Tvillingstudier og "Heritage of Corpulence"

"Det som virket som en uendelig strøm av identiske åtte år gamle tvillinger, strømmet ut i rommet. Tvilling etter tvilling ... ansiktene deres, deres gjentatte ansikt for det var bare en mellom mye av dem ... (s. 172) "... som mager de hadde svermet ..." (s. 178) skrev Aldous Huxley i Vidunderlige nye verden . (1932) Her var "prinsippet om masseproduksjon til slutt anvendt på biologi:" (s.9) opprettelsen av millioner av identiske tvillinger, (og "ikke de tindrende to og tre som i gamle livlige dager") (s. 8), men en "vidunderlig forbedring av naturen" (s. 8) som var ment å skape sosial stabilitet.

Bildene av Vidunderlige nye verden er skremmende og frastøtende, men tvillinger har fascinert mennesker gjennom historien. Det er de ikoniske tvillingene i den romerske mytologien, Romulus og Remus, som ble sugd av ulven, og hvis Romulus fortsatte å grunnlegge det gamle Roma. Og det var de merkbart forskjellige tvillingbrødrene Jakob og Esau i 1. Mosebok: Esau, "den første kom helt rød ut, som et hårete plagg." (1. Mosebok 25: 25) "Se, min bror Esau er en hårete mann, og jeg er en glatt mann." (1.Mosebok 27:11) (For en komisk gjengivelse av denne delen fra Genesis, hør på prekenen, Ta en kirkegård, av Alan Bennett, fra Utover kanten: https://www.youtube.com/watch?v=UOsYN---eGk.) Og i Shakespeares Tolvte natt , tvillingene Viola og Sebastian ligner hverandre så nært, de blir beskrevet som "ett ansikt, en stemme, en vane og to personer. Et naturlig perspektiv, det er og er ikke," sier hertugen. Og Antonio legger til: "Hvordan har du skilt deg? En eplespalte i to er ikke mer tvilling enn disse to skapningene." (Act V, Scene 1)

Selv om Viola og Sebastian var vanskelige å skille fra hverandre, er de som mannlige og kvinnelige, broderlige eller dizygotiske (DZ) tvillinger og oppstår i utero fra samtidig befruktning av to egg med to sædceller. De deler, akkurat som andre søsken i en familie, bare 50% av deres DNA. Identiske eller monozygotiske (MZ) tvillinger oppstår ved delingen av et enkelt embryo og deler i det vesentlige 100% av deres DNA og er derfor alltid av samme kjønn. En diagnostisk bestemmelse for å etablere zygositet er det første trinnet i evalueringen av tvillinger og gjøres vanligvis ved å undersøke hårfarge, øyne, form av ører, munn, tenner og andre fysiske egenskaper, inkludert fingeravtrykk, samt av sofistikerte blodgruppeantigenstudier. . (Börjeson, Acta Paediatrica Scandinavica , 1976)

Forslaget om å bruke tvillinger i forskning tilskrives vanligvis Sir Francis Galton, fetter til Charles Darwin, på slutten av 1800-tallet. Galton ga ut to bøker, inkludert Tvillingens historie og var interessert i å skille "mellom virkningene av tendenser mottatt ved fødselen og de som ble påført av spesielle omstendigheter i livet," dvs. mellom natur og næring. (som sitert i Gedda, Tvillinger i historie og vitenskap , 1961, s. 24-25) Galton sammenlignet imidlertid ikke broderlige og identiske tvillinger, så "han kan ikke betraktes som oppfinneren av tvillingmetoden." (Teo og Ball, Humanvitenskapens historie , 2009)

Andre forskere fulgte, men det er en mørk side ved tvillingforskning i begynnelsen og midten av det 20. århundre, som det fremgår av arbeidet til von Verschuer, som var mentor for Josef Mengele, beryktet for sine tvillingstudier i Auschwitz under hele verden. Krig II. Angivelig var von Verschuer, som var en respektert forsker, en nazist og virulent antisemitt som brukte sine tvillingstudier for å fremme sin diskriminerende rasepolitikk. (Müller-Hill, Livsvitenskapens historie og filosofi , 1999) Det rapporteres at Mengele sendte prøver av øyne og blodprøver fra de 200 tvillingene som han gjennomførte uetisk menneskelig forskning på, til von Verschuer for analyse. Bare 10% av tvillingene overlevde Mengeles menneskelige eksperimentering. (Müller-Hill, 1999) For en diskusjon av vitenskapens perversjon av von Verschuer og Mengele og viktigheten av en forpliktelse til å "plassere pasientens beste over legens," se Coller, Journal of Clinical Investigation , 2006, som understreker at det er fire "kjerneverdier for medisinsk humanisme: dyrebarhet eller hellighet i hvert menneskeliv; respekt for menneskelig verdighet, feiring av menneskelig mangfold og en sympatisk forståelse av kompleksiteten i den menneskelige tilstanden." (Coller, 2006) Og for en diskusjon om unnlatelser og "revisjonistisk historie" av tvillingforskning som finnes i noen lærebøker, se Teo og Ball, 2009.

