Корреляционный анализ в психогенетике. Коэффициенты Хольцингера и Игнатьева.

Ответы на вопросы по психогенетике

При составлении групп моно- и дизиготных близнецов по изучаемому дискретному признаку (например, болезни) определяют коэффициент парной или пробандовой конкордантности.

Пары родственников могут быть либо

- конкордантными по альтернативным признакам (оба родственника имеют или не имеют данный признак), либо

- дискордантными (лишь один из пары родственников обладает данным признаком).

Для оценки конкордантности подсчитывают процент совпадения альтернативных признаков в парах родственников. При этом те индивиды, которые обладают интересующим нас признаком, называются пробандами.

Коэффициент парной конкордантности указывает на относительное число пар, в которых оба партнера несут изучаемый признак, и вычисляется отдельно для разных пар сравнения (Биологические родители - Дети, Усыновители-Дети; Монозиготные близнецы, Дизиготные близнецы):

, где

К – коэффициент конкордантности,

С- число конкордантных (сходных) пар,

Д – число дискордантных (различающихся) пар.

Коэффициент К выражают либо в долях единицы, либо в процентах.

Например, оказалось, что для 20 пробандов (МЗ близнецов), больных диабетом, в 15 случаях был болен и партнер пробанда, тогда как в оставшихся 5 парах партнеры оказались здоровыми. В данном случае конкордантность (С) равна:

С = (15/20)100 = 75%.

В то же время из 20 пробандов ДЗ близнецов лишь у 10 оказался болен и другой член пары. В этом случае конкордантность ДЗ близнецов равна:

С = (10/20)100 = 50%.

Сравнивая МБ (100% общих генов), с ДБ (50%), можно достаточно обосновано судить о роли генетических и средовых факторов.

Если у монозиготных близнецов коэффициент высок, а у дизиготных низок, то делается заключение о значительном вкладе генетических факторов в разнообразие признака. Если различия между близнецами МЗ и ДЗ не значимы, то предполагается, что разнообразие рассматриваемого признака обусловлено влияниями внешней среды.

При моногенных болезнях ожидается, что конкордантность МЗ-близнецов близка к 100% (при условии полной пенетрантности). У ДЗ — 25% при болезнях с аутосомно-рецессивным типом наследования и 50% — с аутосомно-доминантным. При болезнях с наследственной предрасположенностью конкордантность партнеров МЗ близнецовой пары никогда не достигает 100% и может быть относительно низкой, однако аналогичный показатель у ДЗ-партнеров оказывается по крайней мере в 2,5 раза ниже.

Таким образом, чем выше внутрипарное сходство МБ по сравнению с ДБ, тем значительнее вклад ген. компоненты в развитие признака;

если коэффициенты МБ и ДБ равны - это свидетельство сильного влияния среды.

Сопоставление оценок конкордантности дает возможность оценить долю влияния наследственных факторов – наследуемости (Н) - на изменчивость исследуемого признака.

Для оценки коэффициента наследуемости, при сопоставлении показателей конкордантности используется формула Хольцингера:

или

где К_мБ — показатель конкордантности МЗ близнецов в процентах,

К_дБ — показатель конкордантности ДЗ близнецов в процентах.

Итак, в приведенном примере коэффициент наследуемости (в широком смысле слова) равен 0,5.

При значениях коэффициента наследуемости 1 > Н > 0,7 считается, что признак детерминируется в основном генетическими факторами. Значения Н в пределах 0,4—0,7 рассматриваются как свидетельство в пользу наследственной предрасположенности, реализующейся под воздействием средовых факторов.

В тех случаях, когда анализируются непрерывно распределенные признаки (например, рост, вес, IQ и т.д.), в качестве меры фенотипического сходства между родственниками используются коэффициенты корреляции.

Коэффициенты корреляции обычно вычисляются по схеме однофакторного дисперсионного анализа.

Корреляции между показателями родственников разных типов несут специфическую информацию о разных составляющих фенотипической дисперсии в популяции (табл.).

Таблица

Вклады аддитивного (V_A), неаддитивного (V_D) и общего средового (V_EC) компонентов фенотипической дисперсии в величину фенотипических корреляций родственников разных типов

Типы родственников	V_A	V_D	V_EC
Биологические родители и дети	½		V_{С (Б-Д)}
Усыновившие родители и приемные дети			V_{С (У-Д)}
Сибсы с одним общим родителем	¼		V_{С (ПСи)}
Сибсы	½	¼	V_{С (Си)}
ДЗ близнецы	½	¼	V_{С (ДБ)}
МЗ близнецы			V_{С (МБ)}

Примечание. Здесь и далее: БД — родители и дети; УД — усыновившие родители и приемные дети; ПСи — полусибсы; Си — полные сибсы; ДБ — дизиготные близнецы; МБ — монозиготные близнецы

Например, при изучении пары усыновивший родитель — приемный ребенок (У-Д) можно получить оценку вклада общей семейной и родительско-детской среды.

Если же изучать только корреляции биологических родителей и детей, то разделить составляющие генетической аддитивной дисперсии и родителъско-детской среды невозможно, поскольку их объединяет и общая среда, и 50% общих генов.

Этот метод можно применять только в сочетании по крайней мере с каким-то еще одним методом, который позволил бы разделить влияния генетических и средовых компонентов.

В качестве иллюстрации рассмотрим два метода, которые используют для разделения генетической и средовой составляющих фенотипической дисперсии в популяции.

Метод близнецов.

Этот метод, без сомнения, был и до сих пор является одним из ведущих методов психогенетики. Классический вариант близнецового метода основывается на том, что монозиготные (МЗ) и дизиготные (ДЗ) близнецы характеризуются различной степенью генетического сходства, в то время как их среда может считаться приблизительно одинаковой.

На языке составляющих фенотипической дисперсии это можно выразить так:

Если соотнести первое и третье уравнения, получим:

МЗ близнецы представляют собой идентичные генетические копии друг друга, поэтому теоретически корреляция МЗ близнецов по признаку, вариативность которого в популяции находится полностью под генетическим контролем, должна равняться 1,0.

Разницу между 1,0 и реальной корреляцией МЗ близнецов можно объяснить влияниями индивидуальной средыили ошибки измерения (компонент V_N содержит в нерасчлененном виде обе эти составляющие).