Utdöendet av förhistoriska djurarter som grottlejonet, den ullhåriga mammuten och den ullhåriga noshörningen vid slutet av den senaste istiden har ofta tillskrivits människans expansion över världen. Ny genforskning visar att åtminstone den ullhåriga noshörningens utdöende kan ha haft andra orsaker.

– Den ullhåriga noshörningen hade gener som var anpassade till ett kallt klimat, och vi ser ingen minskning i antalet individer i samband med att människan dyker upp i nordöstra Sibirien. Klimatförändringar vid istidens slut är därför en troligare orsak till artens utdöende än mänsklig påverkan, säger Love Dalén, professor i evolutionär genetik vid Centrum för paleogenetik, ett samarbete mellan Stockholms universitet och Naturhistoriska riksmuseet.

Blev för varmt när istiden tog slut

Genom att för första gången kartlägga den ullhåriga noshörningens arvsmassa fann forskarna att den ullhåriga noshörningen hade en stabil populationsstorlek och hög genetisk variation ända fram till bara några tusen år innan den försvann från Sibirien. Detta tyder på att utdöendet gick snabbt. När istiden tog slut blev temperaturen troligen för hög för de arter som var anpassade till ett kallt klimat.

– Man trodde ursprungligen att människor dök upp i nordöstra Sibirien för fjorton eller femton tusen år sedan, ungefär vid samma tidpunkt som den ullhåriga noshörningen försvann. Men nyligen har flera mycket äldre platser för mänsklig bosättning upptäckts, varav den mest kända är cirka trettiotusen år gammal. Och vi ser faktiskt tvärtom en ökning av antalet ullhåriga noshörningar under denna period, säger Love Dalén.

För att undersöka hur antalet noshörningar i Sibirien förändrades över tid studerade forskarna dna från vävnads-, ben- och hårprover.

Dna från tretton noshörningar

– Genom att extrahera och sekvensera dna kunde vi kartlägga hela arvsmassan från Tretton noen individ, samt mitokondriernas dna från ytterligare 13 individer, vilket gjorde det möjligt att titta tillbaka i tiden och undersöka hur populationsstorleken förändrades, säger Edana Lord, doktorand vid Centrum för paleogenetik.

Arvsmassan är den totala dna-koden som finns i en organism, och innehåller hos däggdjur flera miljarder bokstäver. Mitokondrierna är cellernas små kraftverk vilka har en egen, mycket mindre, DNA-molekyl som är cirka 16 000 bokstäver lång. Genom att mäta den genetiska variationen kunde forskarna även uppskatta hur genetiskt livskraftig den ullhåriga noshörningen var under tiotusentals år innan den dog ut.

– Vi fann att antalet noshörningar ökade i samband med en kall period för ungefär 29 000 år sedan. Därefter verkar populationen ha varit stabil och den hade även en låg grad av inavel fram till några tusen år innan utdöendet, säger Nicolas Dussex, postdoktor vid Centrum för paleogenetik.

Hudreceptorer kände av temperaturen

Kartläggningen av den ullhåriga noshörningens arvsmassa avslöjade också genetiska anpassningar som troligen hjälpte arten att frodas i kallt klimat. En av de genvarianter forskarna identifierade, en typ av receptor i huden som känner av varma och kalla temperaturer, har också hittats hos den ullhåriga mammuten. Anpassningar som dessa stödjer hypotesen att den ullhåriga noshörningen, som var särskilt anpassad för det kalla sibiriska klimatet, kan ha minskat i antal på grund av en kortare värmeperiod kallad Bølling-Allerød. Perioden sammanföll med artens utdöende i samband med att den senaste istiden närmade sig sitt slut.

– Sammantaget gör våra analyser att vi kopplar den ullhåriga noshörningens utdöende till klimatet snarare än till mänsklig påverkan, även om mänsklig påverkan inte kan uteslutas. Det är viktigt eftersom det tydliggör klimatets roll i samband med arters utdöende, säger Edana Lord.

De sista 4500 åren innan utdöendet

Forskargruppen hoppas att framöver kunna studera dna från ytterligare individer som levde under de sista 4 500 åren innan utdöendet, i syfte att undersöka vad som hände under den tidsperiod som ledde fram till att arten försvann.

– Det vi vill göra nu är att kartlägga arvsmassan från fler noshörningar som är mellan arton och fjorton tusen år gamla, för de måste ju börjat minska i antal någon gång, säger Love Dalén.

Forskargruppen studerar även andra djur som levde i Sibirien vid den senaste istidens slut, för att undersöka hur klimatförändringarna påverkade dem.

