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Publicação
A life course approach to skeletal stress markers and minor congenital defects in a modern (19th-20th century) skeletal collection from Lisbon
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Orientador(es)
Resumo(s)
Anthropology, through a life course approach, provides a crossover of biological, social and
cultural perspectives and approaches on health and disease, with an outstanding potential to
provide data that might not be obtained by any other field of knowledge, intertwining in the
multidirectional association between cultural, social, historical, political, economic and
biological processes. This work focus on the effect caused by environmental stress on human
health and longevity, using the life course model, through the study of a sample of skeletons
from the Lisbon Identified Skeletal Collection (aka Luís Lopes Collection), referring to the
early-19th to mid-20th centuries, deposited at the National Museum of Natural History and
Science, University of Lisbon, Portugal - 679 subadults and adults born between 1806 and
1958 and died at Lisbon between 1880 and 1970 were available for study. Life course
approach emphasizes the effect of environmental stress on the skeleton at different stages
of life, by analyzing the interruption of normal development and growth of skeletal injuries,
currently called stress markers. The information obtained in this analysis provides evidence
to identify how and when environmental stress affects the skeleton, with more or less severity
and how the skeleton reacts or recovers, and how it affects patterns of morbidity and
mortality in later stages of life. As a way of establishing the connection between
environmental stressors and the skeleton, several minor congenital defects of the sternum,
vertebral column and skull base, cribra orbitalia, size of the neuro-vertebral canal and length
of the femur and tibia are analyzed.
This study is the first to test the association between vertebral neural canal size and
age-at-death in a collection of Portuguese skeletons, of individuals with known sex, age-at death, year of birth and cause of death. Age-at-death is negatively associated with the size of
the neural vertebral canal in several cervical, thoracic and lumbar vertebrae. However, this
association ceases to exist when the confounding variables: year of birth and cause of death
are added to the models as covariates. The results appear to be consistent with the plasticity
and constraint model before the introduction of covariates and with the predictive adaptive
response model after the inclusion of covariates in the analysis. The predictive adaptive
response model defends that, in the womb, the organism makes a prediction about the
environment in which it will be inserted later in life, according to the clues it receives, and
adapts itself to this future environment, not only for its immediate survival, but also to be
better prepared for later living conditions. Later in life, when there is a mismatch between
predictions made in the womb and conditions in real life, it will result in greater susceptibility
to certain chronic diseases. In the plasticity and constraint model, uterine changes resulting
from environmental stress factors have the sole function of immediate survival, and will have
harmful effects on morbidity and mortality in more advanced stages of life, regardless of
whether or not there is an environment similar to that the organism had in the womb.
None of the birth defects of the sternum and spine analyzed in this study has a
statistically significant relationship with sex and age-at-death. Sex differences in the
characteristics studied are not very common; therefore, the absence of statistically significant
differences between sexes was expected. The absence of differences in age-at-death is also
consistent with other studies. The absence of statistically significant differences in sex and
age-at-death between individuals with and without these birth defects, makes them useful
for biological distance studies, but not as suitable as stress markers. It would be expected that
individuals with birth defects would have been exposed to any type of stressful event (for
example, exposure to toxic substances, inadequate consumption of nutrients) during
embryogenesis, which would affect life-long morbidity and mortality. Still, even if these
defects do not affect longevity, it does not necessarily mean that they are not markers of
stress. If the predictive adaptive response theory is correct, then individuals subject to
stressful events early in life are better prepared to deal with stressful events later in life, which
would counteract the expected effect of decreasing longevity.
The study of a possible association between congenital defects of the sternum,
vertebral column and skull base with cribra orbitalia, vertebral neural canal sizes and femur
and tibia length, presents more promising results, regarding the possibility of using some of
these defects as stress markers. Hyperplasia of the sternum is related to the antero-posterior
and transverse diameters of the neuro-vertebral channels of the thoracic vertebrae in men,
but each of these correlations has an opposite direction. Men with sternum hyperplasia have
narrower anteroposterior diameters and wider transverse diameters. A narrower
anteroposterior diameter may be associated with a hostile environment early in life leading
to the presence of sternal hyperplasia, whereas a wider transverse diameter may be linked to
an improvement in the environment during late childhood and adolescence, allowing growth
recover. Therefore, the use of sternum hyperplasia as a stress marker may be defensible,
although further studies are needed to corroborate this association. The double hypoglossal
canal is related to the transverse diameters in the thoracic vertebrae in women. Women with
a double hypoglossal canal tend to have narrower transverse diameters. Of all the birth
defects analyzed, the double hypoglossal canal is the most promising for use as a stress
marker. Sex differences can be explained by considering that males, during growth, are
culturally more protected from adverse conditions than females.
