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
-
Биологическими маркерами принято считать устойчивые биохимические, физиологические, анатомические и иные признаки организмов, варьирующие в норме в...
-
Оценка случайного инбридинга методом изонимии - Методы исследования популяции человека
Фамилия - основная часть триединого полного русского именования человека - является очень интересным словом, которое может расцениваться и как памятник...
-
Генетические регистры - Методы исследования популяции человека
Определение распространенности максимально возможного числа нозологических форм наследственных заболеваний в популяции, возможно, путем создания...
-
Статистические методы - Методы исследования популяции человека
Статистика Нея На основании данных о численностях фенотипов рассчитывают частоты соответствующих аллелей всех исследованных полиморфных систем, величину...
-
Полиморфные белки - Методы исследования популяции человека
Изучая генетическую структуру населения определенного региона проводятся исследования генетико-биохимического полиморфизма систем транспортных белков...
-
Миграции - Генетические процессы в популяциях
Равновесие генных частот в популяции предполагается при отсутствии миграций. Наряду с этим, между реально существующими популяциями человека постоянно...
-
ДНК-маркеры - Методы исследования популяции человека
Для изучения структуры генофонда и этногенеза современных популяций человека в качестве первых молекулярно-генетических маркеров стали использовать...
-
Генетико-демографическая характеристика популяций - Методы исследования популяции человека
Демографические параметры, витальные статистики и индекс Кроу и его компоненты, позволяют оценить интенсивность естественного отбора в популяции и...
-
Груз наследственных заболеваний является составной частью общего генетического груза популяций. Оценка отягощенности наследственной патологии в...
-
Факторы популяционной динамики, Инбридинг - Генетические процессы в популяциях
Инбридинг Понятие "инбридинг" широко используется в популяционной генетике при описании особенностей генетической структуры популяций. Случайное...
-
Генетический скрининг взрослых - Геном человека
В настоящее время нет общенациональных программ генетического скрининга взрослого населения, но некоторые достижения заслуживают упоминания. Лучшим...
-
"Обзорный" метод - Методы исследования популяции человека
Наиболее полноценным методом проведения популяционно-генетических исследований является "обзорный". Данный метод позволяет проводить обследование и...
-
Предмет генетической эпидемиологии, Генетическая эпидемиология - Генетические процессы в популяциях
Генетическая эпидемиология В середине 50-х годов 20 века оформилось новое научное направление - генетическая эпидемиология, которая реализуется при...
-
Основные методы, которые были использованы при исследовании видов рода Amanita Fr. - это среднемасштабный маршрутный метод исследования микобиоты и...
-
Научное познание: структура и методы - Естествознание - единая наука о природе
Структура научного познания Понятие метода и методологии (и границы научного метода) Классификация методов научного познания Главное назначение научной...
-
Скринирующие программы - Методы исследования популяции человека
Государственные скринирующие программы на наследственные болезни обмена у новорожденных, один из примеров подобных исследований. Первый этап скрининга...
-
Если в эпоху палеолита потребовалось 30 тыс. лет для удвоения населения мира, то к началу нашей эры удвоение происходило уже за 1 тыс. лет, к середине 19...
-
Нами была проведена сравнительная оценка различных механизмов персистенции вируса в организме гусениц непарного шелкопряда и условия ее перехода в острое...
-
Методы, используемые в исследовании: Анкетирование - метод получения психологической информации, а также социологических и демографических данных -...
-
Методы и организация исследования Анализ литературных источников проводился на всех этапах исследования. Анализ специальной научно-методической...
-
Генетический скрининг новорожденных - Геном человека
Основная цель генетического скрининга новорожденных состоит в * Обнаружении аномалий еще до того, как они станут симпоматичными, дабы успеть применить...
-
Расшифровка генетической информации - ДНК
Полимерные цепи белков состоят из мономерных звеньев - аминокислот и последовательность расположения их в белковой молекуле строго специфична. В связи с...
-
Микроскопический метод исследования предусматривает наблюдение за живыми и убитыми микробами в окрашенном и неокрашенном состоянии. Различают простые и...
-
Генетические методы изучения биопленок - Использование микробных биопленок в промышленности
Для выявления генов, участвующих в генетическом контроле любого процесса, используются методы направленного и ненаправленного (инсерционного)...
-
6.1 манифестная форма (на ЭКГ признаки предвозбуждения желудочков в виде дельта-волны) 6.2 преходящая форма (эпизоды ЭКГ, на которых регистрируются...
-
Понятие "стресс-теста" в кардиологии включает в себя оценку функционального резерва и состояния сердечно-сосудистой системы при выполнении различных...
-
В настоящее время в систематике бактерий осуществляется пересмотр сложившихся представлений, который благодаря своему бурному характеру и значению...
-
- Оценить распространенность и интенсивность основных стоматологических заболеваний. - Выявить потребность в их профилактике и лечении. - Определить...
-
Материал исследования Исследования проводили в период вегетативного сезона 2011-2015 гг. Сбор осуществляли преимущественно маршрутным методом. В ходе...
-
Общенаучные методы исследования - Методология научного исследования в естествознании
Процесс познания как основа любого научного исследования представляет собой сложный диалектический процесс постепенного воспроизведения в сознании...
-
Ионизирующим излучением называется любое излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды. Ионизирующее излучение бывает электромагнитным и...
-
Не существует таких явлений природы, технических или социальных процессов, которые были бы предметом изучения математики, но при этом не относились бы к...
-
Именно броуновское движение органических молекул в водной среде является причиной не только самоорганизации БС, но и их самовосстановления....
-
Методы исследования Испытуемым на первом этапе было предложено ответить на вопросы о заинтересованности в психотерапии: - Хотите ли Вы обратиться к...
-
Содержание понятия функционального состояния Проблема функциональных состояний человека в труде, физиологии, психофизиологии, психологии, педагогике,...
-
Оказалось, что в глубинах океана существуют места, где жизнь в буквальном смысле бьет ключом. Удивительно богатые сообщества возникают там, где из...
-
ВВЕДЕНИЕ Близнецовый психогенетический наследственность генотип Психогенетика - наука о наследственности и изменчивости психических свойств, возникшая на...
-
Процесс саморегуляции в дубраве проявляется в том, что все разнообразное население леса существует совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь...
-
Возможные последствия клонирования человека - Клонирование
Споры по поводу запрещения клонирования чуть было не привели к свертыванию проекта Уилмута, но ученым удалось отстоять результаты своей работы и...
-
Инструментальные методы исследования - Оценки функционального состояния почек
Ультразвуковое исследование (УЗИ) органов мочевой системы Позволяет оценить размеры, положение, форму, структуру и функциональное состояние почек и...
Методы исследования в генетической эпидемиологии, Оценка параметров популяционно-генетической структуры из небиологических источников информации, Брачно-миграционная структура популяции - Методы исследования популяции человека