DARWINIAN EVOLUTION IN THE IMMUNE AND DARWINIAN EVOLUTION IN THE IMMUNE AND NERVOUS SYSTEMSNERVOUS SYSTEMS

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home.tiscali.nl/knmg0234/5learning%20systems.htm

The continuous dialogue of centripetal (nurture ) and centrifugal (genetic/nature ) information pathways.. is caratheristic for immune and neuronal learning

nurture

nature

Non self

AmbienteAmbiente

SelfSelf

GenomiGenomi(Epi)Genomavirus

HERVs

TolleranzaAntigeniAntigeni

MHCMHC

Sistema Immunocompetente

Agenti Chimici

Agenti Fisici

Agenti Biologici

Danger Signals

Onco-géni

C-onc

V-onc

((Retro-viruses )

“Challenge” naturale

Milioni di anni

Biosfera

GenosferaGenosfera

FilogenesiArtificial Challenge

(es. Chemical Fall-Out )

Ontogenesi

(Onco-DNA-Virus)Oncoproteine

Virus-/Mobile Sequences(Drivers of Evolution)

Natural Challenge(Bilions of Years )

1

2

3

TCDD

Viruses

HERVs

CEM3

2

1

SYNERGISM ?!

1

2

3

HSPs Activation

HSPs/petidesDanger Theory(Auto)Immunity

Autoinflammation

ROS

Could epigenetic modifications be a molecular environment effect ?

Genetics

Critical determinants

of the epigenomeEnvironment

NurtureNature

Daily

(low intensity) enviromentalevents

Acuteenviroementalevents

Genetics Epigenetics

Epigenetic perturbations early in life

xenobiotics

Nuclear Receptor

Nuclear Receptor DNAResponse Element

Nuclear ReceptorDNA Response Element

Histone Lysine Acetylation

Histone Deacetylases .Histone Acetyltransferases

Histone Methyltransferases

ATP-dependent NucleosomeRemodeling Enzymes

General TranscriptionFactors

NuclearReceptor

andDNA Repair

CHEMICAL FALL OUT

BENZENE IPAHEAVY METALS

DIOXINES LIKEPM 0,1-2,5

NON SELF PROTEINS

(Ag-Aptens-Allergens-Gluten..)

OZONE-NO2-SO2

DNA OncoVIRUS

RNA OncoVIRUS ( V-Onc)

X-Rays/CEM

VETTORI Biotech

TRANSPOSONSHGT

NURTURE NATURE1 (CR)

CELL RECEPTORSTLRTCRBCR

2CELLULAR PATHWAYS

MAPKSAPK

3a ( NR)NUCLEAR RECEPTORSEstrogen/PPPAR/Orphan

AhR - HSPS

3b ( TF)TRANSCRIPTION FACTORS

4EPIGENOMEHISTONS’ CODE

CH3DNA

GENOMEHERVs

C-ONC (Protoncogéni)(Retro)TRANSPOSONSDNA

Repair

NATURAL GENETIC ENGINEERING

5TRANSCRIPTOME

mRNA

RNA minori6

PROTEOMEModifiche post-traduzionali

FLUID GENOME

� oncoproteine

ENZIMI CITOCHINE CHEMOCHINE

ORMONI (Sistema Neuroendocrino+ Tessuto Adiposo)

HSPs/CHAPERONS

β-AMILOIDEFATTORI REGOLAZIONE

PROLIFERAZIONE CELLULARE/APOPTOSI

PATOLOGIA IMMUNOMEDIATA

Cloni Linfocitari T B (� IgE-IgG..)

Allergie Lupus RA

PATOLOGIA NEOPLASTICACloni neoplastici

FLOGOSI CRONICA

ROS

MALATTIE NEURODEGENERATIVEPD AD LAS

ENDOTELITI (Acute/Croniche)KD ATEROSCLEROSI

OBESITA’DIABETE I/II

SINDROME METABOLICA

CELIACHIA

CROHN

� nell’interpretazione e valutazione della repentina trasformazione-rivoluzione epidemica , manifestatasi negli ultimi decenni nei paesi più industrializzati, ma in rapida estensione all’intero pianeta

� sintetizzabile nei termini di una drammatica riduzione delle patologie acute da causa esogena

� e di un incremento speculare della patologia cronico-degenerativa, immuno-mediata e neoplastica da cause endogene (epi-genomiche) …

� da interpretare, in questo ambito concettuale, come sintomatica di una crisi epocale , concernente non soltanto l’uomo , ma anche gli ecosistemi microbico-virali e, più in generale, l’intera biosfera

Ma è soprattutto nostra convinzione che non si possa prescindere dall’utilizzo di un tale paradigma di lungo periodo

Malattie Acuteda cause esogene

Rivoluzione Epidemica XX Secolo Malattie Cronicheda cause endogene

Waterland R. Nutrition,Volume 20, Issue 1, Pages 63-68

Trasmissione edamplificazionetransgenerazionaledel danno

2

!

