今天小编分享的科学经验:“亚洲红”是怎么回事?,欢迎阅读。
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利维坦按:
你喝酒上脸吗?这种被称为酒精性潮红(Alcohol flush )的反应在东亚人中很常见:大约有 30% 到 50% 的中国人、日本人和韩国人在饮酒后会有这种生理反应,包括面部潮红、恶心、头痛和心跳过速。所以也被称为 " 亚洲红脸症 "(Asian flush)。
对于这些人来说,酒精绝对不是什么美好的体验。现在我们知道,导致这种反应是因为体内携带有 ALDH2*2 基因,该基因会减弱乙醛脱氢酶分解乙醛的功能。这乍听起来似乎是某种进化上的 " 缺陷 ",但事实果真如此吗?
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每次聚会,无论什么场合,我选择的饮料都是苏打水加青柠。我一次都没喝醉过,甚至没有喝完过一整杯的酒。唯一接近喝醉的一次(半杯热红酒),我的心率就开始飙升,房间在旋转,我的脸变得又红又烫……所有这些,都发生在一个学术活动后,我在大学教授面前晕倒。
我对酒精的厌恶完全归咎于我的基因:和全球大约 5 亿人一样(其中大部分是东亚人),我携带一种叫做 ALDH2*2 的基因突变,这种突变会导致我产生一种叫做乙醛脱氢酶 2 的酶,阻止我的身体正常分解代谢酒精的有毒成分 [ 1 ] 。
因此,每当我喝酒时,各种被称为乙醛的毒素在我的体内积聚——这种困境会通过我的脸告诉我周围的所有人。
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按照进化逻辑,我和其他所谓的 " 喝酒上脸 " 的人(也称为亚洲红)本不应该存在。酒精并非身体中乙醛的唯一来源。我们自己的细胞也会自然产生这些化合物,如果它们不能及时被清除,就会对我们的 DNA 和蛋白质造成各种破坏 [ 2 ] 。
因此,即使在基线水平,酒精潮红者身上携带着额外的毒素,使他们更容易患上一系列健康问题,包括食管癌和心脏病。但是,不知何故,我们这群带有沉重基因包袱的人,在短短 2000 年的时间内就增长到了 5 亿人 [ 3 ] 。
这个原因可能与不同的进化逻辑有关——不是由于乙醛对我们的危害,而是由于乙醛对我们一些微小敌人的危害。
正如纽约大学微生物学家赫兰 · 达尔文(Heran Darwin)及其同事在一次会议报告中指出的那样,携带 ALDH2*2 突变基因的人可能在对抗某些病原体方面表现特别出色,其中包括导致结核病的细菌——结核病是近期历史上最致命的传染病之一。
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这研究目前正在接受《科学》(Science)杂志审查,尚未经过其他科学家同行的全面评议 [ 4 ] 。要真正确定结核病或其他任何病原体是否是 ALDH2*2 突变增多的进化催化剂可能是困难的。
但是,如果传染病能在一定程度上解释酒精潮红群体的惊人规模(正如几位专家告诉我的那样,情况很可能如此),那么人类中最常见的突变之一的谜团将接近解开。
科学家们很早就意识到醛对 DNA 和蛋白质的不良影响。研究 ALDH2*2 突变的牛津大学分子生物学家克坦 · J · 帕特尔(Ketan J. Patel)表示,这些化合物实际上是 " 损害生命结构 " 的致癌物质,他正在审查这项新研究,以便在《科学》杂志上发表 [ 5 ] 。
然而多年来,许多研究人员认为这些化学物质是人体日常中令人讨厌的垃圾。我们的身体会在正常新陈代谢过程中产生它们。这些化合物也会在感染或炎症过程中积累,作为我们生产的一些有毒化学物质的副产品。但醛类通常会像许多微观垃圾一样,被我们的清理系统清除。
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达尔文和她的同事们现在确信,这些化学物质应该得到更多的赞誉 [ 6 ] 。
在实验室培养基中加入醛,可以在几天内杀死结核菌。在之前的研究中,达尔文的团队还发现,包括细菌自身产生的醛在内的醛类化合物可以使结核菌对一氧化氮(人体在感染期间产生的一种防御性化合物)以及铜(一种接触即可破坏许多微生物的金属)变得极为敏感 [ 7 ] [ 8 ] 。(值得一提的是,达尔文告诉我,我们摄入酒精后体内产生的醛似乎对结核菌并不产生太大影响。事实上,饮酒实际上与这种疾病的恶化有关。)
该团队仍在总结醛类化合物发挥抗菌作用的多种方式。达尔文怀疑,对这些化学物质敏感的细菌是在 " 千刀万剐 " 中死去的。这使得醛不再是毫无价值的废物。也许我们祖先的身体意识到了这些分子的普遍破坏力,并开始有意识地将它们用于自己的防御系统中。
" 免疫系统利用了这种毒性,"华盛顿大学微生物学家乔舒亚 · 伍德沃德(Joshua Woodward)说道,他一直在研究醛的抗菌效果 [ 9 ] 。
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特定的细胞显示出它们已经意识到了醛的强大作用。加州大学伯克利分校的微生物学家和免疫学家莎拉 · 斯坦利(Sarah Stanley)与达尔文共同领导了这项研究,她发现,当免疫细胞接收到某些表示感染的化学信号时,它们会加强一些产生醛的代谢途径。研究人员最近发现,这些相同的信号也可以促使免疫细胞降低乙醛脱氢酶 2 的水平,这种酶正是像我这样的人的突变基因无法正常产生的乙醛解毒酶。
