Gene Interactions
När det gäller etnisk identitet och hälsa kan gener vara relevanta i två olika avseenden. För det första kan genpooler hos olika etniska grupper innehålla olika frekvenser av alleler vid vissa loci som är relevanta för hälsostatus eller sjukdomsprocesser. Det är dock osannolikt att sådana skillnader i sig själva förklarar breda och utbredda hälsoskillnader mellan socialt identifierade rasgrupper och etniska grupper.
För det andra kan den fenotyp som följer av en given genotyp variera mellan etniska grupper på grund av interaktioner med miljöfaktorer. Miljön definieras i detta sammanhang genom uteslutning som alla influenser som inte är kodade i DNA. Den omfattar således alla andra faktorer som nämns i kapitel 2, inklusive prenatala effekter, näringsmässiga influenser, hälsovårdens förebyggande konsekvenser, grupptryck, utbildningsnivå, religiös undervisning, gifter i hemmen och i luft och vatten, yrkesrisker, stress på jobbet och exponering för smittämnen, bland många, många andra.
Det finns mycket kunskap om den etiologiska betydelsen av en stor mängd sådana miljöfaktorer, och det finns också mycket kunskap om inflytandet av viktiga gener och av polygena system. Begreppsmässigt har man länge insett att det finns möjlighet till interaktioner inom och mellan dessa två breda områden. Av olika anledningar har forskningen som betonar och karakteriserar dessa interaktioner varit mindre välutvecklad än vad som kunde ha förväntats. Deras konsekvenser för hälsoskillnader är ännu inte kända, även om den samlade litteraturen, både från forskning på människor och djurmodeller, är omfattande. Endast några få exempel nämns här, men de bör illustrera den stora komplexiteten och kraften och den ibland häpnadsväckande subtiliteten hos dessa interaktioner.
I människor är interaktionen mellan två viktiga gener inblandad i etiologin av det stora och växande hälsoproblemet Alzheimers sjukdom. Tre olika alleler – ε2, ε3 och ε4 – har beskrivits vid apoE-loket på kromosom 19. I allmänhet är innehav av en ε4-allel förknippat med en ökad risk att utveckla Alzheimers sjukdom, och innehav av två alleler medför en större risk än innehav av en allel. Det sistnämnda resultatet beror dock på genotypen på ett annat lokus, ACT. När det gäller en genotyp på detta locus är det ingen skillnad i risk att ha en eller två ε4-alleler på apoE-locus; för en annan ACT-genotyp är risken något förhöjd, och för den tredje är skillnaden i risk mellan en och två ε4-alleler femfaldig. Det är uppenbart att när man överväger skillnader i allelfrekvens i olika populationer kan det vara nödvändigt att ta hänsyn till dyader, triader eller större kollektiv av loci.
En klassisk djurmodellstudie som visar att effekten av olika genotyper vid ett viktigt locus kan modifieras av organismens polygena bakgrund är Coleman och Hummels arbete (1975). Två kopior av en viss allel vid ett specifikt locus leder i allmänhet till någon manifestation av diabetes hos möss, men i två olika men besläktade stammar är de resulterande syndromen slående olika, med blodglukosnivåer och kroppsvikt som skiljer sig åt två gånger, stora skillnader i livslängd och ödeläggelsehypertrofi i den ena stammen och atrofi i den andra.
Den kanske prototypiska illustrationen av samspelet mellan polygener och miljön är Cooper och Zubek (1958), som mätte inlärningsförmågan i labyrint hos två linjer av råttor som föddes upp under miljöförhållanden som skilde sig åt i fråga om den variation av stimuli som djuren kunde uppleva. De två stammarna hade selektivt avlats för labyrintprestanda (Heron, 1935); de resulterande ”labyrint-glada” och ”labyrint-döda” linjerna skilde sig påfallande mycket åt när det gällde antalet fel som begicks vid inlärning av labyrintmönstret och, genom en stark slutledning, när det gällde allelkonfigurationer vid ett okänt antal polygena loci som är relevanta för labyrintprestanda. Resultaten av den differentierade uppfödningen var att de ljusa linjerna inte gynnades av berikning, men de tråkiga gjorde det; de tråkiga råttorna påverkades inte negativt av utarmning, men det gjorde de ljusa råttorna. Ett stort antal andra studier har visat liknande differentiella reaktioner i en mängd olika fenotyper på miljömanipulationer av grupper av möss eller råttor med olika genotyper.
Ett annat slående aktuellt exempel på interaktion mellan gen och miljö är studien av kvantitativa egenskapsloci (QTLs) som påverkar livslängden hos Drosophila-flugor. QTLs är loci som för närvarande förblir anonyma, men vars ungefärliga kromosomala placering är känd. Vieira et al. (2000) sökte bevis för effekten av sådana loci på livslängden under fem olika miljöförhållanden för uppfödning. Det extraordinära resultatet var att 17 QTL identifierades, men ingen av dem var relevant för alla miljöer. Vissa var effektiva hos endast ett kön och i en miljö; andra var effektiva hos båda könen i en specifik miljö, men samma allel var förknippad med längre liv hos det ena könet och kortare liv hos det andra könet; vissa var effektiva hos ett kön i två miljöer, men med samma allel förknippad med längre liv i en miljö och kortare liv i den andra. All genetisk varians var involverad i genotyp x könsinteraktioner, genotyp x miljöinteraktioner eller båda.
Inom det allmänna området för samverkan mellan gener och miljöfaktorer finns det flera undersökningslinjer som på ett övertygande sätt visar att miljöer inte bara kan interagera i statistisk mening med genetiska faktorer, utan att de också faktiskt kan påverka vilka gener som kommer till uttryck. En förenklad förklaring är att vissa miljöer kan slå på och stänga av gener. Vissa delområden av denna forskning är av särskild potentiell relevans för detta ämne och handlar om effekterna av stress av olika slag på genuttryck. Till exempel finns det en omfattande litteratur (som till exempel sammanfattas av Hoffman och Parsons, 1991) som beskriver observationer som tyder på att stressiga miljöer ofta ökar arvbarheten – den andel av den fenotypiska variationen som kan tillskrivas det kollektiva inflytandet från ett polygena system – för en mängd olika fenotyper hos ett stort antal organismer. En stor mängd uppgifter om specifika gener gäller de ”värmeskocksproteiner” som produceras i Drosophila efter att ha utsatts för en miljö med hög temperatur. Dessa proteiner tycks skydda andra proteiner i organismen från att skadas eller förstöras av den stressiga miljön. Ett exempel från däggdjur är ökningen av nivåerna av specifika RNA i binjurarna hos råttor efter immobiliseringsstress (McMahon et al., 1992). Biobeteendemässiga influenser är tydligt involverade i en studie som visar att klassisk pavlovsk konditionering – parning av fotstöt och ett auditivt stimulus – kan resultera i att ett tidigare neutralt inslag i miljön får förmågan att framkalla ett stressrelaterat uttryck av ett visst mRNA i regioner i hjärnan hos råttor (Smith et al., 1992). Dessa forskningslinjer är kanske särskilt relevanta för hypoteser om diskrimineringsstressens roll, såsom Thayer och Friedman (2004).