Estudios de gemelos y la "herencia de la corpulencia"

"Lo que parecía un flujo interminable de gemelos varones idénticos de ocho años estaba entrando en la habitación. Gemelos tras gemelos ... sus caras, sus caras repetidas porque solo había una entre todos ... (p. 172) "... como gusanos que pululaban ..." (p. 178) escribió Aldous Huxley en Nuevo mundo valiente . (1932) Aquí estaba el "principio de producción en masa finalmente aplicado a la biología" (p.9) la creación de millones de gemelos idénticos, (y "no los insignificantes de dos y tres como en los viejos tiempos vivíparos") (p. 8) sino una "prodigiosa mejora en la naturaleza" (p. 8) que tenía la intención de crear estabilidad social.

Las imagenes de Nuevo mundo valiente son aterradoras y repelentes, pero los gemelos han fascinado a la gente a lo largo de la historia. Están los gemelos icónicos de la mitología romana, Rómulo y Remo, que fueron amamantados por la loba y cuyo Rómulo fundó la antigua Roma. Y estaban los hermanos gemelos Jacob y Esaú notablemente diferentes en el libro del Génesis: Esaú, "salió el primero todo rojo, todo como un vestido peludo". (Génesis 25: 25) "He aquí, Esaú mi hermano es un hombre velludo, y yo soy un hombre liso". (Génesis 27:11) (Para una interpretación cómica de este pasaje del Génesis, escuche el sermón, Tomar asiento, por Alan Bennett, de Más allá de la franja: https://www.youtube.com/watch?v=UOsYN---eGk.) Y en Shakespeare Duodécima noche Los gemelos Viola y Sebastián se parecen tanto entre sí, que se describen como "un rostro, una voz, un hábito y dos personas. Una perspectiva natural, es decir, y no es", dice el duque. Y Antonio añade: "¿Cómo te has dividido? Una manzana hendida en dos no es más gemela que estas dos criaturas". (Acto V, Escena 1)

Aunque Viola y Sebastian eran difíciles de distinguir entre sí, son, como hombre y mujer, gemelos fraternos o dicigóticos (DZ) y surgen en el útero de la fertilización simultánea de dos óvulos por dos espermatozoides. Comparten, al igual que otros hermanos en una familia, solo el 50% de su ADN. Los gemelos idénticos o monocigóticos (MZ) surgen de la división de un solo embrión y comparten esencialmente el 100% de su ADN y, por lo tanto, siempre son del mismo sexo. Una determinación diagnóstica para establecer la cigosidad es el primer paso en la evaluación de gemelos y generalmente se realiza mediante el examen del color del cabello, los ojos, la forma de las orejas, la boca, los dientes y otros rasgos físicos, incluidas las huellas dactilares, así como mediante estudios sofisticados de antígenos de grupos sanguíneos. . (Börjeson, Acta Paediatrica Scandinavica , 1976)

La sugerencia de usar gemelos en la investigación generalmente se atribuye a Sir Francis Galton, primo de Charles Darwin, a fines del siglo XIX. Galton publicó dos libros, entre ellos La historia de los gemelos y estaba interesado en distinguir "entre los efectos de las tendencias recibidas al nacer y las impuestas por circunstancias especiales de la vida", es decir, entre la naturaleza y la crianza. (como se cita en Gedda, Gemelos en la historia y la ciencia , 1961, págs. 24-25) Galton, sin embargo, no comparó a los gemelos fraternos e idénticos, por lo que "no puede ser considerado el inventor del método de los gemelos". (Teo y Ball, Historia de las Ciencias Humanas , 2009)

Otros investigadores lo siguieron, pero hay un lado oscuro en la investigación de gemelos a principios y mediados del siglo XX, como se evidencia en el trabajo de von Verschuer, quien fue el mentor de Josef Mengele, infame por sus estudios de gemelos en Auschwitz durante World Segunda Guerra. Aparentemente von Verschuer, que era un científico muy respetado, era un antisemita nazi y virulento que utilizó sus estudios gemelos para promover su política racial discriminatoria. (Müller-Hill, Historia y Filosofía de las Ciencias de la Vida , 1999) Según se informa, Mengele envió especímenes de ojos y muestras de sangre de los 200 gemelos en los que realizó una investigación humana poco ética, a von Verschuer para su análisis. Solo el 10% de esos gemelos sobrevivieron a la experimentación humana de Mengele. (Müller-Hill, 1999) Para una discusión de la perversión de la ciencia por von Verschuer y Mengele y la importancia del compromiso de "colocar los mejores intereses del paciente por encima de los del médico", ver Coller, Revista de investigación clínica , 2006, quien enfatiza que hay cuatro "valores centrales del humanismo médico: preciosidad o santidad de cada vida humana; respeto por la dignidad humana, celebración de la diversidad humana y una apreciación comprensiva de la complejidad de la condición humana". (Coller, 2006) Y para una discusión sobre las omisiones y la "historia revisionista" de la investigación de gemelos que se encuentra en algunos libros de texto, ver Teo y Ball, 2009.