Finally, an exhaustive analysis of the entire collection is made regarding the presence
and variability of the hypoglossal canal. The gross prevalence of double hypoglossal canal fits
within the normal parameters of variation of this characteristic when compared with results
from other collections. However the gross prevalence of global variants in the hypoglossal
canal (partial bridging, double and triple hypoglossal canal) is 32.4%. None of the variants of
the hypoglossal canal shows any difference in sex or laterality.
The main findings of this study allow to infer that environmental stress is negatively
associated with age-at-death, even though the association of stress and skeletal markers is
not always straightforward, possibly hindered by phenomenon such as catch-up-growth
associated with slight improvements in socio-economic status during childhood and
adolescence. Some minor congenital defects might have the potential to be used as stress
markers, namely sternum hyperplasia and double hypoglossal canal.
A antropologia, através de uma perspectiva de história de vida, fornece um cruzamento de perspetivas e abordagens biológicas, sociais e culturais sobre saúde e doença, com potencial para fornecer dados que não poderiam ser obtidos por outro campo do conhecimento, entrelaçando-se na associação multidirecional entre processos culturais, sociais, históricos, políticos, económicos e biológicos. Este trabalho foca-se no efeito causado pelo stresse ambiental na saúde e longevidade humana, usando o modelo de história de vida, através do estudo de uma amostra de Esqueletos Identificados da Coleção de Lisboa, referente ao início do século XIX até meados do século XX, depositada no MUNHAC a, Universidade de Lisboa, Portugal - 679 subadultos e adutos nascidos entre 1806 e 1958 e falecidos em Lisboa entre 1880 e 1970 estão disponíveis para estudo. A abordagem de história de vida enfatiza o efeito do stresse ambiental sobre o esqueleto em diferentes fases da vida, por meio da análise da interrupção do desenvolvimento e crescimento normal e das lesões esqueléticas(i.e. marcadores de stresse). O desenvolvimento e o crescimento são dois processos distintos, mas indissociáveis. O crescimento é fundamentalmente uma transformação quantitativa, na qual a multiplicação das células resulta em mudanças contínuas no tamanho do ser humano. Já o desenvolvimento incorpora transformações quantitativas e qualitativas e refere-se à maturação biológica de órgãos e tecidos. Embora o crescimento e o desenvolvimento não possam ser dissociados e atuem em simultaneamente, os fatores de stresse ambiental podem afetar ambos ou apenas um dos processos. As informações obtidas nessa análise fornecem evidências para identificar como e quando o stresse ambiental afeta o esqueleto, com maior ou menor severidade e como o esqueleto reage ou recupera, e a forma como isso afeta os padrões de morbidade e mortalidade em fases mais avançadas da vida. Desta forma, este estudo pretende contribuir para a ampliação do conhecimento sobre os efeitos do stresse ambiental no esqueleto e as suas consequências na longevidade, seguindo o modelo de história de vida. A perspectiva de história de vida baseia-se no pressuposto de que o trajeto de vida dos indivíduos só pode ser compreendido no contexto cultural, histórico, social e político em que vivem e resulta da acumulação de todos os eventos passados. Como forma de estabelecer a ligação entre os fatores de stresse ambiental e o esqueleto, são analisados diversos defeitos congénitos do esterno, coluna vertebral e base do crânio, cribra orbitalia, tamanho do diâmetro do canal neuro-vertebral e comprimento do fémur e da tíbia. Este estudo é o primeiro a testar a associação do tamanho do canal neural vertebral com a idade-à-morte numa coleção de esqueletos portuguesa composta por indivíduos para os quais se conhece o sexo, a idade-à-morte, o ano de nascimento e a causa da morte. A idade-à-morte está negativamente associada ao tamanho do canal neuro-vertebral em diversas vértebras cervicais, torácicas e lombares. No entanto, essa associação deixa de existir quando as variáveis confundidoras: ano de nascimento e causa do óbito são adicionadas aos modelos como covariáveis. A inclusão das covariáveis nas análises, provavelmente explica as diferenças observadas entre os resultados obtidos no presente