DOI: https://doi.org/10.1136/jnnp-2025-337077
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41698708
تاريخ النشر: 2026-02-16
المؤلف: Ravishankara Bellampalli وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغير المناخ وتأثيراته على الصحة
نظرة عامة
تستكشف هذه الورقة البحثية العلاقة بين التباين الجينومي الفردي وتأثيرات تغير المناخ على صحة الإنسان، مع التركيز بشكل خاص على المتغيرات الجينية الحساسة لدرجة الحرارة التي تُسمى “المتغيرات الحرارية”. من خلال مراجعة شاملة للأدبيات، حدد المؤلفون 159 متغيرًا حراريًا عبر 65 جينًا، مع نسبة كبيرة (66.7%) مرتبطة بظواهر الأمراض الحساسة لدرجة الحرارة، وخاصة في الاضطرابات العصبية والنمائية. قامت الدراسة بتحليل هذه المتغيرات ضمن مجموعة من مشروع الجينوميات في إنجلترا 100,000 جينوم، كاشفةً أن 300 من بين 39,834 مشاركًا يحملون متغيرات حرارية، مع توثيق ظواهر مرتبطة بدرجات الحرارة في ثمانية أفراد.
تؤكد النتائج على إمكانية أن يؤدي التباين الجيني إلى إنتاج ظواهر كامنة قد تظهر فقط تحت درجات حرارة محيطة مرتفعة، مما يبرز ضعفًا مقلقًا في مجموعات معينة من الأمراض. أظهرت التحليلات النسخية للخلايا النجمية البشرية المعرضة لدرجات حرارة متغيرة تغييرات كبيرة في تعبير الجينات المتعلقة بالالتهاب، والاستجابة المناعية، وعمليات التمثيل الغذائي للطاقة، وهي عمليات ذات صلة بمختلف الأمراض العصبية. تقترح هذه الدراسة الاستكشافية أن تحديد متغيرات حرارية إضافية قد يعزز فهم القابلية الجينية البشرية لتأثيرات تغير المناخ على الصحة، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث في هذا المجال.
مقدمة
تتناول مقدمة الورقة البحثية التحدي الكبير الذي يطرحه تغير المناخ، وخاصة تأثيره على الصحة، بما في ذلك الأفراد الأصحاء وأولئك الذين يعانون من حالات عصبية موجودة مسبقًا. تؤكد على الحاجة لفهم تفاعل العوامل البيولوجية والنفسية والسلوكية في تحديد الاستجابات لتغير المناخ. يقترح المؤلفون أن الاستعدادات الجينية قد تؤثر على القابلية الفردية وقابلية السكان للمشاكل الصحية المرتبطة بالمناخ وقدرات التكيف. يشيرون إلى أنه بينما سهل التباين الجيني تاريخيًا التكيف مع التغيرات البيئية، قد يتجاوز المعدل السريع لتغير المناخ الناتج عن الإنسان قدراتنا على التكيف.
تقدم الورقة مفهوم “المتغيرات الحرارية” – التباينات الجينية التي تؤثر على بنية أو وظيفة البروتين استجابةً لتغيرات درجة الحرارة. يقترح المؤلفون أن هذه المتغيرات قد تؤدي إلى ظهور ظواهر جديدة تحت تعرضات بيئية محددة، مثل موجات الحرارة. يبرزون أمثلة على المتغيرات الجينية المرتبطة بردود فعل صحية سلبية ويؤكدون على إمكانية أن تظهر التباينات الجينية الكامنة كظواهر جديدة بسبب تغير المناخ. من خلال مراجعة منهجية للأدبيات، يهدف المؤلفون إلى تجميع قائمة بالمتغيرات الحرارية والتحقيق في وجودها في جينومات الأمراض النادرة، ساعين في النهاية لفهم كيف قد تساهم هذه المتغيرات في القضايا الصحية المرتبطة بدرجات الحرارة. يمكن أن تُفيد النتائج استراتيجيات التكيف المخصصة للسكان الضعفاء، وخاصة أولئك الذين يعانون من أمراض نادرة.
الطرق
في هذه الدراسة، حدد المؤلفون المتغيرات الجينية الحرارية – المتغيرات الجينية البشرية ذات التأثيرات المعتمدة على درجة الحرارة – من خلال بحث شامل في الأدبيات. تم تصنيف هذه المتغيرات إلى أربع مجموعات بناءً على تأثيرها على الظواهر الحساسة لدرجة الحرارة: غير التحمل للحرارة (HI)، التحمل للحرارة (HT)، غير التحمل للبرودة (CI)، والتحمل للبرودة (CT). تعكس التصنيف تأثير الأليل البديل على الظواهر تحت ظروف درجات حرارة متغيرة، مما يبرز أن التحمل في حالة درجة حرارة واحدة لا يعني التحمل في الحالة الأخرى. يتم استخدام مصطلح “المتغير الحراري” ليشمل كل من المتغيرات الشائعة والنادرة ذات التأثيرات المعدلة بالحرارة، موسعًا على المصطلحات المستخدمة سابقًا مثل “التعددات الشكلية الحرارية”.
