O niebezpieczeństwach związanych z jedzeniem bobu

Nadszedł czerwiec i każdy smakosz bobu może delektować się tym warzywem przyrządzonym na różne sposoby. Niewystępujący w formie dzikiej wyka bób (Vicia faba) to roślina z rodziny bobowatych (Fabaceae, dawna nazwa motylkowate). Uprawiany w basenie Morza Śródziemnego już 10 000 lat temu, był prawdopodobnie jedną z pierwszych udomowionych roślin. Wymieniony dwukrotnie w Biblii (Druga Księga Samuela, Księga Ezechiela), był ceniony przez starożytnych Rzymian (Ryc. 1). Jego nasiona są bogate w białko i błonnik, zawierają też dużo kwasu foliowego (100 g bobu zaspokaja 44% dziennego zapotrzebowania). Przy tych wszystkich zaletach jego spożycie może spowodować przykre konsekwencje, o czym prawdopodobnie wiedział Pitagoras, zabraniając członkom swojego towarzystwa jedzenia bobu. Dlaczego bób ma takie dziwne właściwości, które ujawniają się tylko u niektórych osób? Ma to związek z malarią, która jest jedną z najbardziej niebezpiecznych chorób zakaźnych. Osoby, u których po zjedzeniu bobu występują objawy choroby zwanej fawizmem (o czym poniżej), są na malarię w mniejszym lub większym stopniu oporne.

Ryc. 1. Wyka bób (Vicia faba). Żródło: Otto Wilhelm Thomé, Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz 1885, Gera, Germany. Domena publiczna.

Co jest złego w bobie?

Nasiona bobu zawierają pirymidynowe glikozydy (czyli pirymidynowe pierścienie z przyłączonymi cukrami) o nazwach wicyna i konwicyna (Ryc. 2). Nazwa pochodzi od łacińskiej nazwy bobu. Zależnie od odmiany może ich być do 2% suchej masy. Młody bób zawiera ich najwięcej. Jelitowe enzymy zwane glukozydazami odłączają cukry, tworząc pirymidynowe związki o nazwach diwicyna i izouramil. Są one silnymi utleniaczami, co daje im właściwości bakterio- i grzybobójcze. Te enzymy są też obecne w bobie, dlatego jego nasiona nie gniją. Ale spożycie bobu może u niektórych ludzi spowodować chorobę zwaną fawizmem.

Ryc. 2. Wicyna i konwicyna. Źródło: Wikipedia, domena publiczna.

Fawizm

Fawizm jest chorobą spowodowaną spożyciem bobu u osób z niedoborem dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej (G6PD). Jest to najczęściej występująca na świecie enzymopatia, czyli choroba genetyczna spowodowana przez mutację w genie kodującym enzym. Szacuje się, że ma ją ok. 400 milionów ludzi na świecie. Objawy fawizmu to wymioty, gorączka, bóle głowy, ból brzucha, żółte zabarwienie skóry i ciemne zabarwienie moczu. Wszystkie są spowodowane niewłaściwym działaniem dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej. A jaką rolę pełni ten enzym?

Dehydrogeneza glukozo-6-fosforanowa i szlak pentozofosforanowy

Dehdrogenaza glukozo-6-fosforanowa (kodowana przez gen G6PD) to pierwszy enzym szlaku pentozosforanowego, który przekształca glukozę w rybozę. Glukoza jest heksozą, czyli zawiera sześć atomów węgla, a ryboza jest pentozą, czyli zawiera pięć atomów węgla. Ryboza i jej kuzynka deoksyryboza wchodzą w skład nukleotydów, a te z kolei w skład kwasów nukleinowych (DNA i RNA). ATP, nasz główny przenośnik energii, też zawiera rybozę. Dlatego synteza pentoz jest niezbędna do życia (Ryc. 3).

