摘 要： 目的 探讨汉族人群鼻部观察类形态特征在性别和地区间的差异。方法 2015～2019年，采集河南省、江苏省和广西壮族自治区汉族样本(分别为1022例、963例、1017例)的8项鼻部观察类形态特征指标，数据整理后进行性别间和人群间的统计学差异检验，并采用多重对应分析考察鼻部形态特征的地区差异。结果 3个汉族人群的绝大多数鼻部观察类形态特征在性别间和地区间存在明显的统计学差异。在多重对应分析图维度1上，河南和江苏汉族人群鼻部形态特征相似度较高，而广西与前两个地区的鼻部形态特征差异较大;对维度一贡献最大的鼻部形态特征为鼻尖形状、鼻翼高度和鼻翼突度。结论 鼻部观察类形态特征存在较大的性别和地区间差异，而不同地区汉族人群间的差异主要体现在鼻尖和鼻翼部分。
关键词： 汉族; 鼻部形态; 活体观察; 区域差异; 多重对应分析; 成人;
Abstract： Objective To explore the gender and regional differences of the nasal discrete traits in Han ethnic groups. Methods From 2015 to 2019,eight nasal discrete traits were observed in three Han ethnic groups from Henan,Jiangsu and Guangxi,with sample size of 1022,963,and 1017,respectively. The statistical tests were performed on gender and regional level,and the multiple correspondence analysis( MCA) was used to study the correlation between these morphological traits and regions. Results Most nasal discrete traits showed significant statistical differences within gender,and exhibit differences in regional populations. In dimension 1( Dim 1) of MCA figures,samples in Guangxi separate from the other two regions',while there was considerable overlap between samples from Henan and Jiangsu. Among eight nasal discrete traits,the shape of nasal tip,alae nasi height and alae nasi projection contribute most to Dim1. Conclusion Nasal tip and nasal wings exhibited significant regional differences in Han Chinese.
Keyword： Han; Nasal morphologic trait; Somatoscopy; Regional difference; Multiple correspondence analysis; Adult;
鼻部位于面部中1/3的位置，是颜面部形态的重要组成部分，鼻部形态与面部美学相关，是整形外科、法医学、人类学等诸多学科的重要研究方向之一[1,2]。在体质人类学上，鼻部软组织的形态特征包括测量类和观察类两类[3,4]，相对于测量类特征(鼻高、鼻宽、鼻深等)，观察类特征更能反映鼻部整体的形态变化情况。已有的研究发现，鼻部形态在男女性别、不同种族及不同年龄间差异较大[5]。本研究调查了广西、河南和江苏3个地区汉族人群的鼻部观察类形态特征，基于3个汉族人群的个体数据，应用多元统计学方法分析汉族人群鼻部观察类形态特征的性别差异和地区性差异，从而探讨南方、北方和长江三角洲汉族之间的群体关系，并为后续的遗传学研究提供基础数据和体质形态特征证据。
对象和方法
1．研究对象
2015～2019年，本研究组赴河南省郑州市、江苏省泰州市以及广西壮族自治区南宁市对汉族头面部观察类形态特征进行了采集，所选样本籍贯为广西、河南、江苏，并在广西南宁市郊苏圩镇和沙井镇、河南郑州新密市、江苏泰州市长期居住的健康人群。3个地区的采集样本数分别为:河南1022(男性393、女性629)例，江苏963(男性364、女性599)例，广西1017(男性431、女性586)例。所采集样本的年龄分布为18～83岁，平均年龄河南为(43.38±13.47)岁，江苏为(50.63±11.40)岁，广西为(53.67±10.80)岁。本研究中所有研究对象均签署了书面知情同意书，复旦大学生命科学学院伦理委员会批准了本研究，调查方法为随机取样。
