医学遗传学精品课件(南方医科大学)多因子遗传.ppt

多因子遗传,核心观点 多基因遗传病的遗传方式与单基因遗传病有很大差别，同时该类疾病还受环境因子的影响。掌握对多基因病再发风险的估算内容 1、数量性状的多基因遗传 2、多基因遗传病再发风险的估算,数量性状的遗传基础是两对以上的基因各基因间为共显性每个基因对表型作用微小,但有累积效应数量性状的形成受微效基因和环境因素的双重影响,多基因假说,基因特点等显性(co-dominant)微效基因(minor gene)累加效应(additive effect)主基因(major gene),多基因遗传的定义和特点,基本概念,多基因遗传（polygenic inheritance）：表型性状不是由一对等位基因决定，而是由多对等位基因共同作用决定，这种性状的遗传方式称为多基因遗传。多基因遗传性状除受基因作用外，还受环境因素影响，是遗传与环境两种因素结合形成的，因此又称为多因子遗传（multi-factorial inheritance）,数量性状（quantitative character）：若性状表现为连续变异，表型可用一个指标连续度量时叫数量性状，它是由多对作用微小的、累加的等位基因与环境共同作用所形成的性状。,多基因遗传性状变异的分布,人员数(千),身高(m),平均值,Height as a Multifactorial Trait,*医学遗传学CAI教学*,11,12,你认为姚明和叶莉的孩子身高会有姚明高吗?,身高:7英尺5英寸(2.26米);体重:296磅(134kg)生日：1980年9月12日,2023/9/6,13,姚XX2.36米，比常人高出一大截，鞋穿78码,2023/9/6,地方性克汀病,遗传性垂体性侏儒I型,影响身材发育的环境因素如营养好坏、阳光充足与否、是否进行体育锻炼。这三对环境因素随机组合的结果，其相应频数组成柱形图，同样可连成一条接近正态分布的曲线。遗传因素和环境条件二者组合，使数量性状的表现型出现数量级差，其分布接近于正态分布曲线。,质量性状（qualitative character）：单基因遗传的性状称为质量性状，性状变异在一个群体的分布是不连续的，在群体中往往可以分出具有和不具有该性状的2-3个小群体(全或无）。,完全显性,共显性,微效基因（minor gene）：多基因遗传方式中，每对等位基因彼此间没有显隐性的区别，而是共显性，这些等位基因对该遗传性状形成的作用微小，所以称为微效基因。,微效基因,累积效应（additive effect）：多基因遗传的多对等位基因的微效作用累加起来，从而形成一个明显的表型效应，这种现象称为累积效应。,累积效应,三、数量性状的多基因遗传,例：身高的多基因遗传,子1代结合产生子2代各基因型比例,子2代身高变异分布,回归现象(regression),例：肤色的多基因遗传 AABBCC-very dark.aabbcc-very light.AaBbCc-intermediate shade.,Table.Polygenic inheritance in people showing a cross between two mulatto parents(AaBbCc x AaBbCc).The offspring contain seven different shades of skin color based on the number of capital letters in each genotype.,多基因遗传病,Polygenic disordersMultifactorial inherited disordersComplex diseases,什么是多基因病多基因病(polygenic disorders)：遗传疾病的发生不是由一对等位基因决定，而是由两对或两对以上的等位基因所决定，因此这类疾病称为多基因病，同时疾病的形成还受环境因子的影响，也称为多因子疾病（multi-factorial disorders)。