人类的许多遗传性状或疾病并非由一对等位基因决定，而是由多对等位基因共同控制，这种遗传称为多基因遗传（polygenic inheritance），由这种遗传方式传递的疾病称为多基因遗传病（polygenic disease）。人类的许多性状、常见病和先天畸形都属于多基因病范畴，如身高、血压；原发性高血压、糖尿病、精神分裂症、Alzheimer病；唇裂、腭裂及先天性心脏病等。这些性状称为多基因性状，又称为数量性状，其传递方式不符合孟德尔遗传规律；而且环境因素对性状的表现程度影响较大，因此这类遗传性状或疾病也称为复杂性状或复杂疾病（complex disorder）。多基因遗传病的群体患病率较高，一般为0.1%～1%，人群中15%～20%的个体受累于多基因病。

控制多基因性状或疾病形成的每一对基因的作用都是微效的，称为微效基因（minor gene），但多对微效基因的作用累加在一起之后，可以形成一个明显的表型效应，称为累加效应（additive effect），相应的基因也称为累加基因（additive gene），这些基因相互之间没有显隐性之分，呈共显性。目前研究认为，多基因遗传的微效基因所发挥的作用并不是等同的，其中可能存在一些起主要作用的基因，称为主基因（major gene），了解主基因将大大有助于理解复杂疾病的发病、诊断、预防和治疗。

单基因遗传中，基因型和表型之间存在着直接对应的因果关系，因此单基因性状的变异在群体中的分布往往是不连续的，可以明显地分为2～3群，各群之间的性状呈现出显著差异，中间没有过度类型。这类在群体中呈不连续分布的性状变异称为质量性状（qualitative character）。例如，遗传性垂体性侏儒症属于常染色体隐性遗传病，人群中垂体性侏儒症的患者和正常人身高之间的变异分布是不连续的，绘出的分布曲线可见到两个峰，如图2-7所示。

多基因遗传性状的变异在群体中的分布呈连续的单峰分布，波峰处即为平均值，不同个体间的差异只是量的变异，邻近的两个个体间的差异很小，因而这类性状又称为数量性状（quantitative character）。例如，人的身高、体重、血压、智商等遗传性状。如果对任何一个群体的某一数量性状（如身高）进行随机调查，可以发现极矮和极高的个体只占少数，大部分个体的身高接近平均值，并且呈现由矮向高逐渐过渡，将这种身高的变异分布绘制成曲线，往往表现为单峰的正态分布（normal distribution）（图2-8）。

数量性状是由许多数目不详、作用微小、共显性的微效基因控制的，那么，它是如何控制的呢？现以人的身高为例分析数量性状形成的遗传规律。假设有三对非连锁的基因影响人类的身高，它们分别是AA′、BB′、CC′。这三对基因中A、B、C较A′、B′、C′对身高有增强的作用，各可在平均身高（165cm）基础上增加5cm，故基因型AABBCC个体的身高为195cm，属于高身材；而它们的等位基因A′、B′、C′则各在身高平均值的基础上减低5cm，故基因型A′A′B′B′C′C′个体的身高为135cm，属于矮身材，介于这两者之间的其他身高值取决于等位基因A、B、C和A′、B′、C′之间的其他组合。假如一个身高为195cm的极高个体与一身高为135cm的极矮个体婚配，则子一代的基因型为杂合子（AA′BB′CC′），表现为中等身材165cm。然而，环境因素（如营养好坏、阳光充足与否、是否进行体育锻炼等）对身高也会产生一定的影响，使子一代个体间的身高在165cm左右出现一定的变异。假如相同基因型的子一代个体间进行婚配，则这三对非连锁基因遵循分离定律和自由组合定律，可产生8种精子和卵子，精卵随机结合可产生64种基因型的受精卵（表2-2）。加上环境因素对身高的增强或抑制作用，使子二代个体中大部分身高仍为中等，然而变异范围更为广泛，也会出现少数身高极高和极矮的个体。将各基因型按高矮数目分组，可以归为7组：即6′0（表示有6个均带′的身高降低基因，0个不带′的身高增高基因）、5′1、4′2、3′3、2′4、1′5、0′6，它们的频数分布分别为1、6、15、20、15、6、1。再将这7组基因型组合频数分布做成柱状图，以横坐标为组合类型，纵坐标为频数，各柱形顶端连成一线，即得到近似于正态分布的曲线（图2-9）。倘若子二代个体间随机婚配，同理，子三代的身高变异分布曲线将更加趋近于正态分布。

