第16章-分子流行病學(xué)

第十六章分子流行病學(xué)世間萬象，在人看來紛繁多彩

而從電子的角度來看，不過是原子的不同組合方式而已

人眼中大浪滔滔

只不過是兩個氫原子和一個氧原子結(jié)合起來跳舞而已

人眼中火車奔跑

只不過是一隊鐵原子夾雜一些硅等其他原子移動而已第一節(jié)概述

分子流行病學(xué)(molecularepidemiology)是近十幾年才迅速發(fā)展起來的一門流行病學(xué)新分支，它是由傳統(tǒng)流行病學(xué)學(xué)科發(fā)展的強烈需求和分子生物學(xué)理論和技術(shù)取得的巨大成就相結(jié)合的產(chǎn)物。一產(chǎn)生的背景(一)疾病預(yù)防控制中的需求傳染性疾病耐藥性質(zhì)粒；病原體變異；新發(fā)現(xiàn)傳染病。慢性非傳染病多病因、多階段、多基因、長潛隱期。人群易感性生物個體間的遺傳和環(huán)境不同，易感性差異很大；傳統(tǒng)流行病學(xué)無法有效測量。實驗醫(yī)學(xué)實驗醫(yī)學(xué)的病因假設(shè)和防治措施的人群檢驗。(二)分子生物學(xué)的快速發(fā)展理論的突破如：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，遺傳中心法則，遺傳密碼子，RNA逆轉(zhuǎn)錄，斷裂基因，操縱子模型，限制性內(nèi)切酶，DNA聚合酶，DNA連結(jié)酶，染色體外遺傳物質(zhì)等。技術(shù)的創(chuàng)新凝膠電泳技術(shù)，核酸體外擴增，DNA測序，蛋白質(zhì)測序，分子雜交，基因克隆，色譜技術(shù)，計算機應(yīng)用。二分子流行病學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展概念的演變定義分子流行病學(xué)的發(fā)展(一)概念的演變國外：1972年提出“流感分子流行病學(xué)”的名詞。1977年英國的定義：分子流行病學(xué)是應(yīng)用精細技術(shù)進行生物材料的流行病學(xué)研究。1986年定義：分子流行病學(xué)的核心在于把先進的實驗室方法和分析流行病學(xué)結(jié)合起來，從而查明環(huán)境和宿主病因。1993年定義：分子流行病學(xué)是在流行病學(xué)中應(yīng)用生物標(biāo)志或生物學(xué)測量。1996年定義：分子流行病學(xué)狹義上講是測量作為暴露和效應(yīng)的生物標(biāo)志——信息大分子：DNA、RNA和蛋白質(zhì)。國內(nèi)：1988年：分子生物學(xué)理論和技術(shù)應(yīng)用于流行病學(xué)的邊緣學(xué)科，主要是通過對造成某一疾病流行的病原體，在基因水平上分析其特征，從而更準(zhǔn)確地解決傳染源和傳播途徑等有關(guān)流行病學(xué)問題。1992年：利用分子生物學(xué)原理和技術(shù)，從分子乃至基因水平上研究醫(yī)學(xué)事件在人群和環(huán)境生物群眾的分布及其決定因素和調(diào)控手段的學(xué)科。

(二)定義分子流行病學(xué)是闡明人群和醫(yī)學(xué)相關(guān)生物群體中生物標(biāo)志的分布及其與疾病/健康的關(guān)系和影響因素，并研究防治疾病、促進健康的策略與措施的科學(xué)。