Tidlig på 1900-tallet begynte forskere, inkludert von Verschuer, å vurdere genetikkens rolle spesielt innen fedme. Dr. George A. Bray, i sin vitenskapelige bok, Slaget om utbulingen (2007), har utforsket historien om fedmeforskning og omtrykt originale papirer av Davenport (s. 474 ff) (1923), samt av von Verschuer (s. 492 ff) (1927.) Davenport, som brukte forholdet vi kjent som kroppsmasseindeks (BMI), var den første som studerte forholdet mellom genetikk og miljø i fedme og spurte: "Hvor langt avhenger denne forskjellen i bygging mellom slanke og kjøttfulle personer av konstitusjonelle faktorer?" (s. 474) Det er fra Dr. Bray (som lånte det fra mentor Edwin B. Astwood) (s. 148) at jeg har tatt tittelen min. Heritage of Corpulence .

Store tvillingstudier fulgt, inkludert av svensk forsker Börjeson (1976), som analyserte viktigheten av arv og miljø ved å sammenligne forskjeller mellom par i MZ og DZ tvillinger, og hvis bilder av tvillinger vises her. Videre utviklet den kanadiske etterforskeren Claude Bouchard og kollegaene sin såkalte den langsiktige "Quebec Overfeeding Study", hvor de studerte 12 par identiske tvillinger med normalvekt, som forble under kontrollerte forhold i 120 dager på en innleggelse og fikk mat. 1000 ekstra kalorier hver dag i seks dager i uken i 84 av disse dagene. (Bouchard et al., New England Journal of Medicine , 1990; Redden og Allison, Fedmeomtaler , 2004; Bouchard, American Journal of Clinical Nutrition , 2009; Bouchard et al, International Journal of Fedme , 2014; ) Den gjennomsnittlige vektøkningen var 8,1 kg, men varierte fra 4,3 til 13,3 kg. Bemerkelsesverdig førte overfôring til signifikant lik kroppsvekt og prosentandel av fettøkning innen hvert MZ-tvillingpar, men det var tre ganger mer varians blant de forskjellige parene enn innenfra parene. Med andre ord, streng kontroll av samme mengde overflødig matinntak og begrenset fysisk aktivitet ga forskjellige responser når det gjelder kroppsmasse, kroppssammensetning og til og med regional fettfordeling hos genetisk forskjellige tvillinger. Bouchard understreket at siden effekten av enhver gen-miljø-interaksjon vanligvis er liten, må forskere prøve å minimere feil, og en måte å unngå feil er ved faktisk måling av høyde og vekt i stedet for å stole på selvrapporter som er så vanlige i mange studier. . (Bouchard, Fedme, Supplement, 2008.) Videre forklarte Bouchard at "menneskelig variasjon", inkludert en "biologisk determinisme" hos noen for å være mer utsatt for vektøkning eller vekttap, er "en absolutt forutsetning" i jakten på enhver gen-miljøinteraksjon og for eventuell identifisering av spesifikke gener. (Bouchard, 2008)

Gjennom årene har mange laget såkalte tvillingregistre av tusenvis av MZ- og DZ-tvillinger, inkludert de i Norge, Sverige og Finland, og i USA, (f.eks. National Academy of Sciences-National Research Council (NAS-NRC) Twin Registry; Minnesota Registry og Vietnam-Era Twin Registry .) Den kjente fedmeforsker Albert (Mickey) Stunkard brukte for eksempel svenske og danske tvillingsregistre for noen av studiene. (Jou, NEJM , 2014) Stunkard et al ( JAMA 1986) brukte også NAS-NRC Registry til å evaluere over 1900 MZ tvillinger og over 2000 DZ tvillinger for å vurdere genetiske bidrag til høyde, vekt og BMI i en langsiktig (25 år) oppfølgingsstudie, med konklusjonen, "Menneskelig fett er under sterk genetisk kontroll." Forskerne erkjente imidlertid at estimater av arvelighet kan være gjenstand for kritikk, med både undervurderinger og overvurderinger, muligens på grunn av for eksempel andre kilder til skjevhet, feil i å etablere zygositet eller til og med assortativ parring (der ektefeller har en tendens til å gifte seg en partner av lignende bygg.) Heymsfield og kolleger (Allison et al, Behavior Genetics , 1996) har også lagt vekt på at "standard tvillingdesign" for fedme ikke nødvendigvis inkluderer data som vekten til ektefeller og om assortativ parring (dvs. ikke-tilfeldig parring) kan påvirke arvelighetsgraden.

