Dvojité štúdie a „Dedičstvo tela“

„To, čo sa javilo ako nekonečný prúd identických osemročných mužských dvojčiat, sa valilo do miestnosti. Dvojča za dvojičkou ... ich tváre, ich opakovaná tvár bola len medzi jedným z nich ... (s. 172) „... ako červy sa vyrojili ...“ (s. 178) napísal Aldous Huxley v r. Odvazny novy svet . (1932) Tu bol „princíp hromadnej výroby, ktorý sa konečne aplikuje na biológiu:“ (s.9) stvorenie miliónov jednovaječných dvojčiat (a „nie piddlingových dvojičiek a trojok ako za starých viviparousov“) (s. 8), ale „ohromného vylepšenia prírody“ (s. 8), ktoré bolo určené na vytvorenie sociálna stabilita.

Obrázky používateľa Odvazny novy svet sú desivé a odpudzujúce, ale dvojčatá fascinovali ľudí v celej histórii. Existujú ikonické dvojčatá rímskej mytológie Romulus a Remus, ktoré boli dojčené vlčou vlnou a ktorých Romulus ďalej založil staroveký Rím. A v Knihe Genezis boli nápadne odlišní bratia - dvojčatá Jacob a Ezau: Ezau, „prvý vyšiel celý červený, celý ako chlpatý odev“. (1. Mojžišova 25: 25) „Hľa, môj brat Ezau je chlpatý muž a ja som hladký muž.“ (1. Mojžišova 27:11) (Pre komické stvárnenie tejto pasáže z 1. Mojžišovej si vypočujte kázeň, Choď na lavicu Alan Bennett, od Beyond the Fringe: https://www.youtube.com/watch?v=UOsYN---eGk.) A v Shakespearovej Dvanásta noc „Dvojčatá Viola a Sebastian sa navzájom veľmi podobajú, sú popisovaní ako„ jedna tvár, jeden hlas, jeden zvyk a dve osoby. Prirodzená perspektíva, to je a nie je, “hovorí vojvoda. A Antonio dodáva: "Ako ste sa rozdelili? Rozštiepená jabĺčka na dve časti nie je viac dvojčiat ako tieto dve stvorenia." (Dejstvo V, scéna 1)

Aj keď sa Viola a Sebastian ťažko odlíšili, sú to mužské a ženské bratské alebo dizygotické (DZ) dvojčatá a vznikajú in utero zo súčasného oplodnenia dvoch vajíčok dvoma spermiami. Zdieľajú, rovnako ako ostatní súrodenci v rodine, iba 50% svojej DNA. Identické alebo monozygotné dvojčatá (MZ) vznikajú rozdelením jedného embrya a zdieľajú v podstate 100% svojej DNA, a preto sú vždy rovnakého pohlavia. Diagnostické stanovenie na zistenie zygozity je prvým krokom pri hodnotení dvojčiat. Spravidla sa robí skúmaním farby vlasov, očí, tvaru uší, úst, zubov a iných fyzických vlastností vrátane odtlačkov prstov, ako aj sofistikovanými štúdiami antigénov krvných skupín. . (Börjeson, Acta Paediatrica Scandinavica , 1976)

Návrh na použitie dvojčiat vo výskume sa zvyčajne pripisuje sirovi Francisovi Galtonovi, bratrancovi Charlesa Darwina, na konci 19. storočia. Galton vydal dve knihy vrátane Dejiny dvojčiat a zaujímal sa o rozlíšenie „medzi účinkami tendencií prijatých pri narodení a tendenciami vyvolanými osobitnými okolnosťami života“, t. j. medzi prírodou a výchovou. (ako je citované v Gedde, Dvojčatá v histórii a vede , 1961, s. 24–25) Galton však neporovnával bratské a identické dvojčatá, takže „ho nemožno považovať za vynálezcu dvojitej metódy“. (Teo a Ball, Dejiny vied o človeku , 2009)

Nasledovali ďalší vedci, ale výskum dvojčiat na začiatku a v polovici 20. storočia má temné stránky, čo dokazuje práca von Verschuera, ktorý bol mentorom Josefa Mengeleho, neslávne známym pre jeho dvojčatá v Osvienčime počas sveta. Vojna. Von Verschuer, ktorý bol zjavne uznávaným vedcom, bol zjavne nacistický a virulentný antisemita, ktorý na podporu svojej diskriminačnej rasovej politiky využíval svoje dvojčatá. (Müller-Hill, Dejiny a filozofia vied o živej prírode , 1999) Údajne Mengele zaslal von Verschuerovi na analýzu vzorky očí a vzorky krvi z 200 dvojčiat, na ktorých uskutočňoval neetický ľudský výskum. Iba 10% z týchto dvojčiat prežilo Mengeleho experimentovanie s ľuďmi. (Müller-Hill, 1999) Diskusiu o prekrúcaní vedy von Verschuer a Mengele a dôležitosti záväzku „uprednostniť najlepšie záujmy pacienta nad záujmy lekára“, pozri Coller, Journal of Clinical Investigation , 2006, ktorý zdôrazňuje, že existujú štyri „základné hodnoty lekárskeho humanizmu: vzácnosť alebo svätosť každého ľudského života; úcta k ľudskej dôstojnosti, oslava ľudskej rozmanitosti a sympatické ocenenie zložitosti ľudského stavu“. (Coller, 2006) A o diskusii o opomenutí a „revizionistickej histórii“ dvojitého výskumu, ktoré sa nachádzajú v niektorých učebniciach, pozri Teo a Ball, 2009.

