indicatori di stress
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INDICATORI DI STRESS crescita infantile statura dell’adulto Indicatori di stress iperostosi porotica (anemie) linee di Harris (di arresto di crescita) ipoplasia dello smalto 1° anno di vita Periodi di crescita rapida adolescenza = indicatori stato di salute -fattori genetici -deficit di ormone della crescita (STH) Statura -stress psicologici alimentazione -fattori alimentari malattie infettive (diarroiche) classi superiori (ben nutrite) Bambini di Guatemala City velocità di crescita simile agli Europei Bambini più alti classi inferiori (mal nutrite) Velocità di crescita più lenta Bambini più bassi -aumentata disponibilità e qualità di cibo “trend” comune Nazioni industrializzate e in via di sviluppo -migliori condizioni sanitarie -maggiore accesso alle cure sanitarie occidentali -riduzione malattie infettive Periodi bellici di fame carestie Declino velocità di crescita crisi economiche Vallata centrale fiume Illinois (bambini 2-5 anni) Indiani Arikara (valle superiore fiume Missouri) -primo periodo (950-1200 d.C.) periodo Mississippiano (1200-1300 d.C.) Economia mista cacciaagricoltura Economia agricola intensiva-mais Riduzione lunghezza e circonferenza (femore, tibia, omero) -primo periodo (1600-1733) di post-contatto = più alti = più bassi Età perinatale (femore, tibia, radio) v. età dentaria -tardo periodo (1760-1835) di post-contatto Influsso europeo (vaiolo, parotite…) declino stato di salute pressione altre tribù (guerre) STATURA dell’adulto Nelle popolazioni Viventi ritardo di crescita infantile statura finale dell’adulto = meno elevata malnutrizione Rapporto statura stress (malnutrizione) bassa statura storia antropometrica (es. militari di leva) (controversia sugli schiavi afro-americani) alimentazione malattia Clima STATURA (determinata geneticamente) es. statura giapponesi ben nutriti 15% meno degli inglesi ben nutriti diametri trasversali = meno superficie che perde calore -militari di leva -scuole militari Registri statura adulta delle popolazioni di epoca storica -prigioni -schiavi afroamericani variabilità temporale geografica socio-economica -passaporti USA -dati di archivio (1710-1950) -misure ossee Danimarca miglioramento gli Americani del XX secolo non sono più alti di quelli del XVIII secolo no cambiamenti tra età pre-contemporanea (1675-1879) ed età contemporanea (1950-1975) – aumento statura società rurale pre-industriale società industriale -scheletri medievali -archivi XIX e XX secolo Caccia e raccolta agricoltura del mais -deficit aminoacidi essenziali mais buona fonte di calorie -deficit proteine lisina isoleucina triptofano -deficit vitamina B3 (niacina) -scarso assorbimento Fe metionina e -minima presenza fenilalanina legame chimico col mais meno disponibile Nelle serie archeologiche cacciatori-raccoglitori agricoltori (del mais, di altre piante) trend minore qualità nutrizionale Regione del Canale di S. Barbara (California merid.) risorse terrestri 6.000 a.C. (caccia e raccolta piante) Statura = - 10 cm ! risorse marine 500 a.C. 1782 Ipotesi (Lambert) = Alimentazione peggiore + malattie infettive più frequenti pesce Statura ridotta proteine abbondanti ma mancanza di altri nutrienti, importanti (vitamine vegetali) sedentarismo > popolazione >> malattie infettiva Società stratificate Stato sociale differente Sistema “tampone” contro gli stress differente -tarda età del Bronzo Grecia (Micenei, 1300-1200 a.C.) -Etruschi (Tarquinia) elite = 6 cm più alti (principi dei circoli di Micene) non elite = 6 cm più bassi (Lerna) elite = più alti (tombe a camera ricche) non elite = più bassi (tombe povere) IPEROSTOSI POROTICA molte funzioni Fe (ferro) Molti fattori emoglobina globuli rossi biodisponibilità di Fe dalle fonti alimentari Fe eme = mioglobina (carne) non eme (no carne) Fe-eme (carne) Fe-eme Ben assorbito -non richiede processazione gastrica -gli aminoacidi della carne = migliorano l’assorbimento Trasporto ferro intestino Midollo empoietico sangue Ferro non-eme fonti vegetali noci, legumi, cereali (mais, riso, grano) ma poco assorbito! fitati noci, soia, lupini proteine vegetali tè, caffè tannati di Fe non-eme agrumi vit.C (acido ascorbico) acido citrico acido lattico birre (di cereali) consumo di carne e pesce proteine animali inibiscono l’assorbimento (si legano al Ferro) Migliorano l’assorbimento di Ferro non-eme - Bambini sotto-peso alla nascita Perdite di sangue (menorragie, metrorragie) Emorragie acute e croniche Diarrea cronica perdita di sangue anemia (da carenza di ferro) (Fe dieta insufficiente) parassitosi intestinali mucosa intestino fegato, intestino (parete), vescica, reni Vasi sanguigni schistosomiasi (Schistosoma Heamatobium) larve cute Diffusione mondiale tropicale Ingestione o inalazione larve anchilostomiasi (Ancylostoma duodenale, Necator americanus) -talassemia Anemie emolitiche Congenite -anemia falciforme -anemie emolitiche congenite non sferocitiche -sferocitosi ereditaria Favismo o deficit di G6PDH -deficit di piruvatochinasi -ellissocitosi ereditaria Globuli rossi meno resistenti distruzione (emolisi) Anemia Anemia Congenita acquisita (da carenza) iperproduzione di globuli rossi iperplasia midollo emopietico erosione tavolato esterno teca cranica (di osso compatto) sostituzione con osso spugnoso aspetto radiologico “a spazzola” -orientamento perpendicolare delle trabecole diploiche “cranio a spazzola” -allargamento della diploe Alterazioni scheletriche delle anemie -assottigliamento osso compatta esterna del cranio -perforazione del tetto delle orbite (cribra orbitalia) -cribrosità alle metafisi delle ossa lunghe (> nelle anemie congenite) cranio (parietali, occipitale) (Angel, 1966) IPEROSTOSI POROTICA cribra orbitalia (secondo A.A. = le lesioni più precoci) Sezione del parietale con iperplasia della diploe in un cranio con iperostosi porotica Marcata iperostosi in un cranio di un bambino precolombiano di 1-2 anni. Visione frontale Lesioni porotiche sulla volta cranica del cranio precedente Visione laterale e radiografica del cranio precedente Lesioni della volta in un bambino precolombiano di 2 anni con iperostosi porotica Sezione di cranio con iperostosi porotica (a destra). Si noti l’ispessimento della diploe, confrontato con un cranio normale (a sinistra) Aspetto “a spazzola” di un cranio con iperostosi porotica, visto ai raggi X Aspetto “a spazzola” di un cranio con iperostosi porotica visto ai raggi X Cribra orbitalia Cribra orbitalia Cribra orbitalia Aspetto radiografico di un femore di bambino con anemia (al centro) comparato con due femori sani. Si notino l’assottigliamento della corticale e la riduzione dello spazio midollare attiva = < 5 anni Iperostosi porotica anemia guarita (rimodellata) = adulti iperplasia midollo emopoietico bambini spazi midollari già occupati da midollo emopoietico (iperplasia) aumento di stress sull’osso iperostosi porotica “gli effetti dell’anemia sulla componente infantile possono essere determinati” importante indicatore di stress espansione midollo adulti spazi midollari liberi (iperplasia) no stress sull’osso no iperostosi porotica “gli effetti dell’anemia sulla componente adulta non possono essere determinati” Comparsa dell’iperostosi porotica Nord Africa Mediterraneo orientale Epipaleolitico Mesolitico America Tarda preistoria primo contatto Ipotesi di Angel (1966) Su grandi serie scheletriche del Mediterraneo orientale (2200 individui) livello populazionistico livello regionale (habitat diversi) Grecia Cipro Turchia occidentale Anemie emolitiche congenite omozigoti muoiono -talassemia -anemia falciforme eterozigoti tassi infezione inferiori