كما درست الدراسة النطاقات الفيزيولوجية والتجريبية لدرجات الحرارة ذات الصلة بهذه المتغيرات الحرارية. تراوحت درجات الحرارة التجريبية لمتغيرات HI وHT وCI وCT من 0 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية، بمتوسط حوالي 39.18 درجة مئوية لمتغيرات HI. ومن الجدير بالذكر أن 44.7% من هذه المتغيرات كانت مرتبطة بالاضطرابات العصبية والنمائية، وتم العثور على تداخل كبير (57.24%) بين درجات الحرارة التجريبية لمتغيرات HI ودرجات حرارة الدماغ البشرية المقاسة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت 48.55% من متغيرات HI تداخلات مع النطاقات الحرارية الفيزيولوجية المبلغ عنها لمختلف الأنسجة، مما يشير إلى أن الظروف التجريبية المستخدمة في الدراسة قابلة للمقارنة مع درجات الحرارة الفيزيولوجية البشرية، التي تتراوح من 36.1 درجة مئوية إلى 40.9 درجة مئوية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في الورقة البحثية النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح بشكل منهجي النتائج، مع تسليط الضوء على نقاط البيانات والاتجاهات المهمة التي لوحظت خلال الدراسة. غالبًا ما تكون النتائج مصحوبة بتحليلات إحصائية ذات صلة، والتي قد تشمل قيم p، وفترات الثقة، أو معاملات الارتباط، لدعم النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد تُستخدم تمثيلات رسومية مثل المخططات أو الجداول لتوضيح النتائج بشكل أكثر وضوحًا، مما يسمح بتفسير أسهل للبيانات المعقدة. ينتهي القسم بمناقشة تداعيات هذه النتائج، موصلًا إياها بالفرضيات البحثية والأدبيات الموجودة، وبالتالي وضع النتائج في السياق الأوسع للمجال.
المناقشة
في هذا القسم، يناقش المؤلفون تحديد وتأثير المتغيرات الحرارية ضمن مشروع الجينومات في إنجلترا 100K، مع التركيز على 39,834 مشاركًا. حددوا 159 متغيرًا حراريًا عبر 65 جينًا، مع نسبة كبيرة (66.7%) مرتبطة بظواهر الأمراض الحساسة لدرجة الحرارة. تسلط الدراسة الضوء على انتشار هذه المتغيرات في الاضطرابات العصبية والنمائية، وخاصة الصرع، مما يشير إلى أن الأفراد الذين يعانون من مثل هذه الحالات قد يكونون أكثر عرضة لتغير المناخ بسبب تفاقم الأعراض المرتبطة بدرجات الحرارة.
كما درس المؤلفون التعبير التفاضلي للجينات الحرارية في الخلايا النجمية البشرية المعرضة لدرجات حرارة مرتفعة، كاشفين عن تغييرات نسخية كبيرة قد توضح المزيد من الآليات التي تساهم بها هذه المتغيرات في المرض. ومن الجدير بالذكر أن المتغير الحراري SCN1B p.C121W تم تسليط الضوء عليه بسبب نفاذه غير الكامل وإمكانية تحفيزه للنوبات تحت درجات حرارة مرتفعة، مما يوضح التفاعل المعقد بين الاستعداد الجيني والعوامل البيئية. بشكل عام، تؤكد النتائج على الحاجة الملحة للنظر في الأمراض النادرة في سياق تغير المناخ، حيث قد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تفعيل الظواهر الكامنة المرتبطة بالمتغيرات الحرارية، مما يعقد التحديات الصحية الحالية.
DOI: https://doi.org/10.1136/jnnp-2025-337077
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41698708
Publication Date: 2026-02-16
Author(s): Ravishankara Bellampalli et al.
Primary Topic: Climate Change and Health Impacts
Overview
This research paper investigates the relationship between individual genomic variation and the impacts of climate change on human health, particularly focusing on temperature-sensitive genetic variants termed ‘calortypic variants.’ Through a comprehensive literature review, the authors identified 159 calortypic variants across 65 genes, with a significant proportion (66.7%) linked to temperature-sensitive disease phenotypes, particularly in neurological and neurodevelopmental disorders. The study analyzed these variants within a cohort from the Genomics England 100,000 Genomes project, revealing that 300 out of 39,834 participants carried calortypic variants, with documented temperature-related phenotypes in eight individuals.