estudo e estudos anteriores, que encontraram uma associação negativa entre os diâmetros dos canais neuro-vertebrais e a idade-à-morte. Os resultados parecem consistentes com o modelo de plasticidade e restrição antes da introdução das covariáveis e com o modelo de resposta adaptativa preditiva após a inclusão das covariáveis na análise. O modelo de resposta adaptativa preditiva defende que, no útero, o organismo faz uma “previsão” sobre o ambiente em que estará inserido mais tarde na vida, de acordo com as pistas que recebe, que lhe confere características adaptativas nesse ambiente futuro. Mais tarde na vida, na presença de uma incompatibilidade entre as previsões feitas no útero e as condições da vida real, isso resultará numa maior suscetibilidade a certas doenças crónicas. No modelo de plasticidade e restrição, as alterações uterinas decorrentes de stresse ambiental têm como função a sobrevivência imediata, e terão efeitos nefastos sobre a morbilidade e mortalidade em fases mais avançadas da vida, independentemente de haver ou não um ambiente semelhante ao que o organismo tinha no útero. Como um pequeno diâmetro de canais neuro-vertebrais tem impacto mínimo na longevidade, pode-se supor que a previsão feita pelo organismo no início da vida mostrou se correta. Embora as condições de vida possam ter piorado durante esse período, em Lisboa, sempre foram bastante adversas. No entanto, o desfecho mais significativo é a influência do ano de nascimento e da causa do óbito nos resultados. As condições de vida em Lisboa deterioraram-se entre os séculos XIX e XX, tanto para homens como para mulheres, e a morte por doença infeciosa foi um fator determinante para a morte prematura na amostra feminina. O canal neuro-vertebral captura as condições de vida durante a infância. No entanto, a espécie humana tem uma longa esperança de vida e a acumulação de risco ao longo da mesma, que pode contribuir para a mortalidade precoce, adulterando a expectável relação direta entre o tamanho do canal neuro-vertebral e a idade-à-morte. Pesquisas adicionais são necessárias para identificar outras potenciais variáveis confundidoras que podem desempenhar um papel importante na associação entre fatores de stresse no início da vida e mortalidade prematura. A falta de informações sobre a situação socioeconómica ao nascer e das mulheres (a maioria registada como “doméstica), não permite uma compreensão robusta do contexto em que esses indivíduos viveram e impede-nos de adotar uma abordagem holística da história de vida. No entanto, a trajetória histórica da coleção aqui examinada permite inferir que a maioria dos indivíduos nasceu e viveu num contexto de privação, enfrentando carências nutricionais e doenças. Nenhum dos defeitos congénitos analisados tem uma relação estatisticamente significativa com o sexo e a idade-à-morte. As diferenças de sexo nas características estudadas não são muito comuns, portanto, a ausência de diferenças estatisticamente significativas entre os sexos era expectável e é consentânea com outros estudos. A ausência de diferenças estatisticamente significativas em relação ao sexo e idade-à-morte entre indivíduos com e sem estes defeitos congénitos, torna-os úteis para estudos de distância biológica, mas não tão adequados como marcadores de stresse. Seria expectável que indivíduos com defeitos congénitos tivessem sido expostos a stresse ambiental (e.g. exposição a substâncias tóxicas, consumo inadequado de nutrientes) durante a embriogénese, que afetaria a morbidade e mortalidade no decorrer da vida. Mesmo que esses defeitos não afetem a longevidade, não significa que não sejam marcadores de stresse. Se a teoria da resposta adaptativa preditiva estiver correta, então os indivíduos sujeitos a eventos stressantes no início da vida estão melhor preparados para lidar com eventos stressantes mais tarde na vida, o que neutralizaria a expectável diminuição da longevidade. A mortalidade seletiva e a heterogeneidade ao nível individual no risco de morbidade e mortalidade, desconstrói uma associação direta entre a presença de um marcador de stresse e a diminuição da longevidade. O estudo da possível associação entre defeitos congénitos do esterno, coluna vertebral e base do crânio e cribra orbitalia, diâmetro dos canais neuro-vertebrais e comprimento do fémur e da tíbia, apresenta resultados mais