《遗传与人类健康》PPT课件.ppt

遗传与人类健康,陈兆贵,教学要求1、了解健康与疾病的遗传学基础；2、掌握遗传病的类型及其遗传特征 3、了解遗传病与优生的相关知识。,遗传学GENETICS,第一节 健康与疾病的遗传学基础一、人类遗传学与优生 1 健康与疾病的遗传学基础 健康与疾病都具有遗传学基础，是基因与外界环境综合作用的结果。,遗传学GENETICS,1.1 疾病的遗传因素与环境因素 生物的特征是“新陈代谢”，即生物可以从周围环境中获取营养物质，并将这些营养物质改造成为自身可以利用的各种物质及能量，以维持、壮大并延续生命。而独特的新陈代谢方式又取决于生物的独特的遗传结构。健康：人体遗传结构控制的新陈代谢方式与人体周围环境保持平衡。这是狭义的健康生理健康。广义的健康应包括心理的健康。疾病：遗传结构的改变或环境因素的改变从而打破新陈代谢方式与周围环境的平衡。,遗传学GENETICS,1.2 先天性疾病 先天性疾病是指婴儿出生时就表现出临床症状的疾病。有相当多的遗传病是先天性疾病，但并不是所有的先天性疾病都是遗传病。如先天梅毒、先天AIDS、怀孕时受某些微生物感染或药物影响等。相反，有些遗传性疾病并不表现先天性，必须到一定年龄以后才发病，如：Huntington舞蹈病（发病年龄在1560岁）。1.3 家族性疾病 遗传性疾病往往具有家族性，但并不是所有的家族性疾病都是遗传病，也不是所有的遗传病都具有家族性。,遗传学GENETICS,2 遗传的基本规律 2.1 遗传学三大定律 分离规律、自由组合规律、连锁遗传规律。（参见2-3章）,遗传学GENETICS,3.遗传病的类型及其遗传特征 根据遗传病的发病机理，遗传病可分为染色体病、单基因病、多基因病、线粒体病及体细胞遗传病。3.1 染色体遗传病 是指由于染色体数目的改变或结构的畸变引起的疾病。这类疾病的后果往往比较严重。染色体病除平衡易位外，一般不在家系中传递，即不表现为家族性，因为这是由于减数分裂异常引起的。常见的染色体病有以下几种：,遗传学GENETICS,（1）21三体综合征（Down综合征）：发病率约为1/650。临床表现为：扁平面容、短头、鼻梁低、内眦赘皮、外眦上斜、耳小、眼距宽、大舌头、口常张开、流口水、先天性心脏病、智力障碍、常呈通贯手。发病因素主要与母亲的怀孕年龄有关，35岁以上孕妇发病率显著增加。（2）猫叫综合征（5p-综合征）：5号染色体短臂缺失引起。发病率约1/50000，男女比率约1：2。临床特征是：猫叫样哭声、小头、智力低下、低位耳朵、斜视、宽眼距等、先天性心脏病等,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,21三体综合征核型,遗传学GENETICS,21三体，16岁及1岁的女孩,看似机灵，实则智力低下,遗传学GENETICS,5p-患者及部分核型,（3）Klinefelter综合征：核型47，XXY。外表男性，但睾丸发育不全或隐睾，乳房发育，体毛及胡须稀少。性情体态趋于女性，体质较弱，不育。,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,Klinefelter综合征患者,（4）Turner综合征：核型45，XO。外表女性，身材矮小、手臂提携外翻、原发性闭经，卵巢萎缩，乳房不发育、性器官发育不良，不育。,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,Turner综合征患者,（5）Martin-Bell综合征（脆性X染色体智障综合征）：染色体上有一些易断裂的位点，称脆性位点（fragile site）。这个断裂不是完全的断裂（否则将成为缺失），而是形成裂缝（gap）。脆性位点在许多染色体上都可发现，但目前只发现在X染色体上的脆性断裂对健康有害。X染色体脆性部位在Xq27.3。发病率为1/500 1/700。临床表现为智力障碍（IQ050）、大睾丸、大耳朵、长脸。该病为X连锁遗传病，因此男性发病率较高。,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,Martin-Bell综合征,3.2 单基因遗传病 单基因病是指由单个基因突变引起的遗传病。