protetti contro la malaria normali Malaria vantaggio selettivo (Plasmodium falciparum) muoiono (di malaria) sopravvivono “quando il plasmodio penetra nel globulo rosso talassemico questo, già debole, si distrugge (si emolizza) immediatamente impedendo la replicazione intra-eritrocitaria del parassita” Wadi HAlfa (Nubia) nella Valle del Nilo Meroitico (350 a.C. – 350 d.C.) Periodi X-group (350 d.C. – 550 d.C.) = 21,4 % cribra orbitalia Cristiano-Medievale (550-1400) -dieta base = cereali macinati (miglio, grano) poco Fe, tanti fitati Dati archeologici, Storici, etnografici -parassitosi (schistosomiasi, anchilostomiasi) endemiche nella Valle del Nilo -sindromi diarroiche croniche = enteriti infantili anemia acquisita da carenza di Ferro Kulubnarti (valle del Nilo meridionale) Tutto il periodo (550-1500 d.C.) Iperostosi porotica 45 % (globale) Primo Periodo Cristiano (550-750 d.C.) giovani 94 % adulti 51,8 % Tardo Periodo Cristiano (750-1500 d.C.) 82 % 39 % autonomia politica (individui con iperostosi migliori condizioni di vita =speranza di vita più corta) -alimentazione povera di Ferro Cause -fattori negativi (stanzialità, condizioni di vita malsane) -Tokio (medievale, XVII secolo) Stress ambientali Elevati -Iran e Iraq preistorici -Cartagine III secolo a.C. -Moldavia III secolo d.C. Elevata incidenza di iperostosi -Gran Bretagna (romano-britannica, Medievale, XVIII-XIX secolo) parassitismo Circostanze malattie infettive Poudbury Camp avvelenamento Regionali (Romano-Britannico) da Pb specifiche parassitismo dell’anemia Londra (XVIII-XIX secolo) dieta infantile scadente trend generale miglioramento ambientale Ferro basso nelle madri ↓affollamento abbassamento incidenza iperostosi Es. Giappone moderno ↓mal. Infettive ↓iperost. porotica America di Sud-Ovest (ben studiata) -Canyon de Chelly Campioni preistorici tardi (Pueblo) -Chaco Canyon 71,8 % 34,3 % -Casa delle Iscrizioni -Riserva Navajo -Gran Quivira Periodo preistorico tardo o contatto -San Cristobal 90 % -Hawikku 84 % -Black Mesa 88 % -Mesa Verde 70% -Dolores 82 % -Cases Grandes 46 % -Valle La Plata 40 % Tutte culture agricole del mais Ipotesi di El-Najjar America di Sud-Ovest agricoltura del mais (fitati) + Potenziamento tecniche particolari di trattamento dei cibi (con alcali, calce…) (facilitano la vit. B3, ma riducono altri nutrienti) deficit di Ferro e di altri oliogoelementi anemia elevata incidenza di iperostosi porotica America del Mid-west Culture Agricole Iperostosi porotica America di Sud-Est America di Nord-Est > 15-20 % Mesoamerica Sud-America cacciatori e raccoglitori o Passaggio da culture agricole non intensive (miste) culture agricole intensive Dati favorevoli all’ipotesi di El-Najjar ma… Aumento iperostosi porotica Dati non in accordo con l’ipotesi dietetica -grandi centri Mississippiani della Tarda Preistoria -culture agricole mais delle Grandi Pianure nel periodo di contatto -grande centro urbano in Mesoamerica (Teothiuacan) -culture agricole del deserto costiero del Perù e del Cile bassa incidenza di iperostosi porotica Inoltre l’ipotesi dietetica non spiega l’elevata frequenza di iperostosi porotica in alcune popolazioni di cacciatori-raccoglitori (con ottimo regime alimentare!) Gruppi di cacciatori (e pescatori) Elevata incidenza di iperostosi porotica = accesso a risorse marine ricche di Fe Popolazioni della costa di Nord-Ovest del periodo pre-contatto contatto (nonostante le malattie europee) culture agricole = Livelli modesti di iperostosi porotica (13-14 %) Isole del Canale di S. Barbara (California costiera) Indiani costieri delle isole Iperostosi porotica Early Early Period = 12,8 % Late-Middle Period = 32,1 % quelli più lontani dalla costa (Isola di S. Miguel) = 73,1 % aumentata stanzialità e grandezza delle popolazioni e passaggio da dieta terrestre a dieta marina pescatori