生物標(biāo)志（biologicalmarker，biomarker，簡稱M）指能代表生物結(jié)構(gòu)和功能的可識別物質(zhì)。分子事件（molecularevent）或分子生物標(biāo)志（molecularbiomarker）主要指代表生物結(jié)構(gòu)和功能的生物大分子特征。如DNA、RNA、蛋白質(zhì)等。將分子生物學(xué)理論和方法應(yīng)用于流行病學(xué)研究的學(xué)問。(上世紀(jì)80年代）闡明疾病和健康狀態(tài)相關(guān)生物標(biāo)志(或分子事件)在人群和生物群體中的分布及其影響因素,并研究防治疾病、促進健康的策略和措施的科學(xué)。（第四版）闡明人群和醫(yī)學(xué)相關(guān)生物群體中生物標(biāo)志的分布及其與疾病/健康的關(guān)系和影響因素，并研究防治疾病、促進健康的策略與措施的科學(xué)。（第五版）血清流行病學(xué)應(yīng)用血清學(xué)方法對血清中各種成分（包括抗原、抗體、代謝產(chǎn)物、生化物質(zhì)、營養(yǎng)成分及遺傳因子等）的出現(xiàn)和分布進行研究。1950年P(guān)aul等首先提出“血清流行病學(xué)”。1960年WHO建立了三個血清參考庫，分別設(shè)在美國耶魯大學(xué)、原捷克斯洛伐克布拉格流行病學(xué)和微生物學(xué)研究所和南非約翰內(nèi)斯堡醫(yī)學(xué)中心。人類基因組流行病學(xué)

1998年由Khoury和Dorman提出人類基因組流行病學(xué)(humangenomeepidemiology,HuGE)的概念，定義：應(yīng)用流行病學(xué)與基因組信息相結(jié)合的研究方法，開展以人群為基礎(chǔ)的研究，評價基因組信息（基因或基因變異及其相應(yīng)編碼的產(chǎn)物）對人群健康和疾病的流行病學(xué)意義。(三)分子流行病學(xué)的發(fā)展研究內(nèi)容更加豐富傳染病、慢性非傳染病、健康狀態(tài)。研究手段越來越多主要是分子生物學(xué)方法和技術(shù)。應(yīng)用范圍不斷擴大流行病學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、遺傳學(xué)、環(huán)境科學(xué)和人類學(xué)等。

暴露生物標(biāo)志-------------------外暴露標(biāo)志(EEM)與劑量(EED)內(nèi)暴露標(biāo)志(IEM)與劑量(IED)

生物作用標(biāo)志(BAM)與劑量(BAD)____________________________________________________↓↓↓↓↓健康疾病連續(xù)帶：健康態(tài)←→亞健康態(tài)←→潛在疾病態(tài)←→臨界疾病態(tài)←→亞臨床態(tài)←→臨床態(tài)效應(yīng)生物標(biāo)志：

HCMEBEM

ASFMPMSCCMCDM

↑↑↑↑↑易感生物標(biāo)志-----------------------------易感標(biāo)志與水平(SM&SL)

暴露----------------------暴露(E)與劑量(ED)↓結(jié)局

----------健康態(tài)(HC)←···機體···→臨床態(tài)(CD)(健康疾病連續(xù)帶)三與傳統(tǒng)流行病學(xué)的關(guān)系傳統(tǒng)流行病學(xué)分子流行病學(xué)第二節(jié)研究內(nèi)容

生物標(biāo)志（測量指標(biāo)）的研究暴露測量及其與疾病的關(guān)系效應(yīng)測量及其與疾病的關(guān)系易感性測量及其與疾病的關(guān)系疾病防治效果評價

生物標(biāo)志

暴露標(biāo)志與疾病或健康狀態(tài)有關(guān)的暴露因素的生物標(biāo)志，包括外暴露標(biāo)志和內(nèi)暴露標(biāo)志。效應(yīng)標(biāo)志指宿主暴露后產(chǎn)生功能性或結(jié)構(gòu)性變化的生物標(biāo)志，如突變的基因、畸變的染色體等。易感標(biāo)志指宿主對疾病發(fā)生、發(fā)展易感程度的生物標(biāo)志。

生物標(biāo)志暴露測量效應(yīng)測量易感性測量防治效果評價外暴露標(biāo)志是指暴露因素進入機體之前的標(biāo)志和劑量如病毒、細菌、生物毒素、吸煙煙霧、環(huán)境物質(zhì)等內(nèi)暴露標(biāo)志指暴露因素進入機體之后的標(biāo)志對生物性病原因子，可以是生物病原因子本身、其代謝產(chǎn)物或與宿主體內(nèi)生物大分子結(jié)合產(chǎn)物，像病毒整合基因、生物毒素-DNA加合物等對非生物性病原因子,可以是體內(nèi)轉(zhuǎn)運分子、代謝產(chǎn)物或與宿主靶體結(jié)合物等