Ryc. 3. Szlak pentozofosforanowy. Rybulozo-5-fosforan może przekształcić się w rybozo-5-fosforan w reakcji katalizowanej przez izomerazę fosfopentozową. Źródło: Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L, Biochemistry. Licencja CC BY 3.0.

Szlak pentozofosforanowy jest też głównym producentem NADPH, czyli fosforanu NADH. O NADH jako przenośniku elektronów pisałem w tekście o cyklu Krebsa. Jaka jest różnica miedzy NADH i NADPH? Ten drugi ma dodatkową resztę fosforanową przyłączoną do drugiego atomu węgla rybozy. Jego funkcja też jest inna: dostarcza elektronów w reakcjach anabolicznych, czyli związanych z syntezą złożonych cząsteczek. NADPH jest konieczny w syntezie kwasów tłuszczowych, sterydów, neuroprzekaźników i cholesterolu. Różni się tym od NADH, który przenosi elektrony w reakcjach katabolicznych, czyli związanych z wytwarzaniem ATP (Ryc. 4).

Ryc. 4. Przenośniki elektronów NADH i NADPH. Domena publiczna.

Reaktywne formy tlenu

Tlen jest niezbędny do życia, bo przeniesienie elektronów ze związków organicznych na tlen zapewnia nam energię w postaci ATP. Proces ten nazywany jest oddychaniem komórkowym i zachodzi w mitochondriach. Cząsteczka tlenu może ulegać w nich czteroelektronowej redukcji, a energia uwolniona podczas tego procesu wykorzystywana jest do syntezy ATP. Pewna jednak liczba cząsteczek tlenu w procesie oddechowym ulega redukcji jednoelektronowej. W wyniku takiej redukcji powstaje anionorodnik ponadtlenkowy O2• (czyli cząsteczka tlenu z jednym niesparowanym elektronem). Ogólnie, 0,1% – 2% pobieranego tlenu ulega przekształceniu do tego rodnika. Jest on najważniejszym źródłem rodników O2• w większości komórek aerobowych, czyli używających tlenu do pozyskiwania energii. Takie rodniki nazywane są reaktywnymi formami tlenu (Ryc. 5). 

Ryc. 5. Powstawanie reaktywnych form tlenu. Źródło: Agnieszka Szuster-Ciesielska, wykład.

Reaktywne formy tlenu są to związki zawierające atom tlenu z niesparowanym elektronem lub wiązania O-O. Mogą one utleniać białka, lipidy i kwasy nukleinowe, prowadząc do trwałego uszkodzenia struktur komórkowych, a nawet  śmierci komórki. Nasze komórki dysponują licznymi mechanizmami likwidacji takich form i na ogół robią to całkiem sprawnie, ale czasem dochodzi do stanu braku równowagi między działaniem reaktywnych form tlenu a zdolnością do ich szybkiej likwidacji. Sytuację taką nazywamy stresem oksydacyjnym.

Stres oksydacyjny i glutation

Nasze komórki mają kilka mechanizmów obrony przed stresem oksydacyjnym. Do najważniejszych należą związane z glutationem. Jest to peptyd składający się z trzech reszt aminokwasowych: glutaminianu, cysteiny i glicyny. Może występować w dwóch formach: utlenionej czyli dimerycznej (GSSH), i zredukowanej czyli monomerycznej (GSH). Stosunek formy zredukowanej do utlenionej jest miarą stresu oksydacyjnego w komórce. W zdrowych komórkach 90% glutationu jest w formie zredukowanej. Reakcja neutralizacji nadtlenków wygląda następująco:

2 GSH + R2O2 → GSSG + 2 ROH (gdzie R = H lub alkil)

Reakcja neutralizacji wolnych rodników tak:

GSH + R →  ½ GSSG + RH.