– Vi vet att klimatet förändrades mycket, men frågan är hur mycket olika arter påverkades och vad de hade gemensamt, säger Love Dalén.

Vetenskaplig artikel:

[lnguage lang=’en’]Pre-extinction demographic stability and genomic signatures of adaptation in the woolly rhinoceros[/language] , Current Biology,

Enzymet ACE2 har föreslagits spela en viktig roll för SARS-CoV-2-virusets inträde i värdceller – och utveckling av sjukdomen covid-19. Uppsalaforskare har gjort en kartläggning av enzymet i hela människokroppen. I motsats till tidigare forskning visar den nya studien ingen eller mycket låga nivåer av ACE2-protein i normala luftvägar.

För att förstå mottagligheten för SARS-CoV-2-infektion, och hur den utvecklas vidare till allvarlig och dödlig sjukdom, är det nödvändigt att studera ingångsreceptorerna för SARS-CoV-2. Och dessa receptorers gener uttrycks i olika mänskliga vävnader. Både på RNA- och proteinnivå. Det har föreslagits att SARS-CoV-2 använder enzymet ACE2 för att ta sig in i människans celler, och att inträde av SARS-CoV-2 via denna receptor skulle kunna förklara de allvarliga kliniska manifestationer som observerats i olika vävnader och organ inklusive andningsorganen.

En ny studie, publicerad i Molecular Systems Biology, presenterar en storskalig och systematisk utvärdering av ACE2-uttryck i mer än 150 olika celltyper i hela människokroppen, både på RNA- och proteinnivå.

Ovanligt i luftvägarna

Högt uttryck av ACE2 observerades konsekvent i tarmslemhinna, njure, gallblåsa, hjärtmuskelceller, manliga könsceller, ögon, moderkaka, mindre blodkärl samt gångepitel. Men i luftvägar var uttrycket emellertid begränsat, med inget eller endast lågt uttryck i en del celler hos några få individer. I förekommande fall i enstaka epitelceller i luftvägarna.

– Tidigare studier har föreslagit att ACE2-protein uttrycks starkt i lungorna, men dessa studier har inte presenterat proteinuttrycket på ett tillförlitligt sätt och inte heller inkluderat vävnader och organ från hela människokroppen. Vidare så har de inte jämfört sina fynd med olika metoder, vilket vi gjort i denna studie, säger Cecilia Lindskog, artikelns seniorförfattare och chef för Human Protein Atlas-projektets vävnadsdel vid Uppsala universitet.

– Vi kan här med säkerhet visa att inga eller endast mycket låga nivåer av ACE2-protein finns i normala andningsorgan, vilket står i motsats till tidigare studier. Med tanke på den kliniska manifestationen av covid-19 med akuta andningsbesvär och omfattande skador i lungvävnaden, understryker resultaten behovet av att ytterligare studera de biologiska mekanismerna som ansvarar för infektion och sjukdomsförloppet vid covid-19, säger hon.

Databas med lungprover

Den immunohistokemiska analysen baserades på forskningsresursen Human Protein Atlas (HPA) och en stor patientkohort bestående av normala lungprover från 360 individer, med användning av två olika antikroppar som binder till ACE2.

– HPA-projektet har lagt ned ett stort arbete på att införa och implementera ett nytt koncept för förbättrad kvalitetskontroll av antikroppar med hjälp av strategier som föreslagits av International Working Group for Antibody Validation (IWGAV). Sådana strategier är avgörande för att bestämma om antikroppfärgningen motsvarar verkligt proteinuttryck, säger professor Mathias Uhlén, chef för HPA-konsortiet och medförfattare av artikeln.

I en News & Views-artikel publicerad tillsammans med ACE2-artikeln, belyser holländska forskare studiens betydelse och diskuterar möjliga förklaringar till det låga uttrycket i andningsorganen:

Nya studier tyder på att ACE2 kan vara en interferon-inducerad gen, vilket kan leda till uppreglering under SARS-CoV-2-infektion. Det föreslås att viruset först tar sig in och infekterar celler i de övre luftvägarna, följt av uppreglering av ACE2 på grund av det antivirala svaret, vilket tillåter SARS-CoV-2 att spridas vidare och infektera lungvävnaden. Det har också föreslagits att rökning kan förhöja ACE2-uttrycket i andningsorganen.

Fler studier behövs

– Ytterligare studier är nödvändiga för att studera den dynamiska regleringen av ACE2 och för att bekräfta om det låga ACE2-uttrycket i mänskliga luftvägar är tillräckligt för SARS-CoV-2-infektion, eller om andra faktorer behövs för värdcellsinträde, säger Cecilia Lindskog.

