《医学遗传学精品课件(南方医科大学)多因子遗传》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学遗传学精品课件(南方医科大学)多因子遗传（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、多因子遗传多因子遗传多因子遗传多因子遗传核心观点核心观点 多基因遗传病的遗传方式与单基因遗传病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影响。掌握对多基因病再发风险的估算内容内容 1 1、数量性状的多基因遗传、数量性状的多基因遗传 2 2、多基因遗传病再发风险的估算、多基因遗传病再发风险的估算 n数量性状的遗传基础是两对以上的基因数量性状的遗传基础是两对以上的基因n各基因间为共显性各基因间为共显性n每个基因对表型作用微小每个基因对表型作用微小, ,但有累积效应但有累积效应n数数量量性性状状的
2、的形形成成受受微微效效基基因因和和环环境境因因素素的双重影响的双重影响多基因假说多基因假说基因特点基因特点u等显性等显性(co-dominant)u微效基因微效基因(minorgene)u累加效应累加效应(additiveeffect)u主基因主基因(majorgene)多基因遗传的定义和特点多基因遗传的定义和特点基本概念基本概念多基因遗传（多基因遗传（polygenicinheritance）：）：表型性状不是由一对等位基因决定，而是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。多基因遗传性状遗传方式称
3、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，因此又称为传与环境两种因素结合形成的，因此又称为多因子遗传（多因子遗传（multi-factorialinheritance）数量性状（数量性状（quantitativecharacter）：）：若性状表现为连续变异，表型可用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。环境共同作用所形成的性状。多基因遗传性状变异的分布
4、多基因遗传性状变异的分布人人员员数数( (千千) )身高身高(m)(m)平平均均值值HeightasaMultifactorialTrait*医学遗传学CAI教学 *1112你认为姚明和叶莉你认为姚明和叶莉的孩子身高会有姚明高吗的孩子身高会有姚明高吗?身高身高: 7英尺英尺5英寸英寸(2. 26米米); 体重体重: 296磅磅 ( 134kg )生日：生日：1980年年9月月12日日2024/7/2513姚姚XX2.36米，比常人高出一大截，鞋穿米，比常人高出一大截，鞋穿78码2024/7/25地地方方性性克克汀汀病病遗遗传传性性垂垂体体性性侏侏儒儒I型型影响身材发育的环境因素影响身材发育的环
5、境因素如营养好坏、阳光充足与否、是否进如营养好坏、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。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。于正态分布曲线。质量性状（质量性状（qualitativecharacter）：）：单基因遗传的性状称为质量性状，性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
6、的，在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群体中往往可以分出具有和不具有该性状的的2-3个小群体个小群体(全或无）。全或无）。完全显性完全显性共显性共显性 微效基因（微效基因（minorgene）：）：多基因遗传方式中，每对等位基因彼多基因遗传方式中，每对等位基因彼此间没有显隐性的区别，而是共显性，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。微小，所以称为微效基因。累积效应（累积效应（additiveeffect）：）：多基因遗传的多对等位基因的微效作多基因遗传的多对等位基因的
7、微效作用累加起来，从而形成一个明显的表型用累加起来，从而形成一个明显的表型效应，这种现象称为累积效应。效应，这种现象称为累积效应。三、数量性状的多基因遗传三、数量性状的多基因遗传AABBCCAABBCCAABBCCF1(195cm)(135cm)(165cm)例：身高的多基因遗传例：身高的多基因遗传子子1 1代结合产生子代结合产生子2 2代各基因型比例代各基因型比例子2代身高变异分布回归现象(regression)例：肤色的多基因遗传例：肤色的多基因遗传AABBCC-verydark.aabbcc-verylight.AaBbCc-intermediateshade.GametesABCABc
8、AbCAbcaBCaBcabCabcABC65545443ABc54434332AbC54434332Abc43323221aBC54434332aBc43323221abC43323221abc32212110Table.Polygenicinheritanceinpeopleshowingacrossbetweentwomulattoparents(AaBbCcxAaBbCc).Theoffspringcontainsevendifferentshadesofskincolorbasedonthenumberofcapitallettersineachgenotype.多基因遗传病多基因遗