promissores, quanto à possibilidade de utilização de alguns destes defeitos como marcadores de stresse. A hiperplasia do esterno está relacionada com os diâmetros ântero-posterior e transversal dos canais neuro-vertebrais das vértebras torácicas, nos homens, mas, cada uma dessas correlações tem uma direção oposta. Homens com hiperplasia do esterno têm diâmetros ântero-posterior mais estreitos e diâmetros transversais mais largos. Considerando que os diâmetros ântero-posterior completam o seu crescimento, aproximadamente aos 4 anos de idade, e os diâmetros transversais podem continuar a crescer até aos 15-17 anos, é possível que um diâmetro ântero-posterior mais estreito esteja associado a um ambiente hostil no início da vida; e um diâmetro transversal mais amplo pode estar ligado a uma melhoria no ambiente durante o final da infância e adolescência, permitindo a recuperação do crescimento. Portanto, o uso da hiperplasia do esterno como marcador de stresse pode ser defensável, embora mais estudos sejam necessários para corroborar essa associação. O canal hipoglosso duplo está relacionado com os diâmetros transversais nas vértebras torácicas, nas mulheres. Mulheres com canal hipoglosso duplo tendem a ter diâmetros transversais mais estreitos. De todos os defeitos congénitos analisados, o canal hipoglosso duplo é o mais promissor para uso como marcador de stresse. As diferenças de sexo podem ser explicadas considerando que os rapazes, durante o crescimento são culturalmente mais protegidos das condições adversas do que as raparigas. Por último, faz-se uma análise de toda a coleção quanto à variabilidade do canal hipoglosso. A prevalência do canal hipoglosso duplo enquadra-se nos parâmetros normais de variação dessa característica quando comparada com resultados de outras coleções. A prevalência das variantes globais (divisão parcial do canal hipoglosso, canal hipoglosso duplo e triplo no canal hipoglosso é de 32,4%. Nenhuma das variantes apresenta diferença de sexo ou lateralidade. Os resultados deste estudo permitem inferir que o stresse ambiental está negativamente associado à idade-à-morte, embora a associação entre stresse e marcadores esqueléticos nem sempre seja direta, possivelmente afetada por fenómenos como o catch-up-growth associado a melhorias no estatuto socioeconómico durante a infância e adolescência. Alguns defeitos congénitos podem ter potencial para serem usados como marcadores de stresse (hiperplasia do esterno, canal hipoglosso duplo).
A antropologia, através de uma perspectiva de história de vida, fornece um cruzamento de perspetivas e abordagens biológicas, sociais e culturais sobre saúde e doença, com potencial para fornecer dados que não poderiam ser obtidos por outro campo do conhecimento, entrelaçando-se na associação multidirecional entre processos culturais, sociais, históricos, políticos, económicos e biológicos. Este trabalho foca-se no efeito causado pelo stresse ambiental na saúde e longevidade humana, usando o modelo de história de vida, através do estudo de uma amostra de Esqueletos Identificados da Coleção de Lisboa, referente ao início do século XIX até meados do século XX, depositada no MUNHAC a, Universidade de Lisboa, Portugal - 679 subadultos e adutos nascidos entre 1806 e 1958 e falecidos em Lisboa entre 1880 e 1970 estão disponíveis para estudo. A abordagem de história de vida enfatiza o efeito do stresse ambiental sobre o esqueleto em diferentes fases da vida, por meio da análise da interrupção do desenvolvimento e crescimento normal e das lesões esqueléticas(i.e. marcadores de stresse). O desenvolvimento e o crescimento são dois processos distintos, mas indissociáveis. O crescimento é fundamentalmente uma transformação quantitativa, na qual a multiplicação das células resulta em mudanças contínuas no tamanho do ser humano. Já o desenvolvimento incorpora transformações quantitativas e qualitativas e refere-se à maturação biológica de órgãos e tecidos. Embora o crescimento e o desenvolvimento não possam ser dissociados e atuem em simultaneamente, os fatores de stresse ambiental podem afetar ambos ou apenas um dos processos. As informações obtidas nessa análise fornecem evidências para identificar como e quando o stresse ambiental afeta o esqueleto, com maior ou menor severidade e como o esqueleto reage ou recupera, e a forma como isso afeta os padrões de