通常决定数量性状的基因远不止3对，每个基因发挥的作用也并不是相等的，并且有时基因座上含有2个以上的等位基因类型，对性状的影响更加复杂，再加上环境的影响，因此数量性状在群体中的分布更为精细和复杂，通常形成连续的正态分布曲线。

综上所述，多基因遗传的特点可归纳为：①两个极端变异的个体（纯合子）婚配，子一代都是中间类型（杂合子），也会因环境因素的影响而产生一定范围的变异；②两个中间类型的子一代个体婚配后，其子二代大部分也是中间类型，但由于受到微效基因的分离定律和自由组合定律的作用，以及环境因素的影响，变异范围比子一代更广泛，可能会出现一些极端变异的个体；③在一个随机婚配的群体中，变异范围更加广泛，但大多数个体接近中间类型，有时也会产生极端变异个体，这是多基因和环境因素共同作用的结果。

1926年，英国著名的科学家Galton提出了“平均值的回归”理论，认为如果双亲身高平均值高于群体平均值，子女平均值就低于其双亲平均值；如果双亲身高平均值低于群体平均值，则子女身高高于其双亲平均值，接近群体身高平均值。这就是说，数量性状在遗传过程中子代将向群体的平均值靠拢，这就是回归现象（regression）。这种现象也表现于其他类似的数量性状。回归现象对理解多基因遗传病的遗传特点有着重要的指导意义。

人类的一些常见病如高血压、糖尿病、精神分裂症等和一些先天畸形如唇裂等已被证明具有遗传基础，但环境因素也发挥重要作用，这些疾病具有家族倾向，但系谱分析又不符合一般单基因遗传方式，这些疾病属于多基因遗传病。多基因遗传病是一类在群体中发病率较高、病因较复杂的疾病。研究这类疾病的病因、发病机制和再发风险时，要综合考虑遗传因素和环境因素的影响，才能对这类疾病做出正确的判断。

多基因遗传病的遗传基础是若干微效基因的累加效应，它部分决定了个体发病的风险。这种由遗传基础决定一个个体患病的风险称为易感性（susceptibility）。由于环境因素对多基因遗传病可产生较大影响，因此将遗传因素和环境因素的共同作用决定个体患某种遗传病的风险，称为易患性（liability）。在一个群体中，易患性极高或极低的个体都占少数，大部分个体都接近平均值，因此，同多基因性状一样，易患性在群体中也呈正态分布。在环境因素相同的条件下，个体间的患病风险差异可以认为是由不同的易感性造成的，易感性高低可代表易患性高低。当一个个体的易患性达到或超过一定限度时就可能发病，这种由易患性决定的多基因遗传病发病的最低限度称为发病阈值（threshold）。由此，阈值将人群连续分布的易患性变异分为两部分，一部分是低于阈值的正常群体，另一部分是达到并高出阈值的患病群体，这使得连续分布的数量性状产生了质的差别（图2-10）。阈值代表在一定的环境条件下，发病所必需的最低致病基因的数量，因此，多基因遗传病属于阈值相关疾病。

