Tvíburarannsóknir og „Heritage of corpulence“

"Það sem virtist vera óendanlegur straumur af eins átta ára karlkyns tvíburum var að streyma inn í herbergið. Tvíburi eftir tvíbura ... andlit þeirra, endurtekið andlit þeirra því að það var aðeins eitt á milli þeirra miklu ... (bls. 172) „... eins og maðkar sem þeir höfðu sveimað ...“ (bls. 178) skrifaði Aldous Huxley í Hugrakkur nýr heimur . (1932) Hér var „meginreglan um fjöldaframleiðslu sem síðast átti við líffræði:“ (bls.9) sköpun milljóna eins tvíbura, (og "ekki tindrandi tvíburar og þrennur eins og í gömlum lífdaga") (bls. 8) heldur "stórkostleg framför á náttúrunni" (bls. 8) sem var ætlað að skapa félagslegur stöðugleiki.

Myndirnar af Hugrakkur nýr heimur eru ógnvekjandi og fráhrindandi, en tvíburar hafa heillað fólk í gegnum tíðina. Það eru táknmyndir tvíbura rómverskrar goðafræði, Romulus og Remus, sem soguðust af úlfinum og sem Romulus hélt áfram að stofna Róm til forna. Og það voru hinir áberandi ólíku tvíburar, Jakob og Esaú, í 1. Mósebók: Esaú, „sá fyrsti kom út rauður, allur eins og hárklæði.“ (1. Mósebók 25: 25) „Sjá, Esaú bróðir minn er loðinn maður og ég er sléttur maður.“ (1. Mósebók 27:11) (Hlustaðu á prédikunina til að fá myndræna flutning á þessum kafla úr Mósebók, Taktu kirkjubekk, eftir Alan Bennett, frá Handan jaðarins: https://www.youtube.com/watch?v=UOsYN---eGk.) Og í Shakespeare Tólfta nóttin , tvíburarnir Viola og Sebastian líkjast svo vel hvor öðrum, þeim er lýst sem "eitt andlit, ein rödd, ein venja og tvær persónur. Náttúrulegt sjónarhorn, það er og er ekki," segir hertoginn. Og Antonio bætir við: "Hvernig hefur þú skipt þér af? Eplaklof í tvennu er ekki meira tvíburi en þessar tvær verur." (Act V, Scene 1)

Þrátt fyrir að erfitt væri að greina Víólu og Sebastían frá hvort öðru, þá eru þau sem karlar og kvenkyns, bræðralausar eða svimandi tvíburar (DZ) og koma í legi frá samtímis frjóvgun tveggja eggja með tveimur sæðisfrumum. Þau deila, rétt eins og önnur systkini í fjölskyldu, aðeins 50% af DNA sínu. Samlíkir eða eineggjaðir (MZ) tvíburar koma frá skiptingu eins fósturvísis og deila í meginatriðum 100% af DNA þeirra og eru því alltaf af sama kyni. Greiningarákvörðun til að koma á vökva er fyrsta skrefið í mati á tvíburum og er venjulega gert með því að skoða hárlit, augu, lögun eyrna, munn, tennur og aðra líkamlega eiginleika, þar með talin fingraför, svo og með háþróuðum mótefnavaka rannsóknum á blóðhópum. . (Börjeson, Acta Paediatrica Scandinavica , 1976)

Tillagan um að nota tvíbura við rannsóknir er venjulega rakin til Sir Francis Galton, frænda Charles Darwin, seint á 19. öld. Galton gaf út tvær bækur, þar á meðal Saga tvíbura og hafði áhuga á að greina „milli áhrifa tilhneiginga sem berast við fæðingu og þeirra sem eru lagðar fram vegna sérstakra aðstæðna í lífinu,“ þ.e. milli náttúru og ræktar. (eins og vitnað er til í Gedda, Tvíburar í sögu og vísindum , 1961, bls. 24-25) Galton bar þó ekki saman bræður og eins tvíbura svo „hann getur ekki talist vera uppfinningamaður tvíburaaðferðarinnar.“ (Teo og Ball, Saga hugvísinda , 2009)

