Published July 6, 2017
| Version v1
Publication
Open
Effect of APOE ε4 allele on survival and fertility in an adverse environment
Creators
- 1. Amsterdam Neuroscience
- 2. GGZ inGeest
- 3. EMGO Institute for Health and Care Research
- 4. Leiden University Medical Center
- 5. Leyden Academy on Vitality and Ageing
- 6. Melbourne Health
- 7. University of Melbourne
- 8. University for Development Studies
- 9. University of Southern California
- 10. University of Copenhagen
Description
The apolipoprotein-ε4 allele (APOE-ε4) is strongly associated with detrimental outcomes in affluent populations including atherosclerotic disease, Alzheimer's disease, and reduced lifespan. Despite these detrimental outcomes, population frequencies of APOE-ε4 are high. We hypothesize that the high frequency of APOE-ε4 was maintained because of beneficial effects during evolution when infectious pathogens were more prevalent and a major cause of mortality. We examined a rural Ghanaian population with a high pathogen exposure for selective advantages of APOE-ε4, to survival and or fertility.This rural Ghanaian population (n = 4311) has high levels of mortality from widespread infectious diseases which are the main cause of death. We examined whether APOE-ε4 was associated with survival (total follow-up time was 30,262 years) and fertility after stratifying by exposure to high or low pathogen levels. Households drawing water from open wells and rivers were classified as exposed to high pathogen levels while low pathogen exposure was classified as those drawing water from borehole wells. We found a non-significant, but positive survival benefit, i.e. the hazard ratio per APOE-ε4 allele was 0.80 (95% confidence interval: 0.69 to 1.05), adjusted for sex, tribe, and socioeconomic status. Among women aged 40 years and older (n = 842), APOE-ε4 was not associated with the lifetime number of children. However, APOE-ε4 was associated with higher fertility in women exposed to high pathogen levels. Compared with women not carrying an APOE-ε4 allele, those carrying one APOE-ε4 allele had on average one more child and those carrying two APOE-ε4 alleles had 3.5 more children (p = 0.018).Contrary to affluent modern-day populations, APOE-ε4 did not carry a survival disadvantage in this rural Ghanaian population. Moreover, APOE-ε4 promotes fertility in highly infectious environments. Our findings suggest that APOE-ε4 may be considered as evolutionarily adaptive. Its adverse associations in affluent modern populations with later onset diseases of aging further characterize APOE-ε4 as an example of antagonistic pleiotropy.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يرتبط الأليل apolipoprotein - ε 4 (APOE - ε 4) ارتباطًا وثيقًا بالنتائج الضارة في المجموعات الغنية بما في ذلك مرض تصلب الشرايين ومرض الزهايمر وانخفاض العمر الافتراضي. على الرغم من هذه النتائج الضارة، فإن الترددات السكانية لـ APOE - ε 4 مرتفعة. نحن نفترض أن التكرار العالي لـ APOE - ε 4 تم الحفاظ عليه بسبب التأثيرات المفيدة أثناء التطور عندما كانت مسببات الأمراض المعدية أكثر انتشارًا وسببًا رئيسيًا للوفيات. قمنا بفحص سكان غانا الريفيين الذين يتعرضون لمسببات الأمراض العالية للحصول على مزايا انتقائية لـ APOE - ε 4، للبقاء على قيد الحياة و/أو الخصوبة. هؤلاء السكان الغانيون الريفيون (العدد = 4311) لديهم مستويات عالية من الوفيات الناجمة عن الأمراض المعدية المنتشرة على نطاق واسع والتي هي السبب الرئيسي للوفاة. فحصنا ما إذا كان APOE - ε 4 مرتبطًا بالبقاء على قيد الحياة (كان إجمالي وقت المتابعة 30،262 عامًا) والخصوبة بعد التقسيم الطبقي من خلال التعرض لمستويات مسببات الأمراض المرتفعة أو المنخفضة. تم تصنيف الأسر التي تسحب المياه من الآبار والأنهار المفتوحة على أنها معرضة لمستويات عالية من مسببات الأمراض بينما تم تصنيف التعرض المنخفض لمسببات الأمراض على أنها تلك التي تسحب المياه من آبار الآبار. وجدنا فائدة غير مهمة، ولكنها إيجابية