分子流行病学河北医科大学公共卫生学院刘殿武一、分子流行病学定义n分子流行病学（molecular epidemiology ） n应用先进的技术测量生物学标志的分布 情况，结合流行病学现场研究方法，从 分子或基因水平阐明疾病的病因及其相 关的致病过程，并研究疾病的防治和促 进健康的策略和措施的科学 二、分子流行病学的产生和发展 n（一）分子流行病学的产生n1．现代流行病学遇到的难题 n（1）在传染病方面 n（2）研究个体的发病差异n（3）证实疾病的病因n2．分子流行学产生的基础n（二）分子流行病学的发展 n1．研究手段越来越多 n2．研究内容越来越丰富 n3．应用范围越来越广 三、分子流行病学的特点n（一）与传统流行病学的区别 n1．研究的水平不同 n2．所解决的问题不同 n（二）与分子生物学的区别 n1．研究对象不同 n2．研究内容和方向有所不同 传统流行病学流行病学 + 分子生物学分子流行病学暴露疾病前瞻性研究回顾性研究暴露内剂量生物学 效应剂量早期生物 学效应结构和 功能改变疾病预后易感性标志相应的检测方法四、分子流行病学主要研究内容 n（一）病因的探讨及病因致病机制的研究n1、传染病病因及流行规律的探讨n（1）研究已知传染病的病原体和流行特点n 质粒图谱分析 限制性内切酶图谱分析n 核酸杂交试验 寡核苷酸图普分析n RNA阶段电泳 PCR技术 E. sakazakii菌株的质粒分析（Muytjens，1983）菌株来源 医院 质粒分子量（Md）患者1 A 34患者2 A 70，39患者3 A 70，37患者4 A 70，37患者5 A 70，37患者6 B及D 98 患者7 C及D 100，24患者8 E 98，40饭食1* A 98，40，6.8饭食2 A 98，40，6.8饭食3 A 98，40，6.8餐具 A 61，34注： *饭食1 ， 2是在患者发 病后2天采样 分离的，3是 3个月后分离 的。
餐具是 在饭食3采样 后2周分离的 n （2）研究新发现传染病的病原体和流行 特点 n庚型肝炎病毒（HGV） n 分离病毒n 研究分布特点和传播途径n 观察病毒在体内持续的时间n心肌炎n 用PCR方法对3例心肌炎患者尸检心肌 标本进行肠道病毒检测，均为阳性，而脑 外伤的对照组均为阴性 n2、非传染病的病因及病因致病机制的研究 n（1）心脑血管病的研究 n载脂蛋白基因突变与高血脂症 四组老年人apooA-I、apoB-100与apoA-I/apoB-100比值人群类别 检测例数 apoA-I（mg/dl） apoB-100（mg/dl） apoA-I/apoB-100对照组 85 148.2±30.1 97.3±28.3 1.58±0.8 冠心病组 146 141.6±51.9 113.9±35.8** 1.40±0.7** 高血压组 90 135.1±32.9* 107.0±59.2** 1.44±1.07**高血压并 冠心病组57 140.2±31.3 110.9±34.2** 1.41±0.8**57 140.2±31.3 110.9±34.2** 1.41±0.8**注：病例组与对照组相比*P<0.05；**P<0.01 nLDL受体基因突变与高胆固醇血症n大片段碱基插入或缺失、单个碱基置换等，使LDL 受体数量减少或功能障碍—LDL-C水平升高,早发 冠心病和心肌梗死n基因突变与高血压n平滑肌细胞内DNA的含量较对照大鼠约高5%n平滑肌细胞内myc癌基因表达较对照大鼠高50-100% nFos基因经Hind III、Pst I和EcoR I三种酶切高血压大鼠 1.6、3.4和4.0 kb对照大鼠 2.1、4.1和4.6 kb n高血压病人的fos基因经EcoR I酶切后的片段（5.4 kb）明显短于正常人（6.9 kb）n（2）肿瘤的研究n癌基因（oncogene）—sis、src、ras、 myc 、myb、fos、ski、yes、fgr、fps、fes、mosnras基因慢性浅表性胃炎 17.34%慢性萎缩性胃炎 41.2%胃溃疡 46.15%胃癌 77.78% n随着致癌因素的增加，某些基因的表达量也 增加，因而使肿瘤的发病风险增加燃煤量与GSTM1基因型与肺癌之间的0R值和95%CI燃煤量（吨） GSTM1/+型 0型＜130 1.0 1.8 (0.8-4.1)≥130 1.8 (0.7-4.6) 5.2 (2.1-12.6)nE2诱发催乳素瘤形成的分子机制涉及原癌基因 c-myc、c-ras和催乳素基因的高效表达，其中 ，催乳素基因是“主效基因”，由催乳素基因 的高表达诱发c-myc、c-ras基因的高表达 17-b-雌二醇 催乳素基因c-c-rasrasc-c-mycmyc主效基因肿瘤n抑癌基因（tumor suppressor genes）— RB1、p53、WT1、NF1、NF2、DCC、 