Δίδυμες σπουδές και η «Κληρονομιά του Πυρήνα»

"Αυτό που έμοιαζε με ένα ατελείωτο ρεύμα πανομοιότυπων ανδρών δίδυμων οκτάχρονων χύθηκε μέσα στο δωμάτιο. Δίδυμο μετά από δίδυμο ... τα πρόσωπά τους, το επαναλαμβανόμενο πρόσωπό τους γιατί υπήρχε μόνο ένα ανάμεσα στα πολλά ..." 172) "... σαν σκουλήκια είχαν σμήνη ..." (σελ. 178) έγραψε ο Aldous Huxley στο Γενναίος Νέος Κόσμος . (1932) Εδώ εφαρμόστηκε επιτέλους η "αρχή της μαζικής παραγωγής στη βιολογία:" (σελ.9) τη δημιουργία εκατομμυρίων πανομοιότυπων δίδυμων (και "όχι των δίδυμων και των τριών όπως τα παλιά ζωηρά χρόνια") (σελ. 8) αλλά "τεράστια βελτίωση στη φύση" (σελ. 8) που είχε σκοπό να δημιουργήσει κοινωνική σταθερότητα.

Οι εικόνες του Γενναίος Νέος Κόσμος είναι τρομακτικά και απωθητικά, αλλά τα δίδυμα έχουν συναρπάσει τους ανθρώπους σε όλη την ιστορία. Υπάρχουν τα εμβληματικά δίδυμα της ρωμαϊκής μυθολογίας, Romulus και Remus, που θηλάστηκαν από τον λύκο, και των οποίων ο Romulus συνέχισε να βρει την αρχαία Ρώμη. Και υπήρχαν τα αξιοσημείωτα διαφορετικά δίδυμα αδέλφια Jacob και Esau στο Βιβλίο της Γένεσης: Esau, "το πρώτο βγήκε με κόκκινο χρώμα, παντού σαν τριχωτό ένδυμα." (Γένεση 25:25) «Ιδού, ο Ησαύ ο αδερφός μου είναι ένας τριχωτός άντρας και είμαι ομαλός». (Γένεση 27:11) (Για μια κωμική απόδοση αυτού του αποσπάσματος από τη Γένεση, ακούστε το κήρυγμα, Πάρτε ένα Pew, από τον Alan Bennett, από Πέρα από το περιθώριο: https://www.youtube.com/watch?v=UOsYN---eGk.) Και στο Σαίξπηρ Δωδέκατη νύχτα , τα δίδυμα Viola και Sebastian μοιάζουν μεταξύ τους τόσο κοντά, περιγράφονται ως "ένα πρόσωπο, μία φωνή, μια συνήθεια και δύο άτομα. Μια φυσική προοπτική, δηλαδή, και όχι", λέει ο Δούκας. Και ο Αντόνιο προσθέτει, "Πώς έχετε διαιρέσει τον εαυτό σας; Ένα σχιστό μήλο στα δύο δεν είναι πιο δίδυμο από αυτά τα δύο πλάσματα." (Πράξη V, Σκηνή 1)

Αν και η Viola και ο Sebastian ήταν δύσκολο να διακριθούν μεταξύ τους, είναι, ως αρσενικά και θηλυκά, αδέλφια ή διζυγωτικά (DZ) δίδυμα και προκύπτουν στη μήτρα από την ταυτόχρονη γονιμοποίηση δύο αυγών από δύο σπέρμα. Μοιράζονται, όπως και άλλα αδέλφια σε μια οικογένεια, μόνο το 50% του DNA τους. Τα ίδια ή μονοζυγωτικά δίδυμα προκύπτουν από τη διαίρεση ενός μόνο εμβρύου και μοιράζονται ουσιαστικά το 100% του DNA τους και επομένως είναι πάντα του ίδιου φύλου. Ένας διαγνωστικός προσδιορισμός για τον προσδιορισμό του ζυγωτισμού είναι το πρώτο βήμα στην αξιολόγηση των διδύμων και συνήθως γίνεται με εξέταση του χρώματος των μαλλιών, των ματιών, του σχήματος των αυτιών, του στόματος, των δοντιών και άλλων φυσικών χαρακτηριστικών, συμπεριλαμβανομένων των δακτυλικών αποτυπωμάτων, καθώς και με εξελιγμένες μελέτες αντιγόνων ομάδων αίματος . (Börjeson, Acta Paediatrica Scandinavica , 1976)