Czyli zredukowany glutation (GSH) „wyłapuje” reaktywne formy tlenu i zamienia się w utleniony glutation (GSSG). Takie właśnie reaktywne formy tlenu powstają w wyniku działania substancji zawartych w bobie. Jak ten utleniony glutation zmienić z powrotem w zredukowany? Tę reakcję katalizuje reduktaza glutationowa, która wymaga NADPH jako donora elektronów. Jeżeli stężenie NADPH jest niskie, reduktaza glutationowa nie może zredukować glutationu i komórki stają się bezbronne wobec reaktywnych form tlenu (Ryc. 6).

Ryc. 6. Reakcja katalizowana przez reduktazę glutationową. Źródło: Wikipedia,  Licencja CC BY 3.0.

Skutki niedoboru dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej

Głównym producentem NADPH w komórce jest dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa. Znamy ponad 170 mutacji w tym genie: większość z nich to mutacje missensowne, czyli takie, które powodują zmianę jednej reszty aminokwasowej na inną. Enzymy z takimi mutacjami przeważnie działają, ale na ogół mniej wydajnie. Skutkiem jest brak NADPH, który może się dać we znaki po spożyciu bobu. Zwłaszcza w krwinkach czerwonych, które są narażone na stres oksydacyjny ze względu na stały kontakt z tlenem. Co się dzieje? Reaktywne formy tlenu generowane przez diwicynę i izouramil powodują utlenienie białek i lipidów; utleniają też kationy Fe3+ w hemie do Fe4+, co powoduje destabilizację hemoglobiny prowadzącą do jej agregacji. W wyniku tych przemian powstają widoczne pod mikroskopem agregaty hemoglobiny nazywane ciałkami Heinza (Ryc. 7). Wiążą się one białka transmembranowe krwinek czerwonych, w tym przede wszystkim tzw. białko pasma trzeciego, co powoduje aktywację białek dopełniacza (kompleksu białek odpowiedzialnych za nieswoistą odpowiedź odpornościową) i niszczenie takich krwinek przez śledzionę. Dochodzi do uwolnienia dużych ilości hemu, które mogą spowodować zażółcenie skóry (a także białek oczu) i ciemne zabarwienie moczu. Jednym z objawów fawizmu jest też przejściowa anemia, czyli obniżenie liczby krwinek czerwonych.

Ryc. 7. Ciałka Heinza w erytrocytach, barwienie fioletem krystalicznym. Źródło: Northern Alberta Institute of Technology, licencja CC BY 4.0.

Kto jest narażony na fawizm?

Gen G6PD znajduje się na chromosomie X. Mężczyźni mają tylko jeden chromosom X, więc mutacje w genie G6PD mogą u nich spowodować objawy chorobowe. Kobiety mają dwa chromosomy X, dlatego u nich fawizm występuje znacznie rzadziej.

Fawizm, geografia i malaria

W jakich krajach te mutacje występują najczęściej? Popatrzmy na mapę na Ryc. 8. Wszędzie tam, gdzie obecna jest malaria, zakaźna choroba przenoszona przez komary, powodowana przez pasożytnicze protisty z rodzaju Plasmodium (polska nazwa: zarodziec). Zarodźce namnażają się w naszych krwinkach powodując ich zniszczenie, a masowa liza krwinek powoduje ataki gorączki charakterystyczne dla malarii. Jeżeli w krwince jest dużo reaktywnych form tlenu, obecność zarodźców powoduje zwiększoną aktywację białek układu odpornościowego (przede wszystkim dopełniacza). Krwinki ulegają likwidacji w śledzionie wraz z pasażerami na gapę. Można więc powiedzieć, że mutacje w genie D6GP są swoistym dopalaczem dla naszego układu odpornościowego, ponieważ umożliwiają naszemu układowi odpornościowemu lepsze rozpoznawanie zakażonych krwinek.

Daje to osobom z niedoborem dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej duży stopień oporności na malarię: mogą się wprawdzie zarazić, ale objawy są na ogół łagodne i ustępują samorzutnie. Prawie nigdy też nie umierają na malarię (a umiera na nią rocznie ok. 650 000 ludzi na świecie). Tak więc na terenach, gdzie malaria występuje endemicznie, niedobór G6PD dawał  zdecydowana przewagę ewolucyjną. Dlatego właśnie tam mutacje w genie kodującym ten enzym spotyka się nawet u 30% ludzi.

