多基因遗传病

多基因遗传病 Polygenicdisease 由 多个微效基因 的累加效应控制遗传性状或疾病的遗传方式称为多基因遗传 ploygenicinheritance 或多因子遗传 multifactorialinheritance 多基因性状中 每一对基因对遗传性状或遗传病形成的作用是微小的 称为微效基因 minorgene 若干对作用累积 可形成明显的表型效应 称为累加效应 微效基因发挥的作用并不等同 起主要作用的为主基因 常见的多基因疾病近视高血压糖尿病精神分裂症哮喘 第一节多基因遗传 一 质量性状与数量性状 质量性状 qualitativetrait 第一节多基因遗传 一 质量性状与数量性状 质量性状 qualitativetrait 相对性状之间差别显著 常表现为有或无的变异 中间没有过渡类型 变异在一个群体中的分布是不连续的 这样的性状称为质量性状 qualitativecharacter 遗传基础是一对等位基因 第一节多基因遗传 一 质量性状与数量性状 质量性状 qualitativetrait 数量性状 quantitativetrait 质量性状 qualitativetrait 第一节多基因遗传 一 质量性状与数量性状 数量性状 某一性状的不同变异个体之间只有量的差别 而无质的不同 其变异在群体中的分布是连续的 这类性状称为数量性状 quantitativecharacter 如人的身高 体重 血压 智力 肤色等 第一节多基因遗传 一 质量性状与数量性状 数量性状 quantitativetrait 第一节多基因遗传 一 质量性状与数量性状 二 多基因假说 二 多基因假说 数量性状的遗传基础也是基因 但不是一对基因 而是两对以上的基因 这些基因彼此之间没有显隐性之分 是共显性的 多个基因中的单个基因对表型的作用是微小的 称为微效基因 minorgene 但多个微效基因的作用累加起来 可形成明显的表型效应 这一现象称为基因的加性效应 additiveeffect 故微效基因也称加性基因 additivegene 这些微效基因遵循孟德尔遗传定律 表型效应除受多对微效基因的作用影响外 环境因素也起作用 第一节多基因遗传 一 质量性状与数量性状 二 多基因假说 三 多基因遗传的特点 亲代极高个体极矮个体AABBA A B B 子1代中等身高AA BB 子2代 多基因遗传的特点 AABB AAB B A A BB A A B B AABB A A BB AA BB AA B B AA BB 多基因遗传的特点 PAABBCCA A B B C C F1AA BB CC 多基因遗传的特点 两个极端变异 纯种 的个体杂交 两个中间类型的子1代个体之间杂交 子一代随机杂交的群体 多基因遗传的特点 第二节多基因遗传病 易感性 susceptibility 多基因遗传病中由遗传基础决定的一个个体患病的风险称为易感性 易患性 liability 多基因遗传病中一个个体在遗传基础和环境因素共同作用下患某种多基因遗传病的风险称易患性 第二节多基因遗传病 一 易患性和阈值 易患性与阈值假说 阈值 threshold 使个体发病的易患性限度称阈值 第二节多基因遗传病 一 易患性和阈值 患者 正常人 第二节多基因遗传病 一 易患性和阈值 二 遗传率 多基因病中 易患性的高低受遗传基础和环境因素的双重影响 其中遗传基础所起作用的大小称为遗传率 heritability 又称为遗传度 一般用百分率 来表示 第二节多基因遗传病 一 易患性和阈值 二 遗传率 三 多基因遗传病的遗传特点 发病有家族聚集现象 发病率与患者亲属级别 亲缘系数 有关 表7 2某些多基因遗传病 畸形 患者不同级别亲属的发病风险 第二节多基因遗传病 一 易患性和阈值 二 遗传率 三 多基因遗传病的遗传特点 发病有家族聚集现象 发病率与患者亲属级别 