della tarda preistoria = incidenza più elevata di iperostosi porotica Australia Sud-occident. (cacciatori e raccoglitori) Rufus Valley = 62,5 % (< 21 anni) (clima tropicale) = 30 % (< 21 anni) Deserto stessa economia (caccia e raccolta) Dipende dall’ambiente es.: Tricuris trichuria Murray Valley (costa sud-orientale) clima tropicale Ascaris lumbricoides Strongyloides stercoralis = parassitismo ↑↑ Enterobius vermicolaris Ben il 40 % dei bambini in Australia tropicale è affetto da anchilostomiasi perciò: iperostosi porotica indipendente dalla dieta: dato contro l’ipotesi di El-Najjar America di Sud-ovest Popolazione mais-dipendente, ma residente in fondo alle valli dei canyons acque stagnanti acque contaminate parassiti Enterobius vermicularis Moniliformis clarki Strongyloides sp. perciò: cacciatori/ raccoglitori agricoltori affollamento diffusione di parassiti (+ dieta agricola) enorme aumento di Enterobius vermicularis (Pueblos Anasazi) anemie iperostosi porotica Teoria di Ubelaker per l’America del Sud Popolazioni affollate + igiene scadente Ancilostomiasi problema importante nelle popolazioni costiere nell’Ecuador attuale Anemia Iperostosi porotica È il parassitismo che conta Studi regionali Stati Uniti sud-orientali (costa atlantica della Georgia /nord della Florida) confronto fra popolazioni preistoriche pre-contatto e contatto XII secolo iperostosi porotica 6,5 % prima del XII secolo introduzione agricoltura del mais 6,2 % dopo il XII secolo Pre-contatto aggregazione della popolazione, ma anche aumento delle risorse marine Contatto infezioni non specifiche alimentazione migliore ricca di Fe Isola di S. Caterina (1686-1680) in Georgia = 26,5 % Isola Amelia (1686-1702) in Florida aumento del mais ma abbondanza di cibi marini ! = 27,2 % Isola di S. Caterina in Georgia (1607-1680) Periodo della Missione sorgente alla periferia della Missione canalizzazione artificiale abbondanti depositi archeologici (con resti di cibo!) si infiltrano nel condotto idrico fontana principale concentrazione della popolazione + > sedentarietà contaminazione dell’acqua potabile infezioni anemia da carenza di Ferro -parassitismo Fattori generali -malnutrizione -cattive condizioni igieniche anemia -ambiente (molti fattori!) -posizione insediamenti Fattori locali -posizione abitazioni -stile di vita -posizione immondezzai -pratiche alimentari -tecniche di preparazione cibi Iperostosi porotica e sesso In genere F>M Es. Australia gravidanza allattamento mestruazioni taboo alimentari secondo Webb ipotesi mal sostenibile negli adulti! (ormai stabilizzati) anemia maggiore iperostosi Più verosimile maggiore anemia stress maggiori nel periodo di accrescimento delle femmine Iperostosi porotica e classe sociale America di Sud-ovest Mid-West Classi superiori meno iperostosi Classi inferiori più iperostosi elite = 2,5 % Cultura Mississippiana Periodo Tardo-Preist. Moundville (Alabama) Toqua (Tennessee) non-elite = 9,9 % mound = 5 % villaggio = 21 % Cahokia (Illinois) Mound 72 Classi superiori = 0 % Classi inferiori = 12,5 % Conclusioni = “gli individui di classe sociale elevata possedevano dei sistemi tampone contro i fattori di stress causa di anemie da carenza di Ferro” CONCLUSIONI Più importanti anemie acquisite da carenza di Ferro iperostosi porotica -talassemia Meno importanti anemie genetiche -anemia falciforme (mancano in America e Australia prima del contatto!) Iperostosi porotica nella Campania costiera antica -cribra cranii iperostosi porotica -cribra orbitalia -ispessimento della diploe frontale parietale = “osteoporosi simmetrica” occipitale congenite = talassemie anemie Iperostosi porotica lieve grave acquisite = sideropeniche cribra orbitalia 1-3 Hengen 4-7 Hengen cribra cranii no > spessore diploe e osteoporosi si > spessore diploe e osteoporosi Iperostosi