单基因病按孟德尔式遗传。常染色体显性遗传（AD）：目前已知有3711种，遗传特征主要有：（1）与性别无关，男女受累机会相等。（2）每代均有人受累，呈世代连续垂直分布。（3）患者大多是杂合子，所以父母一方患病，子女0.5的概率患病，父母双方患病，子女0.75的概率患病。（4）父母均正常，则子女一般不患病（除非新突变）。,遗传学GENETICS,常见的AD遗传病有：（1）Huntington舞蹈病：发病年龄1560岁（高峰在30 45岁）。表现为舞蹈样不自主运动，不能控制的肌肉痉挛和书写样动作，智能障碍等。（2）Marfan综合征：也称蜘蛛脚样指（趾）病，患者骨骼发育畸形病累及心血管系统及眼部。临床表现为身高体瘦、肢长、两臂长于身高、颅骨细而长、鸡胸或漏斗胸；眼部损伤表现为晶状体脱位、高度近视、白内障等；心血管系统表现为破裂性主动脉瘤，可致死。,遗传学GENETICS,Marfan综合征，蜘蛛脚样指、鸡胸、脊柱畸形。,遗传学GENETICS,常染色体隐性遗传病（AR）：已知有1631种。主要遗传特征有：（1）男女均可发病，几率相同。（2）患者为隐性纯合子，一般情况下父母表型正常。（3）不呈世代连续分布，多为散发或隔代遗传（在同胞中水平分布与AD不同。（3）患者相互婚配，子代全是患者与AD不同。（4）常见的AR遗传病有：白化症、镰刀型细胞贫血症、苯丙酮尿症、半乳糖血症等生化遗传病大多属于这种类型。,遗传学GENETICS,血红蛋白病除了象镰刀型细胞贫血症（链第六位氨基酸由Glu突变为Val）这种结构变异型以外，还有另外一类是肽链相对不足。根据不足肽链的不同，分为地中海贫血和地中海贫血两种。严重的地中海贫血，大部分的红细胞在被释放到循环前被变形，从而对血液产生重大的影响。骨皮质变薄将导致病理性骨折，进而影响到颜面骨及颅骨的变形；肝脾也显著增大并成为红细胞再生的另一场所。如不治疗，通常在10岁前由于贫血、虚弱和感染而死亡。,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,镰刀型细胞贫血症,正常红细胞,Glu突变为Val,18个月，未治疗，肝脾肿大 输血治疗，外表基本正常,遗传学GENETICS,X-连锁显性遗传病（XD）：X连锁遗传病（XD及XR）已知有368种。XD的遗传特征主要有：（1）与AD相同，每代均有受累者，呈世代连续分布。（2）与性别有关，女性患者多于男性（约2：1），但男性患者的症状比女性严重，这是因为女性为杂合子，男性为半合子。,遗传学GENETICS,3）女性患者的子女各0.5的几率受累，但男性患者只有女儿受累，儿子不受累与AD不同。常见的XD遗传病有：抗vit D佝偻病、高氨血症I型等。抗Vit D佝偻病：肾小管对磷酸盐再吸收障碍导致血磷降低，影响骨骼钙化，表现为下肢弯曲成O型腿、牙齿发育不良等与Vit D缺乏相似的症状，但Vit D治疗无效。,遗传学GENETICS,X-连锁隐性遗传病（XR）：XR遗传病的主要遗传特征有：与性别有关，由于男性是半合子，因此男性的发病率远高于女性。呈交叉遗传及隔代遗传（或斜行遗传）的特征。,遗传学GENETICS,常见的XR主要有：（1）红绿色盲：色盲分为全色盲与红绿色盲两种，全色盲一般认为是AR，红绿色盲则为XR。（2）血友病：血友病甲为VIII因子缺失，血友病乙为IX因子缺失，两者都为XR，还有其它型的血友病属于AR。（3）肌营养不良症：包括Becker及Duchenne两种。主要影响腰带与臀部肌群发育，患儿行走较晚、左右摇摆、最后肌组织被结缔组织所取代，发病10年卧床，多于20岁前死亡。,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,红绿色盲,遗传学GENETICS,Y-连锁遗传病：目前知道的Y-连锁遗传病只有10余种。Y-连锁遗传病的遗传特征是限雄遗传(holandric inheritance)，即只在男性中传递，有父亲传递给儿子。注意与限性遗传（sex-limited inheridence）的区别。