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O GEN ECONÔMICO, PALEONUTRIÇÃO E AS BASES EVOLUTIVAS DA DIABETES EM INDIOS AMERICANOS.

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1 O GEN ECONÔMICO, PALEONUTRIÇÃO E AS BASES EVOLUTIVAS DA DIABETES EM INDIOS AMERICANOS

2 Obesidade e diabetes tipo 2 são problemas críticos para os Nativos Americanos. Estas condições emergiram apenas nos últimos 50 anos. A hipótese do chamado thrifty gene é a explicação prevalente para a emergência destas doenças. Este gen promoveria boa saúde nas populações ancestrais mantendo o equilíbrio energético mesmo durante condições de fartura ou fome. A recente eliminação de tais condições cobinada com a redução dos padrões de atividade, tornam o gen prejudicial. Como conseqüência mais de 50% dos adultos entre certas tribos são diagnosticados diabéticos.

3 Propriedades das Sociedades Tradicionais Propriedades das Sociedades Modernizadas Incerteza na Dieta Atividade Física Alta a Moderada Genótipo Thrifty Sensibilidade a Insulina nas Células Musculares Fartura, Fome e Equilíbrio Calórico Hiperinsulinemia Eficiência Metabólica Máxima Vantagem Reprodutiva Estabilidade da Dieta Atividade Física Reduzida Pequeno excesso calórico permanente Resistência das Células Musculares a Insulina Obesidade e Exaustão das Células Beta Diabetes Model by J.R. Rindon and P.T. Baker

4 Indios Americanos com a dieta tradicional são menos propensos a desenvolver diabetes e obesidade. O objetivo da presente pesquisa é definir dieta tradicional, tanto para explicar a origem evolutiva do thrifty gene quanto para ajudar a encaminhar ajustes em procedimentos clinicos. Entretanto há uma lacuna no que se conhece sobre dieta tradicional.

5 Alguns pesquisadores usam dados etnográficos para reconstruir dados sobre a dieta tradicional. Insto é bom para compreender as mudancas na dieta durante ao último seculo, mas não durante os milenios em que os Americanos Nativos ocuparam a América. Para reconstruir a dieta de caçadores coletores alguns pesquisadores usaram comparacões etnográficas com culturas tribais de todo o mundo. Esta abordagem produziram um debate intenso sobre reconstrução de dieta. Deste modo ainda existe uma necessidade desésperada por metodos empiricos que proporcionem detalhes sobre a dieta tradicional.

6 Ainda há necessidade de desenvolvimento de métodos relevantes par a compreensão do mecanismo pelo qual o thrifty gene se fixou e para avaliar se de fato as condiçães de fartura e fome de existiram. Esta falha de conhecimentos é um problema porque ela impede que se estabelecam explicações e intervenções com compreensão empírica das pressões evolutivas inerentes as dietas ancestrais. Isto é especilamente verdade para o Sudoeste dos Estados Unidos.

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10 Planejo aplicar novos métodos de análise os coprolitos do Arizona, Utah, New Mexico, Texas, e Colorado para reconstruir detalhes da dieta ancestral e testar a hipótese do thrifty gene. Eu tenho a hipótese de que restos de plantas encontrados nos coprolitos de caçadores – coletores poderão mostrar que a maior parte dos grupos prehistoricos americanos teve sua dieta basiada em alimentos ricos em fibras, pobres em gorduras e pobre em açucar.

11 Embora alguns acreditem que esta dieta foi superada pela agricultura há cerca de 2000 anos atras, minha hipótese é de que as fontes de alimentos usadas no periodos de caça e coleta continuaram a fornecer uma parte importante da nutrição ao longo do ano especialmente durante os periodos secos. Foi a dependencia de alimentos tais como prickly pear cactos, agave, yucca, mesquite, and acacia que exerceram pressão evolutiva e permitiram a fixacão do gen economico ou thrifty em tais populacões.

12 Uma pressão evolutiva é uma força seletiva aplicada a configuração genetica de uma população que esta sofrendo uma tendencia evolutiva. Para que uma mutaçao seja fixada (passe por exemplo a predominar na população) a pressão deve ser exercida de tal forma a otimizar a reprodução por muitas gerações Isto significa que a mutação deve interagir, via fenótipo, com aspectos recorrentes do ambiente.