9、传病多基因遗传病多基因遗传病PolygenicdisordersMultifactorialinheriteddisordersComplexdiseases什么是多基因病什么是多基因病多基因病多基因病(polygenicdisorders)：遗传疾病的发生不是由一对等位基因决定，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，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，也称为多因子疾病成还受环境因子的影响，也称为多因子疾病（multi-factorialdisorders)
10、。多基因遗传病的特点 1发病率较高，多为常见病。发病率较高，多为常见病。发病率大多超过发病率大多超过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遗传方式，患者同胞发病率常远低于单基因病基因病(1/2,1/4)，为，为1-10%。有些多基因病的发病率有种族差异。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。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
11、基因的累加作用有关。多基因遗传病的特点多基因遗传病的特点2环境对多基因遗传病的影响环境对多基因遗传病的影响多基因病的遗传学基础多基因病的遗传学基础（1）涉及多对不同位点的易感基因；）涉及多对不同位点的易感基因；（2）易感基因无显、隐性之分）易感基因无显、隐性之分（3）每对易感基因的作用是微效的，）每对易感基因的作用是微效的，各对基因作用是累加的；各对基因作用是累加的；（4）易感基因和环境共同作用（包括）易感基因和环境共同作用（包括体内环境和体外环境），从而产体内环境和体外环境），从而产生明显的疾病表型。生明显的疾病表型。易感性（易感性（susceptibility）：由个体的遗传基础）：由个体
12、的遗传基础决定的一个个体患病的风险称为易感性。决定的一个个体患病的风险称为易感性。二、易患性与发病阈值二、易患性与发病阈值易患性（易患性（liability）：）：由遗传因素和环境因素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。传病的可能性则称为易患性。注注意意一个个体的易患性是无法测量的，一个群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。的易患性高，携
13、带的易感基因数目多。阈值（阈值（threshold）：）：由易患性决定的多基由易患性决定的多基因病的发病的最低限度称为阈值。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（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）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。传病后代复发风险做出估算。易易患患性阈性阈值值模模型型易患性易患性人人 数数阈值阈值患者患者平均值平均值人人数数舒张压舒张压 40 60 90 130 mmHg
14、正常个体正常个体阈值阈值例：原发性高血压例：原发性高血压图图 高血压的易患性和阈值高血压的易患性和阈值高血压患者高血压患者 例：群体易患性平均值与阈值的关系例：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群体易患性平均值与阈值相距越远( (越近越近) )，则发病率越低，则发病率越低( (越高越高) )。 易易患患性性平平均均值值阈值阈值易患性易患性 低低 高高阈值阈值 低低 高高 发病率发病率2.3%2.3%发病率发病率0.13%0.13%遗传度（遗传度（heritability）：是指多基因累加）：是指多基因累加效应对疾病易患性变异的贡献大小。遗传效应对疾病易患性变异的贡献大
15、小。遗传度愈大，表明遗传因素对病因的贡献愈大，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（遗传度一般用百分率（%）来表示。）来表示。遗传度高（遗传度高（7080%）:控制环境因素较难控制发病控制环境因素较难控制发病遗传度低（遗传度低（3040%）:控制环境因素较易控制发病控制环境因素较易控制发病遗传度及其估算遗传度及其估算遗传度估算的注意事项遗传度估算的注意事项遗传度是群体统计量，用于个体无意义遗传度是群体统计量，用于个体无意义（如某病遗传度（如某病遗传度50%50%，不是指某个患者的发，不是指某个患者的发病一半由遗传控制，一半由环境决定；而病一半由遗传控制，一半由环境决定；而应
16、该说疾病的总变异中，应该说疾病的总变异中，50%50%与遗传差异有与遗传差异有关，关，50%50%与环境差异有关）与环境差异有关）u遗传度估算值由特定环境的特定人群发病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；率估算得到，不宜外推到其他人群和环境；u遗传度的估算仅适合于没有遗传异质性，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。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遗传度估算的注意事项病名病名群体发病率群体发病率(%)(%)患者一级亲属发病率患者一级亲属发病率(%)(%)男：女男：女遗传率遗传率唇裂唇裂腭裂腭裂0.170
17、.174 41 16 67676腭裂腭裂0.040.042 20 07 77676先天性髋关节脱位先天性髋关节脱位0.1-0.20.1-0.24 40 02 27070先天性幽门狭窄先天性幽门狭窄0.30.3男性先证者男性先证者2 2女性先证者女性先证者10105 50 07575先天性畸形足先天性畸形足0.10.13 32 20 06868先天性巨结肠先天性巨结肠0.020.02男性先证者男性先证者2 2女性先证者女性先证者8 84 40 08080脊柱裂脊柱裂0.30.34 40 08 86060无脑儿无脑儿0.50.54 40 05 56060先天性心脏病先天性心脏病 ( (各型各型)