!

Particle Exposure

Alveolar Macrophage activation

Acute Inflammationand Impaired Clearance

Particle Accumulation

Cronic Inflammation

Mutations

Fibrosis

Metaplasia

Suggested pathogenic sequence of effects of chronic ally inhaled particles“ Oberdorster Model” (1996)

Cancer

Cronic Inflammation can lead to the damage of DNA by reactive oxygen species due to release of signaling substances from inflammatory cells. Free radicals and oxidative stressthen are able to affect gene regulation

Hyperplasia of the epithelial cells

1

Trasmissione transgenerazionale 2

Alterazione memoria epigenetica-gameti

3

CANCER: AN (EPI)-GENOMIC DISEASE

Global DNA hypomethylationChromosomal instability

Promoter-specific DNA hypermethylation

Gene repression

Alla luce di quanto sopra esposto, ci sembra di poter affermare che chiunque voglia affrontare e trattare con la dovuta serietà la grande tematica Ambiente/Salute (sintetizzabile anche nei binomi Non Self /Self , ma soprattutto Nurture /Nature : binomio “classico” che ha il merito di mettere in risalto il continuo dialogo/confronto dialettico train-formazione centripeta , proveniente dall’ambiente, e centrifuga , codificata ed espressa a livello genetico-biochimico e quindi immunologico e neuro-endocrino), non possa prescindere da un simile contesto, privilegiando le seguenti linee-guida:

naturenurture

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- Indagini approfondite sulle sempre più rapide trasformazioni genetiche (genomiche ed epi-genomiche) e fenotipiche (biochimiche e morfo-funzionali/comportamentali) a carico di microrganismi e virus(con particolare riferimento a quei batteri, parassiti e virus che sono legati in modo più stretto e funzionale al nostro equilibrio genomico, biochimico, fisiopatologico e persino bio-evolutivo );

Pressione selettiva ++

22- Indagini sulle drammatiche interferenze che alcuni fattori ambientali[biologici, fisici e chimici: con particolare riferimento alle oltre 100mila molecole di sintesie alla enorme quantità di ioni metallici che sono i sottoprodotti dei processi di combustione ,veicolati all’interno dei nostri organi-tessuti-cellule-nuclei cellulari dal particolato (ultra)fine]hanno sui nostri recettori cellulari , sullecascate biochimiche intracellulari , suirecettori nucleari e sull’assetto (epi)genomico(metilazione Dna, modifiche post-traduzionalidegli istoni, assetto cromatinico) e quindi sull’espressione genica.. e sullo stesso assetto (epi)genomico delle future generazioni;

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� privilegiare le valutazioni eco-tossicologiche e tossico-genomiche ispirate alla biologia ed epi-genomica sistemica ,

� rispetto a valutazioni di rischio ed impatto basate su criteri e metodi propri dell’epidemiologia tradizionale , che si limitanoa confrontare popolazioni più o meno direttamente esposte a fonti di inquinamento, ma che non possono esserci di aiutonella comprensione e valutazione degli effetti di una trasformazione chimico-fisica e biologico-sanitaria, riguardante non solo tutta la popolazione, ma la stessa specie umanae l’intera geno/bio-sfera .

Mi pare che il problema non possa che essere affrontato in due modi, diametralmente opposti:

A) chi legge (acriticamente) in positivo i dati dell’aumento dell’attesa di vita per le popolazioni ricche del I mondotende a pensare e a sostenere che l’inquinamento e le patologie conseguenti sono un prezzo da pagare per lo sviluppo/progresso

Per concludere:Per concludere:

(B) Chi mette nel computo� il rapido esaurimento delle risorse energetiche

e materiali , la trasformazione chimico-climaticadell’atmosfera e la deriva biochimica della biosfera e della genosfera (alterazione della co-evoluzione genomica !)

� vedrà in questo modello/sistema di sviluppo incentrato sulla combustione (e sulla guerra)la strada che può condurci al disastro

� e nell’aumento delle patologie e delle alterazioni a carico degli ecosistemi (micro)bici e virali i segni/sintomi di una deriva potenzialmente auto-distruttiva.

The Olduvai Theory of Industrial Civilization

HERE We are

The Industrial Revolution

About 1977Energy peak

Picco età mediaVittoria sul Vaiolo

1978 ALMA ATA1978 ALMA ATA

AIDS1981

BIODIVERSITY CRISIS

GLOBAL WARMING

Adottare il principio di precauzione e quello di responsabilità significa anche

� accettare il dovere di informare

� impedire l'occultamento di informazioni su possibili rischi per la salute

� evitare che si continui a considerare l'intera specie umana come un insieme di cavie sulle quali saggiare tutto quanto è capace di inventare il progresso tecnologico (L.Tomatis)