,多基因遗传病的特点 1,发病率较高，多为常见病。发病率大多超过1/1000。,有明显家族倾向，但不符合单基因病的遗传方式，患者同胞发病率常远低于单基因病(1/2,1/4)，为1-10%。,有些多基因病的发病率有种族差异。,环境因素作用较明显，又称多因子遗传病。,近亲婚配时子女发病风险增高，但不如常染色体隐性遗传那样显著。这可能与多基因的累加作用有关。,多基因遗传病的特点 2,环境对多基因遗传病的影响,多基因病的遗传学基础（1）涉及多对不同位点的易感基因；（2）易感基因无显、隐性之分（3）每对易感基因的作用是微效的，各对基因作用是累加的；（4）易感基因和环境共同作用（包括体内环境和体外环境），从而产生明显的疾病表型。,易感性（susceptibility）：由个体的遗传基础决定的一个个体患病的风险称为易感性。,二、易患性与发病阈值,易患性（liability）：由遗传因素和环境因素共同作用并决定一个个体是否易患某种遗传病的可能性则称为易患性。,注 意一个个体的易患性是无法测量的，一个群体的易患性平均值可以由该群体的患病率作出估计。群体的患病率高，说明该群体的易患性高，携带的易感基因数目多。,阈值（threshold）：由易患性决定的多基因病的发病的最低限度称为阈值。（在一定条件下，阈值代表造成发病所必需的、最少的有关基因数量）,注意：阈值来自对某一疾病在某一群体中的患病率的调查，目的是对多基因遗传病后代复发风险做出估算。,易 患 性阈 值 模 型,易患性,人 数,阈值,患者,平均值,人数,舒张压 40 60 90 130 mmHg,例：原发性高血压,图 高血压的易患性和阈值,高血压患者,例：群体易患性平均值与阈值的关系,群体易患性平均值与阈值相距越远(越近)，则发病率越低(越高)。,易患性平均值,阈值,发病率2.3%,发病率0.13%,遗传度（heritability）：是指多基因累加效应对疾病易患性变异的贡献大小。遗传度愈大，表明遗传因素对病因的贡献愈大，遗传度一般用百分率（%）来表示。遗传度高（7080%）:控制环境因素较难控制发病 遗传度低（3040%）:控制环境因素较易控制发病,遗传度及其估算,遗传度估算的注意事项遗传度是群体统计量，用于个体无意义（如某病遗传度50%，不是指某个患者的发病一半由遗传控制，一半由环境决定；而应该说疾病的总变异中，50%与遗传差异有关，50%与环境差异有关）,遗传度估算值由特定环境的特定人群发病率估算得到，不宜外推到其他人群和环境；遗传度的估算仅适合于没有遗传异质性，也没有主基因效应的多基因遗传疾病。,遗传度估算的注意事项,某些常见多基因病的遗传率,再发风险：是指除先证者外家系其他成员的发病率,一 Edward 公式,f,f：患者一级亲属发病率：群体发病率,公式使用条件：0.0010.01 遗传度为 7080%,多基因遗传病再发风险的估计,多基因遗传病再发风险的估计,当多基因病的群体发病率为0.1%1%，遗传率为7080时。可用Edward公式估计发病风险，即fP，f 为患者一级亲属发病率，P为群体发病率。,遗传率和群体发病率,在相当多的多基因病中，群体发病率为0.1-1%，遗传度为70-80%，患者一级亲属的患病率近于群体患病率的开平方值。当遗传度低于70-80%时，患者一级亲属的患病率也低于群体患病率的开平方值。,多基因遗传病再发风险的估计,亲属的亲缘级数与亲缘系数的关系,亲缘级数 亲属关系 亲缘系数 一级亲 父母，同胞，子女 1/2 祖父母，外祖父母，叔，姑，舅，姨，侄子（女），外甥（女），二级亲 孙子（女），外孙子（女），1/4 同父异母或同母异父同胞 曾祖父母，外曾祖父母，三级亲 叔（舅）公，姑（姨）婆，曾孙（女），外曾孙（女），1/8 堂（表）兄弟姐妹,患者一级亲属患病率与遗传度、群体患病率的比较,注：表中数字为患者一级亲属患病率估计值,多基因遗传病的发病风险与遗传度密切相关,多基因遗传病再发风险的估计,调查100个患者的家系，患者的一级亲属（双亲、同胞、子女）共有669人，其中发病22人，患者一级亲属的发病率为 0.033(3.3%)。