iStock
Jakie tajemnice skrywa DNA Ludwiga van Beethovena?
Redaktor: Krystian Lurka
Data: 08.06.2023
Źródło: Biuletyn Wielkopolskiej Izby Lekarskiej/Piotr Rzymski
Dociekanie przyczyn perturbacji zdrowotnych i przedwczesnej śmierci Ludwiga van Beethovena doprowadziło do unikalnego spotkania trzech światów – muzyki, medycyny i biologii molekularnej.
Artykuł dr. hab. Piotra Rzymskiego z Zakładu Medycyny Środowiskowej Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu:
Życie i osiągnięcia Ludwiga van Beethovena (1770–1827) przepełnione są niezwykłym kontrastem pomiędzy pogarszającym się słuchem kompozytora a jego muzycznym geniuszem. Twórca symfonii, sonat i koncertów fortepianowych, uwertur, kantat, dzieł sakralnych, pieśni, ponad 40 utworów kameralnych i opery „Fidelio” już w wieku 28 lat skarżył się na trudności ze słyszeniem wysokich tonów. Swoje największe dzieło, a zarazem jedno z najwybitniejszych w historii muzyki klasycznej, IX symfonię d-moll, stworzył ogarnięty całkowitą głuchotą. Nie słyszał więc również gremialnych oklasków i entuzjastycznych owacji publiczności towarzyszących jej premierowemu wykonaniu 7 maja 1824 r. Beethoven stał wtedy za dyrygentem, tyłem do audiencji. Według jednej z opowieści pod koniec koncertu podeszła do niego Caroline Unger, węgierska śpiewaczka operowa, która obróciła go tak, by był w stanie w ogóle dostrzec reakcję zgromadzonej na sali publiki.
Przyczyny utraty słuchu wielkiego kompozytora pozostają niejasne. Przez lata proponowano różne wyjaśnienia, w tym czynniki zakaźne, choroby autoimmunologiczne, schorzenia układu kostnego, a także przewlekłe narażenie na ołów. Według niektórych autorów to ostatnie mogło również doprowadzić do innych wyniszczających zmian w organizmie Beethovena, skutkujących jego przedwczesną śmiercią. Kompozytor zmarł 26 marca 1827 r. w wieku 56 lat. Sekcja zwłok przeprowadzona następnego dnia przez dr. Johanna Wagnera wykazała marskość wątroby, martwicę brodawek nerkowych, powiększoną trzustkę i śledzionę. Z zapisków historycznych wiadomo, że mniej więcej trzy miesiące przed śmiercią Beethoven nabawił się zapalenia płuc. Odwiedzający go wtenczas lekarz odnotował zarówno żółtaczkę, jak i spuchnięte nogi – objawy niewydolności wątroby.
Przewlekłe narażenie na ołów może faktycznie prowadzić do dysfunkcji wątroby, niealkoholowego jej stłuszczenia, a nawet marskości. W czasach, w których żył Beethoven, wciąż zdarzało się zaprawiać tym ciężkim metalem wino, by zatuszować smakowe niedociągnięcia tańszych wersji tego trunku. Kompozytor natomiast nadużywał wina przynajmniej przez ostatnią dekadę swojego życia, a na droższe rarytasy stać go nie było. W teorii narażenie na ołów mogło też doprowadzić do dysfunkcji nerek, stanów nerwowości, z których Beethoven był znany, oraz utraty słuchu. Jednak niektórzy badacze zastanawiali się, czy do ekspozycji na ten pierwiastek nie doszło dopiero pod koniec życia kompozytora. Nie można wykluczyć bowiem, że zapalenie płuc, którego nabawił się w grudniu 1826 r., leczone było właśnie związkami tego metalu.
Hipotezę ołowiu jako sprawcy różnorodnych problemów zdrowotnych wspierały też wyniki badań zawartości tego pierwiastka w tzw. loku Hillera, czyli najsłynniejszej próbce włosów, które ściąć miał po śmierci Beethovena piętnastoletni Ferdinand Hiller, później również kompozytor muzyki. Włosy przechodziły z rąk do rąk. Podejrzewa się, że w czasach drugiej wojny światowej posłużyły żydowskiej rodzinie jako opłata za ucieczkę z Wiednia do USA. W 1994 r. słynny kosmyk włosów został zakupiony na londyńskiej aukcji przez Amerykańskie Towarzystwo Beethovena za 7,4 tys. dol. Jego badania wykazały mniej więcej 100-krotnie wyższą zawartość ołowiu, niż można by się spodziewać w przeciętnej próbce ludzkich włosów. Te wyniki umocniły tezę, że to przewlekłe narażenie na ten pierwiastek doprowadziło do problemów ze zdrowiem kompozytora.