للبقاء على قيد الحياة، أي أن نسبة الخطر لكل أليل APOE - ε 4 كانت 0.80 (فاصل ثقة 95 ٪: 0.69 إلى 1.05)، معدلة حسب الجنس والقبيلة والحالة الاجتماعية والاقتصادية. بين النساء اللواتي تبلغ أعمارهن 40 عامًا فأكثر (العدد = 842)، لم يكن APOE - ε 4 مرتبطًا بعدد الأطفال مدى الحياة. ومع ذلك، ارتبط APOE - ε 4 بارتفاع الخصوبة لدى النساء المعرضات لمستويات عالية من مسببات الأمراض. بالمقارنة مع النساء اللواتي لا يحملن أليل APOE - ε 4، فإن أولئك الذين يحملون أليل APOE - ε 4 واحد لديهم في المتوسط طفل واحد إضافي وأولئك الذين يحملون أليلين APOE - ε 4 لديهم 3.5 أطفال إضافيين (p = 0.018). على عكس سكان العصر الحديث الأثرياء، لم يكن لـ APOE - ε 4 عيب في البقاء على قيد الحياة في هؤلاء السكان الغانيين الريفيين. علاوة على ذلك، يعزز APOE - ε 4 الخصوبة في البيئات شديدة العدوى. تشير نتائجنا إلى أن APOE - ε 4 يمكن اعتباره متكيفًا تطوريًا. إن ارتباطاتها السلبية في السكان الحديثين الأثرياء بأمراض الشيخوخة التي تظهر في وقت لاحق تميز APOE - ε 4 كمثال على تعددية الاتجاهات العدائية.Translated Description (French)
L'allèle apolipoprotéine-ε4 (APOE-ε4) est fortement associé à des résultats néfastes dans les populations riches, notamment la maladie athéroscléreuse, la maladie d'Alzheimer et la réduction de la durée de vie. Malgré ces résultats néfastes, les fréquences d'APOE-ε4 dans la population sont élevées. Nous émettons l'hypothèse que la fréquence élevée d'APOE-ε4 a été maintenue en raison des effets bénéfiques au cours de l'évolution lorsque les agents pathogènes infectieux étaient plus répandus et une cause majeure de mortalité. Nous avons examiné une population rurale ghanéenne fortement exposée aux agents pathogènes pour déterminer les avantages sélectifs de l'APOE-ε4 pour la survie et/ou la fertilité. Cette population rurale ghanéenne (n = 4311) présente des niveaux élevés de mortalité due à des maladies infectieuses répandues qui sont la principale cause de décès. Nous avons examiné si l'APOE-ε4 était associée à la survie (la durée totale du suivi était de 30 262 ans) et à la fertilité après stratification par exposition à des niveaux élevés ou faibles d'agents pathogènes. Les ménages qui puisent de l'eau dans des puits ouverts et des rivières ont été classés comme exposés à des niveaux élevés d'agents pathogènes, tandis qu'une faible exposition aux agents pathogènes a été classée comme ceux qui puisent de l'eau dans des puits de forage. Nous avons trouvé un bénéfice de survie non significatif, mais positif, c'est-à-dire que le rapport de risque par allèle APOE-ε4 était de 0,80 (intervalle de confiance à 95 % : 0,69 à 1,05), ajusté en fonction du sexe, de la tribu et du statut socio-économique. Chez les femmes âgées de 40 ans et plus (n = 842), l'APOE-ε4 n'était pas associée au nombre d'enfants à vie. Cependant, l'APOE-ε4 était associée à une fertilité plus élevée chez les femmes exposées à des niveaux élevés d'agents pathogènes. Comparativement aux femmes ne portant pas d'allèle APOE-ε4, celles portant un allèle APOE-ε4 avaient en moyenne un enfant de plus et celles portant deux allèles APOE-ε4 avaient 3,5 enfants de plus (p = 0,018). Contrairement aux populations modernes aisées, APOE-ε4 ne présentait pas de désavantage de survie dans cette population rurale ghanéenne. De plus, l'APOE-ε4 favorise la fertilité dans des environnements hautement infectieux. Nos résultats suggèrent que l'APOE-ε4 peut être considérée comme évolutivement adaptative. Ses associations défavorables dans les populations modernes riches avec des maladies d'apparition tardive du vieillissement caractérisent davantage l'APOE-ε4 comme un exemple de pléiotropie antagoniste.Translated Description (Spanish)
