Nicotine Dependence and Smoking Behaviour : A genetic and epidemiological study

Abstract

The worldwide health burden caused by the tobacco epidemic highlights the importance of study-ing determinants of smoking behaviour and key factors sustaining nicotine dependence. Despite vast-ranging preventive efforts, smoking remains one of the most deleterious health behaviours, and its genetic and environmental factors warrant continuous investigation. The heritability of smoking behaviour and nicotine dependence has been suggested to be relatively high. Earlier smoking behaviour, nicotine dependence, socio-economic position and demographic factors have all been shown to be associated with smoking cessation. This thesis aimed to examine various aspects of smoking behaviour and nicotine dependence from an epidemiological and genetic per-spective.

Data for Studies I and IV were obtained from the Older Finnish Twin Cohort, a postal health sur-vey conducted in 1975, 1981 and 1990 on same-sexed pairs and in 1996-1997 on male-female adult pairs. The number of ever-smoking participants was 8941 in Study I and 3069 in Study IV. Data for Studies II and III came from the Family Study of Cigarette Smoking - Vulnerability to Nicotine Addiction. This study is linked to the Older Finnish Twin Cohort with new data collec-tion during 2001-2006 that focused on smoking twin pairs and their family members. The meas-ures included intensive telephone interviews, blood samples and additional postal questionnaires. The numbers of ever-smoking participants was 1370 in Study II and 529 in Study III.

Study I examined whether a genetic component underlies smoking behaviour among Finnish adults. Genetic factors were important in the amount smoked and smoking cessation, with about half of the phenotypic differences explained by genetic variance. A novel finding was that genetic influences on amount smoked and smoking cessation were largely independent of genetic influ-ences on age at initiation. This result has implications for defining phenotypes in the search for genes underlying smoking behaviour. Furthermore, even if smoking initiation is postponed to a later age, potential vulnerability to subsequent nicotine dependence cannot be completely inhib-ited.

Study II investigated the effect of genetic and environmental factors on nicotine dependence, as measured by the novel multidimensional Nicotine Dependence Syndrome Scale (NDSS). This scale was validated in the Finnish data. The NDSS correlated highly with other established nico-tine dependence scales (FTND and DSM-IV), suggesting that this new scale would be a feasible and valid measure for identifying nicotine-dependent smokers among the ever-smoking popula-tion. About one-third of the phenotypic variation in nicotine dependence in this sample was ex-plained by genetic influences.

Study III aimed at identifying chromosomal regions harbouring genes that influence smoking be-haviour and nicotine dependence. Linkage analysis of family data revealed that for smoker and nicotine dependence phenotypes as well as for co-morbidity between nicotine dependence and alcohol use signals on specific chromosome regions (chromosomes 2q33, 5q12, 5q34 7q21, 7q31, 10q25, 11p15, 20p13) exist. Results further support the hypothesis that smoking behaviour phe-notypes have a genetic background.

Study IV examined associations of smoking behaviour, socio-economic position and transition of marital status with smoking cessation. Indicators of socio-economic position were important pre-dictors of smoking cessation even when adjusted for previous smoking behaviour. Getting married was associated with an increased probability of cessation in men, a finding confirmed among dis-cordant twin pairs. Thus, having a partner appears to have a positive impact on smoking cessation.

In conclusion, nicotine dependence and smoking behaviour demonstrate significant genetic liabil-ity, but also substantial environmental influences among Finnish adults. Smoking initiation should be prevented or at least postponed to a later age. Although genetic factors are important in nicotine dependence and smoking behaviour, societal actions still have a primary role in tobacco control and smoking prevalence. Future studies should examine the complex interactions between genetic and environmental factors in nicotine dependence.

