Субекти

Резюме

Въведение

Двойните изследвания имат дълга история във Финландия. Голяма кохорта възрастни близнаци е създадена през 1974 г. 3 и е разширена до две родени кохорти през 90-те години (FinnTwin12 и Finntwin16 Studies). Тези надлъжни кохортни проучвания включват както многократни проучвания на участниците, така и проследяване от националните медицински регистри. По-голямата част от изследванията, цитирани в този преглед, се основават на данни от участници, наети от кохортата FinnTwin16, 3, 4, базирано на популацията проучване на пет последователни кохорти на раждане (1975–1979 г. на финландски близнаци, техните братя и сестри и родители (н= 2453 семейства). От общо 658 двойки близнаци MZ на 25 години са идентифицирани само 18 здрави двойки близнаци MZ, значително несъответстващи на затлъстяването (разлика в индекса на телесна маса (BMI) intra 3 kg m −2), 14 от които са участвали в клинични проучвания. 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 По-голямата част от двойките двойки MZ са много сходни по отношение на ИТМ (вътрешнокласови корелации 0,8 в FinnTwin16 на възраст 25) 13 и трудността при идентифицирането на отчетливо несъответстващи двойки подчертава силния генетичен компонент към ИТМ и предразположението към затлъстяване. Това е доказано за възрастни при осиновяване, семейни и близнакови проучвания, 14, 15, но по-малко за затлъстяване в детска възраст 16 и скорост на наддаване на тегло. 16, 17

Тук разглеждаме несъответстващите модели на растеж на близнаците и развитието на затлъстяване, мерките за физическа активност и скоростта на метаболизма и физиологичните последици от придобитото затлъстяване, които могат да бъдат идентифицирани чрез клинични и образни изследвания (Фигура 1). В допълнение, ние включихме прозрения от глобален анализ на транскриптомиката и липидомиката на мастната тъкан, за да изясним допълнително метаболитните и физиологични промени, свързани с придобито затлъстяване (Фигура 2).

причини

Проучване на дизайна на затлъстяващите MZ близнаци.

Несъответстващата MZ двойна експериментална настройка позволява на изследователите да контролират не само генетичния произход, но и (по дефиниция) пол, възраст и ранни споделени експозиции на околната среда. В допълнение, други често срещани смущения в епидемиологичните проучвания, като кохортни ефекти, могат да бъдат сведени до минимум, използвайки този подход. Изследването на многофакторни, сложни фенотипи като затлъстяването е може би най-изгодно от подобен дизайн.

Развитие на затлъстяването

Развитие на ИТМ от пълен рожден ден до 23 години в по-слаби (пунктирани линии) и по-тежки (плътни линии) двойници в двойки двойки MZ, несъответстващи на затлъстяването в ранна възраст; и двата пола, комбинирани след изчисляване на специфични за възрастта и пола стандартизирани z-резултати, базирани на британската референтна популация. 65 Кривите на растеж на съвпадащите с теглото MZ близнаци бяха напълно припокриващи се (данните не са показани).

Връзките между физическата активност и траекторията на теглото при младите хора са противоречиви в предишни проучвания на популацията и интервенцията. 30 Това може да е отчасти поради признатата трудност при измерването на нивата на физическа активност за дълги периоди от време или защото причинно-следствената връзка между физическата активност и склонността към затлъстяване не е толкова ясна, колкото често се представя в пъти. Старото мислене „калории навътре, калории навън“ е грубо опростяване на човешкия метаболизъм и както беше посочено, двете променливи (приетите калории, изразходваните калории) не са независими променливи, а по-скоро и двете имат ефект една върху друга; увеличаването на разхода на калории също увеличава глада за повече калории („натрупване на апетит“) и обратно.

