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An evolutionary perspective on three psychiatric disorders
major depressive disorder, bipolar disorder, and attention-deficit/hyperactivity disorder
Ana Jelicic
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Philosophie und Bildungswissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Joint Degree Programme MEi :CogSci Cognitive Science
Betreuer*in
Helmut Schaschl
DOI
10.25365/thesis.59764
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-15558.67084.124268-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Trotz intensiver Forschung bestehen immer noch große Lücken in unserem Verständnis über die Evolution des menschlichen Gehirns und seinen verschiedenen Strukturen und Funktionen. Wir wollen insbesondere verstehen, wie verschiedene psychiatrische Erkrankungen, die sich negativ auf das Leben von Menschen auswirken können, in die evolutionäre Erzählung passen, da zu erwarten ist, dass die genetischen Risiko-Loci einer starken negativen Selektion unterliegen sollten. Es wird vermutet, dass einige Gene, die positiver Selektion unterliegen, mit einer erhöhten Anfälligkeit für bestimmte psychiatrische Störungen im Zusammenhang stehen und diese Erkrankungen auftraten, als der Mensch höhere kognitive Fähigkeiten wie Sprache, Intelligenz und Kreativität entwickelte.
In dieser Studie fokussierten wir uns auf die psychischen Störungen Depression, Bipolare Störung und Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung, um die Hypothese zu testen, dass bestimmte genetische Loci, die mit diesen Erkrankungen in Verbindung stehen, in verschiedenen menschlichen Populationen, einer bestimmten Form der positiven Selektion unterliegen sowie in spezifischen biochemischen Netzwerken eingebettet sind, die über eine zusammenhängende evolutionäre Geschichte verfügen. Zu diesem Zweck haben wir humane Genomdaten aus verschiedenen Populationen (aus vier kontinentalen Gruppen: Afrika, Europa, Südasien und Ostasien), Daten aus genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) und biochemische Netzwerkanalysen integriert. Für die genomweite Analyse der positiven Selektion ha-ben wir Daten von sowohl Haplotypen wie auch Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNP) verwendet.
Für alle untersuchten Populationsgruppen fanden wir Belege für das Wirken von positiver Selektion auf Gene, die mit den von uns betrachteten psychischen Erkrankungen assoziiert sind. Die Mehrheit der Risiko-Loci sind allerdings populationsspezifisch, was darauf hindeutet, dass sich der Selektionsdruck in unterschiedlichen geographischen Umweltbedingungen unterschiedlich auf die Gene auswirkt. Die meisten Risiko-Loci unter positiver Selektion stehen in direktem Zusammenhang mit Gehirnfunktionen, wie die Gene CACNA1C, RBFOX1 und PDE10A. Einige andere jedoch nicht, wie beispielsweise das Gen HLA-B, welches am Immunsystem beteiligt ist und zuvor als Gen unter pathogen-geleiteter Selektion identifiziert wurde. Darüber hinaus fanden wir in unserer Studie einige unter positiver Selektion liegende Gene, die mit Bildungsabschlüssen und mathematischen Fähigkeiten assoziiert sind.
Wir gehen daher davon aus, dass eine gewisse (evolutionäre) Fehlanpassung zwischen dem Ge-nom und den Umwelten/Lebensbedingungen in der gegenwärtigen Gesellschaft zu diesen Krankheiten führt. Die Fehlanpassung wird entweder dadurch verursacht, dass sich die Umgebung viel schneller verändert, als sich das Genom anpassen kann, oder dass diese Erkrankungen auftreten, wenn das Genom ganz anders als zuvor mit den neuen Umgebungen interagiert. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um festzustellen, welche dieser Hypothesen richtig sein könnten.
Abstract
(Englisch)
Despite intensive research, there are still major gaps in our understanding of the evolution of the human brain with its different structures and functions. We want to understand how different psychiatric disorders, which can have adverse effects on people's lives, fit into the evolutionary narrative since their risk loci should be under strong negative selection. It has been suggested that some genes under positive selection are linked to increased susceptibility to certain psychiatric disorders, and that these disorders emerged as humans developed higher cognitive abilities, such as language, intelligence, and creativity.
In this study, we focused on three psychiatric disorders Major Depressive Disorder, Bipolar Disorder, and Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder to test the hypothesis that genetic loci associated with these disorders are under some form of positive selection in different human populations, and that these selected loci assemble into biochemical pathways that have a correlated evolutionary history. In order to do so, we integrated genomic data from different human populations (from four continental groups: African, European, South Asian and East Asian), data from genome-wide association studies (GWAS), and biochemical pathway analysis, and performed a genome-wide scan for recent positive selection using haplotype and single nucleotide polymorphism (SNP) based selection models.
We found evidence for positive selection acting on genes associated with different psychiatric disorders in all studied human populations. Majority of the risk loci are not shared between populations, which implies that there are differences in the selection pressures in different environments. Most of the risk loci are connected directly to the brain functions such as CACNA1C, RBFOX1, PDE10A, but some are not, like HLA-B which is involved in the immune system and was previously identified to be under some form of pathogen-driven selection. Additionally, several genes found in our study are also linked to educational attainment and mathematical ability.
We suggest that there is a certain mismatch between the genome and environmental/lifestyle conditions in contemporary society, leading to these disorders. The mismatch is caused either by the environment changing much faster than the genome can adapt to it, or these traits emerge as the genome interacts with the new environments, much different than the ones before. However, further research is needed to determine which of these hypotheses might be correct.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
natural selection evolution major depressive disorder bipolar disorder attention-deficit/hyperactivity disorder population genetics GWAS
Schlagwörter
(Deutsch)
Natürliche Selektion Evolution Depression Bipolare Störung Aumerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung Populationsgenetik GWAS
Autor*innen
Ana Jelicic
Haupttitel (Englisch)
An evolutionary perspective on three psychiatric disorders
Hauptuntertitel (Englisch)
major depressive disorder, bipolar disorder, and attention-deficit/hyperactivity disorder
Paralleltitel (Deutsch)
Eine evolutionäre Perspektive auf drei psychiatrische Störungen : Depression, bipolare Störung und Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
36 Seiten, 72 ungezählte Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Helmut Schaschl
AC Nummer
AC15513266
Utheses ID
52793
Studienkennzahl
UA | 066 | 013 | |