Kilimanjaro besteigen möchten? Gentests Vorhersagen Höhenkrankheit

An seinem 27. Geburtstag begann David Hillebrandt und seine Frau Sally Mount Kenya, der zweithöchste Berg in Afrika nach Kilimanjaro zu besteigen. Statt rüstet sich und geradewegs auf die höchsten Berggipfel in Richtung —, 5.199 Meter erreicht – das Paar begann ihre Reise gemächlicher, trekking durch malerische Grate und Täler rund um den Berg auf einer Höhe von etwa 3.000 Meter.

David, der heute als medizinischer Berater an den British Mountaineering Council dient, hatte bereits erhebliche Klettererfahrung zum Zeitpunkt: er hatte ein 5.790 m Peak in Pakistan und 3.960 m Gipfel in den europäischen Alpen skaliert. Sally, im Gegensatz dazu hatte noch nie getan, ernsthafte Klettern und hielt sich nicht für Bergsteiger.

Aber Sally war nicht derjenige, der zu stoppen und umkehren musste.

"Ich meinte diese robusten Bergsteiger sein," sagt David, "und ich feierte meinen Geburtstag durch das Werfen von ganz über dem Platz." Von einem pochenden Kopfschmerzen und unerbittlichen Übelkeit geplagt, David zog sich zurück um Boden zu senken. Er wusste von früheren klettert, dass er anfällig für Höhenkrankheit, aber er dachte, umkreisen den Berg auf 3.000 Meter wäre ein guter Weg zu akklimatisieren. Diesmal nicht hatte es den Trick tun. Obwohl sie ein weit weniger erfahrenen Bergsteiger war, Sally angepasst an die Höhe viel schneller.

Es war die Erfahrung, die den Unterschied gemacht – es war Genetik. Wissenschaftler haben seit längerem bekannt, dass manche Menschen von Natur aus anfälliger für Höhenkrankheit als andere sind – und dass diese Anfälligkeit erblich ist — aber erst jetzt sind sie auf der Spur der Täter Gene. Vorläufige Studien deuten darauf hin, dass eine Gruppe von sechs Genen prognostiziert, die Höhenkrankheit mit mehr als 90-prozentiger Genauigkeit erhalten. Ein präzise Gentest würden profitieren, das Militär, das hat derzeit keine Möglichkeit vorherzusagen, welche Soldaten erkranken werden bei zu großen Höhen geflogen und würde eher nicht verschwenden Geld für teure Akklimatisation Drogen. In einer parallelen Forschungsanstrengungen haben Wissenschaftler die Gene gesucht, die bestimmen, welche Kühe Höhenkrankheit, auch bekannt als Bruststück Krankheit zu entwickeln, wenn sie in den Rocky Mountains grasen. Denn jährlich Zehntausende von Kühen im Westen der USA von Brust-Krankheit sterben, möchte nichts mehr als, Streifen die verantwortlichen Gene aus der Brutbestand Viehzüchter.

In Blut geschrieben

Das Streben nach einem Gentest für Höhenkrankheit begann ernsthaft vor ein paar Jahren im Robert Roach Laboratory an der University of Colorado. Im Jahr 2010 bestieg 28 Personen in Roachs Lab 4.875 m Seehöhe ohne den Boden zu verlassen. Roach platziert seine Freiwilligen in einer großen Metallbox ein Unterdruck-Kammer und allmählich gesaugt, Luft mit einer Vakuumpumpe, Verringerung der Atmosphärendruck zu imitieren eine Höhenlage, sauerstoffarmen Umgebung genannt. Roach rekrutiert gezielt eine Mischung aus Menschen, die anfällig für Höhenkrankheit waren und Menschen, die nie Probleme in hohen Gefilden hatte. Wie erwartet, war etwa die Hälfte der 28 freiwilligen Übel in der Kammer während die anderen feinen fühlte.

Roach nahm Proben seiner freiwilligen Blut isoliert ihre DNA und programmiert einen Computer für die Suche nach genetischen Unterschiede zwischen Menschen, die krank und diejenigen, die dagegen nicht in der Luft hängen. Das Programm identifiziert sechs Gene, die auf ungewöhnlich hohe oder niedrige Ebenen bei Menschen, die krank fühlte ausgedrückt werden; einige der Gene sind an Sauerstofftransport angeschlossen. Betrachtet man den Ausdruck Ebenen von diesen sechs Gene allein war genug, um Menschen zu unterscheiden, die von denen erkrankte, die nicht mit rund 95 Prozent Genauigkeit.

Im folgenden Jahr arbeitete Roach mit Benjamin Levine von der University of Texas Southwestern Medical Center der rudimentären Gentest auf eine größere Gruppe von Freiwilligen zu versuchen. Dieses Mal entschied anstatt des Bergs zu seinem Labor Roach zu seinem Labor auf den Berg zu bewegen.