Podważyły ją badania przeprowadzone w 2010 r. przez grupę naukowców z Icahn School of Medicine at Mount Sinai w Nowym Jorku. Posługując się metodą fluorescencji rentgenowskiej, zbadali zawartość ołowiu w dwóch fragmentach czaszki przypisywanej Beethovenowi. Pierwiastek ten gromadzi się w układzie kostnym, skąd usuwany jest bardzo wolno, przez lata, a nawet dekady. Jednak ilość ołowiu w analizowanych próbkach była porównywalna do tej, której można spodziewać się w czaszce przeciętnej osoby. Naukowcy doszli zatem do wniosku, że Beethoven nie mógł na niego być długotrwale narażony, wykluczając tym samym tę hipotezę jako przyczynę utraty słuchu, uszkodzeń nerek i wątroby, a w konsekwencji także zgonu. Fragmentami czaszki zainteresowali się jednak wybitni eksperci z dziedziny osteologii, którzy doszli do wniosku, że nie mogły być one pozyskane w trakcie sekcji zwłok kompozytora – nie nosiły bowiem żadnych znamion cięcia, które powinno być na nich widoczne. Orzeczono więc, że musiały należeć do innej osoby, a w międzyczasie błędnie je opisano.
Tezę o chronicznym zatruciu ołowiem stawiają pod znakiem zapytania również najnowsze badania, których wyniki opublikowano w marcu 2023 r. na łamach „Current Biology”. Naukowcy pozyskali łącznie osiem różnych próbek włosów przypisywanych Beethovenowi w celu próby wyizolowania z nich DNA i poddania analizie sekwencjonowania. To zresztą nie pierwszy raz, gdy podejmowano się takiej sztuki, ale w przeszłości kończyły się one niepowodzeniem z powodu niedoskonałości dostępnych metod. Jednak przez ostatnie dwie dekady dokonał się spory postęp w rozwoju technik ekstrahowania i analizowania DNA z wielowiekowych, częściowo zdegradowanych próbek, a następnie składania sekwencji genomu z różnych pozyskanych fragmentów materiału genetycznego. Korzystając z tych osiągnięć, badaczom udało się ustalić, że tzw. lok Hillera należał do człowieka z parą chromosomów płci… XX. Pogłębiona analiza wykazała, że kobieta, do której należała próbka włosów, pochodziła najpewniej z populacji bliskowschodniej bądź północnoafrykańskiej. A zatem stwierdzone wcześniej podwyższone stężenia ołowiu w tej próbce nie są częścią historii Ludwiga van Beethovena, tylko bliżej nieznanej osoby.
Analiza wykazała jednak, że pięć z pozyskanych przez badaczy próbek pochodziło od tego samego mężczyzny. Ponieważ spełniały one jeszcze inne warunki uwiarygodniające ich autentyczność, uznano, że pochodzą z głowy Beethovena. Wyizolowany z nich materiał genetyczny poddano więc dalszej szczegółowej analizie. Ostatecznie udało się złożyć mniej więcej dwie trzecie całego genomu wielkiego kompozytora. A to umożliwiło już poszukiwanie ewentualnych genetycznych uwarunkowań wybranych chorób, które mogłyby wyjaśniać przyczynę perturbacji ze zdrowiem. Co odkryto?
Analiza wielogenowa ryzyka marskości wątroby umieściła Beethovena w 96. percentylu ryzyka. Kompozytor na obu kopiach genu kodującego patatynopodobną fosfolipazę (PNPLA3) charakteryzował się polimorfizmem rs738409, który jest najsilniejszym genetycznym predyktorem niealkoholowego stłuszczeniowego zapalenia wątroby. Na dodatek w żadnej z kopii genu PNPLA3 nie występował u niego polimorfizm rs2294918, który może łagodzić szkodliwe wpływy tego pierwszego. Analiza danych molekularnych i klinicznych zgromadzonych przez UK Biobank wykazała, że ponad 20 proc. mężczyzn z dokładnie takim jak u Beethovena homozygotycznym układem genu PNPLA3 rozwija marskość wątroby. A przecież kompozytor na domiar złego nadużywał alkoholu.
