中华流行病学杂志2000年第21卷第5期

俞顺章陈声林

关键词：分子流行病学

近50年来，分子生物学的突飞猛进发展，极大地提高和加深了人们对生命现象本质的认识。流行病学吸收分子生物学的研究成果，不断利用分子生物学的新理论、新技术、新方法，从分子或基因水平上，研究疾病和健康状况在人群中的分布和影响因素，以及预防和控制疾病，从而为流行病学研究提供了新的方法和新的起点，大大丰富了流行病学研究内容。20多年来，流行病学和分子生物学的相互融合，逐渐衍生出分子流行病学这门新兴的分支学科。国内分子流行病学的起步虽然较国外晚，但经过不断努力，已取得了一定的发展。

一、国内分子流行病学研究状况

国内自1985年开始，将分子生物学中的探针杂交、限制性内切酶图谱分析等技术，应用于流行病中疾病诊断以及追踪传染源的调查研究。1990年后在流行病学教材中正式列入分子流行病学一章，并认为分子流行病学是将传统的流行病学原理和方法与现代分子生物学技术相结合，将人群中疾病和健康与实验室中各种检验方法相结合的一门科学。从1992年第4期起，《中华流行病学杂志》连续7期发表文章，介绍分子流行病学的产生、定义、研究内容、研究手段及其应用。1995年后，有关分子流行病学研究的报道逐渐增多。

经过短短15年左右时间，国内分子流行病学经历了从产生到起步发展的过程,成立了分子流行病学学术组，并召开了学术会议，出版了专集；由第四军医大学出版了国内专家编写的《分子流行病学》专著；出现了有一定规模的从事分子流行病学研究工作的队伍；研究内容由传染病病原体研究，到疾病的传播途径和规律，再到肿瘤等慢性病研究，研究领域逐渐扩展。

分子流行病学的发展使流行病学从发病或死亡的统计，传染病三环节二因素调查，进一步发展到为打开“黑匣子”的阶段，研究了解暴露、易感和体内变化的实质。

1.病原体分型和检测：分子流行病学研究最早开始用于对传染病的病原体基因分型，并调查病原体的分布规律。在传染病流行中，对病原体进行准确的分型，对疾病的防治十分重要。由于病原体表型特征的不稳定性和易变性，以表型特征研究的分型方法，如血清学、生化学等，就存在缺陷。而基因型是遗传特征，相当稳定可靠，可以作为病原体鉴定和诊断的重要依据。细菌的产毒、耐药特性都与细菌质粒有关，徐兆炜等(1986年)对在同一地区分离的134株痢疾杆菌进行质粒图谱分析，发现虽然部分菌株耐药谱不同，但仍可呈现为相同的质粒图谱，这对于鉴定菌株，追踪耐药菌株来源极有帮助。rRNA基因是细菌染色体上编码rRNA的DNA序列，属保守基因序列。徐文斌等(1996年)对不同地区、不同时间分离到的119株伤寒沙门氏菌进行rRNA(RTs)的基因多态性分析，119株细菌可分为38个RTs，其中RT9和RT11是造成我国伤寒流行的主要RTs。对于病毒的分型，可以采取先进行病毒的细胞培养，病毒增殖到一定程度后，提取病毒DNA，再进行限制性内切图谱分析。

PCR技术的出现，使对病原体分析过程更加简化、快捷。首先设计引物，PCR扩增病原体DNA中一段保守的基因片段，然后进行酶切分析。例如，苏虹等(1997年)利用逆转录-多聚酶链反应(RT-PCR)和限制性片段长度多态性(RFLP)分析安徽HCV基因型的分布，结果表明，安徽HCV感染以Ⅱ型为主，其中北部地区Ⅲ型感染多于南部，而Ⅱ型北部少于南部。对病原体的基因型、多态性、变异性可以应用单链构象多态性(SSCP）、脉冲场电泳（PFGE）以及序列分析等多种方法进行分析。

基因的多态性也表现为酶分子的多态性，对酶分子的多态性的研究，也可了解不同病原体间遗传关系、分类分型。段广才等(1996年)应用多位点酶电泳法（MEE）对471株霍乱弧菌进行分类，结果证实古典型和埃尔托型流行株遗传关系紧密；非流行株相互间流行关系较远。O139群与O1群流行株有相同的霍乱毒素（CT）片段，应按流行株对待。

对病原体的检测，以往多使用病原体培养、生化分析、血清学和免疫学检测等，上述方法都存在各种缺陷，如检测时间长、灵敏度、特异度不高等。利用放射性同位素标记探针检测病原体，是一种灵敏、特异的检测方法。除用同位素标记探针外，更多的使用非同位素如地高辛、生物素等标记探针，增加了安全性。核酸分子杂交方法检测病原体，在流行病学研究中应用日益增多。王云飞等(1994年)对不同基因型人乳头瘤病毒(HPV)在宫颈癌、尖锐湿疣等中起不同作用进行了研究，证明HPV11/6型引起性传播的尖锐湿疣；而HPV 16/18型则与宫颈癌关系密切，HPV52/58型与宫颈癌关系还有待证实。

PCR不仅可以用于基因分离、克隆和序列分析，还可用于检测病原体。蔡庆等(1997年)在产毒大肠杆菌(ETEL)肠毒素基因内设计3对引物，1次PCR可扩增3种肠毒素基因片段，可同时检测5种基因型的ETEL。另外，多基因PCR法选择高度保守区、特异、稳定、不重复的引物可以同时检测多种病原体。