In Gruppen von ca. 15 nahm Roach und Levine 140 passen Männer und Frauen von Dallas auf Mount Baldy in Breckenridge, Colorado, die rund 4.000 Meter über dem Meeresspiegel ist. Während ihre Berg Wochenende, die Freiwilligen in den einzelnen Gruppen – alle davon hatte der Armee körperliche Fitness-Test bestanden – 3,2 Kilometer lief, hat Liegestützen und Sit-ups und wanderten eine Spur so schnell wie möglich. Ein paar Tage zuvor hatte jeder in der Gruppe die gleichen Übungen auf Höhe des Meeresspiegels durchgeführt. Höhe machte den Unterschied. "Wir hatten einige ernsthaften Athleten in unserer Gruppe, viele Triathlon-Leute", sagt Tom Tielleman, 24, eine ehemalige Pfadfinder. "Jeder hat schlechter auf den Berg." Einige Leute haben schlechter als andere.

Derzeit sind Roach und Levine Analyse von DNA aus der Breckenridge-Studie auf der Suche nach der gleichen sechs Gene, die Plötze in der Unterdruck-Kammer-Studie identifiziert, als auch auf der Suche nach neuen genetischen Muster, die Unterscheidung zwischen Menschen deren Leistung leicht zurückgegangen, auf dem Berg und diejenigen deren Leistung dramatisch verschlechtert. Wenn sie eine starke Signatur finden, prophezeit Roach, dass sie einen funktionierende Gentest für Höhenkrankheit innerhalb eines Jahres entwickeln werden. Das Pentagon, das einige der Roach Forschung finanziert, will eine einfache Möglichkeit, Soldaten zu identifizieren, die Höhenkrankheit zu erliegen, wenn Sie in den Bergregionen zu kämpfen.

In vielen Fällen die Symptome der Höhenkrankheit sind mild und nach ein paar Tagen zu zerstreuen. Aber für manche Höhenkrankheit ist nicht nur eine kleine Unannehmlichkeit, Kopfschmerzen, Übelkeit und Erbrechen sind schwächende, erschwert das Aufstehen oder klar zu denken, geschweige denn einen Krieg. Manche Menschen Husten herauf Blut und Flüssigkeit in der Lunge als der Druck innerhalb der Kapillaren erhöht, zwingen Sie das Wasser zu behalten. Die US-Armee Research Institute der Umweltmedizin schätzt, dass über 3.000 Metern zwischen 25 und 35 Prozent der Soldaten Ausbeute an Höhenkrankheit; über 4.000 Meter zwischen 80 und 90 Prozent der Soldaten erkranken. Zwar gibt es wirksame Medikamente wie Diamox (Acetazolamid) zur Vorbeugung und Behandlung von Höhenkrankheit, Kauf von Drogen in großen Mengen für eine unbekannte Zahl von Soldaten ist teuer und verschwenderisch, und einige Medikamente haben unerwünschte Nebenwirkungen wie Sehstörungen und überschüssiges Blut Säure. Ein genetischer Test würde nicht helfen, Höhenkrankheit, behandeln aber es würde helfen, Militärführer strategisch, geben die Soldaten am ehesten erhalten krank mehr Zeit zum akklimatisieren und wodurch sich die Anzahl der medizinische Evakuierungen.

Aufgeblähte Rinder

Höhenkrankheit ist auch die Geißel von ganz verschiedenen Bevölkerungsgruppen der Bergbewohner: Kühe. Mit der Zeit ein Rancher Flecken einer schwerfälligen rauf und runter den Berg, seine geschwollene Brust schwappt zwischen seinen Vorderbeinen, es gibt nicht viel er tun kann, außer das Tier in einer niedrigeren Höhe verschieben und hoffe, es lebt. Jedes Jahr im Sommer in der US-Westküste – als Viehzüchter nehmen Rinder grasen auf dem grasbewachsenen Berghängen – Zehntausende von Kühen zu sterben, weil sie nicht zu dünn, sauerstoffarme Luft anpassen können. Den letzten zwei Jahren haben Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit eine neue Forschungseinrichtung in Las Cruces in New Mexico State University (N.M.S.U.) für die Gene gesucht, die bestimmen, welche Kühe Höhenkrankheit, aka Bruststück Krankheit entwickeln. Sobald sie die Gene zu finden, ist die Idee, sie aus der Rinderpopulation zu züchten.