,遗传学GENETICS,Y染色体上最重要的基因是Y短臂上的SRY（sex-determining region of the Y）基因。这个基因也是性别决定的主要基因，目前已知SRY基因编码一个223氨基酸组成的多肽，该多肽是一个转录因子。有发现部分性别畸形的人，如XX男性及XY女性，前者是由于Y染色体短臂易位到某个常染色体上，因此具有SRY基因，而后者则是由于Y染色体短臂的缺失，没有SRY基因。还有部分病人是由于SRY基因点突变。,遗传学GENETICS,3.3 多基因遗传病 多基因遗传也称数量性状遗传。人类有许多常见病如：哮喘、精神分裂症、原发性高血压、消化性溃疡、II型糖尿病、冠心病、癫痫及动脉粥样硬化等；许多先天畸形如：唇裂、腭裂、无脑儿、脊柱裂、先天性心脏病等都表现为多基因遗传现象。多基因遗传的特征是：有一定的家族聚集性，但不符合孟德尔式遗传，是基因与环境相互作用的结果。这类疾病通常在一般人群的发病率约1 1%，而患者的一级亲属发病率可达1%10%。近亲婚配多基因病的发病率明显高于随机婚配。,遗传学GENETICS,精神分裂症子代复发风险,遗传学GENETICS,唇裂（腭裂）发病率的家系研究,遗传学GENETICS,单侧唇裂,遗传学GENETICS,双侧唇裂+额裂,肿瘤的遗传：大部分肿瘤是环境因子与遗传因子共同作用的结果，具有多基因遗传的特征，但有少量肿瘤表现为孟德尔式遗传，是一种单基因病。视网膜母细胞瘤：该病约35%40%为遗传型（A D）。致病基因rb位于13q14，是一个抑癌基因。Wilms瘤（肾胚细胞瘤）：是一种幼儿期多发的肾脏恶性肿瘤。可分为遗传型、散发型及染色体缺失型，遗传型（AD）约占38%。,遗传学GENETICS,4.遗传病与优生 遗传病的诊断 对于任何疾病来说，明确诊断是疾病防治的第一部，遗传病也不例外。遗传病的诊断包括：临症诊断、症状前诊断以及产前诊断。（1）临症诊断（symptomatic diagnosis）：是指遗传病出现临床症状后所作的诊断。诊断方法除常规的病史、症状、体征外，又依赖于遗传病的特殊诊断方法，包括系谱分析、染色体分析（核型分析及分带分析）、酶与蛋白质的生化分析以及DNA分析等。,遗传学GENETICS,（2）症状前诊断（presymptomatic diagnosis）：是指临床症状出现前所作的诊断。主要用于某些发病年龄延迟的遗传病。诊断方法主要包括家系调查和系谱分析以及各种临床检查和实验室检查，但目前能明确诊断的方法只有DNA检查。（3）产前诊断（prenatal diagnosis）：即出生前诊断。由于目前大多数遗传病尚无有效的治疗方法，因此在患儿出生前作出明确诊断，必要时进行人工流产或引产以终止妊娠，避免患儿出生。这对于降低遗传病的发病率，提高人口素质具有重要的意义。,遗传学GENETICS,需要进行产前诊断的对象：（1）夫妇之一有染色体畸变，或生育过染色体畸变患儿的孕妇。（2）35岁以上的高龄产妇。（3）夫妇之一有开放性神经管畸形，或生育过这种患儿的孕妇。（4）夫妇之一有先天性代谢缺陷，或生育过这种患儿的孕妇。（5）X-连锁遗传病基因携带者孕妇。（6）有原因不明的习惯性流产的孕妇。（7）羊水过多的孕妇。（8）夫妇之一有致畸因素接触史的孕妇。（9）具有遗传病家族史，又系近亲结婚的孕妇。,遗传学GENETICS,产前诊断的主要方法是通过羊膜穿刺术和绒毛取样术等为主要手段，对羊水、羊水细胞及绒毛膜细胞进行核型分析或DNA分析。产前诊断的取样方法（1）非侵袭性方法 a、母亲血清或尿液分析 b、超声检查 c、X线检查（2）侵袭性方法 a、羊膜穿刺术 b、脐带穿刺术 c、绒毛取样术 d、胎儿镜检察 e、羊水造影,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,二.遗传病的预防 遗传病的预防包括原发性预防和继发性预防，前者指在异常基因型个体出现前（出生前）的预防，后者指个体出现临床症状前（发病前）的预防。1、遗传病的普查和登记 遗传病的普查是指对某一地区（或人群）进行遗传病的普查，以便了解该地区（或人群）中存在的遗传病的病种、发病率、遗传方式、遗传异质性等情况。普查的人群应具有代表性，要包括不同年龄、不同职业、不同生活环境（农村、城市）等。