Методы исследования в генетической эпидемиологии, Оценка параметров популяционно-генетической структуры из небиологических источников информации, Брачно-миграционная структура популяции - Методы исследования популяции человека

В настоящее время оценка генетической структуры различных популяций осуществляется с использование биологических и небиологических источников информации, следующими методами:

    - анализ брачно-миграционной структуры; - изучение генетико-демографических характеристик; - исследование полиморфных белков; - анализ частот ДНК-маркеров; - определение распространенности генов наследственных заболеваний.
Оценка параметров популяционно-генетической структуры из небиологических источников информации
Брачно-миграционная структура популяции

Брачно-миграционное поведение населения существенным образом влияет на состояние генофонда популяции, поэтому описание брачно-миграционных характеристик является обязательным при изучении популяционно-генетической структуры и медико-генетическом обследовании любых изучаемых регионов.

При изучении брачно-миграционных характеристик используют Брачные записи, анализ которых позволяет оценить такие параметры как Индекс эндогамии, индекс брачной этнической ассортативности, локальный инбридинг через модель изоляции расстоянием Малеко.

Для характеристики определенного поколения в популяции копируются брачные записи не более чем за 10 лет. Брачные записи содержат сведения о добрачной фамилии жениха и невесты, их возрасте, национальности, месте рождения и месте жительства и позволяют оценить брачную миграцию. Человек является "удобным" объектом для изучения миграционной активности, так как обладает паспортом и прочими документами. Изучение и обобщение подобной документации является одним из разделов демографической генетики. При проведении анализа исключаются следующие браки:

    - супруги после регистрации покинули исследуемую популяцию; - браки пенсионеров; - браки, в которых один из супругов - уроженец несуществующей деревни; - браки, в которых оба супруга - из не исследуемой популяции.

Конечно, бывают случаи, при которых супруги, прожив всю жизнь вместе, регистрируют брак только под старость, однако такие браки необходимо учитывать в предыдущем поколении, поскольку реальная популяция существует не только в пространстве, но и во времени, а исследование направлено на характеристику определенного поколения популяции.

Индекс эндогамии

Одной из важнейших генетических характеристик популяции является Индекс эндогамии, который с одной стороны отражает уровень миграционной активности населения, с другой - показывает уровень изолированности элементарной популяции, то есть, имеются ли в ней условия для возникновения инбридинга.

Индекс эндогамии - доля мужей и жен, родившихся в данной популяции. Чем выше уровень эндогамии в популяции, то есть чем чаще супруги происходят из одной и той же популяции, тем выше вероятность, что они являются родственниками и, следовательно, несут одни и те же гены, полученные от общих предков. Эндогамия приводит в противоположность миграциям к повышению генетических различий между субпопуляциями, входящими в состав единой популяции более высокого иерархического уровня. Эндогамия, Отражая интенсивность давления миграций, является количественной мерой генетической подразделенности.

Показано существование прямой регрессионной зависимости между миграционными характеристиками, значениями случайного инбридинга и грузом наследственной патологии. Для вычисления индекса эндогамии составляется миграционная матрица.

Миграционное поведение представителей разных этносов в полиэтнических популяциях различно, причем русское население характеризуется более высокой миграционной активностью сельского населения и большей оседлостью городского.

Этническая брачная ассортативность

Принцип свободного и случайного скрещивания в популяциях человека может нарушаться, если образование пар по какому-либо признаку происходит не случайно. В генетике такой неслучайный подбор пар носит название "Ассортативность". Ассортативность может быть по Этнодемографическим (возраст, национальность, профессия), Морфофизиологическим признакам (рост, цвет кожи, глаз) и Личностным характеристикам (уровень интеллекта).

Под Этнической брачной ассортативностью понимают Предпочтение человека в заключении брака внутри своей национальности. Количественной мерой изолированности популяций по национальному признаку является коэффициент этнической брачной ассортативности (Н), который определяется как отношение наблюдаемой доли однонациональных браков к ожидаемой доле таких браков в предположении о панмиксии. Если Н = 1, то популяция панмиксна, если Н < 1, то в популяции наблюдается отрицательная ассортативность по этническому признаку, при Н > 1 ассортативность положительна.

При проживании на одной территории различных этносов обнаруживается "эффект национального меньшинства", Заключающийся в том, что этническая ассортативность наиболее высока у представителей наименее малочисленных этносов.

Время смешения различных этносов, проживающих на одной территории можно оценить по формуле:

T = ln(1-M)/ln(1-m)

Где t - число поколений,

M - уровень смешения,

M - интенсивность генного обмена,

Ln - натуральный логарифм.

Локальный инбридинг

Между реально существующими популяциями человека постоянно происходит миграционный процесс, который вносит дополнительную генетическую изменчивость в популяцию и может приводить к изменению генных частот. Как правило, миграции способствуют выравниванию генных частот в популяциях и сдерживают процесс микродифференциации субпопуляций.

Для анализа медико-генетических результатов необходимо апеллировать показателями, одинаково пригодными как для оценки меж-, так и внутрипопуляционного родства. Этим условиям отвечает метод оценки локального инбридинга, построенный на представлении об Изоляции расстоянием Малеко, который позволяет установить зависимость степени родства супругов от расстояния между местами их рождения.

Модель популяционной структуры, построенная на представлении об Изоляции расстоянием Малеко, предполагает, что население Равномерно распределено по изучаемой территории (система односемейных хуторов), Брачные миграции изотропны (происходят отовсюду достаточно равномерно), а Вероятность каждой из них Обратно пропорциональна расстоянию между местами рождения супругов.

