Genetische Vielfalt bei TB-Patienten in Tansania

Afrika hat die grösste genetische Vielfalt unter Menschen. Diese Vielfalt kommt von vielen verschiedenen ethnischen und Sprachgruppen, die auf dem Kontinent leben. Die lange Geschichte der menschlichen Evolution in Afrika und die grossen Bevölkerungen haben zu dieser Vielfalt geführt. In den letzten Jahren haben Migration und das Mischen zwischen diesen Gruppen auch eine Rolle gespielt und zu einigen Ähnlichkeiten geführt. Heutige afrikanische Bevölkerungen haben oft eine Mischung aus verschiedenen Vorfahren.

Ein bedeutendes Migrationsereignis, das die Bevölkerung in Afrika verändert hat, ist die 'Bantu-Erweiterung.' Bantu-sprechende Menschen zogen von Zentralafrika nach Süden und Osten, brachten landwirtschaftliche Methoden mit und mischten sich mit lokalen Jägern und Hirten. Studien zeigen, dass es immer noch einige auffällige Unterschiede zwischen Bantu-sprechenden Gruppen gibt, aber das Mischen mit den einheimischen Bevölkerungen hat beeinflusst, wie sie auf Krankheiten reagieren.

Krankheiten, insbesondere Infektionskrankheiten, waren grosse Faktoren in der menschlichen Evolution. Daher kann die Reaktion der Menschen auf Krankheiten zwischen verschiedenen Populationen stark variieren. Jüngste genetische Studien haben spezifische Mutationen aufgezeigt, die beeinflussen können, wie wahrscheinlich es ist, dass jemand bestimmte Infektionskrankheiten wie Tuberkulose (TB) bekommt, die immer noch die häufigste Todesursache durch einen einzelnen Krankheitserreger ist.

Die Bakterien, die TB verursachen, gehören zu einer Gruppe namens Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC), die zehn Linien hat, die sich an den Menschen angepasst haben, und verschiedene andere Linien, die Tiere infizieren. Obwohl TB ein globales Problem ist, sind die Linien, die Menschen betreffen, in verschiedenen Teilen der Welt zu finden. Einige Linien sind weltweit sehr verbreitet, während andere auf spezifische Regionen beschränkt sind. Zum Beispiel findet man einige Linien hauptsächlich rund um den Indischen Ozean oder hauptsächlich in bestimmten Gebieten Afrikas.

Die Beziehung zwischen den Bakterien, die TB verursachen, und den menschlichen Populationen, die sie infizieren, ist komplex. Forschungen zeigen, dass die Stämme von TB eng mit dem geografischen Hintergrund der Patienten verbunden sein können. Diese Verbindung kann unterbrochen werden bei Menschen, die auch mit HIV infiziert sind. Verschiedene Stämme der Bakterien haben auch unterschiedliche Eigenschaften, die beeinflussen, wie die Krankheit verläuft, wie sie sich ausbreitet und wie sie bei Patienten auftritt.

Die Unterschiede in der Reaktion der Menschen auf TB lassen sich auch auf ihre genetischen Hintergründe zurückführen. Bestimmte Gene in verschiedenen Populationen können sie anfälliger für TB machen, und spezifische Gruppen haben unterschiedliche Risikostufen für die Entwicklung der Krankheit gezeigt. Neben dieser genetischen Vielfalt spielen viele Faktoren wie Mangelernährung, HIV, Diabetes, Armut, Rauchen und Alkoholkonsum ebenfalls wichtige Rollen bei der Verbreitung und Schwere von TB.

Obwohl es viele Studien darüber gibt, wie einzelne Faktoren mit TB zusammenhängen, gab es nicht viele, die all diese Elemente zusammen betrachten.

In dieser Studie haben wir die genetischen Hintergründe von TB-Patienten in Dar es Salaam, Tansania, untersucht. Wir wollten die genetische Abstammung dieser Patienten verstehen, die TB-Bakterien identifizieren, die sie betreffen, und sehen, wie diese beiden Faktoren mit der Schwere ihrer Krankheiten zusammenhängen.