亲缘系数 有关 群体发病率存在种族 民族 差异 表7 3某些多基因遗传病 畸形 的种族差异 第二节多基因遗传病 一 易患性和阈值 二 遗传率 三 多基因遗传病的遗传特点 发病有家族聚集现象 发病率与患者亲属级别 亲缘系数 有关 群体发病率存在种族 民族 差异 近亲婚配对发病率的影响不如单基因病大 第二节多基因遗传病 一 易患性和阈值 二 遗传率 三 多基因遗传病的遗传特点 四 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 一 遗传率和群体发病率 多基因遗传病再发风险的估计 一 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 多基因遗传病再发风险的估计 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 表7 4根据家庭中患病人数估计多基因遗传病再发风险 多基因遗传病再发风险的估计 二 家庭中已患病人数 一 遗传率和群体发病率 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 病情严重程度 病情严重程度 多基因遗传病再发风险的估计 二 家庭中已患病人数 一 遗传率和群体发病率 三 病情严重程度 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 Carter效应 阈值 先天性幽门狭窄 先天性幽门狭窄 先天性髋关节脱位 先天性髋关节脱位 阈值 先天性髋关节脱位 Carter效应 一方面是收集家系资料 用统计学方法进行分类分析 优势对数计分法连锁分析 患病同胞对分析 群体关联分析等来证实主基因的存在另一方面 用候选基因检测法或用遗传标记来定位易感主基因并用定位克隆法来鉴定这些易感主基因 第三节多基因遗传病的研究方法和策略 易感主基因 一 优势对数计分法 Lod法 Lod法是根据遗传标记与致病基因的连锁 分析其可能发生在家系中的重组体 计算二者距离 一般说来 Lod分值 1 支持连锁 Lod分值 3 肯定连锁 Lod分值 2 否定连锁 优势对数计分法在多基因病易感主基因定位研究中的作用非常有限 第三节多基因遗传病的研究方法和策略 一 研究多基因遗传病易感基因常用的遗传分析方法 一 优势对数计分法 Lod法 二 受累同胞对分析法受累同胞对分析法是通过受累同胞标记座位的基因分布来检验标记等位基因与疾病易感基因的分离是否独立 从而推断两者是否存在连锁的一种统计方法 特点 无需知道遗传病的遗传方式 即可对同胞对中某一遗传标记易感基因做出连锁关系的判断 这一特点使其尤其适用于多基因遗传病的连锁分析 是目前多基因病的理想分析法 一 研究多基因遗传病易感基因常用的遗传分析方法 表7 5受累同胞对分析提示的 型糖尿病易感基因 一 优势对数计分法 Lod法 二 受累同胞对分析法 三 关联分析关联 是指伴随着某种疾病或某种性状的出现 某一特定等位基因或某一性状出现的频率较高 同时排除连锁 疾病和遗传标记的关联是通过比较特定的标记等位基因频率在一系列患者和无病对照者之间的差异而发现的 关联分析在多基因病的研究中应用很广泛 一 研究多基因遗传病易感基因常用的遗传分析方法 一 优势对数计分法 Lod法 二 受累同胞对分析法 三 关联分析 四 动物模型通过动物模型的分析 可找出与人类相近的病理生理变化的遗传基础 目前常用的动物模型主要有小鼠 一 研究多基因遗传病易感基因常用的遗传分析方法 一 候选基因策略 二 全基因组扫描策略 第三节多基因遗传病的研究方法和策略 一 研究多基因遗传病易感基因常用的遗传分析方法 二 多基因遗传病易感基因定位策略 候选基因策略 1 确定待研究的候选基因 候选基因的选择可以采用关联分析 动物模型研究中发现的有关基因等 