一个个体的易患性高低无法测量，只能通过生育子女的发病情况做粗略的估计。但是一个群体的易患性平均值可以从该群体的患病率做出估计。多基因遗传病易患性正态分布曲线下的面积代表总人群，其易患性超过阈值的那部分曲线下面积占总面积的比例为患者所占总人群的百分数，即患病率。可见，一种多基因遗传病发病阈值越高，与易患性的平均值距离越远，表明易患性低，群体患病率低；反之，发病阈值越低，与易患性的平均值越近，表明易患性高，群体患病率高。

多基因遗传病是遗传基础和环境因素共同作用的结果。其中，遗传因素所起作用的大小可用遗传率（heritability）来衡量。遗传率是指在多基因疾病形成过程中，遗传因素所起作用的大小，常用百分率（%）表示。遗传率越大，表明遗传因素的贡献越大。当一种疾病的易患性完全由遗传因素决定时，遗传率为100%；反之，完全由环境所决定时，遗传率为0。这两种极端的情况在多基因遗传病中是极少见的。对遗传率高的疾病，其遗传率可达到70%～80%，表明遗传因素在决定疾病易患性变异上起重要作用，环境因素的作用较小；遗传率较低的疾病，其遗传率仅为30%～40%，表明环境因素在决定疾病易患性方面作用较大，遗传因素的作用不显著，家族聚集现象不明显。

表2-3列出了一些常见的多基因遗传病的遗传率和患病率。值得注意的是：①某种疾病的遗传率是根据特定环境中特定人群的患病率估算出来的，不同的环境和人群遗传率会有所不同，因此不能完全适用于其他环境或人群。②遗传率是群体统计量，不能应用到个体，若某种疾病的遗传率为50%，仅表明在该病的总变异中，遗传因素的作用占50%，而不能说明某个患者的发病50%由遗传因素决定。③遗传率的估算仅适用于没有遗传异质性，也没有主基因效应的遗传病，如果某种遗传病存在显性主基因，则估算的遗传率可以高达100%；如果主基因为隐性，则由先证者同胞估算的遗传率可以高于由父母或子女估算的遗传率。因此，只有当同胞、父母及子女分别计算的遗传率相似时，这个遗传率才是合适的，才可以认为该病的发生可能是多基因遗传的结果。

多基因遗传病与单基因遗传病比，有明显不同的遗传特点，除具有数量性状的特点外，还具有以下特点：

1.每种多基因遗传病的群体发病率均高于0.1%。

2.多基因遗传病有家族聚集倾向，患者家属的发病率高于群体发病率，同胞中的发病率低于1/2或1/4，不符合任何一种单基因遗传方式。

3.近亲结婚时，子女的发病风险增高，但不如常染色体隐性遗传显著，这与多对基因的累加效应有关。

4.亲属级别降低时，患者亲属的发病风险也随时迅速下降，并向群体发病率靠拢。在群体发病率低的疾病中，这种特征更为明显。这与单基因病中亲属级别每降低一级，发病风险降低1/2的情况不同。

5.发病率有明显的种族或民族差异，这说明不同种族或民族的基因库是不一样的。

多基因遗传病由于涉及遗传基础和环境因素，发病机制比较复杂，在估计多基因病的再发风险时，不能像单基因病那样按其遗传方式推算其发病风险，但可以从以下几个方面考虑：

患者亲属的再发风险与亲属级别有关：患者亲属再发风险在不同家庭中各不相同，平均再发风险的预测是根据经验数据获得的，并不像孟德尔性状那样遵从特定的遗传模式。多基因遗传病有明显的家族聚集倾向，患者亲属的患病率必定高于群体患病率，然而随着亲属级别的降低，再发风险也相应地迅速降低，向群体患病率靠拢。

在多基因遗传病中，群体易患性和患者一级亲属的易患性都呈正态分布，但是在数量上却不同，患者一级亲属的发病率要比群体发病率高。在许多多基因遗传病中，群体发病率为0.1%～1%，遗传率为70%～80%，患者一级亲属的再发风险（f）可以用Edwards公式计算，即f= （P为群体发病率），利用此公式可以估算多基因病的再发风险。例如，唇裂在我国人群中的发病率为0.17%，其遗传率为76%，那么患者一级亲属的发病率为f= ≈4.1%。

