Studii gemene și „Moștenirea Corpulenței”

"Ceea ce părea a fi un flux interminabil de gemeni identici de opt ani se revărsa în cameră. Gemeni după gemeni ... fețele lor, fața lor repetată pentru că era doar una între mulți dintre ei ... (p. 172) „... ca niște viermi au roiat ...” (p. 178) a scris Aldous Huxley în Brave New World . (1932) Iată „principiul producției de masă aplicat în cele din urmă biologiei:” (p.9) crearea a milioane de gemeni identici, (și „nu a doua și a treia piddling ca în vechile zile vivipare”) (p. 8), ci o „îmbunătățire prodigioasă asupra naturii” (p. 8) care a fost menită să creeze stabilitate socială.

Imaginile de Brave New World sunt înspăimântătoare și respingătoare, dar gemenii au fascinat oamenii de-a lungul istoriei. Există gemenii iconici ai mitologiei romane, Romulus și Remus, care au fost alăptați de lupoaică și ai căror Romulus au fondat Roma antică. Și în Cartea Geneza erau frații gemeni diferiți în mod vizibil diferiți: Esau, „primul a ieșit roșu, peste tot ca o haină păroasă”. (Geneza 25: 25) „Iată, fratele meu Esau este un bărbat păros și eu sunt un om neted”. (Geneza 27:11) (Pentru o interpretare comică a acestui pasaj din Geneza, ascultați predica, Lua loc, de Alan Bennett, din Dincolo de franjuri: https://www.youtube.com/watch?v=UOsYN---eGk.) Și în Shakespeare’s Noaptea a doisprezecea , gemenii Viola și Sebastian se aseamănă atât de mult, încât sunt descriși ca "o singură față, o voce, un obicei și două persoane. O perspectivă naturală, adică și nu este", spune ducele. Și Antonio adaugă: "Cum v-ați împărțit? O despicătură de măr în două nu este mai geamănă decât aceste două creaturi." (Actul V, scena 1)

Deși Viola și Sebastian au fost dificil de distins între ele, ele sunt, ca bărbați și femei, gemeni fraterni sau dizigotici (DZ) și apar în uter din fertilizarea simultană a două ovule de către doi spermatozoizi. Aceștia împart, la fel ca alți frați dintr-o familie, doar 50% din ADN-ul lor. Gemenii identici sau monozigoți (MZ) apar din divizarea unui singur embrion și împărtășesc în esență 100% din ADN-ul lor și, prin urmare, sunt întotdeauna de același sex. O determinare diagnostică pentru stabilirea zigozității este primul pas în evaluarea gemenilor și se face de obicei prin examinarea culorii părului, a ochilor, a formei urechilor, gurii, dinților și a altor trăsături fizice, inclusiv amprentele digitale, precum și prin studii sofisticate de antigen pe grupe sanguine. . (Börjeson, Acta Paediatrica Scandinavica , 1976)

Sugestia de a folosi gemeni în cercetare este de obicei atribuită lui Sir Francis Galton, văr al lui Charles Darwin, la sfârșitul secolului al XIX-lea. Galton a publicat două cărți, inclusiv Istoria gemenilor și era interesat să facă distincția „între efectele tendințelor primite la naștere și cele impuse de circumstanțe speciale ale vieții”, adică între natură și îngrijire. (așa cum este citat în Gedda, Gemenii în istorie și știință , 1961, pp. 24-25) Totuși, Galton nu a comparat gemenii frăți și identici, așa că „nu poate fi considerat inventatorul metodei gemenilor”. (Teo și Ball, Istoria științelor umane , 2009)

Au urmat alți cercetători, dar există o parte întunecată a cercetărilor gemene la începutul și la mijlocul anilor secolului al XX-lea, după cum reiese din lucrarea lui von Verschuer, care a fost mentorul lui Josef Mengele, infam pentru studiile sale gemene din Auschwitz în timpul Al doilea război. Se pare că von Verschuer, care era un om de știință bine respectat, era un antisemit nazist și virulent care și-a folosit studiile gemene pentru a-și avansa politica rasială discriminatorie. (Müller-Hill, Istoria și filosofia științelor vieții , 1999) Se pare că Mengele a trimis la von Verschuer specimene de ochi și probe de sânge de la cei 200 de gemeni pe care a efectuat cercetări umane neetice la von Verschuer. Doar 10% dintre acești gemeni au supraviețuit experimentării umane a lui Mengele. (Müller-Hill, 1999) Pentru o discuție despre perversiunea științei de von Verschuer și Mengele și despre importanța angajamentului de a „plasa interesul superior al pacientului mai presus de cele ale medicului”, vezi Coller, Journal of Clinical Investigation , 2006, care subliniază că există patru „valori fundamentale ale umanismului medical: prețiozitatea sau sfințenia fiecărei vieți umane; respectarea demnității umane, celebrarea diversității umane și o apreciere simpatică a complexității condiției umane”. (Coller, 2006) Și pentru o discuție despre omisiunile și „istoria revizionistă” a cercetărilor gemene găsite în unele manuale, a se vedea Teo și Ball, 2009.