Gdyby tego było mało, Beethoven był złożoną heterozygotą dla dwóch wariantów powiązanych przyczynowo z hemochromatozą – posiadał polimorfizm rs1799945 oraz rs1800562 w genie HFE. Hemochromatoza polega na nadmiernym wchłanianiu żelaza z układu pokarmowego, co w rezultacie prowadzi do przeładowania organizmu tym pierwiastkiem. Gromadzi się on w szczególności w wątrobie, trzustce, sercu, stawach i przysadce mózgowej, uszkadzając te narządy, a w przypadku tego pierwszego – sprzyja marskości. Sam układ heterozygotyczny HFE, którego posiadaczem był kompozytor, nie był jeszcze najgorszy z punktu widzenia ryzyka klinicznego, ale wiadomo, że w jego przypadku nadużywanie alkoholu jest silnym wyzwalaczem problemów z wątrobą. Analiza danych UK Biobank wskazuje, że aż 14 proc. mężczyzn z takimi uwarunkowaniami dotyka marskość.
W jednej z próbek badaczom udało się również zsekwencjonować DNA wirusa zapalenia wątroby typu B (HBV). Od pewnego czasu wiadomo, że włosy są rezerwuarem materiału genetycznego tego wirusa, zarówno w okresie przewlekłej, jak i ostrej infekcji. Pochodziły one z próbki włosów znanych jako tzw. lok Stumpffa, których wzrost obejmuje okres od lata do zimy 1826 r. Wiadomo więc, że pod koniec życia Beethoven niemal na pewno żył z HBV. Pytanie, kiedy doszło do zakażenia, pozostaje natomiast otwarte. W próbkach włosów pochodzących z wcześniejszego okresu nie stwierdzono DNA należącego do HBV, ale nie wyklucza to możliwości infekcji wirusem z uwagi na dynamiczne fluktuacje wiremii w przebiegu przewlekłego zakażenia. Wiadomo natomiast, że HBV prowadzi do dysfunkcji wątroby i istotnie zwiększa ryzyko jej marskości.
Obciążenia genetyczne, nadużywanie alkoholu i HBV – przy takim naporze można bez przesady stwierdzić, że wątroba Ludwiga van Beethovena nie miała łatwo. To właśnie wypadkowa tych czynników jest najbardziej prawdopodobną przyczyną jego przedwczesnej śmierci. A co z przyczynami utraty słuchu? Badaczom nie udało się zidentyfikować jakichkolwiek istotnych uwarunkowań genetycznych chorób, w przebiegu których wystąpić może głuchota. Stwierdzono jedynie wybrane genetyczne markery predysponujące Beethovena do tocznia rumieniowatego układowego, w przebiegu którego wystąpić może nagła utrata słuchu. Dzieje się to jednak tak rzadko, że nie da się na podstawie poczynionych obserwacji sformułować ostatecznych wniosków. Podobnie zresztą jak nie da się wykluczyć innych wskazywanych przyczyn głuchoty kompozytora, bo nie mają one uwarunkowań genetycznych bądź nie są one znane.
A zatem przeprowadzona analiza DNA nie wyjaśnia wszystkich tajemnic dotyczących stanu zdrowia Ludwiga van Beethovena. Jednak dzięki niej genom kompozytora, dostępny teraz w domenie publicznej, może być przedmiotem kolejnych dociekań badawczych. Jest to też dowód na rosnące możliwości współczesnej nauki, której niekiedy wystarczy jedynie liczący niemal 200 lat włos, by dostarczyć nowych informacji o możliwych losach człowieka.
Proponowane przyczyny głuchoty Ludwiga van Beethovena:
– infekcja Treponema pallidum,
– otoskleroza,
– zapalenie błędnika,
– zapalenie ucha środkowego,
– zapalenie nerwu słuchowego,
– choroba kości Pageta,
– dur plamisty,
– toczeń rumieniowaty układowy,
– zatrucie ołowiem.