W Polsce częstość niedoboru dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej szacuje się na 0,1%, co znaczy, że ok. 35 000 osób może mieć problemy po zjedzeniu bobu.

Ryc. 8. Częstość mutacji w genie kodującym dehydrogenazę glukozo-6-fosforanową na terenach endemicznych dla malarii (nie znaczy to, że na innych terenach mutacji nie ma). Źródło: von Seidlein et al. Malaria Journal 2013, 12:112. Licencja CC BY 2.0.

Dlaczego osoby z niedoborem dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej są zdrowe?

Podchwytliwe pytanie dla zaawansowanych: jeżeli dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa jest tak ważnym enzymem, to dlaczego osoba dotknięta jego niedoborem jest w zasadzie zdrowa (dopóki nie zje bobu)? Jak syntezuje pentozy niezbędne do syntezy kwasów nukleinowych, a także kwasy tłuszczowe i cholesterol, do czego potrzebny jest NADPH?

Nie ma problemu z pentozami, bo mogą powstawać z heksoz w reakcjach katalizowanych przez transaldolazę i transkatalazę. Ale co z NADPH? Bez niego nie ma życia. Nic straconego, bo w naszych komórkach produkują go cztery enzymy. Oprócz znanej nam dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej jest jeszcze inny enzym szlaku pentozofosforanowego, czyli dehydrogenaza 6-fosfoglukonianowa. Jeżeli jednak pierwszy enzym szlaku (czyli G6PD) nie działa, to i ten też nie będzie działał. W takim razie mamy jeszcze w odwodzie dwa enzymy będące homologami enzymów cyklu Krebsa. Są to: dehydrogenaza izocytrynianowa zależna od NADPH i dehydrogenaza jabłczanowa zależna od NADPH. Działają podobnie jak enzymy o tej samej nazwie wchodzące w cykl Krebsa, ale robią to w cytosolu, a nie w mitochondriach, i uzyskane elektrony przenoszą na NADP+, a nie na NAD+. Ale ich aktywność jest dużo niższa niż aktywność enzymów szlaku pentozofosforanowego. Dlatego jeżeli ten szlak nie działa dobrze (z powodu mutacji w genie G6PD), to może brakować NADPH. Skutki poczujemy po zjedzeniu bobu.

Fawizm jako sprytny zabieg ewolucji

Niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej można uznać za idealny zabieg ewolucji w walce z jedną z najgroźniejszych dla ludzkości chorób, czyli malarią. Ludzie żyjący na terenach endemicznych dla malarii przystosowali się do jej obecności poprzez mutacje w wielu genach. Na przykład w genach kodujących hemoglobinę, które powodują choroby takie jak anemia sierpowatokrwinkowa lub talasemia. Dają one wprawdzie oporność na malarię, ale skutkami ubocznymi są często poważne choroby, a nawet śmierć. Na tym tle niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej to wada kosmetyczna: trzeba zjeść bób, żeby cokolwiek się wydarzyło. A większość ludzi z tym niedoborem nigdy bobu nie jadło, bo nie rośnie on w krajach tropikalnych. Może dlatego takich ludzi jest na świecie 400 milionów?

Literatura dodatkowa

Niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej i malaria

https://malariajournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/1475-2875-12-112

Mutacje w genie G6PD

https://www.mdpi.com/1422-0067/17/12/2069

Synteza NADPH

https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/iub.1017

Fawizm, wpływ wieku i płci na objawy

https://www.mdpi.com/2072-6643/15/2/343

Grupy krwi: układ ABO (3)

Skąd się wzięły grupy krwi układu ABO?

