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1、zxl多基因遗传病学时,1,多 基 因 遗 传 病,polygenic diseases,zxl多基因遗传病学时,2,萧伯纳与美女的对话,Beauty,Wisdom,zxl多基因遗传病学时,3,多基因遗传(polygenetic inheritance),zxl多基因遗传病学时,4,影响多基因遗传的因素（1）遗传因素（2）环境因素,zxl多基因遗传病学时,5,多基因遗传中的基因,微效基因 (minor gene)累加效应 (additive effect)主基因 (major gene),zxl多基因遗传病学时,6,果蝇昼夜节律基因网络控制,Gene Network,zxl多基因遗传病学时,7
2、,水稻基因Ghd7,Qifa Zhang, Nature Genetics ,2008,zxl多基因遗传病学时,8,1.数量性状的多基因遗传,zxl多基因遗传病学时,9,1.1 数量性状 (quantitative character)与质量性状 (qualitative character),质量性状Qualitative Chararacter单基因控制，变异在群体中的分布是不连续的,zxl多基因遗传病学时,10,苯丙酮尿症 （PKU）：遗传方式AR，PAH 基因定位12q24.1,zxl多基因遗传病学时,11,1.2 数量性状的多基因遗传,多基因控制，变异在群体中的分布是连续的,zxl多
3、基因遗传病学时,12,（一）身高与多基因遗传1、身材发育的遗传机理假设三对不连锁的等位基因决定身材发育： A1 A2 ; B1 B2 ; C1 C2每一对基因的表现行为符合分离律，三对基因之间的组合符合自由组合律。A1 A2 ;B1 B2 ;C1 C2的基因频率都是1/2假设标号1的基因使身材偏矮，而标号2的基因使身材偏高。,zxl多基因遗传病学时,13,zxl多基因遗传病学时,14,zxl多基因遗传病学时,15,zxl多基因遗传病学时,16,影响身材发育的环境因素,zxl多基因遗传病学时,17,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,zxl多基因
4、遗传病学时,18,“姚二代”大猜想,190厘米,226厘米,zxl多基因遗传病学时,19,子代向父母身高平均值趋近,子代向趋近父母身高平均值,zxl多基因遗传病学时,20,回归现象(regression),zxl多基因遗传病学时,21,数量性状遗传的特点,分别为不同极端类型的两个个体杂交后，子一代（F1）为中间类型，在遗传因素和环境因素的共同作用下，具有一定范围的变异。两个中间类型的个体杂交，F1大部分为中间类型，但可能会出现极端变异类型。在随机交配的群体中，变异的范围广泛，但大部分为中间类型，极端变异类型所占的比例很少，变异在群体中的分布符合正态分布。,zxl多基因遗传病学时,22,2 多基
5、因病的遗传,zxl多基因遗传病学时,23,精神分裂症？,zxl多基因遗传病学时,24,zxl多基因遗传病学时,25,（1）先天畸形 唇裂、腭裂、无脑儿.（2）常见病 精神分症、糖尿病、哮喘、高血压、 冠心病、消化性溃疡.（3）肿瘤 胃癌、肝癌、乳腺癌.Complex Diseases,多基因遗传病涉及的疾病种类,zxl多基因遗传病学时,26,人类的多基因遗传病 遗传特点,包括一些常见的先天畸形和常见病，每种疾病的发病率一般高于0.1%发病具有家族聚集倾向随着亲属级别的降低，再发风险迅速下降近亲婚配使子女再发风险增高发病率可能会具有种族差异,zxl多基因遗传病学时,27,2.1 易患性 (lia
6、bility) /易感性 (susceptibility)与发病阈值 (threshold)2.2 遗传度 (heritability)2.2.1 Falconer公式2.2.2 Holzinger 公式,zxl多基因遗传病学时,28,2.1 易患性 (liability) /易感性 (susceptibility)与发病阈值 (threshold),易感性(susceptibility)： 由遗传素质决定一个个体得多基因遗传病的风险。易患性(liability)： 一个个体由遗传素质和环境条件共同作用所决定得多基因遗传病的风险。,zxl多基因遗传病学时,29,正态分布,1、均数2、标准差3、
