social, o status social e a integração social estão relacionados aos traços de aptidão evolutiva dos animais, o principal deles é sua capacidade de reproduzir e transmitir seu código genético aos filhos.

Mas Tung também admite: “Nós, nós mesmos, somos animais sociais, e há muitos casos em que as estruturas sociais afetam a saúde”. Esse fenômeno é conhecido pelos cientistas como o gradiente social em saúde. “É importante entender as condições sob as quais os gradientes sociais surgem e quais são os mecanismos fisiológicos que conectam as hierarquias sociais aos resultados da saúde e da doença”.

A pesquisa de Tung e seus colegas sugere que a razão pela qual observamos a ligação entre status social e saúde pode ser por causa da chamada “seleção de saúde”, onde certos mecanismos fisiológicos e moleculares dão origem a diferenças na capacidade de avançar em uma hierarquia social. para obter dominância.

Mas ainda mais interessante, a mesma pesquisa adverte que qualquer ligação entre saúde e classificação social é dependente do contexto. De acordo com Tung e Lea, pesquisas futuras também devem considerar como surgem as hierarquias, quão dinâmicas elas são, como elas se sobrepõem às hierarquias sociais concorrentes e como elas podem ser semelhantes ou diferentes entre as espécies.

O artigo da equipe está publicado no bioRxiv, o arquivo on-line de fonte aberta de artigos de pesquisa em biologia. A principal autora é Amanda J. Lea e a autora sênior é Jenny Tung. Outros co-autores incluem Elizabeth A. Archie, Susan C. Alberts, e uma equipe de pesquisadores afiliados com o Instituto de Pesquisa de Primatas dos Museus Nacionais do Quênia: Mercy Y. Akinyi (também na Duke), Ruth Nyakundi, Peter Mareri, Fred Nyundo e Thomas Kariuki.

Referências

Lea AJ, Atkinyi, MY, Nyakundi, R., et al. (2018) A expressão gênica imune associada à classificação de domínio é difundida, específica de sexo e precursora de alto status social em babuínos machos selvagens. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/366021.

Projeto de pesquisa do babuíno de Amboseli, http://amboselibaboons.nd.edu/