Tekst opublikowano w Biuletynie Wielkopolskiej Izby Lekarskiej 5/2023.
Przeczytaj także: „Jakiej trucizny użyto w Imieniu róży?” i „Historyczne uwarunkowania wojen biologicznych i epidemii”.
Życie i osiągnięcia Ludwiga van Beethovena (1770–1827) przepełnione są niezwykłym kontrastem pomiędzy pogarszającym się słuchem kompozytora a jego muzycznym geniuszem. Twórca symfonii, sonat i koncertów fortepianowych, uwertur, kantat, dzieł sakralnych, pieśni, ponad 40 utworów kameralnych i opery „Fidelio” już w wieku 28 lat skarżył się na trudności ze słyszeniem wysokich tonów. Swoje największe dzieło, a zarazem jedno z najwybitniejszych w historii muzyki klasycznej, IX symfonię d-moll, stworzył ogarnięty całkowitą głuchotą. Nie słyszał więc również gremialnych oklasków i entuzjastycznych owacji publiczności towarzyszących jej premierowemu wykonaniu 7 maja 1824 r. Beethoven stał wtedy za dyrygentem, tyłem do audiencji. Według jednej z opowieści pod koniec koncertu podeszła do niego Caroline Unger, węgierska śpiewaczka operowa, która obróciła go tak, by był w stanie w ogóle dostrzec reakcję zgromadzonej na sali publiki.
Przyczyny utraty słuchu wielkiego kompozytora pozostają niejasne. Przez lata proponowano różne wyjaśnienia, w tym czynniki zakaźne, choroby autoimmunologiczne, schorzenia układu kostnego, a także przewlekłe narażenie na ołów. Według niektórych autorów to ostatnie mogło również doprowadzić do innych wyniszczających zmian w organizmie Beethovena, skutkujących jego przedwczesną śmiercią. Kompozytor zmarł 26 marca 1827 r. w wieku 56 lat. Sekcja zwłok przeprowadzona następnego dnia przez dr. Johanna Wagnera wykazała marskość wątroby, martwicę brodawek nerkowych, powiększoną trzustkę i śledzionę. Z zapisków historycznych wiadomo, że mniej więcej trzy miesiące przed śmiercią Beethoven nabawił się zapalenia płuc. Odwiedzający go wtenczas lekarz odnotował zarówno żółtaczkę, jak i spuchnięte nogi – objawy niewydolności wątroby.
Przewlekłe narażenie na ołów może faktycznie prowadzić do dysfunkcji wątroby, niealkoholowego jej stłuszczenia, a nawet marskości. W czasach, w których żył Beethoven, wciąż zdarzało się zaprawiać tym ciężkim metalem wino, by zatuszować smakowe niedociągnięcia tańszych wersji tego trunku. Kompozytor natomiast nadużywał wina przynajmniej przez ostatnią dekadę swojego życia, a na droższe rarytasy stać go nie było. W teorii narażenie na ołów mogło też doprowadzić do dysfunkcji nerek, stanów nerwowości, z których Beethoven był znany, oraz utraty słuchu. Jednak niektórzy badacze zastanawiali się, czy do ekspozycji na ten pierwiastek nie doszło dopiero pod koniec życia kompozytora. Nie można wykluczyć bowiem, że zapalenie płuc, którego nabawił się w grudniu 1826 r., leczone było właśnie związkami tego metalu.
Hipotezę ołowiu jako sprawcy różnorodnych problemów zdrowotnych wspierały też wyniki badań zawartości tego pierwiastka w tzw. loku Hillera, czyli najsłynniejszej próbce włosów, które ściąć miał po śmierci Beethovena piętnastoletni Ferdinand Hiller, później również kompozytor muzyki. Włosy przechodziły z rąk do rąk. Podejrzewa się, że w czasach drugiej wojny światowej posłużyły żydowskiej rodzinie jako opłata za ucieczkę z Wiednia do USA. W 1994 r. słynny kosmyk włosów został zakupiony na londyńskiej aukcji przez Amerykańskie Towarzystwo Beethovena za 7,4 tys. dol. Jego badania wykazały mniej więcej 100-krotnie wyższą zawartość ołowiu, niż można by się spodziewać w przeciętnej próbce ludzkich włosów. Te wyniki umocniły tezę, że to przewlekłe narażenie na ten pierwiastek doprowadziło do problemów ze zdrowiem kompozytora.