The findings underscore the potential for genetic variation to produce latent phenotypes that may only manifest under elevated ambient temperatures, highlighting a concerning vulnerability in certain disease groups. Transcriptomic analyses of human astrocytes exposed to varying temperatures indicated significant gene expression changes related to inflammation, immune response, and energy metabolism, processes relevant to various neurological diseases. This exploratory study suggests that identifying additional calortypic variants could enhance understanding of human genetic susceptibility to the health impacts of climate change, emphasizing the need for further research in this area.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the significant challenge posed by climate change, particularly its impact on health, including both healthy individuals and those with pre-existing neurological conditions. It emphasizes the need to understand the interplay of biological, psychological, and behavioral factors in determining responses to climate change. The authors suggest that genetic predispositions may influence individual and population-level susceptibility to climate-related health issues and adaptive capacities. They note that while genetic variation has historically facilitated adaptation to environmental changes, the rapid pace of anthropogenic climate change may exceed our adaptive capabilities.
The paper introduces the concept of ‘calortypic’ variants—genetic variations that affect protein structure or function in response to temperature changes. The authors propose that these variants could lead to emergent phenotypes under specific environmental exposures, such as heatwaves. They highlight examples of genetic variants linked to adverse health reactions and emphasize the potential for latent genetic variations to manifest as new phenotypes due to climate change. Through a systematic literature review, the authors aim to curate a list of calortypic variants and investigate their presence in rare disease genomes, ultimately seeking to understand how these variants may contribute to temperature-related health issues. The findings could inform tailored adaptation strategies for vulnerable populations, particularly those with rare diseases.
Methods
In this study, the authors identified calortypic genetic variants—human genetic variants with temperature-dependent effects—through a comprehensive literature search. These variants were categorized into four groups based on their influence on temperature-sensitive phenotypes: heat-intolerant (HI), heat-tolerant (HT), cold-intolerant (CI), and cold-tolerant (CT). The classification reflects the impact of the alternative allele on phenotypes under varying temperature conditions, emphasizing that tolerance in one temperature state does not imply tolerance in the other. The term ‘calortypic variant’ is employed to encompass both common and rare variants with temperature-modulated effects, expanding upon previously used terminology like ‘thermolabile polymorphisms.’
The study also examined the physiological and experimental temperature ranges relevant to these calortypic variants. The experimental temperatures for HI, HT, CI, and CT variants ranged from 0°C to 50°C, with a mean of approximately 39.18°C for HI variants. Notably, 44.7% of these variants were associated with neurological and neurodevelopmental disorders, and a significant overlap (57.24%) was found between the experimental temperatures of HI variants and measured human brain temperatures. Additionally, 48.55% of HI variants showed overlaps with physiological temperature ranges reported for various tissues, suggesting that the experimental conditions used in the study are comparable to human physiological temperatures, which range from 36.1°C to 40.9°C.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It systematically outlines the outcomes, highlighting significant data points and trends observed during the study. The results are often accompanied by relevant statistical analyses, which may include p-values, confidence intervals, or correlation coefficients, to substantiate the findings.
Additionally, graphical representations such as charts or tables may be utilized to illustrate the results more clearly, allowing for easier interpretation of complex data. The section concludes with a discussion of the implications of these findings, linking them back to the research hypotheses and existing literature, thereby situating the results within the broader context of the field.
Discussion
In this section, the authors discuss the identification and implications of calortypic variants within the Genomics England 100K Genomes project, focusing on 39,834 participants. They identified 159 calortypic variants across 65 genes, with a significant proportion (66.7%) linked to temperature-sensitive disease phenotypes. The study highlights the prevalence of these variants in neurological and neurodevelopmental disorders, particularly epilepsy, suggesting that individuals with such conditions may be increasingly vulnerable to climate change due to temperature-related exacerbations of their symptoms.
The authors also examined the differential expression of calortypic genes in human astrocytes exposed to elevated temperatures, revealing substantial transcriptomic changes that could further elucidate the mechanisms by which these variants contribute to disease. Notably, the calortypic variant SCN1B p.C121W was highlighted for its incomplete penetrance and potential to induce seizures under elevated temperatures, illustrating the complex interplay between genetic predisposition and environmental factors. Overall, the findings underscore the urgent need to consider rare diseases in the context of climate change, as rising temperatures may activate latent phenotypes associated with calortypic variants, thereby complicating existing health challenges.