I deres klassiske tvillingstudie, Stunkard et al ( NEJM, 1990) evaluerte 93 par identiske tvillinger oppdratt fra hverandre (et av de mest effektive måtene å bestemme viktigheten av delte gener fra det som er i et delt miljø); 154 par identiske tvillinger oppdrettet sammen; 218 par broderlige tvillinger oppdret fra hverandre, og 208 par broderlige tvillinger oppdrettet sammen, som alle var fra det svenske registeret som kombinerte tvillingstudier med adopsjonsstudier. Tvillinger ble evaluert i slutten av 50-årene, med 60% kvinner. Forskerne bemerket imidlertid at selv når tvillinger oppdras fra hverandre, kan de ligne hverandre hvis oppvekstmiljøene deres er like (f.eks. Hvis tvillinger ble plassert "selektivt" i hjem som hadde en tendens til å ligne de fra deres biologiske foreldre.) Av disse tvillingene. som ble skilt fra sine biologiske foreldre, nesten halvparten av tvillingene ble skilt det første leveåret, ofte på grunn av død, sykdom eller økonomisk motgang i opprinnelsesfamilien. Stunkard et al fant sterke bevis for innflytelse av arvelighet på BMI, og de fant at genetisk påvirkning strekker seg over alle vektkategorier, dvs. fra de som er tynne til de overvektige. De bemerket også at identiske tvillinger oppdratt fra hverandre hadde korrelasjonskoeffisienter innen par på 0,70 for menn og 0,66 for kvinner for BMI og konkluderte i denne studien at barndomsmiljøer hadde liten eller til og med ingen innflytelse. De varsler imidlertid "arvelighet innebærer ikke en uforanderlig, uforanderlig genetisk innflytelse", men heller genetisk påvirkning under visse miljøforhold. (Stunkard et al., 1990) Allison, Heymsfield og kolleger (Faith et al, International Journal of Obesity, 2012) har understreket viktigheten av å vurdere kontekst av måling der miljøforholdene som ligger i utformingen av en studie (f.eks. å lese for tvillinger under spising), potensielt kan påvirke resultatene.

Gjennom årene har Allison, Heymsfield og deres kolleger brukt den klassiske tvillingdesignen for å evaluere forholdet mellom såkalte genetisk arkitektur til miljøet, inkludert i løpet av livmorhalsperioden (Allison et al, International Journal of Obesity and Related Metabolic Disorders , 1995.) De har også brukt denne modellen til å studere kroppsmasseindeks og blodtrykk (Allison et al, American Journal of Medical Genetics, 1995); kroppsmasseindeks i en pediatrisk tvillingprøve (Faith et al, Barnelege, 1999); kaloriinntak (Faith et al, Behavior Genetics, 1999); og selvregulerende spising (Faith et al, International Journal of Fedme , London , 2012)

Bunnlinjen : Tvillingstudier har utviklet seg fra Sir Francis Galtons tid, som foreslo bruk av tvillinger for å skille effekten av naturen fra næring, på slutten av 1800-tallet. De har blitt misbrukt av forskere, for eksempel av nazistene under andre verdenskrig. Historisk sett kom den viktigste tidlige forskningen innen fedme fra Dr. Claude Bouchard et al, som evaluerte identiske (monozygote) tvillinger under kontrollerte innleggelsesforhold i den klassiske Quebec overfeeding-studien, og fra Mickey Stunkard et al, som vurderte både monozygotiske og dizygotiske adopterte tvillinger for å skille ut miljø fra genetiske effekter, i den samme kalt klassisk tvillingdesign.

Merk: Dette er del I av en todelt blogg om bruk av tvillinger i forskning på fedme. Del II vil utforske mer fullstendig bruken av co-twin design der en identisk tvilling er uoverensstemmende for et trekk sammenlignet med den andre. For spesiell takk til de som hjalp til med å lage blogger I og II, se blog II.