2．研究内容及方法
本研究对广西、河南和江苏3个汉族人群开展8项鼻部观察类形态特征的数据采集，包括鼻根高度(nasal root height,NRH)、鼻根点凹陷(nasion depression,ND)、鼻背形态(nasal profile,NP)、鼻尖形状(nasal tip,NT)、鼻基底方向(nasal base,NB)、鼻翼高度(alae nasi height,ANH)、鼻翼突度(alae nasi projection,ANP)、鼻孔径(maximal diameter of nostrils,MDN)。鼻部观察类形态特征的观察方法和分类标准遵循《人体测量手册》[3]与《人体测量方法》[4]中的相关定义。采样者经过严格训练，采用两人观察同一调查对象的调查方式，在出现争议时进行第3人观察，综合最终结果，以最大程度保证所采集数据的准确性和高质量，减少主观因素影响。本研究应用EXCEL 2019,R 3.6.1等统计学软件进行数据处理和分析。分析过程和处理方法如下:
2.1、 群体内部性别间的差异分析:
采用卡方检验(Chi-square test)和Fisher精确检验(Fisher's exact test)，分析鼻部观察类形态特征在男女性别间的差异(检验水平α=0.05，下同)。
2.2、 3个汉族地区间的差异分析:
采用卡方检验和Fisher精确检验，分析鼻部观察类形态特征在3个汉族人群间的地区差异，不区分性别和区分性别分别进行分析，地区间两两比较的P值使用错误发现率(false discovery rate,FDR)的方法进行校正。
2.3、 鼻部形态特征与地区间的多重对应分析(multiple correspondence analysis,MCA):
使用MCA方法对数据进行降维，从而分析不同形态特征的各个类别间的对应关系，寻找不同地区最具代表性的形态特征类别，以及能够基于个体数据在MCA图分布情况观察不同地区群体的区别和联系。多重对应分析是一种针对于类别变量的数据降维方法，是主成分分析的拓展，可以研究多个类别变量及其分类水平之间的对应关系，并通过二维图的方式呈现分析结果[6]。多重对应分析广泛使用于公共卫生学、社会学、经济学等诸多领域[7,8,9]。
结果
1．鼻部观察类形态特征在汉族群体内的性别间差异分析
广西汉族和江苏汉族的鼻尖形状、河南汉族的鼻孔径、江苏汉族的鼻翼高度无统计学性别差异之外，3个汉族的绝大多数鼻部形态特征在性别间存在明显的统计学差异(表1)，且3个汉族的表现形式基本一致。
鼻根高度，3个汉族无论男女均以中等类型为主，但男性的鼻根明显高于女性，女性的鼻根多为中等偏低类型;鼻根点凹陷，3个汉族男性的明显凹陷和深度凹陷的比率均高于女性，而女性多为略有凹陷;鼻背形态，男性的直型和凸型鼻背明显高于女性，女性多见凹型鼻背，但江苏汉族女性的直型率略高于男性;鼻尖形状，广西和江苏汉族的鼻尖形状无性别差异，河南汉族男性的鼻尖钝圆率明显高于女性，女性绝大多数为中间型;鼻基底方向，3个汉族男性的水平状鼻基底明显多于女性，而女性的上翘型更多;鼻翼高度，江苏汉族的鼻翼高度无性别差异，广西和河南汉族男性的鼻翼高度多中等偏高，女性多中等偏低;鼻翼凸度，广西汉族无论男女均以甚凸鼻翼为主，而河南与江苏汉族男女均以微凸鼻翼为主，总体男性的甚凸型较女性多见，而女性微凸型较男性多见，但江苏女性的甚凸率略高于男性;鼻孔径，3个汉族男女均以斜状鼻孔为主，河南汉族的鼻孔径无性别差异，广西和江苏汉族男性的矢状鼻孔高于女性。
2．鼻部观察类形态特征在3个汉族间的地区性差异分析
鼻部形态特征在广西、河南、江苏3个汉族中存在非常明显的地区性差异(表2,3)。
在3个地区汉族男性群体的统计结果中(表2)，除鼻基底方向地区间分布差异无统计学意义，鼻根高度和鼻背形态在广西汉族和河南汉族间分布差异无统计学意义外，3个地区汉族人群的整体分析结果与两两人群的差异检验结果都表现出明显的地区间差异。鼻根高度，3个汉族均以中等类型为主，但广西汉族的较高类型偏多，而江苏汉族的低平类型较多;鼻根点凹陷，河南汉族的明显凹陷和深度凹陷均高于其他两个群体，广西和江苏汉族绝大多数表现为略有凹陷，而广西汉族的明显凹陷多于江苏汉族;鼻背形态，广西汉族的凹型率在3个人群中最高，而江苏汉族的直型与凸型率最高，河南汉族介于两者之间;鼻尖形状，广西汉族的钝圆型比率明显高于其他两个群体，而河南汉族的中间型率又明显高于广西和江苏汉族，江苏汉族的中间型多于钝圆型;鼻翼高度，3个汉族均以中等型为多，但广西汉族的高型率明显高于河南和江苏汉族，中等型率在江苏汉族中最高;鼻翼突度，广西汉族以甚凸型为主，远远高于其他两个人群，而河南和江苏汉族均以微凸型为主，河南汉族的微凸率高于江苏汉族;鼻孔径，3个人群都以斜状为主，广西汉族的水平率最高，而江苏汉族的矢状率略高。