Grupy krwi A, B, AB i O takie jak u człowieka są rzadkością w przyrodzie. Krwinki osobników tego samego gatunku często różnią się antygenami, ale na ogół nie ma naturalnie występujących przeciwciał, które je rozpoznają. Wyjątkiem są małpy człekokształtne, u których antygeny grupowe układu ABO mogą być takie same, jak u człowieka. Wprawdzie goryl ma tylko grupę B, ale szympans może mieć grupę A lub O, a orangutan – A, B lub O, co oznacza, że planując transfuzję krwi u szympansa czy orangutana, trzeba dobrać grupy krwi, podobnie jak u człowieka. Co ciekawe, mutacje w genie kodującym transferazę ABO u małp są inne niż te, które ma człowiek (chociaż skutek jest ten sam: różne antygeny grupowe). Wniosek: nie odziedziczyliśmy tych mutacji po naszym wspólnym przodku. I jeszcze jedno: tylko u człowieka i małp człekokształtnych antygeny A i B występują na krwinkach. Pozostałe gatunki ssaków mają tylko antygen A, ponieważ „praprzodkiem” genu kodującego transferazę ABO był gen kodujący enzym syntezujący tylko antygen A. Ale są wyjątki: transferaza ABO myszy ma aktywność cisAB, tak więc mysz ma jednocześnie antygeny A i B.

ABO i ewolucja

Pierwszy podział na grupy A i O miał miejsce około dwóch milionów lat temu (wtedy właśnie wystąpiła mutacja powodująca powstanie nieaktywnej transferazy ABO, czyli pojawiła się pierwsza osoba z grupą O). Było to więc już po rozdzieleniu się linii naszych przodków od linii małp człekokształtnych. Ostateczne zróżnicowanie na A, B i O nastąpiło mniej więcej 300 000 lat temu. Nasi kuzyni, neandertalczycy i denisowianie, mieli podobne grupy krwi jak my, czyli A, B i O.

ABO w różnych regionach

U współczesnych ludzi antygeny układu ABO ma prawie każdy (wyjątki to wspomniany fenotyp Bombay, a także niewydzielacze, którzy mają antygeny układu ABO tylko na krwinkach).  Częstość grup krwi jest jednak różna w różnych grupach etnicznych. Pierwsi zauważyli to Ludwik i Hanna Hirszfeldowie, kiedy w czasie I wojny światowej badali grupy krwi żołnierzy wielonarodowej Armii Orientu stacjonującej w Salonikach. Grupę A najczęściej spotyka się w Europie, szczególnie w Skandynawii (do 55%), a rzadziej w innych regionach (Indie 29%, Ameryka Południowa 5%). Grupa B jest najczęstsza w Indiach (45%) i Azji południowo-zachodniej (35%), a w Europie ma ją mniej niż 15% osób. Częstość występowania grupy O jest najniższa w Indiach (20%), w Europie wynosi 45–55%, w Afryce średnio 55%, a wśród rdzennych mieszkańców Ameryki Południowej powyżej 90% (Ryc. 1).

Ryc. 1. Częstość grup krwi A, B i O na świecie. Źródło: Wikipedia, licencja CC BY-SA 3.0.

Co spowodowało te różnice? Uważa się, że przyczyną były chorobotwórcze patogeny, przy czym największą rolę odegrały dwa z nich: zarodźce z rodzaju Plasmodium, które powodują malarię, i bakterie Vibrio cholerae, które powodują cholerę.

Malaria

Malaria to tropikalna choroba pasożytnicza, przenoszona przez komary z rodzaju Anopheles (Ryc. 2). Powodują ja zarodźce, czyli pasożytnicze protisty z rodzaju Plasmodium. Objawami malarii są napady gorączki połączone z bólami głowy i wymiotami. Najbardziej zagrożone są dzieci: co minutę na świecie jedno dziecko umiera na malarię. Jest to najczęstsza na świecie choroba zakaźna: co roku zapada na nią ok. 240 milionów ludzi, a ok. 630 000 umiera. Wśród kilku zarodźców, które zarażają człowieka, najwięcej zgonów powoduje zarodziec sierpowaty (Plasmodium falciparum).

