Trendvolger

De leprabacterie evolueert verrassend langzaam. Dat maakt het mogelijk om via het DNA van verschillende stammen een beeld te krijgen van historische migraties van mensen met lepra.

LEPRALIJDERS over de gehele wereld blijken te zijn getroffen door dezelfde kloon van de bacterie Mycobacterium leprae. Dat ontdekten Franse onderzoekers tot hun verbazing bij DNA-onderzoek aan zeven verschillende stammen van de leprabacterie, verzameld van patiënten uit alle windstreken, van India tot Brazilië (Science, 13 mei).

De onderzoekers onderscheiden binnen de zeven stammen vier verschillende mutanten van de leprabacterie. Geprojecteerd op de wereldkaart levert de verspreiding van die mutanten een opvallend patroon op: het valt samen met grote historische migraties van menselijke populaties. Zo is bijvoorbeeld duidelijk het effect van het Europese kolonialisme en de slavenhandel terug te zien, waarbij de diverse lepravarianten met kolonisten en slaven meereisden.

Dezelfde geografische projectie doet de Franse onderzoekers twijfelen aan het land van oorsprong van de leprabacterie. Tot nu toe gingen wetenschappers ervan uit dat lepra afkomstig is van het Indiase subcontinent en dat het naar Europa is gebracht met Griekse soldaten die in de vierde eeuw voor Christus terugkeerden van een veroveringstocht door Perzië en India onder leiding van Alexander de Grote. Vanuit Griekenland verspreidde de ziekte zich verder over het Middellandse Zeegebied, waarna de Romeinen lepra ook naar West-Europa meenamen.

In oude heilige teksten uit India van ongeveer 600 voor Chr. worden al mensen beschreven die het gevoel in vingers en tenen verloren, typische symptomen van lepra. Dat was, zo nam men aan, dus de bron. Ook uit China en Egypte zijn geschriften bekend over vroege lepragevallen. In dat laatste land zijn uit die tijd ook skeletten gevonden met typische lepravergroeiingen.

Maar uit de nieuwe gegevens op basis van DNA blijkt dat Oost-Afrika of het Midden-Oosten de meest waarschijnlijke plaatsen zijn van waaruit de leprabacterie zich over de wereld verspreidde. De bacterie verbreidde zich van hieruit langzaam verder naar het oosten en westen. Sneller ging het toen Europeanen en Noord-Afrikanen lepra naar West-Afrika brachten, waarna de ziekte via de slavenhandel de Atlantische Oceaan overstak naar de Cariben en Zuid-Amerika. De Europeanen brachten de ziekte tijdens de kolonisatie ook over naar Noord-Amerika; de indiaanse kolonisatie van de Amerika's vanuit Alaska naar het zuiden had de bacterie nog niet geïntroduceerd.

De gevonden mutaties in het bacterie-DNA zijn zogeheten puntmutaties, dat wil zeggen een verandering van slechts één letter in de DNA-code. De onderzoekers definiëren ze als zogeheten SNP's, single nucleotide polymorphisms. Deze SNP's geeft de bacterie van generatie op generatie door en dat stelt onderzoekers een stamboom op te stellen.

Van de vier onderscheiden typen SNP's is type 2 het zeldzaamst en waarschijnlijk het oudste. Uit type 2 is type 1 ontstaan, en ook type 3 waaruit later weer type 4 ontstond. De meeste leprabacteriën uit Centraal-Azië waren van SNP-type 1. Type 2 overheerst in Ethiopië, type 3 in Europa, Noord-Afrika en het Amerikaanse continent en type 4 ten slotte komt het meest voor in West-Afrika en de Cariben.

Hetzelfde soort onderzoek naar historische bevolkingsverplaatsingen aan de hand van ziekteverwekkers is onlangs ook gedaan met de maagzweerbacterie Helicobacter pylori (zie Proceedings of the National Academy of Sciences, 6 april 2004). Deze bacterie wordt vaak doorgegeven binnen families, en leent zich daarom bij uitstek voor het volgen van demografische verschuivingen in het verleden. Destijds achterhaalden onderzoekers via de maagzweerbacterie de manier waarop de Indiase provincie Ladakh door boeddhisten uit het noorden en moslims uit het Midden-Oosten en was gekoloniseerd. Helicobacter muteert snel en geeft daarom fijnmazige informatie over het recente verleden (tot honderden jaren geleden), de leprabacterie muteert nauwelijks en toont daarom patronen uit een verder verleden (van tienduizenden jaren geleden).

Microbioloog Stewart Cole van het Pasteurinstituut in Parijs, die het onderzoek leidde, zegt in een begeleidend nieuwsbericht in Science dat Mycobacterium leprae ``het laagste niveau van genetische variatie heeft van alle bacteriën die ik ken''. De leprabacterie staat overigens al langer bekend als een vreemde snuiter. Bij het bepalen van de DNA-volgorde van deze bacterie (Nature, 22 februari 2001) bleek dat meer dan de helft van de genen van het organisme niet meer functioneel is. Mogelijk is dit er de oorzaak van dat de bacterie zich zeer langzaam vermenigvuldigt en een uitzonderlijk lange incubatietijd heeft van vijf jaar. Verder laat de leprabacterie zich in het laboratorium niet kweken. Het micro-organisme wil behalve in het menselijk lichaam alleen groeien in gordeldieren en in de voetzolen van muizen. Het is niet bekend waar die bizarre voorkeur vandaan komt.

De Franse onderzoekers maakten er handig gebruik van door de verzamelde bacteriemonsters (afkomstig van 175 patiënten uit 21 verschillende landen) eerst te vermenigvuldigen in gordeldieren, zodat zij genoeg DNA hadden voor de analyse. Zo ontdekten zij de verrassende stabiliteit van het lepragenoom; met gemiddeld slechts één mutatie op de 28.400 basenparen. Ter vergelijking: in de aan lepra verwante tuberculosebacterie (Mycobacterium tuberculosis) komen zulke puntmutaties tien keer zoveel voor, één SNP per 3000 basenparen. Ook het aantal SNP's van andere ziekteverwekkende bacillen is veel groter, 1 op 1112 bij de salmonellabacterie en zelfs 1 op 3,2 bij de maagzweerbacterie Helicobacter pylori. Op de vraag waarom het genoom van de leprabacterie zo'n buitenbeentje is, hebben de onderzoekers nog geen antwoord.

Overigens is het bijna afgelopen met de reizen van de leprabacterie over de wereld. De laatste 20 jaar is het aantal leprapatiënten wereldwijd met 90 procent afgenomen, vooral dankzij een succesvolle combinatietherapie die wordt gegeven. Meer dan 14 miljoen patiënten genazen in deze periode van de ziekte. In 2003 hadden 113 van de 122 landen waar lepra in 1985 nog een probleem was de ziekte onder controle. Lepra is nu nog in negen landen in Afrika, Azië en Latijns-Amerika een probleem. De wereldgezondheidsorganisatie stelt zich tot doel de ziekte binnen enkele jaren geheel uit te roeien.