Vedci zo začiatku 20. storočia, vrátane von Verschuera, začali uvažovať o úlohe genetiky konkrétne v oblasti obezity. George A. Bray vo svojej odbornej knihe Bitka v Ardenách (2007), preskúmali históriu výskumu obezity a znovu vytlačili pôvodné práce Davenporta (s. 474 a nasl.) (1923), ako aj von Verschuera (s. 492 a nasl.) (1927) Davenporta, ktorý použil pomer, ktorý sme použili známy ako index telesnej hmotnosti (BMI), ako prvý skúmal vzťah genetiky a životného prostredia v obezite a pýtal sa: „Ako veľmi závisí tento rozdiel v stavbe medzi štíhlymi a mäsitými osobami od ústavných faktorov?“ (str. 474) Titul som prevzal od doktora Braya (ktorý si ho vypožičal od mentora Edwina B. Astwooda) (s. 148). Dedičstvo tela .

Nasledovali veľké dvojčatá, medzi nimi aj švédsky výskumník Börjeson (1976), ktorý analyzoval význam dedičnosti a životného prostredia porovnaním intra-párových rozdielov u dvojčiat MZ a DZ a ktorých obrazy dvojčiat sa tu objavujú. Kanadský vyšetrovateľ Claude Bouchard a jeho kolegovia ďalej navrhli takzvanú dlhodobú „Quebec Overfeeding Study“, v ktorej študovali 12 párov identických mužských dvojčiat normálnej hmotnosti, ktoré zostali za kontrolovaných podmienok 120 dní na lôžkovej jednotke a boli kŕmené 1 000 ďalších kalórií každý deň počas šiestich dní v týždni počas 84 z týchto dní. (Bouchard a kol., New England Journal of Medicine 1990; Redden a Allison, Recenzie o obezite 2004; Bouchard, American Journal of Clinical Nutrition 2009; Bouchard a kol., Medzinárodný vestník obezity , 2014; ) Priemerný prírastok hmotnosti bol 8,1 kg, ale pohyboval sa od 4,3 do 13,3 kg. Pozoruhodné je, že nadmerné kŕmenie viedlo k významne podobnej telesnej hmotnosti a percentuálnemu prírastku tuku v každom dvojici MZ, ale medzi rôznymi pármi sa vyskytli trikrát väčšie rozdiely ako v týchto pároch. Inými slovami, prísna kontrola rovnakého množstva nadmerného príjmu potravy a obmedzená fyzická aktivita spôsobili u geneticky odlišných dvojčiat rôzne reakcie, čo sa týka telesnej hmotnosti, zloženia tela a dokonca regionálnej distribúcie tuku. Bouchard zdôraznil, že keďže účinok akejkoľvek interakcie medzi génom a prostredím je zvyčajne malý, musia sa vedci pokúsiť minimalizovať chyby a jedným zo spôsobov, ako sa vyhnúť chybám, je skutočné meranie výšky a hmotnosti, a nie spoliehať sa na vlastné správy, ktoré sú v mnohých štúdiách také bežné. . (Bouchard, Obezita, Supplement, 2008.) Ďalej Bouchard vysvetlil, že „ľudská variácia“, vrátane „biologického determinizmu“, v niektorých prípadoch náchylnejších na priberanie alebo chudnutie, je „absolútnym predpokladom“ pri hľadaní akejkoľvek interakcie medzi génom a prostredím a pre prípadnú identifikáciu špecifických génov. (Bouchard, 2008)

V priebehu rokov si mnohí vytvorili tzv dvojité registre tisícov dvojčiat MZ a DZ vrátane tých v Nórsku, Švédsku a Fínsku a v USA (napr. dvojitý register Národnej akadémie vied - Národná rada pre výskum (NAS-NRC); register Minnesota a dvojitý register Vietnam - Era) .) Renomovaný výskumník obezity Albert (Mickey) Stunkard napríklad pre niektoré svoje štúdie používal švédske a dánske dvojčatá. (Jou, NEJM , 2014) Stunkard a kol. ( JAMA , 1986) tiež použil register NAS-NRC na vyhodnotenie viac ako 1 900 MZ dvojčiat a viac ako 2 000 DZ dvojčiat na vyhodnotenie genetických príspevkov k výške, hmotnosti a BMI v dlhodobej (25-ročnej) následnej štúdii so záverom, „Ľudský tuk je pod silnou genetickou kontrolou.“ Vedci pripustili, že odhady dedičnosti môžu byť predmetom kritiky, pričom podcenenia aj nadhodnotenia môžu byť spôsobené napríklad medzi inými zdrojmi zaujatosti, chybami pri určovaní zygozity alebo dokonca striedavým párením (v ktorom majú manželia tendenciu uzatvárať manželstvá). partner podobnej stavby.) Heymsfield a kolegovia (Allison a kol., Genetika správania , 1996) tiež zdôraznili, že „štandardné dvojčatá“ pre obezitu nemusia nevyhnutne obsahovať údaje, ako sú váhy manželov a to, či zmiešané párenie (t. J. Nenáhodné párenie) môže mať vplyv na mieru dedičnosti.