Aðrir vísindamenn fylgdu á eftir en það eru dökkar hliðar á tvíburarannsóknum snemma og á miðju ári 20. aldar, eins og sést á verkum von Verschuer, sem var leiðbeinandi Josef Mengele, frægur fyrir tvíburanám sitt í Auschwitz á heimsvísu Stríð II. Eins og gefur að skilja var von Verschuer, sem var vel metinn vísindamaður, nasisti og meinsemd gyðingahatari sem notaði tvíburanám sitt til að efla mismunun kynþáttastjórnmála. (Müller-Hill, Saga og heimspeki lífvísindanna , 1999) Að sögn, sendi Mengele eintök af augum og blóðsýni úr þeim 200 tvíburum sem hann gerði siðlausar rannsóknir á mönnum til von Verschuer til greiningar. Aðeins 10% þessara tvíbura lifðu tilraunir Mengele af mönnum. (Müller-Hill, 1999) Til umræðu um vonbrigði vísindanna af von Verschuer og Mengele og mikilvægi skuldbindingar um að „setja hag sjúklingsins ofar læknum,“ sjá Coller, Journal of Clinical Investigation , 2006, sem leggur áherslu á að til séu fjögur „grunngildi læknisfræðilegs húmanisma: dýrmæti eða heilagleiki hvers mannlífs; virðing fyrir mannlegri reisn, hátíð mannlegrar fjölbreytni og samúð með þekkingu á flækjum mannlegs ástands.“ (Coller, 2006) Og til að ræða umræðu um aðgerðaleysi og „endurskoðunarsögu“ tvíburarannsókna sem finnast í sumum kennslubókum, sjá Teo og Ball, 2009.

Vísindamenn snemma á 20. öld, þar á meðal von Verschuer, fóru þó að íhuga hlutverk erfðafræðinnar sérstaklega á sviði offitu. Dr. George A. Bray, í fræðibók sinni, Orrustan við bunguna (2007), hefur kannað sögu offitu rannsókna og endurprentað frumrit Davenport (bls. 474 ff) (1923), sem og von Verschuer (bls. 492 ff) (1927.) Davenport, sem notaði hlutfallið sem við þekktur sem líkamsþyngdarstuðull (BMI), var sá fyrsti sem rannsakaði tengsl erfða og umhverfis í offitu og spurði: "Hversu langt er þessi munur á uppbyggingu milli grannra og holdlegra einstaklinga háð stjórnskipulegum þáttum?" (bls. 474) Það er frá Dr. Bray (sem fékk það að láni frá leiðbeinandanum Edwin B. Astwood) (bls. 148) sem ég hef tekið titil minn The Heritage of Corpulence .