如果调整这种酶是细胞增加毒素供应、为不可避免的攻击做好准备的一种方式,这可能对 ALDH2*2 基因携带者来说是个好消息,因为他们本来就很难产生足够的这种酶。当研究人员在小鼠中删除了 ALDH2 基因,然后让它们感染结核病,结果他们发现,这些小鼠在肺部积聚的细菌较少。
突变小鼠体内醛的积聚并不足以使它们完全对结核病免疫,但即便是小幅度的防御提升,在对抗这种致命疾病时也可能产生巨大的优势,加州大学伯克利分校的免疫学家拉塞尔 · 万斯(Russell Vance)告诉我。他一直与达尔文和斯坦利合作开展该项目。达尔文现在很好奇,结核病对乙醛的厌恶是否可以在感染过程中发挥作用,例如在抗生素疗程中,加入安塔布司(Antabuse,即双硫仑),安塔布司是一种阻断乙醛脱氢酶的药物,模拟 ALDH2*2 的作用。
几位专家告诉我,将这些结果与 5 亿人中存在 ALDH2*2 联系起来是一个巨大的飞跃。这里有一些相关的线索:达尔文和斯坦利的团队发现,在来自越南和新加坡的一组人群中,携带这种突变的人患活跃结核病病例的可能性较小,这与至少另一项来自韩国的研究记录的模式相呼应 [ 10 ] 。
但瑞士热带和公共卫生研究所(the Swiss Tropical and Public Health Institute)的进化遗传学家丹妮拉 · 布里茨(Daniela Brites)告诉我,这种联系仍然感觉有点不确定。她指出,其他寻找结核病遗传易感性或耐药性的研究并未涉及 ALDH2*2 ——这表明任何联系可能都很弱。
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该团队的整体想法仍有可能实现。" 他们绝对是在正确的道路上," 帕特尔告诉我。在人类历史的大部分时间里,传染病一直是影响生死最为显著的因素之一,这是一种如此巨大的压力,以至于它在人类基因组上留下了明显的痕迹。在非洲大陆的某些地区,一种可能导致镰状细胞性贫血(Sickle cell anemia)的突变变得非常普遍,因为它有助于保护人们免受疟疾的侵害。
帕特尔说,ALDH2*2 的情况可能类似。他相信,某种传染源(也许是其中的几种)在保持突变方面发挥了重要作用。结核病,以其毁灭性的历史纪录,可能是其中之一,但也可能不是唯一的传染源。
几年前,伍德沃德实验室的研究表明,醛类物质对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和新泽西弗朗西斯菌(Francisella novicida)等细菌病原体也有影响 [ 11 ] 。(达尔文和斯坦利的团队现在证明,缺乏 ALDH2 的小鼠对与新泽西弗朗西斯菌密切相关的土拉伦西斯菌更具抵抗力。)斯坦福大学的遗传学家陈哲宏(Che-Hong Chen)多年来一直研究 ALDH2*2,他认为罪魁祸首可能根本不是细菌。他更倾向于这样一个想法,即它可能再次是疟疾,它在我们基因组的不同部分发挥作用,位于世界的不同地区。
ALDH2*2 的其他微小好处可能有助于这一突变的传播。正如陈哲宏指出的,这对饮酒来说是一个相当大的阻力——而戒酒的人(当然,并非我们所有人都是如此)确实可以避免许多潜在的肝脏问题。
这也是与我的遗传异常相伴而来的好消息,即使乍一听似乎更麻烦。
参考文献:
[ 1 ] pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35749303/
[ 2 ] www.nature.com/articles/nature25154
[ 3 ] www.nature.com/articles/s41467-018-03274-0
[ 4 ] www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.08.24.554661v2
[ 5 ] monographs.iarc.who.int/agents-classified-by-the-iarc/
[ 6 ] royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rsob.220010
[ 7 ] www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765 ( 15 ) 00047-7
[ 8 ] journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.00363-23
[ 9 ] elifesciences.org/articles/59295
[ 10 ] www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3975138/
[ 11 ] elifesciences.org/articles/59295
文 /Katherine J. Wu
译 /tamiya2
校对 / 兔子的凌波微步
原文 /www.theatlantic.com/science/archive/2023/10/alcohol-flush-asian-genetic-mutation-cause/675759/
本文基于创作共享協定(BY-NC),由 tamiya2 在利维坦发布
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