人類進化與疾病的關(guān)系

楊欣

人類進化的重要轉(zhuǎn)折點是直立行走，加上智力的進化，這就把人與動物從根本上區(qū)分開來。人類進化固然讓人類主宰了世界并創(chuàng)造了極大的物質(zhì)和精神文明，但是，進化的結(jié)果也讓人類付出了一定的代價。例如，直立行走讓人原來類似動物的腰和后肢之間的90°角拉成180°角，致使人的下肢易患關(guān)節(jié)炎和腰椎的椎間盤脫出癥，直立也容易讓人患胃下垂、子宮下垂和痔瘡等疾病。

但是，人類進化對今天人類健康影響最大的莫過于誘發(fā)富貴病，如糖尿病。

進化與糖尿病

很多人都知道，糖尿病與生活方式密切相關(guān)，表現(xiàn)在，吃得太多和吃得較好或太好，動得太少或不動。吃得較好是指，高脂肪、高蛋白和精米白面吃得太多，加上不運動，就會出現(xiàn)肥胖。肥胖既是一種表面上的富貴病，也與糖尿病的發(fā)生息息相關(guān)。肥胖程度越嚴(yán)重，二型糖尿病的發(fā)病幾率越高。中度肥胖者糖尿病的發(fā)生率高于同年齡正常體重者4倍，嚴(yán)重肥胖者二型糖尿病發(fā)病率為正常體重者的21倍。80%的二型糖尿病患者在確診時超重，肥胖可使二型糖尿病患者的預(yù)期壽命縮短8年。因此，肥胖是糖尿病發(fā)病的重要危險因素。

糖尿病的本質(zhì)是，對血糖進行吸收、轉(zhuǎn)化和利用的胰島素不足，導(dǎo)致體內(nèi)血糖過高。由于血糖不能降低，出現(xiàn)糖尿病高滲綜合征，表現(xiàn)為多飲、多尿、多食，并且倦怠乏力、反應(yīng)遲鈍等。而且，由于胰島素不足，機體不能充分利用葡萄糖，轉(zhuǎn)而加速分解脂肪和蛋白質(zhì)來補充能量和熱量，也就使體內(nèi)碳水化合物、脂肪及蛋白質(zhì)被大量消耗，再加上水分的丟失，使得病人體重減輕、形體消瘦。

血糖過高的產(chǎn)生是分解血糖的胰島素分泌不足和/或胰島素抵抗，即身體對胰島素利用能力減弱，主要是體內(nèi)脂肪細(xì)胞、肝細(xì)胞等（統(tǒng)稱為胰島素的靶細(xì)胞）對胰島素不敏感。這一切都與肥胖有關(guān)，但更與“節(jié)儉基因”有關(guān)。如果說生活方式是糖尿病的外因，那么，則必須通過人的“節(jié)儉基因”這一內(nèi)因起作用。

美國密歇根大學(xué)的人類遺傳學(xué)家詹姆斯·尼爾（James V·Neel）在1962年12月的《美國人類遺傳學(xué)》雜志發(fā)表文章，首次以“節(jié)儉基因假說”來闡明糖尿病的病因和病理，如今這一假說已得到相當(dāng)多的認(rèn)同。尼爾認(rèn)為，在遠(yuǎn)古時期，人們以狩獵及采摘野果為生，常常是食不飽腹，能量短缺，忍饑挨餓。人類的祖先在經(jīng)年累月適應(yīng)當(dāng)時的饑餓環(huán)境后，慢慢進化出了能有效儲存能量的能力。在進化中，那些能夠在進食后較多地將食物能量以脂肪形式儲存起來的個體會因為能長期耐受饑餓而存活下來，這就使得他們具有生存的優(yōu)勢。

而幫助人們有效儲存和控制能量的能力便體現(xiàn)在基因中，這類基因稱為節(jié)儉基因。在饑荒來臨時，擁有這種基因的人就可能躲過饑饉，避免死亡。而缺少節(jié)儉基因的人則會在優(yōu)勝劣汰的進化中被淘汰。隨著人類千萬年的進化，節(jié)儉基因便代代薪火相傳，成為大多數(shù)人體內(nèi)的一種優(yōu)勢基因。

然而，今天的人類通過創(chuàng)造性勞動在創(chuàng)造精神文明的同時生產(chǎn)了極大和極豐富的物質(zhì)，其中就包括大量的各種食物。今天，人們對主要是大魚大肉這類豐盛的高脂肪和高蛋白的食物攝入過多，但又貪圖安逸和舒適，懶于運動，具有節(jié)儉基因的人就可能患糖尿病。因為，人們攝入的多余能量會通過脂肪儲存起來。脂肪變多的結(jié)果則是肥胖。當(dāng)然，肥胖只是第一步，它為心腦血管病和糖尿病奠定了堅實的基礎(chǔ)。