,遗传学GENETICS,登记时要求内容准确、全面，至少包括：个人背景资料：年龄、性别、姓名、民族、籍贯、身高、体重等。病情及检出依据：疾病名称、发病年龄、症状、检验手段等。发育史：出生时父母亲的年龄、是否近亲、怀孕时是否正常、出生时是否正常等。婚姻和生育史：包括配偶的背景资料及生育状况，后代健康状况等。亲属的健康状况：一级亲、二级亲、三级亲等尽可能多的亲属的健康状况。系谱绘制,遗传学GENETICS,2 遗传筛查 指对某地区（人群）的某基因位点进行普查。通过普查及早发现带有致病基因的个体以及该基因在该人群中的分布情况（基因频率），从而发现该遗传病的发病规律及流行特点。遗传筛查的基本条件：（1）已明确的遗传病（2）有一定的发病率（3）早期缺乏特殊的症状体征（3）危害严重（4）可以治疗（5）具有可靠、廉价并适合于大规模进行的筛查方法,遗传学GENETICS,3 遗传咨询与优生 包括广义和狭义两层含义。广义的遗传咨询包含内容较多，即包含了遗传学的内容遗传方式、病因、再发风险等，也包含了医学的内容诊断、治疗、预防等。狭义的遗传咨询只包含遗传学的内容。一般的咨询指广义的遗传咨询。,遗传学GENETICS,3.遗传咨询的对象：患者本人的咨询：主要咨询再发风险 父母正常，子女患病的咨询：是否遗传病、遗传方式、再发风险等 不育或不明原因流产：寻找原因、是否与遗传有关 夫妇正常，但家族中有遗传病患者：再发风险 近亲婚配：遗传病的发病风险,遗传学GENETICS,4.遗传咨询的步骤：（1）明确诊断：最重要、最基本的一环（2）分析遗传方式：大多数遗传病的遗传方式已经知道，但要注意遗传异质性。（3）估计再发风险：这是遗传咨询的核心（4）婚姻生育指导：包括避孕及节育、禁婚、可怀孕但需进行产前诊断以决定生育、不影响生育或对生育影响很小、领养、人工受精、试管婴儿等。,遗传学GENETICS,5、基因诊断基因诊断的对象 1、病原生物的侵入；2、先天遗传性疾患者3、后天基因突变引起的疾病其它：如DNA指纹、个体识别，亲子关系识别，法医物证等。,遗传学GENETICS,5 基因诊断的方法 从理论上说所有检测基因水平或结构的方法都应可用于基因诊断。(1)、核酸杂交,制备样品,制备探针,杂交,检测,遗传学GENETICS,2、聚合酶链反应,DNA提取,DNA纯化,PCR扩增,检测,遗传学GENETICS,PCR扩增原理,高温变性,低温退火,中温延伸,遗传学GENETICS,6.遗传病的基因治疗 所谓的基因治疗是指利用遗传学的原理治疗人类的疾病。基因治疗（gene therapy）是指目的基因导入靶细胞以后与宿主细胞内的基因发生重组，成为宿主细胞的一部分，从而可以稳定地遗传下去并达到对疾病进行治疗的目的。,遗传学GENETICS,由于技术的进步，近年来采用基因工程技术，即使目的基因和宿主细胞内的基因不发生重组，目的基因也能得到暂时的表达，为了与传统意义上的基因治疗相区别，有时又将其称为基因疗法（gene therapeutics）。,遗传学GENETICS,基因置换：,基因修正：,基因修饰：,基因失活：,用正常的基因整个地替代突变基因，使突变基因永久地得到更正。,突变基因的突变碱基序列用正常的序列加以纠正，而其余未突变的正常部分予以保留。,将目的基因导入宿主细胞，利用目的基因的表达产物来改变宿主细胞的功能，或使原有功能得到加强。,利用反义技术来封闭某些基因的表达，以达到抑制有害基因表达的目的。,四大策略,遗传学GENETICS,目前，世界上已批准了90个基因治疗方案，至1997年初，世界上共记录了2103例基因治疗病例（美国1700例），其中68%是治疗肿瘤的（1403例），19%是治疗遗传病的，另有12%用于治疗传染性疾病及其它一些疾病。,遗传学GENETICS,选择合适的疾病,具备该病分子缺陷的知识，深入了解其发病机理,用于治疗的基因（目的基因）已被克隆,克隆基因的有效表达,具有可用于临床前试验的动物模型。,适合进行基因治疗的必备条件,遗传学GENETICS,现状,只有10多种遗传性疾病的分子发病机理了解得比较清楚,少数几种遗传性疾病具有基因治疗的方案,遗传学GENETICS,遗传学GENETICS,