Podważyły ją badania przeprowadzone w 2010 r. przez grupę naukowców z Icahn School of Medicine at Mount Sinai w Nowym Jorku. Posługując się metodą fluorescencji rentgenowskiej, zbadali zawartość ołowiu w dwóch fragmentach czaszki przypisywanej Beethovenowi. Pierwiastek ten gromadzi się w układzie kostnym, skąd usuwany jest bardzo wolno, przez lata, a nawet dekady. Jednak ilość ołowiu w analizowanych próbkach była porównywalna do tej, której można spodziewać się w czaszce przeciętnej osoby. Naukowcy doszli zatem do wniosku, że Beethoven nie mógł na niego być długotrwale narażony, wykluczając tym samym tę hipotezę jako przyczynę utraty słuchu, uszkodzeń nerek i wątroby, a w konsekwencji także zgonu. Fragmentami czaszki zainteresowali się jednak wybitni eksperci z dziedziny osteologii, którzy doszli do wniosku, że nie mogły być one pozyskane w trakcie sekcji zwłok kompozytora – nie nosiły bowiem żadnych znamion cięcia, które powinno być na nich widoczne. Orzeczono więc, że musiały należeć do innej osoby, a w międzyczasie błędnie je opisano.
Tezę o chronicznym zatruciu ołowiem stawiają pod znakiem zapytania również najnowsze badania, których wyniki opublikowano w marcu 2023 r. na łamach „Current Biology”. Naukowcy pozyskali łącznie osiem różnych próbek włosów przypisywanych Beethovenowi w celu próby wyizolowania z nich DNA i poddania analizie sekwencjonowania. To zresztą nie pierwszy raz, gdy podejmowano się takiej sztuki, ale w przeszłości kończyły się one niepowodzeniem z powodu niedoskonałości dostępnych metod. Jednak przez ostatnie dwie dekady dokonał się spory postęp w rozwoju technik ekstrahowania i analizowania DNA z wielowiekowych, częściowo zdegradowanych próbek, a następnie składania sekwencji genomu z różnych pozyskanych fragmentów materiału genetycznego. Korzystając z tych osiągnięć, badaczom udało się ustalić, że tzw. lok Hillera należał do człowieka z parą chromosomów płci… XX. Pogłębiona analiza wykazała, że kobieta, do której należała próbka włosów, pochodziła najpewniej z populacji bliskowschodniej bądź północnoafrykańskiej. A zatem stwierdzone wcześniej podwyższone stężenia ołowiu w tej próbce nie są częścią historii Ludwiga van Beethovena, tylko bliżej nieznanej osoby.
Analiza wykazała jednak, że pięć z pozyskanych przez badaczy próbek pochodziło od tego samego mężczyzny. Ponieważ spełniały one jeszcze inne warunki uwiarygodniające ich autentyczność, uznano, że pochodzą z głowy Beethovena. Wyizolowany z nich materiał genetyczny poddano więc dalszej szczegółowej analizie. Ostatecznie udało się złożyć mniej więcej dwie trzecie całego genomu wielkiego kompozytora. A to umożliwiło już poszukiwanie ewentualnych genetycznych uwarunkowań wybranych chorób, które mogłyby wyjaśniać przyczynę perturbacji ze zdrowiem. Co odkryto?
Analiza wielogenowa ryzyka marskości wątroby umieściła Beethovena w 96. percentylu ryzyka. Kompozytor na obu kopiach genu kodującego patatynopodobną fosfolipazę (PNPLA3) charakteryzował się polimorfizmem rs738409, który jest najsilniejszym genetycznym predyktorem niealkoholowego stłuszczeniowego zapalenia wątroby. Na dodatek w żadnej z kopii genu PNPLA3 nie występował u niego polimorfizm rs2294918, który może łagodzić szkodliwe wpływy tego pierwszego. Analiza danych molekularnych i klinicznych zgromadzonych przez UK Biobank wykazała, że ponad 20 proc. mężczyzn z dokładnie takim jak u Beethovena homozygotycznym układem genu PNPLA3 rozwija marskość wątroby. A przecież kompozytor na domiar złego nadużywał alkoholu.