Vetenskaplig artikel:

The protein expression profile of ACE2 in human tissues (Hikmet et al). Molecular Systems Biology.

News & Views-artikeln om ACE:

Can ACE 2 expression explain SARS-CoV-2 infection of the respiratory epithelia in COVID-19? (Nawijn et al). Molecular Systems Biology

Kontakt:

Cecilia Lindskog, projektledare, institutionen för immunologi, genetik och patologi vid Uppsala universitet, cecilia.lindskog@igp.uu.se

Inlägget Enzym med viktig roll för SARS-CoV-2-infektion kartlagt dök först upp på forskning.se.

Läs mer

Var fjärde inneliggande patient med influensa under en given säsong visade tecken på att ha smittats i vården. Det framgår i en avhandling från Göteborgs universitet om influensaspridning på sjukhus och hur problemen kan åtgärdas.

En av studierna i avhandlingen är baserad på journalgenomgång av samtliga vuxna patienter, 435 individer, som vårdades inneliggande på Sahlgrenska Universitetssjukhuset med laboratorieverifierad influensa under säsongen 2016-2017.

Av dessa kunde 114 fall, 26 procent, klassas som vårdrelaterade. Patienterna hade lagts in för annan sjukdom, och influensasymptomen debuterade först efter 48 timmar eller mer på sjukhus.

Det gjordes dessutom en detaljerad genetisk analys av virusprover tagna från influensapatienter som vårdats på samma avdelning inom loppet av en vecka. Analysen påvisade en kraftig anhopning av influensafall med nära genetiskt släktskap.

– Utöver kopplingen i tid och rum tillkom även ett slags dna-bevis, som från en brottsplats, vilket sammantaget ger starkt stöd för att smittspridningen skett i vården, säger Martina Sansone, disputerad vid Sahlgrenska akademin, Göteborgs universitet, och specialistläkare i infektionssjukdomar och vårdhygien på Sahlgrenska Universitetssjukhuset.

Hög andel sjukhussmittade

– Andelen fall som smittats på sjukhus var högre än vad jag trodde den skulle vara, och då jobbar jag ändå med det här, fortsätter hon. Forskningsområdet är inte särskilt väl undersökt.

I den studerade gruppen avled 26 personer. Flertalet var äldre med hjärt- eller lungsjukdom, och säsongsinfluensan 2016-2017 var relativt svår.

Med stöd av avhandlingen i sin helhet, där Martina Sansone även studerat influensautbrott på Kungälvs sjukhus, drar hon slutsatsen att spridning av influensa på sjukhusavdelningar är vanligt förekommande.

Platsbrist pekas ut som en nyckelfaktor i sammanhanget. Bristen på enkelrum leder också till fler patientförflyttningar inom ett sjukhus, som i sin tur kan bidra till smittspridning.

– Det har varit ett överdrivet fokus på mätbara ledtider på akuten och att korta väntetiderna. Ibland tas för snabba beslut om sjukhusvård, innan diagnosen är klar och man vet om det finns risk för att en person kan vara smittsam. Jag tror också att vårdpersonal ibland helt enkelt har svårt att ta in att en patient kan vara farlig för en annan.

Lärdomar relaterat till covid-19

Parallellerna till covid-19 är uppenbara, menar Martina Sansone. Luftvägssymtom är vanligt och symtomen kan vara milda. Även under influensasäsongen kan planerad vård behöva stå tillbaka, och patienter hållas mer isolerade i sjukhusmiljön.

– Våra sjukhus i Sverige har varit extremt öppna, även för anhöriga, och med hög omsättning på människor. Varför inte ha separata influensaavdelningar på samma sätt som covid-19-avdelningar? frågar hon sig.

– Det är avgörande att vi drar ner på antalet kontakter, snabbtestar för influensa på akuten och får fler inom riskgrupper och äldre att vaccinera sig mot säsongsinfluensa. I dag ligger vi på drygt 50 procent bland äldre, mot WHO:s mål på 75 procent, konstaterar Martina Sansone.

Avhandling:

Epidemiology of viral respiratory infections with focus on in-hospital influenza transmission

Kontakt:

Martina Sansone, disputerad vid Sahlgrenska akademin, Göteborgs universitet, och specialistläkare i infektionssjukdomar och vårdhygien på Sahlgrenska Universitetssjukhuset, martina.sansone@vgregion.se

Inlägget Spridning av influensavirus vanligt i sjukhusmiljö dök först upp på forskning.se.

Läs mer