7、面积与均数、标准差的关系,一般来说，如果一个量是由许多微小的独立随机因素影响的结果，那么就可以认为这个量具有正态分布（中心极限定理）,zxl多基因遗传病学时,30,阈值(threshold) 由易患性所导致的多基因遗传病的最低发病限度,zxl多基因遗传病学时,31,2.2 遗传度 (heritability),遗传因素即致病基因在决定某种疾病表现型中所起作用的大小遗传率的表示符号为H或 。H为广义的遗传率，指全部遗传因素所起的作用。 为狭义遗传率，仅考虑了加性基因的作用,zxl多基因遗传病学时,32,zxl多基因遗传病学时,33,遗传度的意义,仅表明多基因遗传病中遗传因素作用的相对大小群体概念
8、，对个人没有意义针对特定人群、特定环境，对其他人群和环境没有意义,zxl多基因遗传病学时,34,遗传度的计算方法,（a）Falconer 公式（1965）（b）Holzinger 公式（1929）,b为亲属对患者的回归系数，r为亲缘系数,CMZ为一卵双生子的发病一致率CDZ为二卵双生子的发病一致率,zxl多基因遗传病学时,35,遗传率(h2) Falconer公式,b：患者亲属对患者的回归系数,r：亲缘系数,从一般群体和患者亲属易患性的对比计算遗传率,Xg： 一般群体易患性平均值与阈值的标准差数Xr： 先证者亲属易患性平均值与阈值的标准差数ag：一般群体易患性平均值与一般群体患者易患性平均值之
9、间的标准差数,zxl多基因遗传病学时,36,b：患者亲属对患者的回归系数,r：亲缘系数,zxl多基因遗传病学时,37,从一般群体和患者亲属易患性的对比计算遗传率,100个房间膈缺陷先证者的家系调查情况,群体发病率为0.002(0.2%),患者一级亲属的发病率为 0.033(3.3%),zxl多基因遗传病学时,38,zxl多基因遗传病学时,39,zxl多基因遗传病学时,40,从一般群体和患者亲属易患性的对比计算遗传率,一般群体和房间膈缺损患者的X值和a值,zxl多基因遗传病学时,41,h2 = (Xg - Xr)/agr=（2.878-1.838)/(3.170)(0.5)=0.656,答案：,
10、zxl多基因遗传病学时,42,3 影响多基因遗传病再发风险估计的因素,zxl多基因遗传病学时,43,zxl多基因遗传病学时,44,3.1 患病率与亲属级别有关3.2 患者亲属再发风险与亲属中受累人数 有关3.3 患者亲属再发风险与患者畸形率或疾 病严重程度有关3.4 多基因遗传病的群体患病率存在性别 差异时，亲属再发风险与性别有关,zxl多基因遗传病学时,45,3.1 患病率与亲属级别有关,亲缘关系级别变远发病率递减,zxl多基因遗传病学时,46,zxl多基因遗传病学时,47,Edwards公式 例：唇裂在我国人群中的发病率为0.17，其遗传率为76，那么患者一级亲属的发病率f？ A.4.1%
11、 B. 41% C.8% D.80%当一般群体发病率高于1%和/或遗传率高于80%时，一级亲属的再发风险大于Edwards公式的计算值；当一般群体发病率低于0.1%和/或遗传率低于70%时，一级亲属的再发风险小于Edwards公式的计算值。,zxl多基因遗传病学时,48,3.2 患者亲属再发风险与亲属中受累人数有关,一个家庭中患者越多，亲属复发风险也越高。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%,zxl多基因遗传病学时,49,根据亲属患病人数和遗传率估计一级亲属的再发风险（%）,zxl多基因遗传病学时,