Gdyby tego było mało, Beethoven był złożoną heterozygotą dla dwóch wariantów powiązanych przyczynowo z hemochromatozą – posiadał polimorfizm rs1799945 oraz rs1800562 w genie HFE. Hemochromatoza polega na nadmiernym wchłanianiu żelaza z układu pokarmowego, co w rezultacie prowadzi do przeładowania organizmu tym pierwiastkiem. Gromadzi się on w szczególności w wątrobie, trzustce, sercu, stawach i przysadce mózgowej, uszkadzając te narządy, a w przypadku tego pierwszego – sprzyja marskości. Sam układ heterozygotyczny HFE, którego posiadaczem był kompozytor, nie był jeszcze najgorszy z punktu widzenia ryzyka klinicznego, ale wiadomo, że w jego przypadku nadużywanie alkoholu jest silnym wyzwalaczem problemów z wątrobą. Analiza danych UK Biobank wskazuje, że aż 14 proc. mężczyzn z takimi uwarunkowaniami dotyka marskość.
W jednej z próbek badaczom udało się również zsekwencjonować DNA wirusa zapalenia wątroby typu B (HBV). Od pewnego czasu wiadomo, że włosy są rezerwuarem materiału genetycznego tego wirusa, zarówno w okresie przewlekłej, jak i ostrej infekcji. Pochodziły one z próbki włosów znanych jako tzw. lok Stumpffa, których wzrost obejmuje okres od lata do zimy 1826 r. Wiadomo więc, że pod koniec życia Beethoven niemal na pewno żył z HBV. Pytanie, kiedy doszło do zakażenia, pozostaje natomiast otwarte. W próbkach włosów pochodzących z wcześniejszego okresu nie stwierdzono DNA należącego do HBV, ale nie wyklucza to możliwości infekcji wirusem z uwagi na dynamiczne fluktuacje wiremii w przebiegu przewlekłego zakażenia. Wiadomo natomiast, że HBV prowadzi do dysfunkcji wątroby i istotnie zwiększa ryzyko jej marskości.
Obciążenia genetyczne, nadużywanie alkoholu i HBV – przy takim naporze można bez przesady stwierdzić, że wątroba Ludwiga van Beethovena nie miała łatwo. To właśnie wypadkowa tych czynników jest najbardziej prawdopodobną przyczyną jego przedwczesnej śmierci. A co z przyczynami utraty słuchu? Badaczom nie udało się zidentyfikować jakichkolwiek istotnych uwarunkowań genetycznych chorób, w przebiegu których wystąpić może głuchota. Stwierdzono jedynie wybrane genetyczne markery predysponujące Beethovena do tocznia rumieniowatego układowego, w przebiegu którego wystąpić może nagła utrata słuchu. Dzieje się to jednak tak rzadko, że nie da się na podstawie poczynionych obserwacji sformułować ostatecznych wniosków. Podobnie zresztą jak nie da się wykluczyć innych wskazywanych przyczyn głuchoty kompozytora, bo nie mają one uwarunkowań genetycznych bądź nie są one znane.
A zatem przeprowadzona analiza DNA nie wyjaśnia wszystkich tajemnic dotyczących stanu zdrowia Ludwiga van Beethovena. Jednak dzięki niej genom kompozytora, dostępny teraz w domenie publicznej, może być przedmiotem kolejnych dociekań badawczych. Jest to też dowód na rosnące możliwości współczesnej nauki, której niekiedy wystarczy jedynie liczący niemal 200 lat włos, by dostarczyć nowych informacji o możliwych losach człowieka.
Proponowane przyczyny głuchoty Ludwiga van Beethovena:
– infekcja Treponema pallidum,
– otoskleroza,
– zapalenie błędnika,
– zapalenie ucha środkowego,
– zapalenie nerwu słuchowego,
– choroba kości Pageta,
– dur plamisty,
– toczeń rumieniowaty układowy,
– zatrucie ołowiem.
Tekst opublikowano w Biuletynie Wielkopolskiej Izby Lekarskiej 5/2023.
Przeczytaj także: „Jakiej trucizny użyto w Imieniu róży?” i „Historyczne uwarunkowania wojen biologicznych i epidemii”.
