Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Комплексное медико-популяционно-генетическое изучение населения Карачаево-Черкесской республики (КЧР) проводится сотрудниками лаборатории генетической эпидемиологии Медико-генетического научного центра с 2013 года. Иследование проводится по стандартному протоколу, разработанному в лаборатории более 30 лет назад под руководством Е.К.Гинтера и А.А.Ревазова и успешно применяемому в настоящее время. Единообразие сбора и обработки материала позволяет проводить адекватное сравнение результатов всех исследований по данному направлению.

Протокол включает в себя обследование населения выездной бригадой врачей различных специальностей, ориентированных на диагностику наследственной патологии (генетик, педиатр, офтальмолог, ортопед, невролог, дерматолог, сурдолог). Подтверждающая ДНК-диагностика осуществляется сотрудниками других лабораторий Центра или (в случае полноэкзомного и полногеномного секвенирования) другими институтами. Сбор популяционно-генетической и генетико-демографической информации как биологического (кровь), так и небиологического (паспортные и анкетные данные) характера осуществляется в этих же популяциях, что предполагает комплексную оценку населения регионов через различные системы. Далее составляются базы данных, реестры, регистры.

Ранее подобным образом обследовано население Костромской, Кировской, Архангельской, Брянской, Ростовской областей, республик Марий Эл, Чувашия, Удмуртия, Татарстан, Башкортостан, Адыгея, Краснодарского края с общей численностью обследованного населения более 3 млн.человек. Обследование населения по единому стандарту позволяет проводить различные виды сравнительного анализа, не только выявляя очаги накопления отдельных нозологий в регионах и этносах, но и объясняя механизм локальной аккумуляции заболеваний [8]. Результаты этих исследований отражены в отечественной (журналы Генетика, Медицинская генетика, Педиатрия, Офтальмология, Стоматолог и др.) и зарубежной печати (Science, European Journal of Human Genetics и др.), издан ряд монографий.

Неоднократно было показано, что особенности распространения наследственной патологии, а также характер груза и спектр наследственных болезней находятся в прямой зависимости от популяционно-генетических параметров изучаемого региона. На основании рассчитанных популяционно-генетических характеристик осуществлен успешный прогноз распространенности наследственной патологии на еще необследованные территории региона [7]. Молекулярно-генетические анализы дорогостоящи и трудоемки, а получение популяционно-генетических характеристик из небиологических источников информации позволяет провести экспресс-оценку параметров популяционно-генетической структуры относительно дешево, легко и быстро.

К небиологическим источникам информации относятся частоты фамилий, обычно получаемые из списков избирателей, длины брачных миграций, подсчитанные на основании мест рождения супругов по сведениям ЗАГСа или похозяйственных книг, и демографические анкеты, полученные путем опроса женщин пострепродуктивного возраста (старше 45 лет). Фамилии давно традиционно используются при популяционно-генетических исследованиях в качестве квазигенетического маркера как зарубежными, так и отечественными исследователями. По классическому постулату Мортона «использование фамилий в качестве селективно нейтрального маркера имеет информационную ценность, равную лучшей кодоминантной генетической системе» [12]. Использование фамилий в качестве квазигенетического маркера имеет ряд ограничений. В популяции должно практиковаться патроклинное (т.е. по отцу) наследование фамилий, фамилии должны использоваться достаточно долго (не менее 10 поколений) и иметь монофилетичное происхождение (хотя бы априорно).

Карачаево-Черкесия характеризуется полиэтническим составом населения, причем пять этносов – карачаевцы, русские, черкесы, абазины и ногайцы - значительно представлены в Республике. По материалам Всероссийской переписи населеняи 2010 года [1] карачаевцы составляют 40,67%, русские – 31,40%, черкесы – 11,82%, абазины – 7,73%, ногайцы – 3,28% населения. В Республике наблюдается компактное проживание представителей различных этнических групп: карачаевцы – в Карачаевском, Малокарачаевском, Усть-Джегутинском и Прикубанском районах, абазины – в Абазинском районе, ногайцы – в Ногайском, черкесы – в Хабезском районе. В остальных районах представители этих этносов проживают также компактно, но занимают лишь часть района. Русские проживают преимущественно в городах – Черкесске, Карачаевске, Усть-Джегуте, Теберде. Впервые в наших исследованиях мы работаем в популяции, где широко представлены более трех этнических групп наесления.

Фамилии успешно применены нами для описания популяционно-генетической структуры карачаевцев [4], черкесов, ногайцев [5] и абазин [3] по отдельности. Скоррелированность параметров, полученных разными методами из различных источников информации свидетельствует о корректности проведенных исследований и расчетов. Для русских распределение фамилий не рассматривалось и, соответственно, не вычислялись популяционно-генетические характеристики, т.к. русские не являются коренным населением Северного Кавказа и в значительной степени являются мигрантами из разных регионов России и не только РФ, не образовов популяцию в классическом смысле этого определения: «под термином «популяция» понимают совокупность особей определенного вида, в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется та или иная степень панмиксии и нет заметных изоляционных барьеров, которая отделена от соседних таких же совокупностей особей данного вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции» [10]. Однако вопрос совокупности основных этносов в рамках КЧР до сих пор нами не рассматривался. Изучению фамильных статистик для популяции ранга «республика» посвящено настоящее сообщение. Помимо чисто утилитарных потребностей медико-генетического консультирования популяционно-генетические исследования человека являются самостоятельным научным направлением и представляют интерес для генетиков, антропологов, историков, краеведов, социологов.