生物標(biāo)志的篩選

具有較好的特異性和穩(wěn)定性檢測方法具有較高的靈敏度，特異度高檢測方法快速、簡便

生物標(biāo)志特性

分子特性化學(xué)結(jié)構(gòu)、組成、物理特性和穩(wěn)定性等時相特性即生物標(biāo)志在不同HDC階段的表現(xiàn)和意義個體內(nèi)變異生物標(biāo)本采集時間、部位等不同造成個體間變異不同生物個體的檢測結(jié)果不相同群體間變異不同生物群體的檢測結(jié)果不相同儲存變異生物標(biāo)志的生物特性、儲存條件、儲存時間等都會影響其檢測結(jié)果實用性

研究樣本一般較大一定的實驗室條件可信性可信性強有效性靈敏度和特異度，注意區(qū)分流行病學(xué)的靈敏度和實驗室測量中所謂的敏感性的不同生物標(biāo)志檢測方法暴露測量

外暴露研究

指環(huán)境因素暴露，分為生物性因素和非生物性因素。作為分子流行病學(xué)測量的生物標(biāo)志一般是生物性病原因子，如病原生物、生物毒素等。生物標(biāo)志

暴露測量效應(yīng)測量易感性測量防治效果評價生物性病原因子檢測鑒定流感嗜血桿菌病原生物進化變異規(guī)律研究

O157大腸桿菌確定傳播途徑

S.munchen菌感染非生物性因素的暴露測量吸煙煙霧

內(nèi)暴露研究

傳染性疾病

感染狀況傳染源追蹤

慢性非傳染性疾病內(nèi)暴露水平生物作用水平效應(yīng)測量

傳染病

免疫效應(yīng)病理性效應(yīng)

慢性非傳染病

基因表達異常和代謝異常基因突變或染色體畸變

健康狀態(tài)

生物標(biāo)志暴露測量

效應(yīng)測量易感性測量防治效果評價易感性測量

遺傳性疾病

Huntington病應(yīng)用分子流行病學(xué)方法很快確定了HD基因緊密連鎖遺傳位點D4S10及其DNA標(biāo)志。慢性非傳染病

載脂蛋白E(apoE)不同基因型在動脈粥樣硬化和冠心病發(fā)病中的易感性是不同的。傳染病

不同基因特征的人群對HIV的易感性也具有很大差異。生物標(biāo)志暴露測量效應(yīng)測量

易感性測量防治效果評價疾病防治效果評價

預(yù)防接種效果評價預(yù)防接種相關(guān)發(fā)病研究慢性非傳染病防治效果控制生物標(biāo)志暴露測量效應(yīng)測量易感性測量

防治效果評價

第三節(jié)研究方法

測量指標(biāo)標(biāo)本采集現(xiàn)場調(diào)查研究方法實驗室檢測技術(shù)研究設(shè)計資料分析

測量指標(biāo)的選擇的原則生物標(biāo)志應(yīng)特異、穩(wěn)定標(biāo)本采集、儲存方便檢測方法比較簡單、實用，而且操作規(guī)范，便于與同類研究結(jié)果比較檢測方法靈敏度和特異度高

測量指標(biāo)暴露指標(biāo)最好能代表接觸劑量或生物作用劑量易感性指標(biāo)

一般選擇抗體水平作為傳染病易感性指標(biāo)，易感基因及其表達產(chǎn)物等作為心腦血管病、惡性腫瘤、糖尿病、遺傳病等慢性非傳染病的易感性標(biāo)志。

效應(yīng)指標(biāo)

一般以最早期生物效應(yīng)標(biāo)志作為探索暴露因素的致病作用或干預(yù)措施的短期效果評價指標(biāo)，如抗體產(chǎn)生、代謝異常、基因表達異常等選擇結(jié)構(gòu)和功能改變作為確定暴露的致病作用和早期診斷、早期預(yù)防的指標(biāo)