Von Mai bis November eines jeden Jahres, Viehzüchter in vielen Teilen der westlichen USA nehmen ihr Vieh in die Berge wo gibt es mehr Niederschläge und nahrhafter Rasen als in tieferen Lagen — niedriger Sauerstoffgehalt unbeschadet. In den Rockies Weiden Sommer reichen von 1.500 bis 3.650 Metern; mehr als 1.500 Meter Höhe reicht, Bruststück Krankheit auslösen. In einigen Teilen von Montana und Colorado sagt Rinder weiden in Höhenlagen über 4.000 Meter, Manny Encinias, Direktor des N.M.S.U. der Spitze der Valle Forschungseinrichtung in Valles Caldera National Preserve.

Während einige Kühe die rasche Umstellung auf Höhenlagen in Kauf nehmen, andere Quellen auf und sterben. Nicht alle Rassen sind gleichermaßen anfällig, noch sind alle Individuen aus einer einzigen Rasse — genauso wie menschliche Anfälligkeit für akute Bergkrankheit variiert. Gesunde Kühe reagieren auf sauerstoffarme Umgebungen auf charakteristische Weise: ihr Herz schlägt schneller zu liefern genug Sauerstoff Blut in den Körper und das Gehirn und Blutgefäßen in der Lunge verengen, um zu den Organbereichen sauerstoffreiches Blut Rangieren. Kühe, die Brust-Krankheit entwickeln reagieren ähnlich, aber ihre Körper Ausgleich ist zu aggressiv für ihr eigenes wohl. Blutdruck steigt so stark an, dass Plasma aus den Blutgefäßen in das Gewebe rund um das Herz und die Lunge, Blähungen die Kühe Truhen sickert. Und Blutgefäße in der Lunge verengen so viel, dass das Blut ins Herz, die schließlich sichert heraus gibt. Die Kühe zusammenbrechen und sterben an Herzversagen.

Forscher arbeiten an Spitze des Tals, die fast 2.600 Metern über dem Meeresspiegel ist, um die genaue verantwortlichen Gene für die physiologischen Unterschiede zwischen einer Kuh, die über in den Bergen ohnmächtig und eine, die so lebendig wie Julie Andrews in den Alpen bleibt zu ermitteln.

Viehzüchter in New Mexico, Texas, Colorado und Utah schicken ihre Kühe zu N.M.S.U., wo Tim Holt der Colorado State University in Fort Collins gleitet einen Katheter durch deren Halsvenen auf ihre Herzen und misst den arteriellen Druck – ein Indikator für die Kuh Krankheitsanfälligkeit Bruststück. Wenn Tests deuten darauf hin, dass die Kuh in den Bergen gut ergehen wird nicht, kann ein Rancher einen möglichen Verlust vermeiden, durch den Verkauf der Kuh zu einer niedrigeren Höhe Ranch. "Es ist fast ein angesichts der Tatsache, dass Viehzüchter zwischen 5 und 30 Prozent ihrer Herde verlieren werden, wenn sie Vieh Highländer schicken – das ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung," Holt sagt. N.M.S.U. sagt, dass die Rindfleischindustrie $ 60 Millionen jährlich zu großer Höhe Krankheit verliert. Einige Rancher betrachtet haben, geben Vieh Medikamente entwickelt, um Menschen wie Acetazolamid, Höhenkrankheit behandeln, aber die FDA hat nicht der Verwendungdes solcher Drogen bei Tieren für den menschlichen Verzehr gedacht.

Selbst wenn N.M.S.U. getestet alles fast 1 Million Kühe in den Rocky Mountains für pulmonale Hypertonie – Bluthochdruck in der Lunge – es wäre nicht das Bruststück Problem lösen. Beim Kauf Viehzüchter Rindersperma für künstliche Befruchtung — Zucht üblich in den Rocky Mountains – es gibt keine Möglichkeit zu wissen, ob das Sperma der unerwünschten Gene verantwortlich für Bruststück enthält. Darüber hinaus Viehzüchter Risiko Wiedereinführung dieser Gene in einer Population, sie bereits gearbeitet haben, um, Berg-freundlich durch Generationen von künstliche Selektion. Durch die Identifizierung der verantwortlichen Gene, können Wissenschaftler Viehzüchter Bulls für diejenigen Gene und beseitigen das Problem der genetischen Rekontamination.

Sie "hast du einen Stier auf Höhe des Meeresspiegels erhöht, können nicht seine genetische Veranlagung für Höhenkrankheit herausfinden, ohne ihn über 5.000 Fuß. Unser oberstes Ziel ist es, eine DNA-Probe zu nehmen und einen Wert zu erzeugen: entweder eine konkrete "Ja" oder "Nein" oder einen numerischen Wert von genetischem Wert ", erklärt Jonathan Beever von der University of Illinois at Urbana-Champaign. Beever erhält Blutproben von N.M.S.U., die DNA, in dem er analysiert.

"Es hat schon immer Theorien über die Rassen und Tiere anfälliger sind," sagt Encinias. "Jetzt werden wir versuchen, Objektiv zu quantifizieren."

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