12、50,3.3 患者亲属再发风险与患者畸形率或疾病严重程度有关,多基因病患者的病情越重，亲属中再发风险率越高,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%,zxl多基因遗传病学时,51,3.4 多基因遗传病的群体患病率存在性别差异时，亲属再发风险与性别有关,发病阈值较高的性别对子代的影响大,例：先天性幽门狭窄 发病率 儿子 女儿男性 0.5% 5.5% 2.4% 女性 0.1% 9.4% 7.3%,zxl多基因遗传病学时,52,补充：,多基因遗传病在随机群体中的发病率通常为 0.11%，患者一级亲属发病率为110%近亲
13、婚配子代发病风险要比随机婚配高同卵双生子的患病一致率明显高于异卵双生子的患病一致率,zxl多基因遗传病学时,53,4 多基因遗传病的研究思路,zxl多基因遗传病学时,54,（一）多基因遗传病易感基因定位的策略,1、全基因组扫描2、候选基因法,候选基因常指已经获得某些证据证明与某种疾病相关的基因,一般包括以下三类：与某种疾病存在连锁关系的染色体区域内的基因与精神病理生理过程有关的基因可制备相关疾病动物模型的基因候选基因法直接研究候选基因与疾病的关系，分析这些候选基因在正常群体和患病群体之间等位基因和基因型频率的差异。,zxl多基因遗传病学时,55,（二）常用的遗传分析方法及其应用,1、连锁分析法
14、2、受累同胞对分析法和受累家系成员分析法3、关联研究和连锁不平衡4、动物模型的多基因分析,zxl多基因遗传病学时,56,精神分裂症 (schizophrenia)易感基因的研究进展,能获得较好重复性的染色体区域至少有6 个,包括1q21-22 5q22-23 、6p24-21 、8p22-21 、13q14-33 和22q11-12,终生患病率约为1 % 遗传度高达80 %以上,zxl多基因遗传病学时,57,全基因组扫描研究结果,zxl多基因遗传病学时,58,候选基因研究的部分结果,神经递质假说：神经递质受体基因、神经递质代谢酶基因、神经肽类神经发育假说细胞膜磷脂代谢异常假说其它基因,zxl多
15、基因遗传病学时,59,可以稳定重复的结果很少 ！？,高度的遗传异质性多基因遗传,zxl多基因遗传病学时,60,精神分裂症 (schizophrenia),在人类染色体22q11的地方常发生缺失的现象, 患者会出現心脏发育不全, 裂腭, 大鼻子, 低钙等症狀, 此病为Sprintzen于1981年发現, 因此又称Sprintzen syndrome。研究人员发現病人过了青春期后好发精神疾病, 临床診断多為妄想型精神分裂症, 因此研究人员推测22g11缺失的染色体部份可能会有重要的基因与精神分裂症有关,22q11,zxl多基因遗传病学时,61,连锁分析,zxl多基因遗传病学时,62,精神分裂症的遗
16、传因素,zxl多基因遗传病学时,63,Behavioral Phenotypes of Disc1 Missense Mutations in Mice ，Steven J. Clapcote,Disc1,zxl多基因遗传病学时,64,动物模型,2007年出现的十大新奇生物之一：精神分裂症老鼠,近年来，经过科学家培育的老鼠丧失了很多特有本性，有些老鼠体大如猫，有些则见了人也毫无惧意。不过，具有爱幻想、偏执等症状的精神分裂症似乎只是人类的独特特征。然而，科学家日前发现一种名为DISC1的基因是诱发精神分裂症的重要原因，导致缺乏这种基因的老鼠患上精神分裂症。研究人员在对老鼠解剖后发现，这些老鼠的大
17、脑和人类患者大脑存在相似之处。它们还显现出其它怪异的行为，如很难找到食物，在开阔地带容易兴奋和激动等,zxl多基因遗传病学时,65,小 结,1.质量性状和数量性状的差异2.数量性状的遗传特点3.易患性和阈值概念4.多基因病的遗传特点5.多基因病发病风险的估计,zxl多基因遗传病学时,66,咨询者问：我的家族中, 母亲、哥哥、大姨都被诊断患过精神分裂症。我父亲那边的亲属没有患过此病。大姨家的三个孩子及其子女目前都正常。二姨家的两个孩子、大舅家的三个孩子、二舅家的两个孩子也都正常。我三舅家女儿正常,但儿子因考大学时受了挫折, 现在有抑郁症的倾向。 请问这是否表明我母亲那边有家族遗传性基因的存在？我自己22岁, 没有患病, 能否验证是否携带这种致病基因？可否与无任何家族遗传倾向的正常人结婚？婚后遗传给子女的几率为多大？如何避免遗传？,