#Genetische Abstammung von tansanischen TB-Patienten

Wir schätzten die genetischen Abstammungen von 7.479 Individuen aus 249 Populationen, darunter 1.444 tansanische TB-Patienten. Wir verwendeten Daten von 53.255 SNPs (Einzelnukleotid-Polymorphismen). Die Analyse ergab drei Hauptgenetische Abstammungen unter den tansanischen TB-Patienten.

Die bedeutendste genetische Abstammung wurde als “Südost-Bantu” bezeichnet, die im Durchschnitt 44% ausmachte. Diese Abstammung ist auch unter anderen Bantu-sprechenden Gruppen in Süd- und Südostafrika verbreitet. Die nächst häufigste Abstammung war “Ost-Bantu”, die etwa 22% ausmachte. Diese Abstammung ist in kenianischen Bevölkerungen verbreitet. Es gab auch eine “West-Bantu”-Abstammung bei tansanischen Patienten, die im Durchschnitt 9% ausmachte und unter Bantu-Gruppen aus West-Zentralafrika häufiger vorkommt.

Andere weniger häufige Abstammungen waren kleinere Beiträge von nigerianischen Populationen, Populationen aus Tschad und Sudan sowie von Jäger- und Sammlergemeinschaften aus Westafrika. Insgesamt wiesen tansanische TB-Patienten nur wenig nicht-afrikanische Abstammung auf, im Durchschnitt etwa 5%, wobei sehr wenige Patienten mehr als 30% nicht-afrikanische Abstammung hatten.

Diese genetische Analyse zeigte, dass die Mehrheit der TB-Patienten in Tansania hauptsächlich bantufreundlicher Abstammung war und eine Mischung aus verschiedenen Bantu-Komponenten widerspiegelt.

#Einblicke in Bantu genetische Abstammungen

Durch die Kombination von Daten aus vielen Bantu-Gruppen stellten wir fest, dass auch Bevölkerungen in Kenia und Mosambik signifikante Teile von Bantu-Abstammung aufwiesen, was zeigt, wie sich diese Abstammungen in der Region verbreitet haben. Die Ost-Bantu-Abstammung war in Kenia und Tansania am höchsten, nahm jedoch weiter nach Süden und Westen ab. Im Gegensatz dazu nahm die Südost-Bantu-Abstammung nach Süden zu und nahm nach Westen ab.

Die West-Bantu-Abstammung war in Populationen aus Gabun, Kamerun und Südafrika am häufigsten. Es wurde eine klare Korrelation zwischen der geografischen Verteilung menschlicher Populationen und deren genetischen Abständen gefunden.

Obwohl all unsere TB-Patienten aus Dar es Salaam kamen, gehörten sie verschiedenen ethnischen Gruppen aus unterschiedlichen Regionen innerhalb Tansanias an. Diese geografische Vielfalt war mit genetischen Unterschieden unter den Patienten verbunden, was die Idee verstärkt, dass die genetische Vielfalt der Menschen in Tansania durch Geografie strukturiert ist.

Wir fanden heraus, dass sich für tansanische TB-Patienten die Südost-Bantu-Abstammung von Westen nach Osten erhöhte, während die Ost-Bantu-Abstammung den gegenteiligen Trend zeigte. Die West-Bantu-genetische Abstammung erhöhte sich nach Norden und nahm nach Osten ab.

#MTBC Genotypen in Tansania

Wir haben zuvor eine grosse Vielfalt an MTBC-Genotypen bei tansanischen TB-Patienten gefunden, wobei vier Hauptgenotypen für eine signifikante Anzahl von Fällen verantwortlich sind. Diese dominierenden Stämme wurden vor über 300 Jahren nach Tansania eingeführt. Der am häufigsten vorkommende Genotyp (L3.1.1) machte etwa 39% der TB-Fälle aus.