Η πρόταση για χρήση διδύμων στην έρευνα συνήθως αποδίδεται στον Sir Francis Galton, ξάδελφο του Charles Darwin, στα τέλη του 19ου αιώνα. Ο Galton δημοσίευσε δύο βιβλία, μεταξύ των οποίων Η ιστορία των διδύμων και ενδιαφερόταν για τη διάκριση "μεταξύ των επιπτώσεων των τάσεων που ελήφθησαν κατά τη γέννηση και εκείνων που επιβάλλονται από ειδικές περιστάσεις της ζωής", δηλαδή, μεταξύ φύσης και ανατροφής. (όπως αναφέρεται στην Gedda, Δίδυμα στην Ιστορία και την Επιστήμη , 1961, σελ. 24-25) Ο Galton, ωστόσο, δεν συνέκρινε αδελφικά και πανομοιότυπα δίδυμα, έτσι "δεν μπορεί να θεωρηθεί ο εφευρέτης της δίδυμης μεθόδου." (Teo και Ball, Ιστορία των ανθρωπίνων επιστημών , 2009)

Ακολούθησαν άλλοι ερευνητές, αλλά υπάρχει μια σκοτεινή πλευρά για τη διπλή έρευνα στις αρχές και τα μέσα του 20ού αιώνα, όπως αποδεικνύεται στο έργο του von Verschuer, ο οποίος ήταν ο μέντορας του Josef Mengele, διάσημος για τις δίδυμες σπουδές του στο Άουσβιτς κατά τη διάρκεια του Κόσμου Δεύτερος πόλεμος. Προφανώς ο von Verschuer, ο οποίος ήταν ένας πολύ σεβαστός επιστήμονας, ήταν ένας ναζιστικός και μολυσματικός αντισημιτής που χρησιμοποίησε τις δίδυμες σπουδές του για να προωθήσει τη διακριτική φυλετική του πολιτική. (Müller-Hill, Ιστορία και Φιλοσοφία των Επιστημών Ζωής Σύμφωνα με πληροφορίες, ο Mengele έστειλε δείγματα ματιών και δειγμάτων αίματος από τα 200 δίδυμα στα οποία διεξήγαγε ανήθικη ανθρώπινη έρευνα, στον von Verschuer για ανάλυση. Μόνο το 10% αυτών των διδύμων επέζησε του ανθρώπινου πειραματισμού του Mengele. (Müller-Hill, 1999) Για μια συζήτηση για τη διαστρέβλωση της επιστήμης από τους von Verschuer και Mengele και τη σημασία μιας δέσμευσης για «τοποθέτηση των καλύτερων συμφερόντων του ασθενούς πάνω από αυτά του ιατρού», βλ. Coller, Εφημερίδα Κλινικής Έρευνας , 2006, ο οποίος τονίζει ότι υπάρχουν τέσσερις «βασικές αξίες του ιατρικού ανθρωπισμού: η πολυτιμότητα ή η αγιότητα κάθε ανθρώπινης ζωής · ο σεβασμός της ανθρώπινης αξιοπρέπειας, ο εορτασμός της ανθρώπινης ποικιλομορφίας και μια συμπαθητική εκτίμηση της πολυπλοκότητας της ανθρώπινης κατάστασης». (Coller, 2006) Και για μια συζήτηση των παραλείψεων και της «ρεβιζιονιστικής ιστορίας» της διπλής έρευνας που βρέθηκαν σε ορισμένα εγχειρίδια, βλ. Teo and Ball, 2009.

Οι ερευνητές στις αρχές του 20ου αιώνα, συμπεριλαμβανομένου του von Verschuer, ωστόσο, άρχισαν να εξετάζουν το ρόλο της γενετικής ειδικά στον τομέα της παχυσαρκίας. Ο Δρ George A. Bray, στο επιστημονικό του βιβλίο, Η μάχη του εξογκώματος (2007), έχει διερευνήσει την ιστορία της έρευνας για την παχυσαρκία και επανεκτύπωσε πρωτότυπα άρθρα από τον Davenport (σελ. 474 ff) (1923), καθώς και από τον von Verschuer (σελ. 492 ff) (1927.) Davenport, ο οποίος χρησιμοποίησε την αναλογία Γνωρίζω ως δείκτης μάζας σώματος (ΔΜΣ), ήταν ο πρώτος που μελέτησε τη σχέση της γενετικής και του περιβάλλοντος στην παχυσαρκία και ρώτησε: "Πόσο μακριά εξαρτάται αυτή η διαφορά στην ανάπτυξη μεταξύ λεπτών και σαρκικών ατόμων από συνταγματικούς παράγοντες;" (σελ. 474) Από τον Δρ Bray (που το δανείστηκε από τον μέντορα Edwin B. Astwood) (σελ. 148) πήρα τον τίτλο μου Η κληρονομιά του Corpulence .