APC、p16、BRCA1、BRCA2、VHL、 Krev-1nP16基因慢性浅表性胃炎 78.26%慢性萎缩性胃炎 53.84%胃溃疡 43.59%胃癌为 13.89% n在肿瘤的形成过程中可分为几个阶段：n①暴露于有关致癌物；n②致癌物在体内的代谢活化；n③致癌物与处于危险状态的细胞成分（尤其是 DNA）间的相互作用—启动阶段；n④DNA损伤修复、细胞死亡或存留以及异常的细胞克隆在组织中复制—转化阶段；n⑤该异常克隆生长成可测量的癌前细胞灶—促进阶段；n⑥肿瘤生长并扩散到身体的其它部位—发展阶段正常 上皮增生 上皮早期 腺瘤中期 腺瘤晚期 腺瘤癌转移染色体： 改变类型： 基因：5q 突变和丢失 APC, MCC?12q 突变 K-ras18q 丢失 DCC? 17q 突变和丢失 P53DNA损伤修复基因 MSH和MLH1失活DNA甲基化改变其它基因改变 (如TGF-b-II受体基因)结肠癌发生的基因改变模式图 Vogelstein, 1990（二）疾病易感性的测定 n1、传染病n慢性丙肝病人中，HLA-B44出现频率高达30%以上n对白喉毒素敏感的基因定位在5号染色体长臂，而对脊髓灰质炎病毒敏感性基因 定位在19号染色体长臂。
n2、非传染病n参与亚硝胺代谢的细胞色素P450（CYPs） 基因族中的CYP 2E1启动子区RsaI识别的单 核苷酸多态性与食管癌发病风险增高有关， 携带c1等位基因者发生食管上皮癌前病变和 食管癌的OR值分别为3.1和3.2 n参与解毒作用的谷胱甘肽转硫酶（GSTs） 的基因GST M1，为+/+和0/+型与食管癌发 病风险增高相关（OR=2.3），而且，GST M1+/+和0/+基因型与CYP 2E1 c1/c1基因型 联合可显著增加食管癌发病风险（OR=8.5 ） （三）疾病防治措施的研究 n1、传染病的预防 n（1）新疫苗的研制—核酸疫苗n（2）研究疫苗预防效果—与疫苗无应答的 关系，如对乙肝疫苗低应答或无应答人群中 ，白种人和日本人携带HLA-DR3和HLA-DR7比 率较高；而中国人HLA-DR14-DR52基因的携 带率较高 n（3）疫苗株引起的感染 n2、非传染病的防治n异硫氰酸盐能组断环境致癌因素的活化， 一些蔬菜特别是十字花科蔬菜富含异硫氰 酸盐的前身物如肺癌，当蔬菜摄入量从 每天100g增加到500g时，肺癌的危险性约 降低60%； n作为抗氧剂的胡萝卜素可减少或防止DNA的损伤；n叶酸可改变DNA甲基化或减少染色体断裂 。
（四）疾病治疗效果和预后评价n1、治疗效果评价n从分子水平研究药物治疗过体内某些指标 的变化情况n2、疾病预后的评价n胃癌病人nm23基因、P27KIPI基因、TGF- BRI基因表达与生存率的关系，结果发现 ，癌组织内上述基因高表达组手术后3年 和5年生存率均高于低表达组或阴性组 五、生物标志与分子流行病学 n生物标志（biological markers, biomarkers）是 可以测量的、能代表生物结构和功能的大分子物 质，如DNA、RNA或蛋白质等 n（一）暴露标志n与疾病或健康状态有关的暴露因素的生物标志， 称为暴露标志 n 1、外暴露标志n 外暴露标志主要指环境因素的暴露生物性因素：微生物、寄生虫、生物毒素等；非生物性的：某些化学和物理因素 n2、内暴露标志 n对于生物性病原因子而言，可以是病原因子 本身或其代谢产物，也可以是与宿主体内生 物分子结合的产物，如病毒整合基因、DNA 加合物等 ；n对于非生物性（如化学性）致病因子而言， 内暴露标志可以是体内运转分子或代谢产物 ，也可以是与宿主靶细胞的结合物等，如暴 露于苯并(a)芘后，在淋巴细胞中能检测到特 异的DNA加合物。
（二）易感性标志n宿主对疾病发生、发展易感程度的生物标 志，称为易感性标志，如宿主的遗传特征 、营养、免疫、机体的活动状态等 n如apoE有三种异构体为E2、E3、E4，研 究表明90%的III型高血脂症患者的apoE 表现型为E2/2纯合子，而在正常人群中 E2/2纯合子仅为1%-2% （三）效应标志 n宿主暴露于某种因素后产生结构或功能 性变化的生物性标志，称为效应标志或 疾病标志，如突变的基因、畸变的染色 体、特异抗体、细胞因子等 六、分子流行病学应用的主要研究方法 n（一）检测基因表达的实验方法 n1、核酸杂交技术：Northern杂交、斑点杂交、原 位杂交等n2．PCR技术：RT-PCR、原位PCR、半定量和定 量PCR n3．Western杂交n（二）检测基因结构变化的实验方法 n1．Southern杂交 n2．PCR技术：PCR-SSCP、随机引物多态性PCR， 差异显示PCR、限制性长度多态性PCRn3．核苷酸序列分析 n4．Western杂交 n天行健，君子以自强不息n地势坤，君子以厚德载物《易经》 谢谢 Thank You Very Much。