Cercetătorii de la începutul secolului al XX-lea, inclusiv von Verschuer, au început totuși să ia în considerare rolul geneticii în mod specific în domeniul obezității. Dr. George A. Bray, în cartea sa savantă, Bătălia de la Bulge (2007), a explorat istoria cercetării obezității și a retipărit lucrări originale de Davenport (pp. 474 și urm.) (1923), precum și de von Verschuer (pp. 492 și urm.) (1927.) Davenport, care a folosit raportul cunoscut sub numele de indicele de masă corporală (IMC), a fost primul care a studiat relația dintre genetică și mediu în obezitate și a întrebat: „Cât de mult depinde această diferență de construcție între persoanele subțiri și cărnoase de factorii constituționali?” (p. 474) De la Dr. Bray (care l-a împrumutat de la mentorul Edwin B. Astwood) (p. 148) mi-am luat titlul Moștenirea Corpulenței .

Au urmat studii majore ale gemenilor, inclusiv ale cercetătorului suedez Börjeson (1976), care a analizat importanța eredității și a mediului prin compararea diferențelor intra-pereche la gemenii MZ și DZ și ale căror imagini ale gemenilor apar aici. Mai mult, investigatorul canadian Claude Bouchard și colegii au conceput așa-numitul lor „studiu de supraalimentare din Quebec” pe termen lung, în care au studiat 12 perechi de gemeni bărbați identici cu greutate normală care au rămas în condiții controlate timp de 120 de zile pe o unitate de internare și au fost hrăniți 1000 de calorii suplimentare în fiecare zi timp de șase zile pe săptămână pentru 84 din acele zile. (Bouchard și colab., New England Journal of Medicine , 1990; Redden și Allison, Recenzii privind obezitatea , 2004; Bouchard, American Journal of Clinical Nutrition , 2009; Bouchard și colab. Jurnalul internațional de obezitate , 2014; ) Creșterea medie în greutate a fost de 8,1 kg, dar a variat între 4,3 și 13,3 kg. În mod remarcabil, supraalimentarea a dus la o greutate corporală semnificativ similară și procent de creștere a grăsimii în fiecare pereche de gemeni MZ, dar a existat o variație de trei ori mai mare între diferitele perechi decât din perechi. Cu alte cuvinte, controlul strict al aceleiași cantități de aport alimentar în exces și activitatea fizică limitată au produs răspunsuri diferite în ceea ce privește masa corporală, compoziția corpului și chiar distribuția regională a grăsimilor la gemeni diferiți genetic. Bouchard a subliniat că, din moment ce efectul oricărei interacțiuni gen-mediu este de obicei mic, cercetătorii trebuie să încerce să minimizeze eroarea și o modalitate de a evita eroarea este prin măsurarea reală a înălțimii și greutății, mai degrabă decât să se bazeze pe auto-raportări care sunt atât de frecvente în multe studii . (Bouchard, Obezitatea, Supplement, 2008.) În plus, Bouchard a explicat că „variația umană”, incluzând un „determinism biologic” în unele pentru a fi mai susceptibil la creșterea în greutate sau la scăderea în greutate, este „o condiție prealabilă absolută” în căutarea oricărei interacțiuni gen-mediu și pentru eventuala identificare a genelor specifice. (Bouchard, 2008)

De-a lungul anilor, mulți au creat așa-numitele registre gemene de mii de gemeni MZ și DZ, inclusiv cei din Norvegia, Suedia și Finlanda, precum și în SUA (de exemplu, Registrul Twin al Academiei Naționale de Științe-Consiliul Național de Cercetare (NAS-NRC); Registrul Minnesota și Registrul Twin al erei Vietnam-Era .) Renumitul cercetător în domeniul obezității, Albert (Mickey) Stunkard, de exemplu, a folosit registre gemene suedeze și daneze pentru unele dintre studiile sale. (Jou, NEJM , 2014) Stunkard și colab. JAMA , 1986) au folosit, de asemenea, Registrul NAS-NRC pentru a evalua peste 1900 de gemeni MZ și peste 2000 de gemeni DZ pentru a evalua contribuțiile genetice la înălțime, greutate și IMC într-un studiu de urmărire pe termen lung (25 de ani), cu concluzia, „Grăsimea umană se află sub un puternic control genetic”. Cercetătorii au recunoscut, totuși, că estimările eredității pot fi supuse criticilor, subestimând și supraevaluând posibil, datorită, de exemplu, printre alte surse de părtinire, erorilor în stabilirea zigozității sau chiar împerecherii asortative (în care soții tind să se căsătorească) un partener cu o construcție similară.) Heymsfield și colegii (Allison și colab., Genetica comportamentului , 1996) au subliniat, de asemenea, că „modelele standard de gemeni” pentru obezitate nu includ neapărat date precum greutățile soților și dacă împerecherea asortativă (adică împerecherea non-aleatorie) poate afecta ratele de ereditare.