El alelo apolipoproteína-ε4 (APOE-ε4) está fuertemente asociado con resultados perjudiciales en poblaciones ricas, incluida la enfermedad aterosclerótica, la enfermedad de Alzheimer y la reducción de la esperanza de vida. A pesar de estos resultados perjudiciales, las frecuencias poblacionales de APOE-ε4 son altas. Presumimos que la alta frecuencia de APOE-ε4 se mantuvo debido a los efectos beneficiosos durante la evolución cuando los patógenos infecciosos eran más frecuentes y una causa importante de mortalidad. Examinamos una población rural ghanesa con una alta exposición a patógenos para determinar las ventajas selectivas de APOE-ε4, para la supervivencia y/o la fertilidad. Esta población rural ghanesa (n = 4311) tiene altos niveles de mortalidad por enfermedades infecciosas generalizadas que son la principal causa de muerte. Examinamos si APOE-ε4 se asoció con la supervivencia (el tiempo total de seguimiento fue de 30,262 años) y la fertilidad después de la estratificación por exposición a niveles altos o bajos de patógenos. Los hogares que extraen agua de pozos abiertos y ríos se clasificaron como expuestos a altos niveles de patógenos, mientras que la baja exposición a patógenos se clasificó como aquellos que extraen agua de pozos de perforación. Encontramos un beneficio de supervivencia no significativo, pero positivo, es decir, la razón de riesgo por alelo APOE-ε4 fue de 0,80 (intervalo de confianza del 95%: 0,69 a 1,05), ajustada por sexo, tribu y estado socioeconómico. Entre las mujeres de 40 años o más (n = 842), APOE-ε4 no se asoció con el número de hijos a lo largo de la vida. Sin embargo, APOE-ε4 se asoció con una mayor fertilidad en mujeres expuestas a altos niveles de patógenos. En comparación con las mujeres que no portaban un alelo APOE-ε4, las que portaban un alelo APOE-ε4 tenían en promedio un hijo más y las que portaban dos alelos APOE-ε4 tenían 3.5 hijos más (p = 0.018). Contrariamente a las poblaciones ricas de hoy en día, APOE-ε4 no tenía una desventaja de supervivencia en esta población rural ghanesa. Además, APOE-ε4 promueve la fertilidad en entornos altamente infecciosos. Nuestros hallazgos sugieren que APOE-ε4 puede considerarse evolutivamente adaptativo. Sus asociaciones adversas en poblaciones modernas ricas con enfermedades de envejecimiento de aparición tardía caracterizan aún más a APOE-ε4 como un ejemplo de pleiotropía antagonista.Files
journal.pone.0179497&type=printable.pdf
Files
(1.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b828bc8c665e10d8ab47f217f0aa2a9e
|
1.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير أليل APOE ε 4 على البقاء والخصوبة في بيئة معاكسة
- Translated title (French)
- Effet de l'allèle APOE ε4 sur la survie et la fertilité dans un environnement défavorable
- Translated title (Spanish)
- Efecto del alelo APOE ε4 sobre la supervivencia y la fertilidad en un entorno adverso
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2724948078
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0179497
References
- https://openalex.org/W1484675493
- https://openalex.org/W1975167118
- https://openalex.org/W1975738543
- https://openalex.org/W1977753891
- https://openalex.org/W1979091872
- https://openalex.org/W1997275447
- https://openalex.org/W2006629006
- https://openalex.org/W2042503928
- https://openalex.org/W2051710101
- https://openalex.org/W2054409576
- https://openalex.org/W2065859331
- https://openalex.org/W2068074687
- https://openalex.org/W2084491557
- https://openalex.org/W2095528090
- https://openalex.org/W2102493638
- https://openalex.org/W2107094473
- https://openalex.org/W2111913985
- https://openalex.org/W2121101037
- https://openalex.org/W2136404471
- https://openalex.org/W2147446436
- https://openalex.org/W2153577557
- https://openalex.org/W2157489088
- https://openalex.org/W2158660823
- https://openalex.org/W2163794950
- https://openalex.org/W2168497248
- https://openalex.org/W2474664068
- https://openalex.org/W4211156109
- https://openalex.org/W4230870013