Ryc. 2. Komar Anopheles stephensi. Źródło:  Center for Disease Control and Prevention, domena publiczna.

Kiedy zarażony komar ukłuje człowieka, wstrzykuje wraz ze śliną formy zarodźca zwane sporozoitami. W ciągu kilku minut trafiają one do wątroby, gdzie po 2–3 tygodniach przekształcają się w merozoity, które wnikają do czerwonych krwinek, gdzie dzielą się: kiedy powstanie ich kilkanaście, rozrywają krwinkę i wydostają się do osocza. Wtedy właśnie mają miejsce napady gorączki, a uwolnione merozoity wnikają do innych krwinek. Część z merozoitów przekształca się w płciowe formy zarodźca czyli gametocyty: te po zassaniu wraz z krwią przez komara przekształcą się gamety. W przewodzie pokarmowym komara następuje zapłodnienie, a po kilku kolejnych przekształceniach powstają nowe sporozoity, które czekają w śliniankach komara, aż pojawi się kolejna osoba do ukłucia (Ryc. 3).

Ryc. 3. Cykl życiowy zarodźca powodującego malarię. Źródło: National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID). Domena publiczna.

Białko PfEMP-1

Jaki związek z malarią mają grupy krwi? Nasz układ odpornościowy potrafi wykrywać i niszczyć krwinki z zarodźcami w środku. Robią to wyspecjalizowane komórki nazywane makrofagami, których najwięcej jest w wątrobie (a także w śledzionie). Dlatego zarodziec sierpowaty wypracował sprytną metodę unikania tych narządów: produkuje białko o nazwie PfEMP-1 (Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1), które przebija błonę krwinki. Za jego pomocą zarażone krwinki wiążą się do śródbłonka, czyli ścianek naczyń krwionośnych. Zwiększa to szanse na uniknięcie kontroli przez makrofagi. Ale dla gospodarza, czyli człowieka chorego na malarię, wiąże się to z niebezpieczeństwem. Zarażone krwinki mają tendencje do łączenia się w większe agregaty, które mogą zablokować naczynia włosowate. Skutkiem może być udar mózgu, albo (w przypadku kobiet w ciąży) poronienie.

Tu uwaga: komórki wątroby są niezbędne dla zarodźców zaraz po wniknięciu do organizmu; następuje w nich przekształcenie sporozoitów w merozoity. Ale kiedy merozoity zasiedlą już krwinki, to wątroba i jej makrofagi są wielkim zagrożeniem dla zarodźców. Dlatego właśnie wypracowały sobie mechanizm unikania wątroby.

Do jakich receptorów wiąże się białko PfEMP-1? Do białek śródbłonka, które mają na powierzchni antygeny A i B. Jeżeli ktoś ma grupę A, to jego komórki śródbłonka mają na powierzchni antygeny A, i tak samo jest z grupą B. Do tych antygenów wiążą się zarażone krwinki, i stanowi to dla nich (a raczej do zarodźców w ich wnętrzu) coś w rodzaju bezpiecznej poczekalni. Czasem w ogóle nie trafiają do wątroby. Zwiększa to szanse zarodźców szanse na przeżycie. Ale jednocześnie prawdopodobieństwo udaru mózgowego lub poronienia jest większa.

Podobnie jest u osób z grupą B, z tym że tych antygenów jest trochę mniej niż antygenów A, więc zdolność grupy B do ochrony przed malarią jest nieco wyższa, bo trochę więcej zarażonych krwinek trafia do wątroby (chociaż nie są to duże różnice).

Osoby z grupą O nie mają na śródbłonku antygenów A ani B, więc wszystkie zarażone krwinki trafią do wątroby, gdzie sporo z nich ulega likwidacji wraz z „pasażerami na gapę”.