Trotz der Anwesenheit dieser dominierenden Stämme fanden wir keine signifikanten Zusammenhänge zwischen den verschiedenen MTBC-Genotypen und der Schwere der TB-Erkrankungen bei den Patienten. Wir verwendeten Messgrössen wie Röntgenwerte, bakterielle Last und klinische Werte, um die Schwere der Erkrankung zu bewerten, fanden jedoch keine Korrelation.

#Beziehung zwischen menschlichen und bakteriellen Genotypen

Wir haben auch untersucht, ob es möglicherweise genetische Faktoren bei den Wirten gibt, die beeinflussen, wie die verschiedenen MTBC-Genotypen sich verhalten. Beim Vergleich der genetischen Hintergründe von Patienten, die mit verschiedenen Stämmen infiziert sind, fanden wir geringe Unterschiede in ihren genetischen Abstammungsanteilen. Es gab keine signifikanten Korrelationen zwischen den menschlichen genetischen Abständen und denen der Bakterien.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Übertragung und Dauer der infektiösen Phasen eher durch die bakteriellen Genotypen als durch die genetische Abstammung der menschlichen Wirte beeinflusst wurden.

#Menschliche genetische Abstammung und Schwere der TB-Erkrankung

Als Nächstes überprüften wir, ob die genetische Abstammung der TB-Patienten die Schwere der Erkrankung beeinflusste. Wir führten logistische Regressionsanalysen durch, wobei wir drei verschiedene Indikatoren für die TB-Schwere berücksichtigten und Faktoren wie Alter, Geschlecht, HIV-Status und andere Gesundheitszustände kontrollierten.

Trotz unserer Erwartungen fanden wir keine Hinweise darauf, dass die menschliche genetische Abstammung mit der Schwere der TB-Erkrankung bei den Patienten, die wir untersucht haben, verbunden war.

#Kombinierte Wirkung menschlicher und MTBC genetischer Vielfalt

Für eine kleinere Gruppe von 1.000 TB-Patienten hatten wir sowohl menschliche als auch bakterielle genetische Daten verfügbar. Während frühere Forschungen darauf hindeuteten, dass genetische Wechselwirkungen zwischen Menschen und Bakterien die TB-Schwere beeinflussen können, fanden wir in unserer Analyse keine Unterstützung dafür.

Als wir den dominierenden MTBC-Genotyp in unsere Modelle einfügten, zusammen mit seiner Wechselwirkung mit der menschlichen Abstammung, wurden keine signifikanten Effekte auf die TB-Schwere beobachtet.

#Fazit

Unsere Studie zeigt, dass TB-Patienten aus Dar es Salaam grösstenteils bantufreundlicher Abstammung mit minimalem eurasischen genetischen Einfluss sind. Wir fanden keine Hinweise darauf, dass die genetischen Hintergründe der Patienten oder die MTBC-Stämme einen signifikanten Einfluss auf die Schwere der TB-Erkrankung hatten, was darauf hindeutet, dass andere Faktoren wie soziale Bedingungen und Umwelt eine entscheidendere Rolle in der TB-Situation in Tansania spielen.

Die Ergebnisse zeigen, dass trotz der genetischen Vielfalt, die in Tansania vorhanden ist, die TB-Patientenpopulation, die wir untersucht haben, hauptsächlich aktuelle Migrationen widerspiegelt und nicht die gesamte menschliche genetische Vielfalt auf dem Kontinent erfasst. Die zugrunde liegenden MTBC-Stämme zeigen jedoch, dass sie von mehreren historischen Einführungen beeinflusst wurden und sich im Laufe der Zeit erfolgreich an die lokale Bevölkerung angepasst haben.

Dieses Verständnis betont die Wichtigkeit, sowohl die menschliche als auch die bakterielle Genetik in den öffentlichen Gesundheitsbemühungen zu berücksichtigen und hebt die Notwendigkeit hervor, die sozialen und umweltbedingten Faktoren anzugehen, die die TB-Übertragung und -Schwere in Regionen wie Tansania vorantreiben.