Ακολούθησαν σημαντικές μελέτες δίδυμων, συμπεριλαμβανομένου του Σουηδού ερευνητή Börjeson (1976), ο οποίος ανέλυσε τη σημασία της κληρονομικότητας και του περιβάλλοντος συγκρίνοντας τις διαφορές μεταξύ των ζευγαριών στα δίδυμα MZ και DZ, και των οποίων οι εικόνες των διδύμων εμφανίζονται εδώ. Περαιτέρω, ο Καναδός ερευνητής Claude Bouchard και οι συνεργάτες του επινόησαν τη λεγόμενη μακροχρόνια «Μελέτη Overfeeding Quebec», στην οποία μελέτησαν 12 ζευγάρια πανομοιότυπων ανδρών δίδυμων φυσιολογικού βάρους που παρέμειναν υπό ελεγχόμενες συνθήκες για 120 ημέρες σε μια μονάδα εσωτερικού ασθενή και τροφοδοτήθηκαν. 1000 επιπλέον θερμίδες κάθε μέρα για έξι ημέρες την εβδομάδα για 84 από αυτές τις ημέρες. (Bouchard et al, New England Journal of Medicine 1990; Redden και Allison, Κριτικές παχυσαρκίας , 2004; Bouchard, American Journal of Clinical Nutrition , 2009; Bouchard et al, Διεθνές περιοδικό παχυσαρκίας , 2014; ) Η μέση αύξηση βάρους ήταν 8,1 κιλά, αλλά κυμάνθηκε από 4,3 έως 13,3 κιλά. Είναι αξιοσημείωτο ότι η υπερβολική σίτιση οδήγησε σε σημαντικά παρόμοιο σωματικό βάρος και ποσοστό αύξησης λίπους σε κάθε δίδυμο ζεύγος ΜΖ, αλλά υπήρχε τρεις φορές μεγαλύτερη διακύμανση μεταξύ των διαφορετικών ζευγών από ό, τι από τα ζεύγη. Με άλλα λόγια, ο αυστηρός έλεγχος της ίδιας ποσότητας περίσσειας πρόσληψης τροφής και περιορισμένης σωματικής δραστηριότητας παρήγαγε διαφορετικές αποκρίσεις όσον αφορά τη μάζα του σώματος, τη σύνθεση του σώματος, ακόμη και την περιφερειακή κατανομή λίπους σε γενετικά διαφορετικά δίδυμα. Ο Bouchard τόνισε ότι δεδομένου ότι η επίδραση οποιασδήποτε αλληλεπίδρασης γονιδίου-περιβάλλοντος είναι συνήθως μικρή, οι ερευνητές πρέπει να προσπαθήσουν να ελαχιστοποιήσουν το σφάλμα και ένας τρόπος για να αποφευχθεί το σφάλμα είναι με την πραγματική μέτρηση του ύψους και του βάρους αντί να βασίζονται σε αυτοαναφορές που είναι τόσο συχνές σε πολλές μελέτες . (Bouchard, Ευσαρκία, Συμπλήρωμα, 2008.) Επιπλέον, ο Bouchard εξήγησε ότι η «ανθρώπινη παραλλαγή», συμπεριλαμβανομένου ενός «βιολογικού ντετερμινισμού» σε ορισμένους να είναι πιο επιρρεπείς σε αύξηση βάρους ή απώλεια βάρους, είναι «απόλυτη προϋπόθεση» στην αναζήτηση οποιασδήποτε αλληλεπίδρασης γονιδίου-περιβάλλοντος και για την τελική αναγνώριση συγκεκριμένων γονιδίων. (Bouchard, 2008)

