A klinikai epidemiológia statisztikai módszerei, minta és populáció, konfidencia intervallumok Dr Füst György

Epidemiológia 1. A fertőző betegségek epidemiológiája 2. A nem fertőző betegségek epidemiológiája

I. rész A leíró epidemiológiai statisztika alapfogalmai

PREVALENCIA

Egy adott betegség előfordulási gyakorisága egy adott számú és adott helyen élő lakosságcsoportban egy adott időpontban Magyarországon az addiktológiai gondozókban , a pszichiátriai gondozókban 2902, azaz összesen alkoholbeteget tartottak nyilván 1999-ben. A gondozásba került alkoholbetegség prevalenciája tehát 1999-ben lakosra számolva kereken 460, 1000 lakosra számolva kereken 5 volt.

E ASTERN E UROPE AND C ENTRAL A SIA HIV and AIDS statistics and features, end of 2002 and 2004 Adults and children living with HIV Number of women living with HIV Adults and children newly infected with HIV Adult prevalence (%) Adult and child deaths due to AIDS million [ –2.1 million] [ – ] [ – ] 0.8 [0.5–1.2] [39 000–87 000] million [ –1.5 million] [ – ] [94 000– ] 0.6 [0.4–0.8] [27 000–58 000] Kelet-Európa és a Szovjetunió egyéb utódállamai

INCIDENCIA

Egy adott betegség újonnan felismert eseteinek száma egy adott számú és adott helyen élő lakosságcsoportban egy adott időpontban (időintervallumban) Pl január 1. és december 31. között Magyarországon 4 typhus abdominális eset, de salmonellosis eset fordult elő magyar lakosra számítva tehát a typhus abdominalis 2001-es incidenciája lakosra számolva 0.04, a salmonellosisé 103,9 volt. Januárban 404, júliusban 1423 salmonellosist jelentettek, a lakosra számított incidencia tehát januárban 4, júliusban 14 volt.

AIDS betegek Magyarországon

PREVALENCIA VS INCIDENCIA A tüdőgondozók által regisztrált nem gümőkóros, krónikus légzőszervi betegek száma tovább növekedett: 351 ezer főt tett ki (1998-ban 324 ezer). (prevalencia lakosra számítva 1999-ben: kereken 3500, 1998-ban kereken 3200) Az 1999-ben újonnan nyilvántartásba vett nem tbc-s betegek száma volt, az incidencia 1999-ben lakosra számítva kereken 630)

KUMULATÍV INCIDENCIA

Kumulatív incidencia Az adott betegség felismerése óta egy adott területen, pl. országban évente felismert eseteinek összesített száma. Pl. a Magyarországon 1986 óta diagnosztizált AIDS betegek összesített száma.

Kumulatív incidencia: 422

MIT JELENT, HA A KUMULATÍV INCIDENCIA a prevalenciával kb. azonos, ill. ennél lényegesen nagyobb?

MORTALITÁS

Egy adott betegségben meghaltak száma egy adott lakosságszámra vonatkozóan egy adott időszakban A legmegbízhatóbb járványügyi adat

Daganatos halálozás (KSH adatok) lakosra számítva (kerekítve)

A járványügyi adatok szokásos csoportosítási módjai Korcsoportok szerint Nemek szerint Életmód szerint Lakóhely szerint (egyes megyékben vagy nagyváros-kisváros-falu) Az eltelt évek (évtizedek) során bekövetkezett változások, szezonalitás Mortalitás: halálok, halandósági tábla, a születéskor várható átlagos élettartam

HIV prevalence (%) in adults in Africa,

Juvancz,Paksy:Orvosi biometria, Medicina, 1982)

Az idő előtti halálozás miatt elvesztett potenciális évek száma

Juvancz,Paksy:Orvosi biometria, Medicina, 1982)

II. rész A járványügyi adatok megbízhatósága Az adatok megbízhatósága Az adatfelvétel reprezentativitása Az adatok (minta) és a valódi populáció viszonya és ennek statisztikai becslése

Az adatok megbízhatósága A betegség súlyossága A tünetek jelentkezési ideje a betegség kezdetétől kezdve A betegség társadalmi megítélése A betegek félelme a betegségük megismerésétől

A szűrővizsgálatok A betegség kezdete és a tünetek megjelenése között hosszú idő telik el A lakosság egyes csoportjaiban (életkor, nem, szociális helyzet, életmód) az adott betegség gyakrabban fordul elő A sentinel surveillance Az unlinked anonim szűrés