Väitöskirjatutkimuksessa selvitettiin tekijöitä, jotka vaikuttavat tupakoinnin aloittamiseen ja lopettamiseen, tupakoinnin määrään ja nikotiiniriippuvuuteen. Noin puolet tupakointikäyttäytymisen ja yli kolmasosa nikotiiniriippuvuuden eroista näyttää selittyvän geneettisillä tekijöillä. Tutkimukseen osallistui kaikkiaan noin 9000 suomalaista kaksosta ja heidän perheenjäsentään. Aineisto kerättiin kyselytutkimuksilla, haastatteluilla ja osittain myös geeninäytteillä. Tutkimus osoitti, että perintötekijöillä on merkitystä riippuvuuden kehittymiselle, mutta myös yhteiskunnalliset erot mm. koulutuksessa ja siviilisäädyssä vaikuttavat tupakan käyttöön ja kykyyn lopettaa. Vaikka perinnöllisillä tekijöillä on selvä osuus nikotiiniriippuvuuden kehitymisessä, tupakkariippuvuus ei voi syntyä jos tupakkaa ei käytetä. Näin ollen yhteiskunnan toimenpiteillä on merkittävä vaikutus väestön tupakointiin.

Tutkimuksessa havaittiin, että kolme neljästä tupakoitsijasta oli nikotiiniriippuvaisia. Tutkimus vahvisti, että suurtupakoitsijat ovat useammin riippuvaisia. Geneettiset tekijät, joiden suhteen ihmiset ovat erilaisia, selittivät noin puolet tupakoinnin aloittamiseen, tupakointimäärään ja tupakoinnin lopettamiseen liittyvästä vaihtelusta. Perintötekijät näyttävät vaikuttavan miehillä aloittamiseen ja lopettamiseen vahvemmin, kun taas naisilla geenit näyttävät vaikuttavan enemmän tupakoinnin määrään. Tulosten perusteella näyttää siltä, että tupakoinnin aloittamiseen ja lopettamiseen ja toisaalta tupakoinnin määrään vaikuttavat eri geenit.

Tutkimuksessa kehitettiin myös uutta moniulotteista nikotiiniriippuvuusmittaria, jolla voidaan arvioida riippuvuuden eri osa-alueita: pakonomainen ja muiden asioiden edelle menevä tupakointi (pakonomaisuus ja ensisijaisuus), ajasta ja paikasta riippumatta samanlaisena jatkuva tupakointi (jatkuvuus ja samankaltaisuus) sekä tarve tupakoinnin lisäämiseen saman vaikutuksen saamiseksi (sietokyky). Moniulotteisen riippuvuusmittarin hyötynä voidaan pitää sitä, että sen avulla tupakoinnista eroon haluavan osalta voidaan paremmin osoittaa, mikä riippuvuuden osa-alue hänelle on vaikein, ja näin myös riippuvuuden voittamiseksi osataan räätälöidä oikeanlainen tuki.

Väitöstyössä pyrittiin myös paikantamaan tupakointikäyttäytymiseen ja nikotiiniriippuvuuteen liittyviä perimän alueita. Tutkimuksessa löytyi merkittävä yhteys tupakoinnin määrän ja kromosomialueen 10q25 välillä; alue sijaitsee lähellä kohtaa, joka on aiemmin uusiseelantilaisessa tutkimuksessa yhdistetty nikotiiniriippuvuuteen. Samaan kromosomialueeseen on lisäksi yhdistetty aiemmassa amerikkalaistutkimuksessa taipumus alkoholin runsaaseen kertajuomiseen. Väitöstutkimuksessa havaittiin myös yhteys kromosomialueen 7q21-31 ja nikotiiniriippuvuuden sekä alkoholinkäytön välillä.

Tutkimuksessa tarkasteltiin myös tupakointikäyttäytymisen, sosioekonomisen aseman ja siviilisäädyn muutoksen yhteyttä tupakoinnin lopettamiseen. Korkea koulutus ja ammattiasema ennustivat tupakoinnin lopettamista. Miehillä lopettamista ennusti myös avio- tai avoliiton solmiminen, ja ylipäänsä parisuhteessa eläminen näytti edesauttavan tupakoinnin lopettamista.

Tupakoinnin terveyshaitat ovat maailmanlaajuisesti tarkastellen erittäin suuret, joten on tärkeää saada lisätietoa tupakointiin vaikuttavista perinnöllisistä tekijöistä ja muista tekijöistä kuten muusta terveyskäyttymisestä, persoonallisuudesta ja yhteiskunnalisista oloista. Nuorten tupakointikokeilut olisi tärkeää estää tai siirtää ne ainakin mahdollisimman myöhäiseen ikään, sillä mitä aikaisemmin tupakointi on aloitettu, sitä todennäköisemmin tavasta ei luovuta.