Με τα χρόνια, πολλοί έχουν δημιουργήσει το λεγόμενο δίδυμα μητρώα χιλιάδων διδύμων MZ και DZ, συμπεριλαμβανομένων εκείνων στη Νορβηγία, τη Σουηδία και τη Φινλανδία, και στις ΗΠΑ, (π.χ. Εθνικό Ακαδημία Επιστημών-Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (NAS-NRC) Διπλό Μητρώο, Μητρώο Μινεσότα και Δίδυμο Μητρώο Βιετνάμ-Εποχή Ο γνωστός ερευνητής παχυσαρκίας Albert (Mickey) Stunkard, για παράδειγμα, χρησιμοποίησε σουηδικά και δανικά δίδυμα μητρώα για ορισμένες από τις σπουδές του. (Jou, NEJM , 2014) Stunkard et al ( ΤΖΑΜΑ , 1986) χρησιμοποίησε επίσης το μητρώο NAS-NRC για να αξιολογήσει πάνω από 1900 δίδυμα MZ και πάνω από 2000 δίδυμα DZ για να αξιολογήσει τις γενετικές συνεισφορές στο ύψος, το βάρος και τον ΔΜΣ σε μια μακροχρόνια (25 χρόνια) μελέτη παρακολούθησης, με το συμπέρασμα, "Το ανθρώπινο λίπος βρίσκεται υπό ισχυρό γενετικό έλεγχο." Οι ερευνητές αναγνώρισαν, ωστόσο, ότι οι εκτιμήσεις της κληρονομικότητας μπορεί να αποτελέσουν αντικείμενο κριτικής, τόσο με υποτιμήσεις όσο και με υπερεκτιμήσεις που οφείλονται πιθανώς, για παράδειγμα, μεταξύ άλλων πηγών προκατάληψης, σε σφάλματα στην καθιέρωση ζυγωτότητας ή ακόμη και σε ανάλογο ζευγάρωμα (στο οποίο οι σύζυγοι τείνουν να παντρεύονται συνεργάτης παρόμοιας κατασκευής.) Heymsfield και συνεργάτες (Allison et al, Γενετική συμπεριφοράς , 1996) έχουν επίσης υπογραμμίσει ότι τα «τυπικά δίδυμα σχέδια» για την παχυσαρκία δεν περιλαμβάνουν απαραίτητα δεδομένα όπως το βάρος των συζύγων και εάν το ανάμεικτο ζευγάρωμα (δηλαδή, το μη τυχαίο ζευγάρωμα) μπορεί να επηρεάζει τα ποσοστά κληρονομικότητας.

Στην κλασική δίδυμη μελέτη τους, οι Stunkard et al ( NEJM, 1990) αξιολόγησε 93 ζεύγη πανομοιότυπων διδύμων που εκτρέφονται (ένα από τα πιο αποτελεσματικά μέσα για τον προσδιορισμό της σημασίας των κοινών γονιδίων από εκείνο ενός κοινού περιβάλλοντος). 154 ζευγάρια πανομοιότυπων διδύμων εκτράφηκαν μαζί. 218 ζευγάρια αδελφών διδύμων εκτράφηκαν, και 208 ζευγάρια αδελφών διδύμων εκτράφηκαν μαζί, όλα από το Σουηδικό Μητρώο που συνδύαζαν δίδυμες μελέτες με μελέτες υιοθεσίας. Τα δίδυμα αξιολογήθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του '50, με 60% γυναίκες. Οι ερευνητές σημείωσαν, ωστόσο, ότι ακόμη και όταν τα δίδυμα εκτραπούν, μπορούν να μοιάζουν μεταξύ τους εάν τα περιβάλλοντα εκτροφής τους είναι παρόμοια (π.χ. εάν τα δίδυμα τοποθετήθηκαν «επιλεκτικά» σε σπίτια που τείνουν να μοιάζουν με εκείνα των βιολογικών γονέων τους.) που είχαν χωριστεί από τους βιολογικούς γονείς τους, σχεδόν τα μισά από τα δίδυμα χωρίστηκαν τον πρώτο χρόνο της ζωής, συχνά λόγω θανάτου, ασθένειας ή οικονομικής δυσκολίας στην οικογένεια προέλευσης. Οι Stunkard et al βρήκαν ισχυρές ενδείξεις για την επίδραση της κληρονομικότητας στο ΔΜΣ και διαπίστωσαν ότι οι γενετικές επιδράσεις εκτείνονται σε όλες τις κατηγορίες βάρους, δηλαδή, από αυτές που είναι λεπτές έως εκείνες των παχύσαρκων. Σημείωσαν επίσης ότι πανομοιότυπα δίδυμα που εκτρέφονται είχαν συντελεστές συσχέτισης μεταξύ ζευγών 0,70 για άνδρες και 0,66 για γυναίκες για ΔΜΣ και κατέληξαν σε αυτή τη μελέτη ότι τα περιβάλλοντα της παιδικής ηλικίας είχαν μικρή ή και καθόλου επίδραση. Προσοχή όμως, «η κληρονομικότητα δεν συνεπάγεται αναλλοίωτη, αμετάβλητη γενετική επίδραση», αλλά μάλλον γενετικές επιρροές υπό ορισμένες περιβαλλοντικές συνθήκες. (Stunkard et al, 1990) Με αυτόν τον τρόπο, ο Allison, ο Heymsfield και οι συνεργάτες του (Faith et al, Διεθνές περιοδικό παχυσαρκίας, 2012) έχουν τονίσει τη σημασία της εξέτασης του πλαίσιο μέτρησης στις οποίες οι περιβαλλοντικές συνθήκες που είναι εγγενείς στο σχεδιασμό μιας μελέτης (π.χ. ανάγνωση σε δίδυμα κατά τη διάρκεια του φαγητού τους) ενδέχεται να επηρεάσουν τα αποτελέσματα.