porotica/Paleonutrizione/Longevità/Ipoplasia smalto/Statura Iperostosi porostica VII-VI secolo a.C. V-IV secolo a.C. 8,72 % 3,26 % X2 = 8,31*** Paleonutrizione VII-VI secolo a.C. con iperostosi senza iperostosi Sr/Ca 0,98±0,4 0,80±0,3 Zn 141±28 122±47 V-IV secolo a.C. con iperostosi senza iperostosi 0,84±0,5 0,90±0,3 134±25 111±24 t=2,09* alimentazione omogenea, economia agricola No anemie carenziali Si anemie emolitiche congenite VII-VI sec. a.C. V-IV sec. a.C. Longevità con iperostosi senza iperostosi M 31,2 a. M 36,5 a. iperostosi protezione malaria iperostosi 31,4 a. 25,3 a. fattore sfavorevole Ipoplasia smalto VII-VI sec. a.C. V-IV sec. a.C. con iperostosi senza iperostosi con iperostosi senza iperostosi 54,5% 31,4 % 60 % 8,2 % iperostosi maggiore morbilità infantile Statura VII-VI sec. a.C. con iperostosi senza iperostosi M 164 165±5 F 153±4 152±5 V-IV sec. a.C. con iperostosi senza iperostosi 167 166±4 155 154±4 Frequenze geniche Iperostosi porotica grave + interessamento post-craniale Cribra (orbitalia o cranii) isolati VII-VI sec. a.C. N. frequenza osservata aa 11 0,04 Aa 13 0,05 AA 251 0,986 Totale 275 Talassemia major (o intermedia) Talassemia minor (legge di Hardy-Weinberg > frequenza attesa 0,00075 - V-IV sec. a.C. N. frequenza osservata frequenza attesa aa 3 0,0075 > 0,0004 Aa 10 0,04 AA 385 0,96 -Eterozigoti gravi Eccesso Totale 398 -Altre anemie emolitiche (es. favismo o deficit G6PD di aa -Anemie malnutrizionali IX-VII secolo a.C. civilizzazione etrusca in Campania pianura alluvionale del Sele + innalzamento del livello marino (+1 m) impaludamento malaria talassemia (polimorfismo genetico bilanciato) VII-VI secolo a.C. = alta incidenza di iperostosi porotica bonifiche etrusche V-IV secolo a.C. scomparsa della malaria diminuzione talassemia bassa incidenza di iperostosi porotica Linee di arresto di crescita (linee di Harris) Linee radio-opache (0,1-1 cm) ossa lunghe scapola tibie femori (crescita più veloce) ischio ileo Episodi di malnutrizione trauma insulto metabolico Linee di Harris chirurgia minore vaccinazioni fratture intossicazione da piombo divezzamento compaiono dopo 6 mesi di vita picco nei primi 5 anni di vita Dopo l’arresto di crescita fase di recupero forte rimineralizzazione linee di re-inizio di crescita nelle zone di accrescimento epifisario bilaterali Stress fisiopatologici sistemici Strie di Harris sulla tibia (a sinistra) e sul femore (a destra) in un individuo giovane Strie di Harris sulla porzione distale di un femore Strie di Harris nella porzione distale dei femori e prossimale delle tibie in una mummia egizia cacciatori e raccoglitori preistorici Australia prevalenza alta deficit nutritivi stagionali Tardo Woodland(950-1050) Tardo WoodlandMississippiano (1050-1200) cacciatori e raccoglitori Medio Mississippiano Valle del fiume Ohio Regione di Caddo (Sud-est USA) diminuzione frequenza linee di Harris ? agricoltori del mais Altri indicatori (ipoplasia, infezioni): peggioramento stato di salute Valle inferiore Del fiume Illinois cacciatori e raccoglitori Asia sud-occidentale (Iran e Iraq) agricoltori aumento frequenza linee di Harris Linee di Harris studi nel vivente: Rimodellamento osseo stress scompaiono Si attenuano o spariscono con l’età linee si attenuano rimangono Kulubnarti (Nubia sudan.) Medioevo giovani = elevata frequenza rimodellamento scomparsa adulti = bassa frequenza Storia sanitaria individuale più rappresentativa assenza di stress o riassorbimento bambini sani numerose linee bambini sotto-peso poche linee Manca una stretta correlazione (popolazioni archeologiche o viventi) episodi di malattia linee di Harris perciò “le linee di Harris dovrebbero essere interpretate con cautela nelle analisi bio-archeologiche, soprattutto per quanto riguarda lo stato di salute e i relativi adattamenti ambientali, fisiologici e dietetici”