13 Uma vez que a mutação alcançou sua fixação ela pode continuar a sofrer pressão seletiva (seleçao estabilizadora) de forma a permanecer no genoma, ou ela tenderia a ser eliminada por mutações subsequentes Qual teria sido a pressão que fixou o thrifty gene? Acredito que a natureza nutricional das plantas nativas.

14 = hunter-gatherer period

15 Sítios de Caçadores-coletores com coprolitos

16 Sítios de agricultores com coprolitos

17 Exemplos de evidencias prehistoricas de dieta

18 Macrofosseis de Antelope Cave, Antelope House, Salmon Ruin, e Turkey Pen Ruin

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22 Helianthis species girassol

23 Lycium pallidum sinforina

24 Physalis hederifolia var fendleri Camapu

25 Portulaca species related to amor crescído

26 Yucca angustissima ? related to ávore de Joshua

27 Equisetum laevigatum ? cavalinha

28 Chenopodium erva de santa maria Amaranthus caruru

29 Sporobolus species

30 Trabalho Anterior com Dieta Ancestral Identifiquei 14 espécies de plantas já usadas como alimento pelos caçadores coletores Identifiquei 14 espécies de plantas já usadas como alimento pelos caçadores coletores Identifiquei 46 diferentes espécies de plantas usadas como alimento pelos agricultores Identifiquei 46 diferentes espécies de plantas usadas como alimento pelos agricultores Parecem ser alimentos ricos em fibras Parecem ser alimentos ricos em fibras Alguns poucos foram testados para índices glicêmicos Alguns poucos foram testados para índices glicêmicos

31 Índices glicêmicos para alimentos nativos tradicionais Conhecidos primariamente para as tribos OOdham Conhecidos primariamente para as tribos OOdham Muito pouco valor para os caçadores –coletores arcaicos Muito pouco valor para os caçadores –coletores arcaicos Deste modo há necessidade de coletar dados para mais alimentos e identificar mais plantas na dieta pré- histórica Deste modo há necessidade de coletar dados para mais alimentos e identificar mais plantas na dieta pré- histórica

32 Como é Determinado o Índice Glicêmico de um Alimento? Para o teste o alimento é oferecido aos voluntários em proporções que contem 50g dos carboidratos disponíveis, excluídas as fibras. Para o teste o alimento é oferecido aos voluntários em proporções que contem 50g dos carboidratos disponíveis, excluídas as fibras. A resposta a glicose / insulina nas próximas horas é medida. A resposta a glicose / insulina nas próximas horas é medida. O resultado é calculado como percentual de valor do alimento de referência, geralmente pão comum (branco). O resultado é calculado como percentual de valor do alimento de referência, geralmente pão comum (branco). Alto índice glicêmico Alto índice glicêmico Moderado Moderado Baixo 5-39 Baixo 5-39

33 Fruit leather 100 Cactus jam, Stenocereus thurberi 91 Corn hominy (traditional corn) 57 Corn tortilla w/desert ironwood 54 Persimmon50 Grapes45 White teparies broth 44 Yellow teparies broth 41 Mesquite cakes 36 Black beans 35 Chenopodium35 Sunflower seeds 35 Índice Glicêmico para alimentos O´Odham

34 Amaranth, seeds 30 Lycium fruits 29 Mesquite (Prosopis velutina) 25 Squash seeds 25 Acorns stewed with venison 23 Dry Black beans, soaked, cooked 20 Chili pepper 15 Onions15 Physalis fruits 15 Pine seed 15 Agave nectar 11 Prickly Pear 7

35 Amaranthus, seeds 30 Lycium fruits 29 Mesquite cakes 36 Mesquite (Prosopis velutina) 25 Acorns stewed with venison 23 Chenopodium35 Sunflower seeds 35 Onions15 Physalis fruits 15 Pine seed 15 Agave nectar 11 Prickly Pear 7 Indices Glicemicos para Alimentos Arcaicos