Sin embargo, los investigadores de principios del siglo XX, incluido von Verschuer, comenzaron a considerar el papel de la genética específicamente en el campo de la obesidad. Dr. George A. Bray, en su libro académico, La batalla de las Ardenas (2007), ha explorado la historia de la investigación sobre la obesidad y ha reimpreso artículos originales de Davenport (págs. 474 y sigs.) (1923), así como de von Verschuer (págs. 492 y sigs.) (1927). conocido como índice de masa corporal (IMC), fue el primero en estudiar la relación de la genética y el medio ambiente en la obesidad y preguntó: "¿Hasta qué punto esta diferencia en la constitución entre personas delgadas y carnosas depende de factores constitucionales?" (p. 474) Es del Dr. Bray (quien lo tomó prestado del mentor Edwin B. Astwood) (p. 148) que he tomado mi título La herencia de la corpulencia .

Siguieron importantes estudios de gemelos, incluido el investigador sueco Börjeson (1976), quien analizó la importancia de la herencia y el entorno comparando las diferencias intrapares en gemelos MZ y DZ, y cuyas imágenes de gemelos aparecen aquí. Además, el investigador canadiense Claude Bouchard y sus colegas idearon el llamado "Estudio de sobrealimentación de Quebec" a largo plazo, en el que estudiaron a 12 pares de gemelos varones idénticos de peso normal que permanecieron en condiciones controladas durante 120 días en una unidad de hospitalización y fueron alimentados 1000 calorías adicionales cada día durante seis días a la semana durante 84 de esos días. (Bouchard et al, Revista de Medicina de Nueva Inglaterra , 1990; Redden y Allison, Reseñas de obesidad , 2004; Bouchard, Revista estadounidense de nutrición clínica , 2009; Bouchard et al, Revista internacional de obesidad , 2014; ) El aumento de peso medio fue de 8,1 kg, pero osciló entre 4,3 y 13,3 kg. Sorprendentemente, la sobrealimentación condujo a un peso corporal y un porcentaje de aumento de grasa significativamente similares dentro de cada par de gemelos MZ, pero hubo tres veces más variación entre los diferentes pares que dentro de los pares. En otras palabras, el control estricto de la misma cantidad de ingesta excesiva de alimentos y la actividad física limitada produjeron diferentes respuestas en términos de masa corporal, composición corporal e incluso distribución regional de grasa en gemelos genéticamente diferentes. Bouchard enfatizó que dado que el efecto de cualquier interacción gen-ambiente suele ser pequeño, los investigadores deben tratar de minimizar el error y una forma de evitarlo es mediante la medición real de la altura y el peso en lugar de confiar en los autoinformes que son tan comunes en muchos estudios. . (Bouchard, Obesidad, Suplemento, 2008.) Además, Bouchard explicó que la "variación humana", incluido un "determinismo biológico" en algunos para ser más susceptibles al aumento de peso o la pérdida de peso, es "un prerrequisito absoluto" en la búsqueda de cualquier interacción gen-ambiente y para la eventual identificación de genes específicos. (Bouchard, 2008)

A lo largo de los años, muchos han creado los llamados registros gemelos de miles de gemelos MZ y DZ, incluidos los de Noruega, Suecia y Finlandia, y en los EE. UU. (p. ej., Registro de gemelos de la Academia Nacional de Ciencias-Consejo Nacional de Investigación (NAS-NRC); Registro de Minnesota y Registro de gemelos de la época de Vietnam .) El renombrado investigador de la obesidad Albert (Mickey) Stunkard, por ejemplo, utilizó registros de gemelos suecos y daneses para algunos de sus estudios. (Jou, NEJM , 2014) Stunkard et al ( JAMA , 1986) también utilizó el Registro NAS-NRC para evaluar más de 1900 gemelos MZ y más de 2000 gemelos DZ para evaluar las contribuciones genéticas a la altura, el peso y el IMC en un estudio de seguimiento a largo plazo (25 años), con la conclusión, "La gordura humana está bajo un fuerte control genético". Sin embargo, los investigadores reconocieron que las estimaciones de heredabilidad pueden estar sujetas a críticas, con subestimaciones y sobreestimaciones posiblemente debido, por ejemplo, entre otras fuentes de sesgo, a errores en el establecimiento de la cigosidad o incluso al apareamiento selectivo (en el que los cónyuges tienden a casarse un socio de construcción similar.) Heymsfield y colegas (Allison et al, Genética del comportamiento , 1996) también han enfatizado que los "diseños de gemelos estándar" para la obesidad no incluyen necesariamente datos como el peso de los cónyuges y si el apareamiento selectivo (es decir, el apareamiento no aleatorio) puede estar afectando las tasas de heredabilidad.