Vo svojej klasickej štúdii s dvojčatami Stunkard et al ( NEJM, 1990) hodnotilo 93 párov identických dvojčiat chovaných od seba (jeden z najúčinnejších prostriedkov na stanovenie dôležitosti zdieľaných génov od spoločného prostredia); Spolu chovaných 154 párov rovnakých dvojčiat; Chovaných od seba 218 párov bratských dvojčiat a 208 párov bratských dvojčiat. Všetky boli zo švédskeho registra, ktorý kombinoval dvojčatá a adopčné štúdie. Dvojčatá boli hodnotené koncom 50. rokov, pričom 60% tvorili ženy. Vedci poznamenali, že aj keď sú dvojčatá chované od seba, môžu sa na seba podobať, ak majú podobné chovné prostredie (napr. Ak boli dvojčatá umiestnené „selektívne“ v domoch, ktoré sa skôr podobali na ich biologických rodičov.) Z týchto dvojčiat ktorí boli oddelení od svojich biologických rodičov, takmer polovica dvojčiat bola oddelená v prvom roku života, často z dôvodu smrti, choroby alebo finančných ťažkostí v pôvodnej rodine. Stunkard a spol. Našli silné dôkazy o vplyve dedičnosti na BMI a zistili, že genetické vplyvy sa vyskytujú vo všetkých hmotnostných kategóriách, tj od nízkych až po obéznych. Poznamenali tiež, že identické dvojčatá chované od seba mali koeficienty korekcie vo vnútri páru 0,70 pre mužov a 0,66 pre ženy pre BMI, a dospeli k záveru, že v detskej prostredí malo malý alebo dokonca žiadny vplyv. Dávajú však pozor, „dedičnosť neznamená nemenný, nemenný genetický vplyv“, ale skôr genetické vplyvy za určitých podmienok prostredia. (Stunkard a kol., 1990) V tomto zmysle Allison, Heymsfield a kolegovia (Faith a kol., Medzinárodný vestník obezity, 2012) zdôraznili význam zváženia kontext merania v ktorých podmienky prostredia, ktoré sú súčasťou návrhu štúdie (napr. čítanie dvojčiat počas ich jedenia), môžu potenciálne ovplyvniť výsledky.

Allison, Heymsfield a ich kolegovia v priebehu rokov používali klasický dizajn dvojčiat na hodnotenie vzťahu tzv genetická architektúra do životného prostredia vrátane intrauterinného obdobia (Allison a kol., Medzinárodný vestník obezity a súvisiacich metabolických porúch , 1995.) Tento model použili aj na štúdium indexu telesnej hmotnosti a krvného tlaku (Allison et al, American Journal of Medical Genetics, 1995); index telesnej hmotnosti vo vzorke pediatrických dvojčiat (Faith et al, Pediatria, 1999); kalorický príjem (Faith a kol., Genetika správania, 1999); a samoregulačné stravovanie (Faith et al, Medzinárodný vestník obezity , Londýn , 2012)

Spodná čiara : Štúdie o dvojčiat sa vyvinuli z doby sira Francisa Galtona, ktorý na konci 19. storočia navrhol použitie dvojčiat na odlíšenie účinkov prírody od výchovy. Boli zneužité vedcami, napríklad nacistami počas druhej svetovej vojny. Historicky najdôležitejší raný výskum v oblasti obezity pochádzal od Dr. Claude Bouchard et al., Ktorí hodnotili identické (monozygotné) dvojčatá za kontrolovaných stacionárnych podmienok v klasickej štúdii o nadmernom kŕmení v Quebecu, a od Mickey Stunkard et al., Ktorí hodnotili monozygotné aj dizygotické adoptované dvojčatá na oddelenie environmentálnych a genetických účinkov, v tzv. zavolal klasický dizajn dvojčiat.

Vezmite prosím na vedomie: Toto je časť I dvojdielneho blogu o používaní dvojčiat pri výskume obezity. V časti II sa podrobnejšie preskúma použitie dizajnu dvojčiat, v ktorom je jedno identické dvojča v rozpore s vlastnosťou v porovnaní s druhým. Špeciálne poďakovanie všetkým, ktorí pomohli pri príprave blogov I a II, nájdete v blogu II.