36 Chenopodium seeds 35 Lycium fruits 29 Mesquite (Prosopis velutina) 25 Acorns stewed with venison 23 Amaranthus, seeds 30 Onions15 Pine seed 15 Physalis15 Agave or Yucca about 11 Prickly Pear 7 Sporobolus (dropseed) ? Panic grass ? Acacia? Alimentos mais Usados por Caçadores-Coletores

37 As suculentas do deserto como uma pressão evolutiva As suculentas do deserto eram comidas regularmente, inclusive cactus e plantas da família Agavaceae. As mais importantes eram as palmas de cactus chamadas prickly pear, yuca, e agaves. A natureza nutricional destas plantas, quando ingeridas como os componentes mais importantes da dieta, pode ter agido na seleção natural estabilizando o thrifty gene.

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39 O cactus prickly pear mostrou capacidade de reduzir os níveis séricos de glicose, assim como os picos hiperglicemicos durante o teste de tolerância a glicose. Alem disso esta Opuntia mostrou habilidade para controlar a diabetes experimentalmente induzida. Estudos experimentais recentes no México sugerem que 50 gramas de prickly pear cosidas é um bom tratamento para diabetes. As indústrias homeopáticas começaram a introduzir a Opuntia nos suplementos relacionados com a regulação dos níveis séricos de glicose. Miguel Angel Gutierre, 1998

40 Resumo da pesquisa de Gary Nabhan: A mucilagem extracelular da prickly peare de outros cactus ajuda a planta a conservar água sob o sol do deserto. A mesma mucilagem ajuda a retardar a digestão e bloquear qualquer liberação súbita de açucar no sangue. Nabhan acredita que o metabolismo dos OOdham possa ter se adaptado após séculos de dependencia destes alimentos.

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44 Corações de Agave são ricos em um amido chamado inulina, que é de liberação mais lenta na corrente sanguínea do que os amidos comumente usados na dieta atual. Este composto das Agavaceae na dieta nativa ajudou a manter o thrifty gene nos povos adaptados ao deserto.

45 Entre os OOdham (River Pima, Desert Papago, Sand Papago and Lowland Pima), talvez seu metabolismo digestivo seja o mais notável exemplo de adaptação ao deserto. Enquanto fizeram uso de uma dieta dominada por plantas nativas do deserto, tais como palmas de cactus, brotos e frutas, chia e sementes de mustarda tansy, e corações assados de agave, os OOdham não apresentavam diabetes. Seu metabolismo adaptou-se as plantas que prevaleciam sazonalmente no deserto, e estes alimentos são muito mais ricos em fibras.

46 os povos tinham uma dieta muito diversificada e saudável, que continha cerca de 4 a 5 vezes o total de fibras solúveis (um dos fatores-chave no controle da diabetes) do que os especialistas hoje recomendam que os americanos consumam em média diariamente.

47 (OOdham) eram completamente protegidos da diabetes por sua dieta altamente sazonal. Alguns meses havia abundancia de frutos de cactus, em outros meses de algaroba, em outros meses de gramíneas e grãos silvestres Mas gradualmente eles se tornaram trabalhadores na agricultura regional e passaram a comprar seus alimentos, abandonaram seus campos e tornaram-se parte da economia global.

48 Análise dos coprolitos como evidência do uso das suculentas do deserto

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50 Phytolith Analysis of Ancient Diet A new Appraoch

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53 Dados de fitolitos de Bighorn Cave Reinhard & Danielson (2005) Reinhard & Danielson (2005) Agavaceae 94% Agavaceae 94% Cactaceae 82% Cactaceae 82% Prosopis71% Prosopis71%

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55 Dados de fitolitos de Dust Devil Cave Reinhard & Danielson (2005) Reinhard & Danielson (2005) Agavaceae94% Agavaceae94% Cactaceae59% Cactaceae59%

56 Dados de fitolitos de Hinds Cave Danielson & Reinhard (1998) Danielson & Reinhard (1998) Agave100% Agave100% Cactaceae 93% Cactaceae 93%

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58 Dados de fitolitos de Salmon Ruin Reinhard & Danielson (2005) Reinhard & Danielson (2005) Agavaceae50% Agavaceae50% Cactaceae45% Cactaceae45%