morbidade e mortalidade em fases mais avançadas da vida. Desta forma, este estudo pretende contribuir para a ampliação do conhecimento sobre os efeitos do stresse ambiental no esqueleto e as suas consequências na longevidade, seguindo o modelo de história de vida. A perspectiva de história de vida baseia-se no pressuposto de que o trajeto de vida dos indivíduos só pode ser compreendido no contexto cultural, histórico, social e político em que vivem e resulta da acumulação de todos os eventos passados. Como forma de estabelecer a ligação entre os fatores de stresse ambiental e o esqueleto, são analisados diversos defeitos congénitos do esterno, coluna vertebral e base do crânio, cribra orbitalia, tamanho do diâmetro do canal neuro-vertebral e comprimento do fémur e da tíbia. Este estudo é o primeiro a testar a associação do tamanho do canal neural vertebral com a idade-à-morte numa coleção de esqueletos portuguesa composta por indivíduos para os quais se conhece o sexo, a idade-à-morte, o ano de nascimento e a causa da morte. A idade-à-morte está negativamente associada ao tamanho do canal neuro-vertebral em diversas vértebras cervicais, torácicas e lombares. No entanto, essa associação deixa de existir quando as variáveis confundidoras: ano de nascimento e causa do óbito são adicionadas aos modelos como covariáveis. A inclusão das covariáveis nas análises, provavelmente explica as diferenças observadas entre os resultados obtidos no presente estudo e estudos anteriores, que encontraram uma associação negativa entre os diâmetros dos canais neuro-vertebrais e a idade-à-morte. Os resultados parecem consistentes com o modelo de plasticidade e restrição antes da introdução das covariáveis e com o modelo de resposta adaptativa preditiva após a inclusão das covariáveis na análise. O modelo de resposta adaptativa preditiva defende que, no útero, o organismo faz uma “previsão” sobre o ambiente em que estará inserido mais tarde na vida, de acordo com as pistas que recebe, que lhe confere características adaptativas nesse ambiente futuro. Mais tarde na vida, na presença de uma incompatibilidade entre as previsões feitas no útero e as condições da vida real, isso resultará numa maior suscetibilidade a certas doenças crónicas. No modelo de plasticidade e restrição, as alterações uterinas decorrentes de stresse ambiental têm como função a sobrevivência imediata, e terão efeitos nefastos sobre a morbilidade e mortalidade em fases mais avançadas da vida, independentemente de haver ou não um ambiente semelhante ao que o organismo tinha no útero. Como um pequeno diâmetro de canais neuro-vertebrais tem impacto mínimo na longevidade, pode-se supor que a previsão feita pelo organismo no início da vida mostrou se correta. Embora as condições de vida possam ter piorado durante esse período, em Lisboa, sempre foram bastante adversas. No entanto, o desfecho mais significativo é a influência do ano de nascimento e da causa do óbito nos resultados. As condições de vida em Lisboa deterioraram-se entre os séculos XIX e XX, tanto para homens como para mulheres, e a morte por doença infeciosa foi um fator determinante para a morte prematura na amostra feminina. O canal neuro-vertebral captura as condições de vida durante a infância. No entanto, a espécie humana tem uma longa esperança de vida e a acumulação de risco ao longo da mesma, que pode contribuir para a mortalidade precoce, adulterando a expectável relação direta entre o tamanho do canal neuro-vertebral e a idade-à-morte. Pesquisas adicionais são necessárias para identificar outras potenciais variáveis confundidoras que podem desempenhar um papel importante na associação entre fatores de stresse no início da vida e mortalidade prematura. A falta de informações sobre a situação socioeconómica ao nascer e das mulheres (a maioria registada como “doméstica), não permite uma compreensão robusta do contexto em que esses indivíduos viveram e impede-nos de adotar uma abordagem holística da história de vida. No entanto, a trajetória histórica da coleção aqui examinada permite inferir que a maioria dos indivíduos nasceu e viveu num contexto de privação, enfrentando carências nutricionais e doenças. Nenhum dos defeitos congénitos analisados tem uma relação estatisticamente significativa com o sexo e a idade-à-morte. As diferenças de sexo nas características estudadas não