Els humans i els grans simis compartim bona part de la nostra biologia, però hi ha una diferència que crida l'atenció a les consultes de traumatologia. Es tracta de les malalties degeneratives de l'esquelet, com l'artrosi, que són molt més freqüents en les persones que en la resta de primats. Fins ara s'atribuïa sobretot a factors com l'envelliment, el sobrepès o l'estil de vida, però un nou estudi apunta a una causa més antiga i que està escrita en el nostre propi ADN.
La investigació, publicada a la revista Nature i liderada per l'Institut Weizmann de Ciències d'Israel, ha comparat el cartílag i la regulació dels gens d'humans i grans simis. La seva conclusió és que, durant l'evolució humana, una sèrie de canvis genètics van reduir la producció de glicosaminoglicans (GAG), unes molècules essencials perquè el cartílag suporti la pressió.
El resultat és que les articulacions humanes tenen entre tres i quatre vegades menys d'aquestes molècules que les dels ximpanzés, goril·les, bonobos o orangutans. Segons els autors, aquesta diferència podria contribuir a que siguem més vulnerables al desgast articular.
Què són els glicosaminoglicans i per què importen?
El cartílag articular és el teixit que recobreix els extrems dels ossos i permet que llisquin sense fregar-se. La seva resistència depèn en gran mesura dels glicosaminoglicans, que suposen entre el 15% i el 30% del seu pes sec i són el component més abundant després del col·lagen. A més, aquestes molècules atreuen l'aigua i permeten que el cartílag absorbeixi els impactes i aguanti la càrrega.
De fet, la seva rellevància en l'artrosi ja era coneguda. Els autors recorden que estudis previs han observat entre un 25% i un 38% menys de GAG en pacients amb artrosi o amb degeneració dels discos intervertebrals. De fet, l'administració de GAG dins de l'articulació ja s'utilitza com a tractament de l'artrosi.
Un rastreig de centenars de milers de canvis a l'ADN
Per buscar l'origen de les diferències entre espècies, els investigadors es van centrar en les regions de l'ADN que regulen l'activitat dels gens, més que no pas en els gens mateixos. Van analitzar 561.410 canvis a l'ADN que es van fixar en el llinatge humà després de separar-se del dels grans simis. Per fer-ho, van utilitzar una tècnica que permet provar centenars de milers de fragments d'ADN alhora, i els van introduir, en la seva versió humana i en la seva versió ancestral, en condròcits, les cèl·lules que formen el cartílag.
Dels més de 65.000 parells de seqüències que van mostrar activitat, uns 15.000 funcionaven de manera diferent segons si era la versió humana o l'ancestral. Molts d'aquests canvis afectaven gens relacionats amb la formació i el metabolisme del GAG. No obstant això, l'equip ho va comprovar amb un segon mètode. Aquest consistia en cèl·lules híbrides que contenen alhora el genoma humà i el d'un ximpanzé o un goril·la, transformades al laboratori en cèl·lules precursores d'os i cartílag.
D'aquesta manera, com que els dos genomes comparteixen el mateix entorn cel·lular, les diferències d'activitat entre ells només poden deure's a la seva pròpia seqüència d'ADN. El resultat d'aquest mètode va ser coherent, ja que dels 21 gens de producció de GAG que funcionaven de manera diferent, 17 estaven menys actius en la versió humana. Un d'ells, el gen CSGALNACT1, mostrava un 42% menys d'activitat que en el ximpanzé i un 34% menys que en el goril·la.
Artrosi.
Entre 2,6 i 4 vegades menys a cada articulació
L'últim pas va ser mesurar directament el contingut de GAG al cartílag. Els investigadors van analitzar 139 mostres de 42 persones i de set grans simis, de vuit localitzacions diferents: espatlla, colze, canell, maluc, genoll i diverses articulacions de la mà.
De mitjana, el cartílag humà tenia unes tres vegades menys GAG que el dels simis; de fet, la diferència oscil·lava entre 2,6 i 4 vegades segons l'articulació, i es mantenia tant en articulacions que suporten menys càrrega, com el colze, com en les que en suporten més, com el maluc. Igualment, ni l'edat ni el sexe explicaven aquestes diferències.
En conjunt, els autors calculen que la reducció evolutiva de GAG en humans ronda el 62%. És més o menys el doble de la que s'observa en els pacients amb artrosi respecte a les persones sanes. L'estudi va trobar, a més, una pista que l'organisme humà podria haver intentat contrarestar aquesta pèrdua a través del gen ACAN.
Aquest gen conté les instruccions per fabricar l'agrecan, la proteïna que serveix d'esquelet als GAG en el cartílag. En els humans, aquest gen té de mitjana sis repeticions més d'un fragment que crea els punts d'ancoratge d'aquestes molècules, cosa que suposa 12 punts d'ancoratge addicionals. Els autors plantegen que podria tractar-se d'una resposta adaptativa per compensar la menor producció de GAG.
Una explicació plausible, encara no demostrada
Els investigadors proposen que la pèrdua de GAG no només va modelar la forma de l'esquelet humà, sinó que també podria haver deixat les articulacions més exposades al deteriorament. Tot i així, l'estudi no demostra que la reducció de GAG causi l'artrosi, una malaltia en què intervenen molts altres factors, com l'edat, la genètica, el pes o les lesions prèvies. Tampoc aclareix per què es va produir aquest canvi: algunes dades són compatibles amb una relaxació de la pressió evolutiva que mantenia alts els nivells de GAG, i altres apunten a canvis amb un possible valor adaptatiu.
Igualment, el mateix treball reconeix diverses limitacions. El nombre de simis analitzats és reduït, amb només set individus en l'anàlisi del cartílag, i les tècniques de laboratori estudien fragments d'ADN fora del seu context natural i en cèl·lules cultivades. Tot i així, ofereix una explicació evolutiva a una pregunta que la medicina es fa des de fa temps: per què les nostres articulacions semblen menys preparades que les dels nostres parents més propers per resistir el pas dels anys.