În studiul lor clasic pe gemeni, Stunkard et al ( NEJM, 1990) au evaluat 93 de perechi de gemeni identici crescuți (unul dintre cele mai eficiente mijloace de determinare a importanței genelor comune din cea a unui mediu comun); 154 perechi de gemeni identici crescuți împreună; 218 de perechi de gemeni frățeni crescuți și 208 perechi de gemeni frăți crescuți împreună, toți provin din Registrul suedez care combina studiile gemene cu studiile de adopție. Gemenii au fost evaluați la sfârșitul anilor '50, cu 60% femei. Cercetătorii au observat, totuși, că, chiar și atunci când gemenii sunt crescuți în afară, se pot asemăna unul cu celălalt dacă mediile lor de creștere sunt similare (de exemplu, dacă gemenii au fost plasați „selectiv” în case care tindeau să semene cu cele ale părinților lor biologici.) care au fost separați de părinții lor biologici, aproape jumătate dintre gemeni au fost separați în primul an de viață, adesea din cauza morții, a bolilor sau a dificultăților financiare din familia de origine. Stunkard și colab. Au găsit dovezi puternice pentru influența eredității asupra IMC și au descoperit că influențele genetice se extind în toate categoriile de greutate, adică de la cele subțiri la cele obeze. Ei au remarcat, de asemenea, că gemenii identici crescuți au avut coeficienți de corelație intra-pereche de 0,70 pentru bărbați și 0,66 pentru femei pentru IMC și au concluzionat în acest studiu că mediile copilariei au avut puțină sau chiar nici o influență. Cu toate acestea, ei fac precauție, „ereditatea nu implică o influență genetică invariantă, imuabilă”, ci mai degrabă influențe genetice în anumite condiții de mediu. (Stunkard și colab., 1990) În acest sens, Allison, Heymsfield și colegii (Faith și colab., Jurnalul internațional de obezitate, 2012) au subliniat importanța luării în considerare a contextul de măsurare în care condițiile de mediu inerente proiectării unui studiu (de exemplu, citirea gemenilor în timpul consumului lor) pot afecta rezultatele.

De-a lungul anilor, Allison, Heymsfield și colegii lor au folosit designul clasic al gemenilor pentru a evalua relația așa-numitelor arhitectura genetică mediului, inclusiv în perioada intrauterină (Allison și colab., Jurnalul internațional de obezitate și tulburări metabolice conexe , 1995.) Ei au folosit, de asemenea, acest model pentru a studia indicele de masă corporală și tensiunea arterială (Allison și colab., American Journal of Medical Genetics, 1995); indicele de masă corporală într-un eșantion dublu pediatric (Faith și colab., Pediatrie, 1999); aport caloric (Faith et al, Genetica comportamentului, 1999); și consumul de autoreglare (Faith et al, Jurnalul internațional de obezitate , Londra , 2012)

Linia de fund Studiile despre gemeni au evoluat de pe vremea lui Sir Francis Galton, care a sugerat utilizarea gemenilor pentru a diferenția efectele naturii de îngrijire, la sfârșitul secolului al XIX-lea. Au fost folosite în mod abuziv de cercetători, cum ar fi naziștii în timpul celui de-al doilea război mondial. Din punct de vedere istoric, cele mai importante cercetări timpurii pentru domeniul obezității au venit de la doctorii. Claude Bouchard și colab., Care au evaluat gemenii identici (monozigoti) în condiții de internare controlată în studiul clasic de supraalimentare din Quebec, și de la Mickey Stunkard și colab., Care au evaluat atât gemenii monozigoți, cât și cei dizigotici, pentru a separa efectele de mediu de efectele genetice, în numit design twin clasic.

Vă rugăm să rețineți: Aceasta este partea I a unui blog în două părți despre utilizarea gemenilor în cercetarea obezității. Partea a II-a va explora mai complet utilizarea designului co-twin în care un twin identic este discordant pentru o trăsătură în comparație cu celălalt. Pentru mulțumiri speciale celor care au ajutat la pregătirea blogurilor I și II, consultați blogul II.