são muito comuns, portanto, a ausência de diferenças estatisticamente significativas entre os sexos era expectável e é consentânea com outros estudos. A ausência de diferenças estatisticamente significativas em relação ao sexo e idade-à-morte entre indivíduos com e sem estes defeitos congénitos, torna-os úteis para estudos de distância biológica, mas não tão adequados como marcadores de stresse. Seria expectável que indivíduos com defeitos congénitos tivessem sido expostos a stresse ambiental (e.g. exposição a substâncias tóxicas, consumo inadequado de nutrientes) durante a embriogénese, que afetaria a morbidade e mortalidade no decorrer da vida. Mesmo que esses defeitos não afetem a longevidade, não significa que não sejam marcadores de stresse. Se a teoria da resposta adaptativa preditiva estiver correta, então os indivíduos sujeitos a eventos stressantes no início da vida estão melhor preparados para lidar com eventos stressantes mais tarde na vida, o que neutralizaria a expectável diminuição da longevidade. A mortalidade seletiva e a heterogeneidade ao nível individual no risco de morbidade e mortalidade, desconstrói uma associação direta entre a presença de um marcador de stresse e a diminuição da longevidade. O estudo da possível associação entre defeitos congénitos do esterno, coluna vertebral e base do crânio e cribra orbitalia, diâmetro dos canais neuro-vertebrais e comprimento do fémur e da tíbia, apresenta resultados mais promissores, quanto à possibilidade de utilização de alguns destes defeitos como marcadores de stresse. A hiperplasia do esterno está relacionada com os diâmetros ântero-posterior e transversal dos canais neuro-vertebrais das vértebras torácicas, nos homens, mas, cada uma dessas correlações tem uma direção oposta. Homens com hiperplasia do esterno têm diâmetros ântero-posterior mais estreitos e diâmetros transversais mais largos. Considerando que os diâmetros ântero-posterior completam o seu crescimento, aproximadamente aos 4 anos de idade, e os diâmetros transversais podem continuar a crescer até aos 15-17 anos, é possível que um diâmetro ântero-posterior mais estreito esteja associado a um ambiente hostil no início da vida; e um diâmetro transversal mais amplo pode estar ligado a uma melhoria no ambiente durante o final da infância e adolescência, permitindo a recuperação do crescimento. Portanto, o uso da hiperplasia do esterno como marcador de stresse pode ser defensável, embora mais estudos sejam necessários para corroborar essa associação. O canal hipoglosso duplo está relacionado com os diâmetros transversais nas vértebras torácicas, nas mulheres. Mulheres com canal hipoglosso duplo tendem a ter diâmetros transversais mais estreitos. De todos os defeitos congénitos analisados, o canal hipoglosso duplo é o mais promissor para uso como marcador de stresse. As diferenças de sexo podem ser explicadas considerando que os rapazes, durante o crescimento são culturalmente mais protegidos das condições adversas do que as raparigas. Por último, faz-se uma análise de toda a coleção quanto à variabilidade do canal hipoglosso. A prevalência do canal hipoglosso duplo enquadra-se nos parâmetros normais de variação dessa característica quando comparada com resultados de outras coleções. A prevalência das variantes globais (divisão parcial do canal hipoglosso, canal hipoglosso duplo e triplo no canal hipoglosso é de 32,4%. Nenhuma das variantes apresenta diferença de sexo ou lateralidade. Os resultados deste estudo permitem inferir que o stresse ambiental está negativamente associado à idade-à-morte, embora a associação entre stresse e marcadores esqueléticos nem sempre seja direta, possivelmente afetada por fenómenos como o catch-up-growth associado a melhorias no estatuto socioeconómico durante a infância e adolescência. Alguns defeitos congénitos podem ter potencial para serem usados como marcadores de stresse (hiperplasia do esterno, canal hipoglosso duplo).
Descrição
Tese de Doutoramento em Antropologia, na especialidade de Antropologia da Saúde
Palavras-chave
Stress markers minor congenital defects neuro-vertebral canal life course Luis Lopes Collection Marcadores de stresse defeitos congénitos canais neuro-vertebrais cribra orbitalia crescimento história de vida Coleção Luís Lopes
Contexto Educativo
Citação
Editora
Instituto Superior de Ciências Sociais e Políticas