Рис.1 Дендрограмма по матрице фамильных дистанций по частым фамилиям

На рис.1 представлена дендрограмма, составленная по треугольной матрице фамильных дистанций размера [11×11], подсчитанных по частым фамилиям КЧР (хотя бы в одном районе частота фамилии более 0,1%), в анализе участвует 1022 фамилии. Фамильные дистанции рассчитаны по формуле:

Фамилии рассматривались как аллели одного локуса, p1k и p2k частоты k-ой фамилии в изучаемых 1-ой и 2-ой популяциях [11]. Пошаговая кластеризация проведена среднесвязывающим методом [2]. Фамилии выбраны из списков избирателей тотально, затем отобраны частые. Использование частых фамилий отсекает фамилии случайных мигрантов и вырождающиеся фамилии, так что в основном мы имеем дело с фамилиями коренного населения популяции. Допускается использование и других частотных критериев. Мы выбрали именно этот, т.к. (см.формулу) при произведении двух величин менее 0,001 каждая под радикалом получается практически нулевое значение. Использование подобного метода увеличивает масштаб рассматриваемых характеристик, делая более значимыми имеющиеся различия. Поскольку дети обычно носят фамилию одного из родителей (редко – обоих), то мы полагаем, что имеем дело с тотальной выборкой фамилий.

Порядок кластеризации представляется достаточно естественным и ожидаемым – сначала в общий кластер объединяются районы, населенные преимущественно карачаевцами (Карачевский, Малокарачаевский, Усть-Джегутинский, Прикубанский), затем к ним присоединяются районы (Зеленчукский и Урупский) и г.Черкесск с меньшей долей карачаевцев в населении, а затем районы, население которых представлено преимущественно черкесами, абазинами и ногайцами. При этом обращают на себя очень высокие значения дистанций, на которых начинается кластеризация (0,835). Первое объяснение, которое приходит в голову, это отсутствие брачных миграций между районами, по крайней мере, что они минимальны. Однако, невысокие значения индекса эндогамии даже в районах, где титульной нацией являются карачаевцы (0,34 в Прикубанском, 0,47 в Усть-Джегутинском, 0,56 в Карачаевском, 0,63 в Малокарачаевском [6]), противоречат этой гипотезе. Среднее значение дистанционной матрицы составило 0,926. В то же время, ни одно из значений матрицы не достигает единицы, поэтому нельзя утверждать, что между какими-то районами отсутствуют брачные контакты. Видимо, подобная особенность кластеризации является следствием тухумной организации социума Северного Кавказа [9], сохранившейся до настоящего времени. Заметим также, что Черкесск – столица Республики – не является центром кластеризации, что также достаточно нетипично, и это является следствием полиэтнического состава населения КЧР.

Еще одной важнейшей популяционно-генетической характеристикой является значение случайного инбридинга Fst, вычисляемого как четверть суммы квадратов частот фамилий [11]. Под инбридингом мы в данном случае понимаем вероятность случайной встречи в зиготе идентичных по происхождению гамет. В свете всего вышесказанного оценкой Fst для популяции ранга район следует пользоваться с осторожностью. Поэтому в табл.1 мы приводим значения Fst, подсчитанные для популяции ранга район и средневзвешенные значения для сельских поселений района (популяция ранга «сельсовет»). Эти характеристики подсчитаны по всему списку фамилий. Кроме того, мы не исключаем возможности того, что более корректными могут оказаться значения Fst, полученные тем же способом по частым фамилиям. В табл. 1 приводятся значения случайного инбридинга, полученные четырьмя различными способами. Который из них окажется более корректным при работе в полиэтнической популяции, покажет дальнейшее сравнение этих значений с другими популяционно-генетическими характеристиками. Это будет одним из следующих этапов нашей работы по изучению популяционно-генетических параметров населения Карачаево-Черкесии.

Таблица 1

Значения случайного инбридинга Fst, полученные различными способами

Заметим лишь, что значения, полученные по всему списку фамилий, априорно представляются более логичными: наиболее низкие значения (как для популяции ранга «район», так и средневзвешенные значения для популяций ранга «сельсовет» в районе) в Урупском районе с преобладанием русского населения, низкие значения в Адыге-Хабльском и Зеленчукском районах с полиэтническим составом при отсутствии титульной нации.

Таким образом, успешно описав при помощи фамилий популяционно-генетическую структуру коренного населения Карачаево-Черкесии (каждый этнос по отдельности), мы не сумели извлечь всю ожидаемую полноту генетической информации при попытке совместного анализа популяционно-генетической структуры совокупности различных этносов. Тем самым мы подтвердили осторожно высказываемую нами ранее гипотезу о том, что при использовании фамилий в качестве квазигенетического маркера при медико-биологических исследованиях помимо стандартных ограничений на их применение (монофилетичность, патроклинное наследование, длительность существования) необходимо еще одно – моноэтничность популяции. Сделать такой вывод окончательно нам позволила именно работа в популяции с полиэтническим составом населения.

Работа выполнена в рамках плановых исследований лаборатории генетической эпидемиологии ФГБНУ «МГНЦ» и при финансовой поддержке РФФИ, гранты № 15-04-01859 и 14-04-00525.

Рецензенты:

Петрова Н.В., д.б.н., в.н.с. лаборатории генетической эпидемиологии, ФГБНУ «Медико-генетический научный центр», г. Москва;

Хлебникова О.В., д.м.н., врач-генетик, в.н.с. лаборатории генетической эпидемиологии ФГБНУ «Медико-генетический научный центр», г. Москва.