Благоприятните ефекти на физическата активност за предотвратяване на дългосрочно наддаване на тегло са ясно показани в проучването FinnTwin16, където 4240 индивида близнаци са били оценени за самооценяване на физическа годност и физическа активност в юношеството. Допълнителни 10 двойки двойки двойки MZ, които не отговарят на затлъстяването, бяха допълнително оценени за текуща физическа активност (с помощта на триаксиални акселерометри), общ разход на енергия (посредством двойно маркирана вода) и базална скорост на метаболизма (чрез индиректна калориметрия). Резултатите предполагат, че физическото бездействие в юношеска възраст предсказва силно риска от затлъстяване (OR 3.9) и коремно затлъстяване (OR 4.8) на възраст 25 години, дори след коригиране на изходния и текущия ИТМ. При двойките MZ затлъстяване и несъответствие физическото бездействие е както причиняващо, така и вторично за развитието на затлъстяването. 31 Физическата активност беше значително намалена още на 16-годишна възраст и едва след това започнаха да се появяват разликите в теглото. Това беше интерпретирано в подкрепа на причинно-следствената роля на физическото бездействие при младите за последващото развитие на затлъстяването.

На 25-годишна възраст затлъстелите близнаци са били само наполовина по-активни в сравнение с техния слаб близнак, както е показано в 7-дневните измервания на акселерометъра. 31 Въпреки това общият енергиен разход и индуцираните от активността енергийни разходи от двойно маркираната вода не се различават между двойниците. Това несъответствие може да се обясни с факта, че затлъстелите близнаци, докато се движат средно по-малко, изразходват повече енергия, когато го правят, поради по-високото си телесно тегло. Базалните метаболитни скорости (измерени чрез калориметрия) са били значително по-високи при затлъстелите близнаци, вероятно по същата причина.

Физическата активност и фитнес са свързани с полезни метаболитни ефекти, например върху липидите в кръвта и чувствителността към инсулин. 30 В съответствие с това, 28-годишно проследяване на 8182 финландски двойки двойки показва значително намаляване (HR 0,54; 95% CI 0,37–0,78) на риска от диабет тип 2 при членове на двойки двойки, които са били физически активни по време на цял живот на възрастните им в сравнение с постоянно неактивни близнаци. 32 Интензивни изследвания на тези близки близнаци при физическа активност допълнително разкриват, че въпреки че физически неактивните (79,5 ± 18,4 kg) и активните близнаци (72,9 ± 11,9 kg) имат само малки разлики в телесното тегло, неактивните близнаци имат 170% повече чернодробни мазнини и 54 % повече мускулна мастна тъкан от активните близнаци. 33 По този начин стойността на физическата активност не трябва да се оценява само по нейните ефекти върху телесното тегло.

Няколко скорошни проучвания хвърлят интересна светлина върху взаимодействието на физическите упражнения и неговите модулаторни ефекти върху генетичното предразположение на индивида към наддаване на тегло и затлъстяване. Проспективното проучване в Норфолк на 20 000 мъже и жени показа физическа активност, за да отслаби генетичната предразположеност към общо затлъстяване с 40%, както се оценява от броя на носените алели на риска за 12 наскоро идентифицирани локуса, предразполагащи към затлъстяване. 34 В същото проучване, резултатът от генетичния риск е бил положително свързан с увеличаване на теглото при неактивни субекти, но отрицателно свързан при физически активни субекти. Подобни открития в изследване на близнаци на САЩ, финландски и датски близнаци подкрепят идеята, че физическите упражнения наистина могат да противодействат на генетичното предразположение към затлъстяване; изчисленията за наследствеността на обиколката на талията, процента телесни мазнини и ИТМ значително намаляват при тези лица, класифицирани като „с висока“ физическа активност. 13, 35, 36 Едно от тези проучвания 36 също показва, че съдържанието на протеини в диетата не е имало осезаем ефект върху наследствеността на същите мерки за затлъстяване.

Няколко други проучвания са изследвали ефекта на факторите на околната среда върху очевидната наследственост на други фенотипи, свързани със затлъстяването, като инсулинова чувствителност и липидни профили 37 и кръвно налягане, 38 засилвайки виждането, че генетичното предразположение наистина може да бъде модифицирано от фактори на околната среда като физически упражнения и хранителни навици.

Сравнение на модели на хранене и физически упражнения между двойки двойки близнаци MZ, които не отговарят на затлъстяването (н= 14). Близнаците бяха помолени да се оценят по отношение на своите близнаци чрез въпроси: „Кой от вас, вие или вашият близнак ...“. Адаптиран от Pietilainen и др. 39