2 将候选基因座位的DNA遗传标记与疾病进行连锁分析 确定该候选基因座位是否与疾病连锁 3 筛查该候选基因的各种突变体 4 基因多态性与疾病的关联研究 比较突变体基因型在患病人群与正常人群之间的频率分布 若频率分布差别具有统计学意义 那么该基因突变体就可能是疾病相关基因 候选基因策略 优点 候选基因法针对性强 方法较简单 缺点 假若某一相关基因的功能尚未被认识 它就不可能被选为候选基因 即使某一候选基因与疾病间有连锁关系 由于这是统计学上的结果 不能排除其他相关基因在该候选基因座位附近的可能性 候选基因法带有盲目性 全基因组扫描策略 全基因组扫描策略认为 有表型就可以肯定在基因组中有它的基因 有基因则在基因组中必有其位置 位点 该位点与基因组中的另一位点 如多态性的遗传标志 之间必有某种联系 相距远则重组率高 近则重组率低或不重组 进而可用遗传连锁分析的方法得到二者之间的遗传距离并将其定位 方法 在全基因组范围内利用已分离到的遗传标志进行连锁分析 基因定位 全基因组扫描利于多基因病的基因定位 但具有工作量大 费用昂贵等问题 第三节多基因遗传病的研究方法和策略 一 研究多基因遗传病易感基因常用的遗传分析方法 二 多基因遗传病易感基因定位策略 三 几种多基因病的研究现状 上海瑞金医院 上海市高血压研究所 中国人高血压遗传资源库 原发性高血压 首次在中国汉族人中将原发性高血压易感基因定位在2p14 2p23区域内 1 血管紧张素原 AGT 基因2 血管紧张素转化酶 ACE 基因3 2 肾上腺能受体基因5 内收蛋白基因 ADD1 6 G 蛋白 3 亚单位 GN 3 原发性高血压相关基因 支气管哮喘 简称哮喘 是一种以气道阻塞 气道炎症和气道高反应性为特征的慢性炎症性疾病 具有明显的遗传倾向 呈家族聚集性 支气管哮喘 1 细胞因子基因簇2 人类白细胞抗原基因多态性3 膜受体基因多态性 哮喘发生的易感主基因 精神疾病 现有研究提示 6号 8号和22号染色体区域可能蕴藏精神分裂症的易感基因位点 而5 HT2a DRD3 NOTCH4 COMT DISCI DISCII等基因被认为是热点候选基因 6号 16号 18号 21号 22号和X染色体可能蕴藏双向情感障碍的易感基因位点 而SERT基因被认为是热点候选基因 1号 10号和19号染色体可能蕴藏迟发性阿尔兹海默病易感基因位点 而A2M ACE和APOE基因被认为是热点候选基因 精神分裂症 schizophrenia SP 1 临床特征联想障碍情感淡漠 情感不协调意志活动减退 缺乏幻觉 妄想和紧张缺乏自知力 2 遗传因素 SP与遗传有关的依据 患者子女患病机率为35 一68 正常人群仅为0 86 一1 遗传度 70 80 同卵双生发病一致率比异卵双生发病一致率高4 6倍 主要易感基因 DRD基因 多巴胺D2受体基因 5 HTRA2 5 羟色胺受体基因 HLAKCNN3 钾离子通道蛋白 3 环境因素 MEF2A基因的一种突变导致了冠心病和心肌梗塞的发生 MEF2A基因编码的调控蛋白 对血管内皮细胞中成百上千基因的表达起到控制作用 冠心病 糖尿病 diabetesmellitus 1 临床表现胰岛素依赖型糖尿病 IDIM 常在青少年期就发病 起病急 症状重且易发生酮症酸中毒 患者消瘦 必需使用胰岛素控制病情 非胰岛素依赖型糖尿病 NIDIM 常发生于中年以后 称为II型糖尿病 患者一般都较肥胖 起病缓慢 症状较轻 2 遗传因素 与遗传有关的依据 家族史 25 50 近亲结婚遗传度 75 同卵双生 45 96 异卵双生 3 糖尿病的候选基因 核基因胰岛素基因 定位于11p15 3个外显子 2个内含子组成 目前发现5个位点的突变与糖尿病发生有关 胰岛素受体基因 定位于19p13 22个外显子和21个内含子 突变后受体蛋白改变 影响与胰岛素的特异性结合 葡萄糖激酶 GCK 基因