吃得多吃得好和運動少的結(jié)果是脂肪貯存起來，這是靠胰島的β細(xì)胞分泌的胰島素來降低血糖，從而實現(xiàn)脂肪的貯存。人體許多組織的細(xì)胞膜上都存在著胰島素受體。胰島素必須與靶細(xì)胞，如脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞膜上的胰島素受體結(jié)合后，才能發(fā)揮生物效應(yīng)。每個脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞膜上大約有30萬個胰島素受體。當(dāng)血糖濃度升高時，胰島素分泌增加，再與脂肪細(xì)胞等靶細(xì)胞上的胰島素受體結(jié)合，可以讓從食物中吸收進血液的糖分加速進入脂肪、肝臟、肌肉等組織，并以糖原的形式貯藏起來備用。這也意味著，胰島素可以把體內(nèi)一部分多余的糖分趕入到脂肪組織里，并將這些糖分轉(zhuǎn)化成脂肪貯藏起來。這個過程是，胰島素促進肝臟合成脂肪酸，使甘油三酯（TG）合成增多，極低密度脂蛋白合成增快，還可以抑制脂解酶的活性，從而抑制脂肪的分解，加速脂肪的貯存。同時，胰島素也不讓脂肪組織隨便分解成葡萄糖，以免引起血糖過高。

脂肪貯存的結(jié)果是肥胖，而肥胖是因為脂肪細(xì)胞的體積變得更肥大，而不是數(shù)目的增加。因為人在進入青春期后，體內(nèi)脂肪細(xì)胞的數(shù)量基本固定了下來，脂肪細(xì)胞變大以后，細(xì)胞上的胰島素受體減少，對胰島素的敏感性降低，出現(xiàn)胰島素抵抗。為了保證血糖不升高，胰島需要大量工作，以釋放更多的胰島素，結(jié)果也產(chǎn)了高胰島素血癥。天長日久，胰島在超負(fù)荷運轉(zhuǎn)下就會不堪重負(fù)，功能衰竭，難以正常分泌胰島素。結(jié)果是血液中的胰島素水平降低，血糖持續(xù)升高，糖尿病就發(fā)生了。

所以，從遠(yuǎn)古的節(jié)儉基因到今天的物質(zhì)豐富后的肥胖，再到糖尿病，完成了富貴病的轉(zhuǎn)型或形成。

基因新發(fā)現(xiàn)和致病新機理

節(jié)儉基因只不過是對糖尿病的一種形象說明，但是今天的研究發(fā)現(xiàn)，更多的基因與糖尿病相關(guān)，它們都通過一系列復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)造成肥胖、胰島素抵抗和胰島素分泌不足，從而誘發(fā)糖尿病。這也是人類進化導(dǎo)致基因變化，從而誘發(fā)疾病的一種反映。

迄今，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了45個二型糖尿病的易感基因，但是大多數(shù)都是在歐洲人群中首次發(fā)現(xiàn)的。而東亞人群的二型糖尿病易感基因則發(fā)現(xiàn)較少，目前僅有7個易感基因是在東亞人群中發(fā)現(xiàn)的。這些基因包括，位于9號染色體臨近CDKN2A/CDKN2B的非編碼區(qū)、3號染色體上的IGF2BP2和CDKAL1基因，以及與二型糖尿病危險相關(guān)的TCF7L2、SLC30A8、HHEX、PPARG、KCNJ11和FTO等基因。

現(xiàn)在，對亞洲人群的糖尿病易感基因的研究正在取得突破。2011年12月11日的《自然遺傳學(xué)》雜志發(fā)表了上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院賈偉平教授研究組與韓國、新加坡等國研究人員共同進行的一項研究。這項研究匯集超過了5萬例樣本，發(fā)現(xiàn)了8個新的二型糖尿病易感基因。

研究人員首先匯集了各研究組已經(jīng)完成的共6952名病人和11865名對照組成員的基因組數(shù)據(jù)，隨后在5843名病人和4574名對照組成員中，對前期選取的200余個基因位點進行驗證，發(fā)現(xiàn)了19個可能的潛在易感基因位點。最后，在12284名病人和13172名對照組人群中，對19個潛在位點進行分析，最終確認(rèn)了8個新的二型糖尿病易感基因。

當(dāng)然，這些基因是如何影響胰島素的分泌、胰島素抵抗、血糖的轉(zhuǎn)化等則需要進一步的研究來說明。這也意味著，影響糖尿病發(fā)病的基因有很多，而且必須共同作用才能導(dǎo)致人發(fā)病。而研究人員的另一些研究也說明，由于人體無法增加或修補分泌胰島素的β細(xì)胞，同樣是糖尿病發(fā)病的誘因。

美國得克薩斯大學(xué)健康科學(xué)中心的弗朗科·佛利（Franco Folli）博士的研究小組最近在《公共科學(xué)圖書館綜合》上發(fā)表的研究結(jié)果顯示，人體缺乏β細(xì)胞是造成胰島素分泌減少從而誘發(fā)糖尿病的原因之一。但是，機體是有能力復(fù)制和生成β細(xì)胞的。不過，這需要由內(nèi)分泌的信號來調(diào)節(jié)。這個信號就是叉頭蛋白家族1（FoxO1）。由于這個信號缺乏，β細(xì)胞就無法復(fù)制，因此晚期二型糖尿病患者會出現(xiàn)胰島素分泌障礙，胰島素降低，使得病情惡化。

但是，如果能使胰島素信號傳導(dǎo)途徑恢復(fù)正常，就可以復(fù)制β細(xì)胞，以阻止β細(xì)胞的減少，讓胰島素分泌重新恢復(fù)正常，由此也可以治療糖尿病。不過，根據(jù)這一機理研發(fā)出可供臨床使用的藥物，可能需要較長的時間。

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