A járványügyi adatok megbízhatósága Az adatok megbízhatósága Az adatfelvétel reprezentativitása Az adatok (minta) és a valódi populáció viszonya és ennek statisztikai becslése

A GENETIKAI EPIDEMIOLÓGIA ALAPFOGALMAI

GÉNEK, STB Genom Kromoszóma Gén Allél (génvariáns), homozigóta, heterozigóta Haplotípus Kiterjesztett haplotípus Mendel szabályok, domináns, recesszív öröklődés

Az allél-gyakoriság kiszámítása Az egészséges izlandi populációban vizsgáltuk a Hsp-70-2 A>G génpolimorfizmus két alléljének gyakoriságát. AA homozigóta: 50 (54.9%), AG heterozygota: 28 (30.8%), GG homozygota: 13 (14.3%). Mennyi a G allél gyakorisága a vizsgált 91 emberben?. A 91 embernek összesen 182 hsp70-2 allélja van. Ezekből 13x = = 54 a G allél. Gyakorisága: 54/182= (0.30). Az A allél gyakorisága = 1- 0,297 = (0,70).

A Hardy-Weinberg egyensúly Egy ideális populációban minden egyed azonos valószínűséggel párosodhat bármely más egyeddel (pánmixis). Mivel az egyedek párválasztásának modellünkben nincs hatása a következő nemzedék allélgyakoriságára, az allélgyakoriság kizárólag a gamétákban lévő allélek gyakoriságától függ. (A szemléletesség kedvéért elképzelhetünk egy óriási tavat, amelyben nagyon sok hal él. A nőstények és hímek párzáskor a vízbe eresztik ivarsejtjeiket, amelyek eredetüktől függetlenül, véletlenszerűen egyesülnek.)

A Hardy-Weinberg egyensúly (folyt.) Vizsgáljuk egyetlen lokusz két alléljának (A és a) gyakoriságát két egymást követő generációban. Az első generációban legyen A allél relatív gyakorisága p(A), a allélé pedig q(a). A két relatív gyakoriság összege 1, tehát p = 1 - q. Egy gaméta vagy az egyik, vagy a másik allélt hordozza, így az A allélt hordozó gaméták gyakorisága p, az a allélt hordozó gaméták gyakorisága q. Milyen arányban lesz jelen A és a allél a következő generáció gamétáiban? AA genotípusú zigóta akkor jön létre, ha két A allélt hordozó gaméta találkozik. Két A allélt hordozó gaméta találkozásának valószínűsége p x p= p2. Ugyanígy, aa genotípusú zigóták q2 valószínűséggel keletkeznek. Aa genotípusú egyedek kétféleképpen jöhetnek létre: egyrészt úgy, hogy A allélt hordozó hímivarsejt találkozik a allélt hordozó petesejttel, aminek valószínűsége p x q, illetve úgy, hogy a allélt hordozó hímivarsejt találkozik A allélt hordozó petesejttel, aminek valószínűsége q x p. A két valószínűség összege 2pq.

A Hardy-Weinberg egyensúly (folyt.) Az egyes genotípusok létrejöttének valószínűsége és így arányuk a populációban a következőképpen várható: p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa = 1. (1) azaz (p + q) 2 = 1

A Hardy-Weinberg egyensúly (folyt.) Ideális populációban az utódnemzedékben az allélek gyakorisága azonos a szülői nemzedék allélgyakoriságával. Az allélgyakoriságok állandóságának tételét egymástól függetlenül két kutató bizonyította, nevük után az összefüggést Hardy-Weinberg aránynak, vagy Hardy-Weinberg egyensúlynak nevezik.

Megfelelnek-e az izlandi populációban talált allélgyakoriságok a Hardy-Weinberg egyensúlynak? Az A ill G allél gyakorisága (p, ill q): 0,70, ill. 0,30. Ha a H-W egyensúly fennáll, akkor az AA homozigoták p 2, azaz 0,70 2 =0.49 arányban kellene lenniük 0.49x91=44,59, azaz 45 ember kell, hogy AA homozigota legyen. A kapott érték: 50. A heterozígoták várt száma: 2pq, azaz 2x0,7x0,3=0.42x91= 38,22=38. A kapott gyakoriság: 28. A GG homozigótákra vonatkozó várt és kapott gyakoriság: 8 ill. 13. Fennáll-e H- W egyensúly? Számítás khi-négyzet próbával