Tak więc przed poważnymi konsekwencjami malarii najlepiej chroni grupa O. Najbardziej narażone są osoby z grupą A.  Osoby  z grupami B i AB też są narażone, ale w trochę mniejszym stopniu.

Przez tysiące lat spowodowało to upowszechnienie się grupy O w tych rejonach, gdzie malaria występuje endemicznie. I dlatego osób z grupą O jest tam najwięcej, a osób z grupą A najmniej (Ryc. 4).

Ryc. 4. Odziaływania krwinek zarażonych zarodźcem P. falciparum ze śródbłonkiem naczyń krwionośnych osób o grupie krwi A i O. Białko PfEMP-1 wiąże się do antygenów grupowych A lub B. Nie wiąże się do antygenu H, obecnego u osób z grupą O. Autor: Krzysztof Mikołajczyk, program: BioRender.

Cholera

Przyczyną tej zakaźnej choroby jest spożycie pokarmu lub wody skażonej bakteriami przecinkowca cholery (Vibrio cholerae, Ryc. 5). Produkowana przez nie toksyna powoduje nadmierne wydzielanie wody przez jelita. Skutkiem jest biegunka i odwodnienie, które może prowadzić do śmierci. Podobnie jak w przypadku malarii, zarazić może się każdy, ale osoby z grupą O nieco gorzej znoszą tę chorobę (czyli odwrotnie niż w przypadku malarii). Dlaczego? Żeby wniknąć do komórek jelita grubego, toksyna musi związać się do swoistego receptora, którym jest glikolipid GM1. Glikolipidy to klasa związków organicznych składających się z części lipidowej i cukrowej. Wchodzą w skład błony komórkowej, a prekursorem glikolipidów jest ceramid (znany z kremów upiększających). Toksyna może się też jednak związać antygenów grupowych układu ABO, z tym że wtedy nie może wniknąć do komórki. Dlatego są one nazywane „receptorami pułapkowymi”; można je porównać do gęstego lasu, w którym wylądowali spadochroniarze. Większość zawiśnie na gałęziach i nie dotrze do ziemi. Tak więc antygeny układu ABO można więc uważać za formę ochrony przed cholerą. Wydaje się, że grupa B chroni nieco lepiej niż grupa A (chociaż jest to przedmiotem kontrowersji). Dlatego w Indiach, gdzie cholera występuje endemicznie w dolinie Gangesu, osób z grupą B jest najwięcej, a osób z grupą O jest najmniej.

Ryc. 5. Bakterie Vibrio cholerae, zdjęcie z mikroskopu skaningowego. Źródło: Wikipedia, domena publiczna.

A co z regionami, gdzie malaria i cholera występują jednocześnie? Jak tam mogła wyglądać presja ewolucyjna? Nie ma wielu takich miejsc na świecie. Cholera występuje endemicznie w dorzeczu Gangesu, gdzie malaria wprawdzie też jest obecna, ale powoduje ją inny rodzaj zarodźca, Plasmodium vivax (zarodziec ruchliwy). Ten nie produkuje białka PfEMP-1, więc krwinki nim zarażone nie mają zdolności do przywierania do śródbłonka. Dlatego w Indiach presję wywiera raczej cholera.

Z kolei w krajach Afryki Środkowej cholera jest rzadkością, więc jako czynnik wpływający na populację dominuje malaria.

W następnym odcinku napiszę o wpływie grup krwi układu ABO na podatność na inne choroby.

Literatura dodatkowa (dla dociekliwych)

Ewolucja grup krwi układu ABO:

https://www.nature.com/articles/srep06601

Grupy ABO u naczelnych:

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1210603109

Grupy krwi układu ABO u neandertalczyków i denisowian:

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0254175

ABO i choroby:

https://phmd.pl/resources/html/article/details?id=141815

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004222020715?via%3Dihub

ABO i malaria:

https://ashpublications.org/blood/article/110/7/2250/103638/The-ABO-blood-group-system-and-Plasmodium

ABO i cholera:

https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1016/j.febslet.2010.03.050