Í kjölfarið fóru fram helstu tvíburarannsóknir, þar á meðal sænski vísindamaðurinn Börjeson (1976), sem greindi mikilvægi erfða og umhverfis með því að bera saman mun innan para á MZ og DZ tvíburum og hverjar myndir af tvíburum birtast hér. Ennfremur hugsaði kanadíski rannsakandinn Claude Bouchard og samstarfsmenn svokallaða langvarandi „Quebec ofmóðrunarrannsókn“ þar sem þeir rannsökuðu 12 par af eðlilegum þyngd eins karlkyns tvíburum sem voru áfram í stýrðum kringumstæðum í 120 daga á legudeild og fengu fóðrun. 1000 kaloría til viðbótar á hverjum degi í sex daga vikunnar í 84 af þessum dögum. (Bouchard o.fl., New England Journal of Medicine , 1990; Redden og Allison, Umsagnir um offitu , 2004; Bouchard, American Journal of Clinical Nutrition , 2009; Bouchard o.fl. Alþjóðatímaritið um offitu , 2014; ) Meðalþyngdaraukningin var 8,1 kg en var á bilinu 4,3 til 13,3 kg. Merkilegt nokk leiddi offóðrun til marktækt svipaðrar líkamsþyngdar og hlutfalls fituhækkunar innan hvers MZ tvíbura, en það var þrisvar sinnum meiri dreifni meðal mismunandi para en innan para. Með öðrum orðum, strangt eftirlit með sama magni af umfram fæðuinntöku og takmarkaðri hreyfingu framkallaði mismunandi viðbrögð hvað varðar líkamsþyngd, líkamsamsetningu og jafnvel dreifingu fitusýkinga hjá erfðabreyttum tvíburum. Bouchard lagði áherslu á að þar sem áhrif hvers víxlverkunar á genum og umhverfi séu venjulega lítil, verði vísindamenn að reyna að lágmarka villur og ein leið til að forðast villur sé með raunverulegri mælingu á hæð og þyngd frekar en að treysta á sjálfskýrslur sem eru svo algengar í mörgum rannsóknum . (Bouchard, Offita, Viðbót, 2008.) Ennfremur útskýrði Bouchard að „mannleg breytileiki“, þar með talinn „líffræðilegur determinismi“ hjá sumum til að vera næmari fyrir þyngdaraukningu eða þyngdartapi, sé „algjör forsenda“ í leit að hvers kyns víxlverkun gena og umhverfis og til að bera kennsl á tiltekin gen á endanum. (Bouchard, 2008)

Í gegnum tíðina hafa margir búið til svokallaða tvíburaskrár af þúsundum MZ og DZ tvíbura, þar á meðal í Noregi, Svíþjóð og Finnlandi og í Bandaríkjunum, (td National Academy of Sciences-National Research Council (NAS-NRC) Twin Registry; Minnesota Registry og Vietnam-Era Twin Registry .) Hinn þekkti rannsóknir á offitu Albert (Mickey) Stunkard notaði til dæmis sænskar og danskar tvíburaskrár í sumar rannsóknir sínar. (Jou, NEJM , 2014) Stunkard o.fl. ( JAMA , 1986) notaði einnig NAS-NRC Skráninguna til að meta yfir 1900 MZ tvíbura og yfir 2000 DZ tvíbura til að meta erfðaframlag til hæðar, þyngdar og BMI í langtímarannsókn (25 ára), með niðurstöðunni, „Fita manna er undir sterkri erfðafræðilegri stjórn.“ Vísindamennirnir viðurkenndu þó að áætlanir um arfgengi geta verið háðar gagnrýni, þar sem bæði vanmat og ofmat er mögulega vegna, til dæmis meðal annarra uppsprettu hlutdrægni, vegna mistaka við að koma á ofstæki eða jafnvel margvíslegri pörun (þar sem makar hafa tilhneigingu til að giftast félagi af svipaðri gerð.) Heymsfield og félagar (Allison o.fl., Hegðunarerfðafræði , 1996) hafa einnig lagt áherslu á að „venjuleg tvíburahönnun“ vegna offitu feli ekki endilega í sér gögn eins og þyngd maka og hvort fjölbreytileg pörun (þ.e. ekki handahófskennd pörun) geti haft áhrif á tíðni arfgengis.