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60 Dados de fitolitos de Antelope House Reinhard & Danielson (2005) Reinhard & Danielson (2005) Agavaceae71% Agavaceae71% Cactaceae80% Cactaceae80%

61 Um Metodo Novo: Análise de desgaste dentário mostra que as suculentas eram comidas com freqüência

62 Com base em moldes dos dentes feitos de quids Com base em moldes dos dentes feitos de quids Quids são bolos de fibras mascados e cuspidos Quids são bolos de fibras mascados e cuspidos Os moldes dos dentes podem ser feitos a partir das impressões dentárias nos quids Os moldes dos dentes podem ser feitos a partir das impressões dentárias nos quids Estes moldes mostram os desgastes decorrentes da mastigação das suculentas do deserto Estes moldes mostram os desgastes decorrentes da mastigação das suculentas do deserto

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66 Outros Exemplos: Leguminosas Algarobas Algarobas Bolos feitos de algarobas atualmente são ricos em fibras e tem indice glicemico Bolos feitos de algarobas atualmente são ricos em fibras e tem indice glicemico Na pre-história, vagens eram comidas trituradas ou inteiras, sendo o seu índice glicêmico desconhecido Na pre-história, vagens eram comidas trituradas ou inteiras, sendo o seu índice glicêmico desconhecido Acacia Acacia não sabemos como a acacia comum participava da dieta ancestral Rica em fibras a acacia tem índice glicemico de 11

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68 Estudos m é dicos de algarobas e outros alimentos do deserto dizem que a despeito de ser adocicada, a farinha de algaroba preparada pela tritura ç ão das vagens é extremamente efetiva no controle do n í vel s é rico de a çú car" em pessoas diab é ticas.

69 Fibras sol ú veis nas sementes e vagens retardam a absor ç ão dos nutrientes, e como resultado temos uma curva glicêmica achatada, ao contr á rio do pico que ocorre ap ó s o consumo de farinha de trigo e outra. A forma ç ão de um gel de fibras dentro do intestino retem os nutrientes retardando sua absor ç ão por 4 a 6 horas, ao contr á rio do que ocorre com outros alimentos cuja absor ç ão ocorre em torno de 1 a 2 horas.

70 Há cinco objetivos específicos para análise das dietas pré-históricas: 1) Descrever o menu dos caçadores- coletores e agricultores pre-históricos. Entendendo-se por menu (cardapio) a diversidade total de plantas que eram comidas no passado. Objetivos das Análises Futuras

71 2) Avaliar a sazonalidade do ´cardapio´. Porque os caçadores-coletores e agricultores viviam em absoluta dependencia das flutuações sazonais dos recursos do ambiente, alguns alimentos estavam disponíveis apenas em certos períodos. Aqueles alimentos que estivessem mais frequentemente disponíveis contribuiram mais com a estabilização do gen thrifty.

72 3) Identificar a dieta dos caçadores-coletores e agricultores pré-históricos. Por dieta eu quero dizer as plantas mais comumente escolhidas no cardapio como alimento para consumo diário e subsistência a cada estação.

73 4) Identificar a composição nutricional dos alimentos dos caçadores-coletores e agricultores. Este estágio da análise será focalizado na obtenção de valores nutricionais para antigas plantas usadas na alimentação, especificamente o índice glicêmico.

74 5) Relacionar os padrões de uso das plantas antigas com a distribuição da diabetes nos Nativos Americanos do Sudoeste. Este estágio de análise avaliará quais são as tribos que estão sob maior risco de ter diabetes tipo 2 devido a determinantes ambientais do ´cardapio´ dos caçadores-coletores, dieta, sazonalidade e nutrição.

75 Através das análises de coprólitos podemos determinar a natureza ancestral da dieta, e teste de hipótese do thrifty gene. Minha hipótese é que os povos pre- históricos tinham alimentação diversificada mas, por causa da sazonalidade, tinham dieta restrita. Acredito que as restrições sazonais tornavam as suculentas do deserto a fonte de alimentos mais disponível para os caçadores-coletores e agricultores. Estas mesmas suculentas de fato inibiam a digestão. O thrifty gen é encontrado em níveis mais elevados entre os indiviuos dos tribos cujos ancestrais eram mais fortemente dependentes das suculentas do deserto. Resumo


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