然而，如果某种遗传病的遗传率高于80%或群体发病率高于1%，则患者一级亲属发病率大于群体发病率的开方值；如果疾病的遗传率低于70%或群体发病率低于0.1%，则患者一级亲属发病率小于群体发病率的开方值。如果遗传率为100%，患者一级亲属的再发风险上升到约9%；如果遗传率为50%，患者一级亲属的再发风险下降到约2%。可见多基因遗传病的再发风险与疾病的遗传率高低有关。

群体患病率、遗传率和患者一级亲属患病率之间的相互关系如图2-11所示，横坐标为群体患病率，纵坐标为患者一级亲属患病率，斜线为遗传率，可以依据此图估计多基因遗传病的发病风险。例如，无脑畸形伴脊柱裂的群体患病率为0.38%，遗传率为60%，查图中横坐标上0.38处垂直线与遗传率60%的斜线交点，其对应的纵坐标刻度近于4，则该病患者一级亲属患病率接近于4%。

一个家庭中，患同一种多基因遗传病的人数越多，说明该家系成员具有的易感基因也越多，则亲属的再发风险就越高，再发风险与家庭中患者数呈正相关。例如，唇腭裂的群体患病率为0.17%，遗传率为76%。一对表型正常的夫妇生了一个唇裂的患儿，说明他们带有一定数量的易感基因，再生唇裂患儿的风险就为4%；如果他们第二胎又生了一个唇裂患儿，则第三胎再生育唇裂患儿的风险就会上升到10%左右。更多患儿的出生提示这对夫妇带有更多的易感基因或暴露在更强的不利环境因素中，他们的易患性更接近阈值，使得一级亲属的再发风险增高。多基因的累加效应可使再发风险增高，这一点与单基因遗传病不同，在单基因遗传病中，由于双亲的基因型已定，故其后代患病的概率不会因为已生出几个患者而改变其原有的理论再发风险值。

由于多基因遗传病的遗传基础是微效基因的累加效应。患者病情越重，说明其易患性远远高于发病阈值，带有的易感基因越多，其同胞中再发风险就越高；与病情较轻的患者比，其父母也必然带有较多的易感基因，其易患性更加接近阈值；所以，再次生育时其后代的患病风险也相应增高。例如，患者为单侧唇裂，其同胞的再发风险为2.46%；患者为单侧唇裂合并腭裂，其同胞的再发风险为4.21%；患者为双侧唇裂合并腭裂，其同胞的再发风险为5.74%。这说明缺陷越严重，潜在的易患性越大。这一点与单基因遗传病也不同，在单基因遗传病中，不论病情的轻重，一般不会影响其再发风险，仍是1/2或1/4。

当某种多基因遗传病的群体发病率存在性别差异时，表明不同性别的易患性阈值是不同的。群体发病率较高而阈值较低性别的先证者，其子女的再发风险相对降低；相反，在群体发病率较低而阈值较高的先证者，由于阈值高，其子女的再发风险相对增高，这种现象称为卡特效应（Carter effect）。这是由于在群体发病率低的性别中，患者带有较多的易感基因，其子女也带有较多的易感基因，超过阈值而发病，与其性别相反的后代尤其明显。相反，在群体发病率高的性别中，患者带有的易感基因较少，其子女发病风险将会降低。例如，先天幽门狭窄男性的患病率为0.5%，女性的患病率仅为0.1%，男性比女性患病率高5倍。男性患者的后代中儿子的再发风险为5.5%，女儿的再发风险是2.4%；而女性患者的后代中儿子的再发风险高达19.4%，女儿的再发风险高达7.3%。这样的结果说明，女性患者比男性患者带有更多的易感基因。

总而言之，在估计多基因遗传病的再发风险时，必须考虑各方面因素，具体分析，综合判断，才能得出较为正确的结论。