2.人群中疾病流行规律、传播机制研究：目前疾病在人群中流行的现象比以往更加复杂，已由三环节二因素向三要素，甚至四要素发展。病因已由单病因、单效应，向多病因、单效应，甚至多病因、多效应发展。传播机制也由水平传播、垂直传播（母婴传播）到混合传播。疾病侵入人体途径亦日益复杂。疾病中隐性病例与显性病例的比例不断上升，非典型和隐性感染者越来越多。传染病的潜伏期和非传染病的潜隐期也越来越长了，而发病的频率则越来越低。因此，使用传统的检测方法，调查传染源、传播途径，确定疾病流行规律，就往往存在一定的困难。

解决上述困难的主要途径之一是发展分子流行病学。使检测手段更加先进、敏感度和特异度更高。HBV的垂直传播一直是人们关注的问题,既往的有关研究，都缺乏直接的证据，证明垂直传播的存在。唐时幸等(1991年)使用核酸分子杂交法，从胎儿胎盘组织中检测到HBV dNA，说明HBV可通过胎盘屏障感染胎儿，而且调查还发现，母亲HBV dNA阳性，胎儿宫内感染的机会大大增加。HBV可以通过母亲传染给胎儿,还可能由父亲传染给后代。王培林等(1998年)对乙型肝炎患者家系进行分子流行病学调查，比较男性患者病前所生子女HBV dNA U5样序列片段检出率及HBsAg、HBeAg 和抗-HBc阳性率，都显著低于男性患者病后所生子女，提示HBV可能通过HBV DNA 整合的精子，使后代感染HBV。

分析病原体，分离鉴定其亚型，对于追踪传染源和传播途径，采取相应的预防措施，有重要意义。李允文等(1997年)对湖北省20例经血感染HIV的感染者携带的病毒株进行基因序列测定和亚型分析，分析结果显示，20例感染者携带的都是HIV-1 b亚型，彼此间基因离散率1.9%,毒株与云南静脉吸毒者及河南、四川的经血感染人群中HIV-1 B亚型密切相关，提示艾滋病在我国有从沿海边境地区向中部地区逐渐蔓延的趋势。

3.在慢性病研究中的应用：随着生活水平的提高，以及疫苗的广泛使用，传染病的发病率和死亡率逐渐降低，而心血管病、肿瘤等慢性疾病的发病率和死亡率在不断上升，成为威胁人类健康的主要疾病。因此，对慢性病的病因研究有重要意义。

肿瘤的产生和发展与癌基因、抗癌基因激活或失活有关。P53基因是一种作用广泛的抑癌基因,该基因的突变导致肿瘤。高振强等(1997年)用PCR结合单链构象多态性(SSCP)技术分析原发非小细胞肺癌中P53基因的突变谱，发现128例中94例发生突变，其中86例为点突变，点突变以G→T和T→G为主，占63.9%,不同致癌物可能引起特异的碱基突变，芳香烃类致癌物易导致G→T和T→G突变，因此，推论该地区居民肺癌可能主要由芳香烃类致癌物引起。为探索肿瘤的病因，筛选高危人群和肿瘤的早期诊断，应用随机引物聚合酶链反应(AP-PCR)和差异杂交等方法，寻找肿瘤发生的相关基因，亦是目前研究的一个热点。

传统流行病学对肿瘤的研究，往往局限于对环境因素的大体观察，而对其在体内的转归和其他因素的影响，则研究较少。例如，大量的流行病学调查研究表明，黄曲霉毒素(AFT)与肝癌的发生密切相关，食用受黄曲霉毒素污染粮食越多的地区，其肝癌的发病率也越高。尔后对AFT在体内的暴露生物标志物后效应标志物的分子流行病学研究发现，AFT在体内氧化酶的作用下，形成AFT环氧化物，此环氧化物易与DNA分子N⁷鸟嘌呤残基结合，造成DNA的损伤。另外，肝癌的发生与人体解毒酶系统某些解毒酶缺陷有关，其中研究较多的是谷胱甘肽转硫酶(GST)。董传辉等(1997年)检测比较病例和对照血标本组织中GSTT1基因缺失，对照人群中GSTT1基因缺失比例为35%，肝癌病例该基因缺失比例为55%，OR值2.30，比较肝癌病例和对照GSTT1与GSTM1联合基因型的分布情况发现，至少有一种基因缺失者较两种基因均存在者患肝癌危险增加了3.7倍。作者认为GSTT1基因缺失可能导致机体对黄曲霉毒素和其他化学致癌物解毒能力下降。除谷胱甘肽转硫酶外，细胞色素酶(P450)、微粒体中环氧化酶等代谢酶的基因多态性与肿瘤的关系的分子流行病学研究，也有大量报道。

心血管疾病包括高血压、冠心病和动脉粥样硬化等，其病因可能与多种因素，如饮食、紧张焦虑、遗传等有关。而分子流行病学则进一步从基因水平对其病因进行研究。脂蛋白脂酶(LPL)能促进乳糜微粒和极低密度脂蛋白中甘油三酯(TG)分解，如果LPL活性降低，TG含量增高，高密度脂蛋白胆固醇(HDL-L)降低，导致冠心病的产生。钱卫冲等(1998年)对106例冠心病病例的病例对照研究发现，LPL pVUⅡ(--)基因型和单倍体基因型H^+<