Í sígildu tvíburarannsókn sinni sögðu Stunkard o.fl. ( NEJM, 1990) metin voru 93 pör eins tvíbura sem alin voru í sundur (ein árangursríkasta leiðin til að ákvarða mikilvægi sameiginlegra erfða frá sameiginlegu umhverfi); 154 pör eins tvíbura alin saman; 218 pör af tvíburum bræðra ólust upp í sundur og 208 pör af tvíburum bræðra ólust saman, sem öll voru frá sænsku skránni sem sameinuðu tvíburarannsóknir og ættleiðingarannsóknir. Tvíburar voru metnir seint á fimmtugsaldri og voru 60% konur. Rannsakendur bentu þó á að jafnvel þegar tvíburar eru alin í sundur geti þeir líkst hvor öðrum ef uppeldisumhverfi þeirra er svipað (td ef tvíburar voru settir „sértækt“ á heimilum sem höfðu tilhneigingu til að líkjast líffræðilegum foreldrum þeirra.) Af þessum tvíburum. sem voru aðskildir frá líffræðilegum foreldrum sínum, næstum helmingur tvíburanna var aðskilinn á fyrsta æviári, oft vegna dauða, sjúkdóma eða fjárhagslegrar erfiðleika í upprunafjölskyldunni. Stunkard o.fl. fundu sterkar vísbendingar um áhrif arfgengis á BMI og komust að því að erfðaáhrif ná yfir alla þyngdarflokka, þ.e.a.s. frá þunnum til of feitra. Þeir bentu einnig á að eineggja tvíburar sem alin voru í sundur hefðu fylgispektir innan para 0,70 hjá körlum og 0,66 hjá konum vegna BMI og komust að þeirri niðurstöðu í þessari rannsókn að umhverfi barna hafði lítil eða jafnvel engin áhrif. Þeir vara þó, „arfgengi felur ekki í sér óbreytanleg, óbreytanleg erfðaáhrif,“ heldur erfðaáhrif við viss umhverfisaðstæður. (Stunkard o.fl., 1990) Í þá áttina voru Allison, Heymsfield og félagar (Faith o.fl. Alþjóðatímarit um offitu, 2012) hafa lagt áherslu á mikilvægi þess að íhuga samhengi mælinga þar sem umhverfisaðstæður sem felast í hönnun rannsóknar (t.d. að lesa fyrir tvíbura meðan þeir borða) geta mögulega haft áhrif á árangur.

Í gegnum árin hafa Allison, Heymsfield og samstarfsmenn þeirra notað hina klassísku tvíburahönnun til að meta tengsl svokallaðra erfðafræðilegur arkitektúr umhverfinu, þar með talið á tímabilinu innan legsins (Allison o.fl., Alþjóðatímarit um offitu og tengd efnaskiptatruflanir , 1995.) Þeir hafa einnig notað þetta líkan til að kanna líkamsþyngdarstuðul og blóðþrýsting (Allison o.fl. American Journal of Medical Genetics, 1995); líkamsþyngdarstuðull í tvíburasýni barna (Faith o.fl., Barnalækningar, 1999); kaloríainntaka (Faith o.fl., Hegðunarerfðafræði, 1999); og að borða sjálfstætt (Faith o.fl., Alþjóðatímaritið um offitu , London , 2012)

Kjarni málsins : Tvíburarannsóknir hafa þróast frá tíma Sir Francis Galton, sem lagði til að tvíburar væru notaðir til að aðgreina áhrif náttúrunnar frá ræktun, seint á 19. öld. Þeir hafa verið misnotaðir af vísindamönnum, svo sem af nasistum í síðari heimsstyrjöldinni. Sögulega komu mikilvægustu rannsóknir snemma á sviði offitu frá Dr. Claude Bouchard o.fl., sem metu eins (einstofna) tvíbura við stýrðar aðstæður á sjúkrahúsum í hinni klassísku ofgnóttarannsókn í Quebec, og frá Mickey Stunkard o.fl., sem metu bæði tvíbura og svimaeyðandi ættleidda tvíbura til að aðgreina umhverfi frá erfðaáhrifum, í því kallað klassísk tvíburahönnun.

Athugið: Þetta er hluti I af tvíþættu bloggi um notkun tvíbura við rannsóknir á offitu. Hluti II mun kanna betur notkun co-twin hönnunarinnar þar sem einn eins tvíburi er misvísandi fyrir eiginleika samanborið við hinn. Fyrir sérstakar þakkir til þeirra sem aðstoðuðu við gerð blogganna I og II, sjá blogg II.