En su estudio clásico de gemelos, Stunkard et al ( NEJM, 1990) evaluó 93 pares de gemelos idénticos criados por separado (uno de los medios más efectivos para determinar la importancia de los genes compartidos a partir de un entorno compartido); 154 parejas de gemelos idénticos criados juntos; Se criaron 218 pares de gemelos fraternos separados y 208 pares de gemelos fraternos se criaron juntos, todos ellos del Registro Sueco que combinó estudios de gemelos con estudios de adopción. Los gemelos fueron evaluados a finales de los 50, con un 60% de mujeres. Sin embargo, los investigadores observaron que incluso cuando los gemelos se crían separados, pueden parecerse entre sí si sus entornos de crianza son similares (por ejemplo, si los gemelos se colocan "selectivamente" en hogares que tienden a parecerse a los de sus padres biológicos). que fueron separados de sus padres biológicos, casi la mitad de los gemelos fueron separados en el primer año de vida, a menudo debido a muerte, enfermedad o dificultades económicas en la familia de origen. Stunkard et al encontraron una fuerte evidencia de la influencia de la herencia en el IMC, y encontraron que las influencias genéticas se extienden a todas las categorías de peso, es decir, desde los delgados hasta los obesos. También señalaron que los gemelos idénticos criados por separado tenían coeficientes de correlación intrapareja de 0,70 para los hombres y 0,66 para las mujeres para el IMC y concluyeron en este estudio que los entornos de la infancia tenían poca o incluso ninguna influencia. Sin embargo, advierten que "la heredabilidad no implica una influencia genética invariable e inmutable", sino más bien influencias genéticas en determinadas condiciones ambientales. (Stunkard et al, 1990) En ese sentido, Allison, Heymsfield y colegas (Faith et al, Revista Internacional de Obesidad, 2012) han enfatizado la importancia de considerar la contexto de medición en el que las condiciones ambientales inherentes al diseño de un estudio (por ejemplo, leer a los gemelos mientras comen) pueden afectar potencialmente los resultados.

A lo largo de los años, Allison, Heymsfield y sus colegas han utilizado el diseño clásico de gemelos para evaluar la relación de los llamados arquitectura genética al medio ambiente, incluso durante el período intrauterino (Allison et al, Revista internacional de obesidad y trastornos metabólicos relacionados , 1995.) También han utilizado este modelo para estudiar el índice de masa corporal y la presión arterial (Allison et al, Revista Estadounidense de Genética Médica, 1995); índice de masa corporal en una muestra de gemelos pediátricos (Faith et al, Pediatría, 1999); ingesta calórica (Faith et al, Genética del comportamiento, 1999); y la alimentación autorreguladora (Faith et al, Revista internacional de obesidad , Londres , 2012)

Línea de fondo : Los estudios de gemelos han evolucionado desde la época de Sir Francis Galton, quien sugirió el uso de gemelos para diferenciar los efectos de la naturaleza de la crianza, a fines del siglo XIX. Los investigadores los han utilizado indebidamente, como los nazis durante la Segunda Guerra Mundial. Históricamente, la investigación inicial más importante para el campo de la obesidad provino de los Dres. Claude Bouchard et al, quienes evaluaron gemelos idénticos (monocigotos) en condiciones controladas de hospitalización en el estudio clásico de sobrealimentación de Quebec, y de Mickey Stunkard et al, quienes evaluaron gemelos adoptados tanto monocigóticos como dicigóticos para separar los efectos ambientales de los genéticos, en el llamada diseño gemelo clásico.

Tenga en cuenta: Esta es la parte I de un blog de dos partes sobre el uso de gemelos en la investigación sobre la obesidad. La Parte II explorará más a fondo el uso del diseño co-gemelo en el que un gemelo idéntico es discordante para un rasgo en comparación con el otro. Para agradecer especialmente a quienes ayudaron en la preparación de los blogs I y II, consulte el blog II.