18、)0.50.52 28 83535精神分裂症精神分裂症0.1-0.50.1-0.54 48 81 18080糖尿病糖尿病 ( (青少年型青少年型) )0.20.22 25 51 17575原发性高血压原发性高血压4-84-8151530301 16262冠心病冠心病2.52.57 71 15 56565支气管哮喘支气管哮喘4 420200 08 88080胃溃疡胃溃疡4 48 81 13737强直性脊柱炎强直性脊柱炎0.20.2男性先证者男性先证者7 7女性先证者女性先证者2 20 02 27070某些常见多基因病的遗传率某些常见多基因病的遗传率再发风险：再发风险：是指除先证者外家系其他成员的
19、发病率是指除先证者外家系其他成员的发病率一一Edward公式公式ff：患者一级亲属发病率：患者一级亲属发病率：群体发病率：群体发病率公式使公式使用条件：用条件：0.0010.01遗传度为遗传度为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 当当多多基基因因病病的的群群体体发发病病率率为为0.1%0.1%1%1%，遗遗传传率率为为70708080时时。可可用用EdwardEdward公公式式估估计计发发病病风风险险，即即f fP P ， f f 为为 患患 者者 一一 级级 亲亲 属属 发发 病病 率率 ，P P为群体发病率。
20、为群体发病率。遗传率和群体发病率遗传率和群体发病率 在相当多的多基因病中，群体发病率为在相当多的多基因病中，群体发病率为0.1-1%0.1-1%，遗传度为，遗传度为70-80%70-80%，患者一级亲，患者一级亲属的患病率近于群体患病率的开平方值。属的患病率近于群体患病率的开平方值。当遗传度低于当遗传度低于70-80%70-80%时，患者一级亲属时，患者一级亲属的患病率也低于群体患病率的开平方值。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属的亲缘级数与亲缘系数的关系亲缘级数亲缘级数亲属关系亲属关系亲缘系数亲缘系数一级
21、亲一级亲父母，同胞，子女父母，同胞，子女1/2祖父母，外祖父母，叔祖父母，外祖父母，叔，姑，舅，姑，舅，姨，侄子（女），外甥（女），姨，侄子（女），外甥（女），二级亲二级亲孙子（女）孙子（女），外孙子（女），外孙子（女），1/4同父异母或同母异父同胞同父异母或同母异父同胞曾祖父母，外曾祖父母，曾祖父母，外曾祖父母，三级亲三级亲叔（舅）公，姑（姨）婆，叔（舅）公，姑（姨）婆，曾孙（女），外曾孙（女），曾孙（女），外曾孙（女），1/8堂（表）兄弟姐妹堂（表）兄弟姐妹遗传度遗传度群体患病率（）群体患病率（）0.10.11 1101050501 15 5202060602 26 6242470703
22、38 8282880804 41010303090906 6131333331001008 816163636患者一级亲属患病率与遗传度、群体患病率的比较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的发病风险与遗传度密切相关rr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调查调查100个患者的家系，患者的一级亲属（双亲、个患者的家系，患者的一级亲属（双亲、同胞、子女）共有同胞、子女）共有669人，其中发病人，其中发病22人，患者一人，患者一级亲属的发病率为级亲属
23、的发病率为0.033(3.3%)。然后查正态分布。然后查正态分布表。按照群体发病率查表。按照群体发病率查Xg和和ag,按照患者一级亲属按照患者一级亲属发病率查发病率查Xr，一级亲属亲缘系数，一级亲属亲缘系数k=0.5。例：先天性房间隔缺损例：先天性房间隔缺损(congenitalauricularspectdefect)，群体发病率为，群体发病率为1/1000(0.1%)h2=Xg-Xragk=3.367 0.5= 0.74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Holzinger公式公式（1929）H=一卵双生一致率一卵双生一致率-二卵双生一致率二卵双生一致率1-二卵双生一致率二
24、卵双生一致率例：躁狂抑郁性精神病例：躁狂抑郁性精神病(manic-depressivepsychosis)，调查了一卵双生调查了一卵双生15对，一致率对，一致率67%；二卵双生；二卵双生40对，一致率对，一致率5%。代入公式代入公式H=1-0.05=0.620.95=0.6526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遗传率和群体发病率遗传率和群体发病率 若群体发病率和遗传若群体发病率和遗传率不在此范围内，需率不在此范围内，需查表计算。查表计算。斜线为遗传率斜线为遗传率（二）家庭中已患病人数（二）家庭中已患病人数 （一）遗传率和群体发病率（一）遗传率和群体发病率 一般来说，一个家庭
25、中已患病人数越多，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该病的再发风险就越大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例：唇裂、腭裂例：唇裂、腭裂父母正常：父母正常：第一胎发病风险为群体发病（第一胎发病风险为群体发病（0.17%)0.17%)第一胎为患儿，第二胎风险为第一胎为患儿，第二胎风险为4%4%第一、第二胎均为患儿，第三胎风险为第一、第二胎均为患儿，第三胎风险为10%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（三）病情严重程度 多基因遗传病的基因累加效应还表现在多基因遗传病的