然后查正态分布表。按照群体发病率查Xg和ag,按照患者一级亲属发病率查Xr，一级亲属亲缘系数k=0.5。,例：先天性房间隔缺损(congenital auricular spect defect)，群体发病率为1/1 000(0.1%),h2=,Xg-Xr,agk,=,3.367,0.5,=,0.74,多基因遗传病再发风险的估计,Holzinger 公式（1929）,H=,一卵双生一致率-二卵双生一致率,1-二卵双生一致率,例：躁狂抑郁性精神病(manic-depressive psychosis)，调查了一卵双生15对，一致率67%；二卵双生40对，一致率5%。,代入公式,H=,1-0.05,=,0.62,0.95,=,0.6526,多基因遗传病再发风险的估计,遗传率和群体发病率,若群体发病率和遗传率不在此范围内，需查表计算。斜线为遗传率,（二）家庭中已患病人数,（一）遗传率和群体发病率,一般来说，一个家庭中已患病人数越多，该病的再发风险就越大,多基因遗传病再发风险的估计,例：唇裂、腭裂父母正常：第一胎发病风险为群体发病（0.17%)第一胎为患儿，第二胎风险为4%第一、第二胎均为患儿，第三胎风险为10%,多基因遗传病再发风险的估计,多基因遗传病再发风险的估计,（三）病情严重程度,多基因遗传病的基因累加效应还表现在病情严重程度上。所生患儿的病情越重，其同胞的发病风险就越高,例：先天畸形患儿严重程度 同胞复发风险单侧唇裂，无腭裂 2.46%单侧唇裂+腭裂 4.2%双侧唇裂+腭裂 5.6%,病情严重程度,多基因遗传病再发风险的估计,病情严重程度,多基因遗传病再发风险的估计,多基因遗传病再发风险的估计,（四）群体发病率的性别差异,Carter效应,当某种多基因遗传病的群体发病率存在性别差异时，说明不同性别的阈值是不同的。群体发病率低的性别阈值高，该性别患者子女发病风险也高；与此相反，群体发病率高的性别阈值低，该性别患者子女发病风险也就低，这称为Carter效应,多基因遗传病再发风险的估计,患者亲属的患病率高于群体患病率，但是患者亲属的患病率随亲缘系数递减而剧减，向群体患病率靠拢；,多基因病有家族聚集倾向,群体和患者一级亲属易患性分布图,易患性均值,多基因病有家族聚集倾向,在总人群和先证者一、二、三级亲属中多基因遗传病易患性的分布,遗传度=100%,总人群,先证者亲属,先证者易患性平均值,家属中多基因病患者的成员越多患病风险越高,夫妇携带的易患性基因少,夫妇携带的易患性基因多,例：精神分裂症,某些多基因遗传病（畸形）的种族差异,多基因病和多基因性状研究的研究策略,家系的连锁分析是以两代或两代以上的家系样本材料为基础，观察标记位点与致病基因位点在家系内是否共分离，并计算出遗传距离和连锁程度的一种遗传分析方法该方法较多的适用于孟德尔遗传模式和外显率高的单基因突变疾病的分析，对多基因遗传模式的多基因病往往难以获得较为满意的结果,一、连锁分析,关联分析的基本假设是在祖先中发生的变异经过数十代，甚至更多代的传递，已经在现代人群中有较广的分布，并且不同患病个体共有祖先传下来的易感变异。关联分析被认为相对连锁分析更适宜于研究多基因病的易感基因或位点。关联分析用于在较大人群中寻找检测标记位点和携带致病突变位点间的连锁不平衡（linkage disequilibrium，LD）,二、关联分析与全基因组关联分析,人类作为研究样本的诸多缺点（1）人类的世代较长，家系往往在三代以内（2）人类的婚配无法设计，以自愿随机婚配为原则（3）因为遗传背景的不同，多基因遗传病存在遗传异质性的问题（4）动物模型还可以控制一部分环境因素，探究环境因素在致病中的作用,通过对动物模型的分析，找出和人类相近的生理病理的变化和相应的遗传机制。通过近年来的发展和积累，科学界已经建立起成熟的转基因小鼠，基因敲除小鼠和基因替换小鼠模型，目前已经广泛应用于多基因遗传病的研究中,三、动物实验模型的分析方法,