VártKapott AA45,50, AG38,28, GG8,13, Chi-square Chi-square, df2.969, 2 P value 0,2266 P value summary ns One- or two-sidedNA Statistically significant? (alpha<0.05)No WEB:

A kapcsoltsági egyensúly (linkage disequilibrium, LD) Két (vagy több) lokusz együttes vizsgálatakor az első kérdés az, hogy az egyik lokuszon vett genotípus korrelál-e a másikon vett genotípussal: pl. az A1A1 egyedek között gyakoribb-e a B1B1 genotípus, mint mondjuk az A2A2 egyedek között, vagy az A1 allélt hordozó gaméták gyakrabban hordoznak B1 allélt, mint az A2 gaméták. Ha nincs ilyen korreláció a lokuszok között, akkor azt mondjuk, hogy a lokuszok kapcsoltsági egyensúlyban vannak. Ilyenkor egy gaméta pA valószínűséggel hordoz A1 allélt, és ettől függetlenül pB valószínűséggel rendelkezik B1 alléllel: az A1B1 gaméták gyakorisága tehát pApB. Ha a lokuszok nincsenek kapcsoltsági egyensúlyban, akkor az A1 gaméták gyakrabban (vagy ritkábban) hordoznak B1 allélt, az A1B1 gaméták gyakorisága eltér a pApB szorzattól. A kapcsoltsági egyensúlytól való eltérés mértéke az ún. linkage disequilibrium (D), melyet úgy számítunk ki, hogy az A1B1 gaméták tényleges gyakoriságából levonjuk a pApB szorzatot.

LD (folyt.) Véletlenszerűen párosodó populációkban a linkage disequilibrium a rekombináció révén fokozatosan csökken. Ha pl. egy A1B2 kromoszóma rekombináción megy át, akkor az A1 allél mellé pB valószínűséggel kerül B1 allél a homológ kromoszómáról, így az A1B1 kromoszómák gyakorisága közelít pApB-hez. Ha a két lokusz szorosan kapcsolt, akkor ritkán történik közöttük rekombináció és a linkage disequilibrium sokáig fennmarad. Még különböző kromoszómákon található lokuszok esetén is csak 50% a rekombináns gaméták gyakorisága, ezért független lokuszoknál D minden generációban feleződik.

LD (folyt.) Kapcsoltsági egyensúlytól való eltérést okozhatja szelekció (ha bizonyos allélkombinációk kedvezőek a szelekció során), genetikai sodródás vagy nem véletlenszerű párosodás. Az is lehetséges azonban, hogy a linkage disequilibriumhoz vezető ok már megszűnt, csak nem volt még elég idő a kapcsoltsági egyensúly beállásához. Tartósan megmaradó linkage disequilibrium a rekombináció akadályozottságára utalhat: pl. kromoszóma-inverziók akadályozzák meg, hogy a rekombináció szétzilálja a koadaptált génkomplexeket ("szupergének"). A kromoszómán fizikailag közel levő lokuszok között gyorsan beálló kapcsoltsági egyensúly arra vall, hogy a két lokusz között nagy rekombinációs gyakoriságot mutató "forró pont" található.

LD a Hsp G és a TNF2 allélok között (MHC, extended haplotypes) az izlandi populációban hsp70-2 AAAGGG TNF2 nincs45209 TNF2 van 584

LD számítás: khi-négyzet próba vagy speciális (pl. Arlequin) szoftverek

Chi-square, df5.534, 2 P value 0,0629 P value summaryns One- or two-sidedNA Statistically significant? (alpha<0.05)No

Gyakorló feladat: fennáll-e LD ugyanezen két allél között a magyar populációban? hsp70-2 AAAGGG TNF2 nincs TNF2 van A khi-négyzet próba P értéke: LD fennáll: igen - nem

Gyakorló feladat: fennáll-e LD ugyanezen két allél között a magyar populációban? hsp70-2 AAAGGG TNF2 nincs TNF2 van A khi-négyzet próba P értéke: p= LD fennáll: igen - nem

Kiterjesztett (extended) haplotípus

HAPLO- TÍPUS HLA-AHLA-BHLA-CRAGE (C>T ) HSP70 – (A>G ) LTA -257 (G>A ) HLA-DQHLA-DR 1a248 7TGA23 2c18 7CAA23 3b c249 7CAG711 6c247 CGA57 9b18 7TGA23 16b18 7CGG516 16c38 7TGG23 18d18 7TGA23 22b18 TGG23 23b18 TGG23 23d38 7TGG23 25b2944 2CGA23 25d18 TAG23