Сосредоточение населения в отдельных населенных пунктах с выраженной дисперсией их размеров ограничивает адекватность этой модели, однако этим обстоятельством можно пренебречь, если изучаемая территория и количество поселений на ней достаточно велико.

Отличительная особенность модели - возможность применения Только в моноэтнических популяциях. При изучении полиэтнических популяций параметры изоляции рассчитываются для каждого этноса отдельно. Использование этой модели позволяет оценить уровень инбредности популяции в тех регионах, где в силу тех или иных условий невозможно использовать изонимный метод (недолгое существование фамилий, нестрогое наследование фамилии по отцу и др.).

Расстояния между местами рождения супругов измеряются в километрах, по прямой линии. При отсутствии точной информации (исчезнувшие и переименованные деревни, неточности в брачных записях и др.) расстояния можно измерять с точностью до сельсоветов (если супруги родом из разных сельсоветов), до районов или областных центров. Для оценки инбридинга в сельской местности рассчитываются средневзвешенные по сельским советам.

Зависимость коэффициента родства Ф от расстояния d задается формулой:

(d) = ae-bd

Где Ф(d) -- средний коэффициент родства для пары индивидов, родившихся на расстоянии d друг от друга,

А -- средний коэффициент родства в локальной популяции (локальный инбридинг), то есть Ф(0)=а, который в элементарной популяции зависит от ее эффективного размера и уровня иммиграции в нее и задается уравнением:

А = 1/(4NE mE+1),

Где NE -- эффективный размер популяции (часть популяции репродуктивного возраста, заключающая брак), обычно принимаемый за треть от ее цензового размера.

Эффективное давление миграций

ME = ,

Где m -- половина доли дальних миграций, то есть

M = 1/2Р(d4/),

А k -- половина доли промежуточных миграций, то есть

K = 1/2Р(d '/ 10).

Коэффициент линейного систематического давления миграций (b), возвращающий генные частоты множества рассматриваемых популяций к равновесным значениям, вычисляется как

B = /'.

В модели изоляции расстоянием Малеко миграции делятся на длинные, короткие и промежуточные:

Длинными считаются такие миграции, при которых расстояние между местами рождение супругов

D>4/, ;

Короткими - где

D '/ 10 ,

A ' это, где d1 -- множество миграций, не включающих дальние, то есть любое d1i таково, что

D1i 4 /;

Промежуточные - в которых расстояние между местами рождения супругов d удовлетворяет неравенству:

'/10 d 4/.

На основании параметров изоляции расстоянием рассчитывается Инбредное расстояние. За расстояние между двумя популяциями принимается сумма двух элементов, первым является разность между локальным инбридингом А, подсчитанным в первой популяции, и инбридингом, который рассчитывается при помощи формулы Малеко

Ф(d)=ae-bd

На расстоянии D до второй популяции, то есть падение инбридинга. Вторым слагаемым в этой сумме будет аналогичная разность между локальным инбридингом А, подсчитанным во второй популяции, и инбридингом, подсчитанным по формуле Малеко на, естественно, том же расстоянии D от второй до первой популяции, но уже с параметрами изоляции расстоянием второй популяции. Формальная формула выглядит следующим образом:

D12=[a1-a1E-b1 d]+[a2-a2E-b2 d]

Где aI, bI - параметры Малеко в i-ой популяции, i=1,2.

Полученную метрику считают инбредным расстоянием, или расстоянием Малеко, и используют при проведении кластерного анализа, а проекцию полученной дендрограммы на географическую карту местности, называют Ландшафтом инбридинга изученной популяции, или инбредным ландшафтом, или ландшафтом Малеко.

При использовании модели изоляции расстоянием популяция ранга район является наиболее предпочтительной. Во-первых, при оценке случайного инбридинга учитываются все фамилии, а при оценке локального инбридинга рассматриваются только моноэтнические браки. Во-вторых, имеет место успешная ассимиляция мигрантов предыдущего поколения, потомки которых являются местными уроженцами, но при этом имеют "чужие" фамилии. В третьих, вполне возможно, что модель изоляции расстоянием не вполне адекватна при описании популяций, для которых отличительной особенностью является высокий уровень иммиграции.

Необходимо отметить, что при изучении количественных признаков Размер выборки должен быть не менее 30 единиц, хотя формальные расчеты иногда можно выполнить и при меньшем количестве брачных миграций, попавших в анализ.

При подсчете средневзвешенных значений для сельсоветов в качестве весов можно использовать как число браков, так и численность населения (или NE) этих сельсоветов, при этом важно, чтобы подсчет проводился одинаковым способом для всех районов исследуемого региона, хотя различия в полученных значениях невелики.

Инбредно-эндогамная характеристика

На основании проведенных исследований населения европейской части России и с целью повышения достоверности полученных результатов в лаборатории генетической эпидемиологии МГНЦ РАМН была разработана и предложена Инбредно-эндогамная (Ie) Характеристика генетической структуры популяции. Данная статистика предполагает, что инбридинг в популяции реализуется с вероятностью соответствующей индексу эндогамии и вычисляется как произведение локального инбридинга А на индекс эндогамии, что более корректно, нежели локальный инбридинг, отражает степень изолированности и уровень подразделенности популяций.

Похожие статьи




Методы исследования в генетической эпидемиологии, Оценка параметров популяционно-генетической структуры из небиологических источников информации, Брачно-миграционная структура популяции - Методы исследования популяции человека

Предыдущая | Следующая