26、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同胞的发病风险就越高例：先天畸形例：先天畸形患儿严重程度患儿严重程度同胞复发风险同胞复发风险单侧唇裂，无腭裂单侧唇裂，无腭裂2.46%单侧唇裂单侧唇裂+腭裂腭裂4.2%双侧唇裂双侧唇裂+腭裂腭裂5.6%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多基因遗传病再发风险的估计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多基因遗传病再发风险的估计（四）群体发病率的性别差异（四）群体发病率的性别差异 男女发病比例男女发病比例
27、先天性幽门狭窄先天性幽门狭窄5:15:1畸形足畸形足2:12:1唇裂唇裂 腭裂腭裂1.6:11.6:1单纯腭裂单纯腭裂1:1.41:1.4先天性髋关节脱位先天性髋关节脱位1:51:5 男性男性 女性女性Carter效应效应当当某某种种多多基基因因遗遗传传病病的的群群体体发发病病率率存存在在性性别别差差异异时时，说说明明不不同同性性别别的的阈阈值值是是不不同同的的。群群体体发发病病率率低低的的性性别别阈阈值值高高，该该性性别别患患者者子子女女发发病病风风险险也也高高；与与此此相相反反，群群体体发发病病率率高高的的性性别别阈阈值值低低，该该性性别别患患者者子子女女发发病病风险也就低，这称为风险也就
28、低，这称为Carter效应效应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患者亲属的患病率高于群体患者亲属的患病率高于群体患病率，但是患者亲属的患患病率，但是患者亲属的患病率随亲缘系数递减而剧减，病率随亲缘系数递减而剧减，向群体患病率靠拢；向群体患病率靠拢；多基因病有家族聚集倾向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群体和患者一级亲属易患性分布图患者一级亲属患者一级亲属患病率患病率群体患病率群体患病率群体易患性群体易患性患者一级亲属易患性阈值阈值易易患患性性均均值值多基因病有家族聚集倾向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在总人
29、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遗传度=100=100%1/8X1/8XX X三级亲三级亲1/4X1/4XX X二级亲二级亲总人群先证者亲属X X1/2X1/2X一级亲一级亲总人群易患性平均值先证者易患性平均值家属中多基因病患者的成员越多家属中多基因病患者的成员越多患病风险越高患病风险越高阈值易患性 低 高夫妇携带的易患性基因少夫妇携带的易患性基因多例：精神分裂症例：精神分裂症某些多基因遗传病（畸形）的种族差异某些多基因遗传病（畸形）的种族差异疾病名称疾病名称 发病率发病率 中国中国 美国美国先天性髋关节脱位先天性髋关节脱位 0.015 0.007 0.015 0.0
30、07 先天性畸形足先天性畸形足 0.008 0.0150.008 0.015无脑儿无脑儿 0.005 0.0020.005 0.002 脊柱裂脊柱裂 0.003 0.00250.003 0.0025唇裂唇裂腭裂腭裂 0.0017 0.0010.0017 0.001多基因病和多基因性多基因病和多基因性状研究的研究策略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计算出遗传距离和连锁程度的一种
31、遗传分析方法分析方法该方法较多的适用于孟德尔遗传模式和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得较为满意的结果一、连锁分析一、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，数十代，甚至更多代的传递，已经在现代人群中有较已经在现代人群中有较广的分布，广的分布，并且不同患病个体共有祖先传下来的易感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变异。
32、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（平衡（linkagedisequilibrium，LD）二、关联分析与全基因组关联分析二、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人类作为研究样本的诸多缺点（1）人类的世代较长，）人类的世代较长，家系往往在三代以内家系往往在三代以内（2）人类的婚配无法设计，）人类的婚配无法设计，以自愿随机婚配为原则以自愿随机婚配为原则（3）因为遗传背景的不同，）因为遗传背
33、景的不同，多基因遗传病存在遗传多基因遗传病存在遗传异质性的问题异质性的问题（4）动物模型还可以控制一部分环境因素，探究环）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境因素在致病中的作用通过对动物模型的分析，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，和相应的遗传机制。通过近年来的发展和积累，科学界已经科学界已经建立起成熟的转基因小鼠，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基因敲除小鼠和基因替换小鼠模型，型，目前已经广泛应用于多基因遗传病的研究中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三、动物实验模型的分析方法