Με την πάροδο των ετών, ο Allison, ο Heymsfield και οι συνάδελφοί τους χρησιμοποίησαν τον κλασικό σχεδιασμό για να αξιολογήσουν τη σχέση των λεγόμενων γενετική αρχιτεκτονική στο περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένης της ενδομήτριας περιόδου (Allison et al, Διεθνές περιοδικό παχυσαρκίας και σχετικές μεταβολικές διαταραχές , 1995.) Χρησιμοποίησαν επίσης αυτό το μοντέλο για τη μελέτη του δείκτη μάζας σώματος και της αρτηριακής πίεσης (Allison et al, Αμερικανικό περιοδικό Ιατρικής Γενετικής, 1995); δείκτης μάζας σώματος σε παιδιατρικό δίδυμο δείγμα (Faith et al, Παιδιατρική, 1999) πρόσληψη θερμίδων (Faith et al, Γενετική συμπεριφοράς, 1999) και αυτορρυθμιστική διατροφή (Faith et al, Διεθνές περιοδικό παχυσαρκίας , Λονδίνο , 2012)

Συμπέρασμα : Δίδυμες μελέτες έχουν εξελιχθεί από την εποχή του Sir Francis Galton, ο οποίος πρότεινε τη χρήση των διδύμων για τη διαφοροποίηση των επιπτώσεων της φύσης από την ανατροφή, στα τέλη του 19ου αιώνα. Έχουν χρησιμοποιηθεί κατά λάθος από ερευνητές, όπως από τους Ναζί κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου. Ιστορικά, η πιο σημαντική πρώιμη έρευνα για τον τομέα της παχυσαρκίας προήλθε από τον Δρ. Ο Claude Bouchard et al, ο οποίος αξιολόγησε πανομοιότυπα δίδυμα (μονοζυγωτικά) υπό ελεγχόμενες συνθήκες εσωτερικών ασθενών στην κλασική μελέτη υπερβολικού θηλασμού του Κεμπέκ και από τους Mickey Stunkard et al, οι οποίοι αξιολόγησαν τόσο τα μονοζυγωτικά όσο και τα διζυγωτικά δίδυμα για να διαχωρίσουν το περιβάλλον από τις γενετικές επιδράσεις, που ονομάζεται κλασικό διπλό σχέδιο.

Παρακαλώ σημειώστε: Αυτό είναι το μέρος Ι ενός διμερούς ιστολογίου σχετικά με τη χρήση των διδύμων στην έρευνα για την παχυσαρκία. Το Μέρος II θα διερευνήσει πληρέστερα τη χρήση του σχεδιασμού co-twin στο οποίο ένα πανομοιότυπο δίδυμο είναι ασύμφωνο για ένα χαρακτηριστικό σε σύγκριση με το άλλο. Για ιδιαίτερες ευχαριστίες σε όσους βοήθησαν στην προετοιμασία των ιστολογίων I και II, δείτε το blog II.