Популяционно-статистический метод

Метод позволяет рассчитать частоту гетерозиготного носительства патологического гена в человеческих популяциях. Распределение генных и хромосомных аномалий. Метод использует демографические и статистические данные, математическая обработка которых основана на законе Харди-Вайнберга.

Исследование частоты распределения генов имеет важное значение для анализа распространения наследственных болезней человека. Известно, что подавляющее число рецессивных аллелей представлено в гетерозиготном состоянии. Закон Харди-Вайнберга позволяет выявить частоту носительства патологического гена. Например: частота встречаемого альбинизма (аq²) составляет 1:20000, т.е. q²aa = 1/20000,значит q = √ 1/20000 = 1/141

p + q = 1, значит p = 1- q = 1 1/141= 140/141; частота гетерозигот (носителей гена альбинизма) 2 pq Aa = 2 х140/141 х 1/141 = 1/70.

Данные, полученные при клинико-генеалогическом и близнецовом методах исследования, сравниваются с данными о частоте встречаемости признака (заболевания) в общей популяции.

Частота того или иного гена в конкретной популяции определяет и особенности накопления больных в семьях. Например, высокая частота рецессивного гена в популяции приводят к относительно высокой частоте здоровых гетерозиготных носителей, повышается вероятность брака аа х Аа, в котором наблюдается так называемый псевдодоминантный тип наследования, т.е. вероятность больных и здоровых детей будет составлять 1:1, что характерно для доминантного типа наследования. Частота различных рецессивных болезней зависит от концентрации мутантных генов в популяции.

Изучение генетической структуры популяции является необходимым этапом изучения распределения наследственных болезней в семьях.

Над популяцией в генетике понимается часть населения, занимающая одну территорию на протяжении многих поколения и свободно вступающая в брак между собой. В этой группе выполняется условие панмиксии и нет изоляционных барьеров, препятствующих свободным бракам. В такой популяции соотношение частот доминантных и рецессивных аллелей при достаточно большом размере популяции сохраняется в раду поколений без изменений. Закон генетической стабильности выряжается формулой Харди — Вайнберга:

Р²АА: 2pqAa: q²aa, или (p + q²) = 1, тогда (p + q) = 1

т.е. частоты доминантного А и рецессивного гена а в сумме составляют единицу и являются постоянной величиной, а соотношение доминантных гомозигот, гетерозигот и рецессивных гомозигот определяется как квадрат встречаемости доминантного аллеля, произведение доминантного и рецессивного аллелей и квадрат встречаемости рецессивного аллеля соответственно.

Популяций, полностью отвечающих требованиям идеальной генетической стабильности по Харди — Вайнбергу, в природе не существует, т.к. для выполнения вышеуказанных условий должны отсутствовать мутационный процесс, естественный отбор и миграция. Однако как рабочая формула закон Харди — Вайнберга с успехом используется в популяционно-генетических исследованиях, ибо в больших популяциях перечисленные процессы протекают достаточно медленно (в отсутствие войн и гуманитарных катастроф) в не вызывают сколько-нибудь значительных изменений соотношения частот аллелей.

Популяционно-генетический метод позволяет установить частоты генов болезней в популяции и частоту гетерозиготного носительства. С популяционной частотой сравниваются показатели пробандовой конкордантности при изучении соотносительной роли наследственности и среды и пенетрантности близнецовым методом, а также частота болезни среди родственников различной степени родства при изучении болезней с наследственной предрасположенностью.

По распространенности частот генов и связанных с ними фенотипов можно судить об адаптивной ценности отдельных этапов.

Благодаря бракам внутри отдельных популяций определенные гены могут -ограничиваться пределами конкретных популяций либо распределяться неравномерно между различными популяциями. Если вступление в брак для любых членов популяции равновероятно, то такая популяция называется панмиксной. Если имеются препятствия (этнические, социальные, религиозные), то группы населения, различающиеся по этим параметрам, могут образовывать изоляты внутри популяции. Неизбирательные по указанным признакам браки (аутбридинг) предполагают случайный подбор супругов. Отклонения от панмиксии возникают, когда браки ассортативны, т.е. супруги подбираются по какому-либо признаку, например, по общим дефектам сенсорной сферы, опорно-двигательного или по психическому недоразвитию.

В наше время браки между индивидами, страдающими нарушениями слуха или зрения, являются скорее правилом, чем исключением. Отклонения от панмиксии происходят тогда, когда в брак вступают родственники. Такой брак называется кровнородственным (инбридинг). Близкородственные браки между родственниками I степени родства (между родителями и детьми и родными братьями и сестрами) называются инцестными. Примеры таких браков можно привести лишь из истории. Так, царица Египта Клеопатра родилась от инцестного брака и состояла в браках с родными братьями. Это было связано со стремлением сохранить свою «голубую» кровь. В настоящее время такие браки повсеместно запрещены. Запрет связан с повышенным риском выявления рецессивной я полигенной патологии. Браки между родственниками П степени родства (дядя — племянница, тетя — племянник) распространены, в частности, в арабских странах, что обусловлено экономическими соображениями, В России частота кровнородственных браков не превышает 1% и в основном в такой брак вступают двоюродные сибсы либо родственники более отдаленных степеней родства. Таким образом, степень родства между индивидуумами в различных популяциях неодинакова. Для ее оценки пользуются коэффициентом инбридинга Р {Райт, 1885), определяющим вероятность идентичности по происхождению двух любых аллелей данного локуса. Например, нужно установить вероятность того, что у супругов— дяди и племянницы имеется по одному рецессивному гену фенилкетонурии, полученному от общего предка. Таким общим предком для них является бабушка или дедушка племянницы. Вероятность того, что бабушка (дедушка) передали свой ген (ФКУ) одному из своих детей, составляет ½. Вероятность того, что оба ребенка бабушки(дедушки) получили этот ген, составляет ½ x ½ = ¼. Вероятность двух независимых событий равна произведению их вероятностей. Вероятность того, что один из детей бабушки передал этот ген своему ребенку, составляет также 1/2. Следовательно, коэффициент инбридинга составит 1/4 к 1/2 = 1/8. Рассуждая так, можно рассчитать, что коэффициент инбридинга браков двоюродных сибсов составит 1/16, троюродных — 1/32, четвероюродных —1/64.

В небольших популяциях в связи с ограниченностью выбора нарастает инбредность, возникает явление «инбредной депрессии»: число гетерозигот по рецессивной снижается, а гомозигот (больных) повышается. Коэффициент инбридинга может быть рассчитан как для популяций, так и для пары индивидов. Еще один близкий показатель, называемый коэффициентом родства (Ф), можно рассчитать только для двух индивидов. Коэффициент родства Фху — это вероятность того, что любой ген, принадлежащий индивиду X, идентичен гену того же локуса у индивида У. Коэффициент родства определяет долю общих генов у пары родственников. Так, у монозиготных близнецов 100% общих генов, у родственников I степени родства (родитель—ребенок, родные сибсы) — 50% общих генов, у родственников П степени (дяди, тети, племянники, бабушки (дедушки), I) — 25% общих генов, у родственников III степени родства (двоюродные сибсы, прадедушки (прабабушки), и) — 12,5% (1/2ⁿ), где n — степень родства.