表2 鼻部观察类形态特征在3个汉族人群间的地区差异(男性)
P1.3个汉族之间的P值;P2．广西和河南之间的P值;P3．广西和江苏之间的P值;P4．河南和江苏之间的P值
P1,P-value among the three Han groups;P2,P-value between Guangxi and He'nan;P3,P-value between Guangxi and Jiangsu;P4,P-value between He'nan and Jiangsu
3个地区汉族女性群体分析结果(表3)与男性群体分析结果基本一致，除鼻根高度和鼻基底方向在广西汉族和河南汉族间分布差异无统计学意义(江苏汉族的上翘型略低于其他两个人群而水平型又略高)外，大部分鼻部形态特征存在地区性统计学差异，而且存在一定的由北向南过渡的情况。
3．应用多重对应分析(MCA)方法分析鼻部观察类形态特征与地区间的关系
将鼻部观察类形态特征和地区共9个变量以及相应的类别进行多重对应分析，前3个维度解释的方差比例分别为10.8%、8.9%和7.4%，共计27.1%，说明原数据27.1%的信息可以被多重对应分析的图像解释。
由图1可看出，在用地区将研究个体进行分组后，无论是否区分性别，维度1上广西汉族与河南汉族可以充分区分开。江苏汉族与广西汉族有一定的区分度，但是江苏汉族与河南汉族的重合度较高，尤其是选取男性个体进行分析的散点图中，两者几乎完全重合，说明相对于广西汉族，江苏汉族与河南汉族之间在鼻部观察类形态特征上更相似，群体关系更近。
在使用所有个体的多重对应分析图中，对维度1贡献度最大的5个变量为鼻尖形状的中间型和钝圆型、鼻翼高度的较高型、鼻翼突度的微凸型和甚凸型(图2)。因此，鼻尖形状、鼻翼高度和鼻翼突度是区分广西、河南和江苏3个地区汉族人群的主要鼻部形态特征。
通过对多重对应分析变量图的分析(图3)，可发现广西汉族与鼻尖形状的钝圆型、鼻翼高度的高型、鼻翼突度的甚凸型这3个形态特征类别聚集在远离原点的同一方向上，说明广西汉族与这3个性状之间有较强的关联。类似地，江苏汉族与鼻翼高度的中等型，河南汉族和鼻尖形状的中间型、鼻翼突度的微凸型相聚集，说明它们之间也存在较强的关联。
表3 鼻部观察类形态特征在3个汉族人群间的地区差异(女性)
P1.3个汉族之间的P值;P2．广西和河南之间的P值;P3．广西和江苏之间的P值;P4．河南和江苏之间的P值
P1,P-value among the three Han groups;P2,P-value between Guangxi and He'nan;P3,P-value between Guangxi and Jiangsu;P4,P-value between He'nan and Jiangsu
讨论
1．性别对鼻部形态的影响
以往的研究对于鼻部形态的性别差异已有许多报道。Springer等[10]对高加索人的研究表明，男性拥有较高的鼻根点和平直的鼻背，而女性的鼻根点较低，鼻背形略为凹陷。Li等[11]通过对沈阳地区汉族青年人的鼻部测量研究发现，女性的多项鼻部测量指标都小于男性，包括鼻基底宽度、鼻尖宽度、鼻翼长度等。Ozdemir等[12]对于土耳其青年人的鼻部测量研究也得到相似的结果，男性鼻梁长度、鼻高、鼻宽、鼻尖突出度等均大于女性，而女性拥有更宽更长的鼻翼。
本研究所得结论与前人的研究结果相似。研究表明，同一人群不同性别间的鼻部形态具有较大的差异，无论是以广西汉族为代表的南方人群还是以河南汉族为代表的北方人群，男性的鼻部形态均表现为鼻根高，凹陷深，鼻翼高度占鼻高比例大，侧面观察鼻梁为直型，鼻基底水平向，鼻翼向侧方明显突出;女性表现为鼻根低，凹陷较浅，鼻翼高度低，侧面观察鼻梁多为凹型，鼻基底上翘，鼻翼向侧方略突出。以江苏汉族为代表的长江三角洲人群与以上两个人群略有区分，男性的鼻部侧面观为凸型，女性为直型和凹型。与前人的研究不同的是，本次研究是从观察类形态特征角度阐明了鼻部形态的性别间差异。
2．地区间鼻部形态的异同
宇克莉[13,14,15]等对于中国南北方汉族头面部形态学特征的差异研究显示，南方汉族体质特征主要表现为鼻较宽，鼻较长，中鼻型为主，北方汉族体质特征主要表现为鼻较窄，鼻较短，狭鼻型或中鼻型为主。郑连斌等[16]在《中国汉族体质人类学研究》一书中对南北汉族鼻部观察类指标的出现率做了统计，所列数据显示，北方汉族鼻根高度更低，鼻背更凸，鼻孔矢状率高，鼻翼低且窄，鼻基底多为水平或下垂，相对地，南方汉族鼻根高度更高，鼻背多为直型，鼻孔水平率高，鼻翼高且宽，鼻基底多为上翘。
本研究也发现，河南汉族和广西汉族作为地理上的北方人群和南方人群，在鼻部观察类形态特征上存在明显的差异，其表现与宇克莉及郑连斌等的研究结果类似。但本研究与上述研究也存在一些区别，发现河南汉族(北方人群)的鼻根凹陷程度最深，鼻背多为直型，鼻尖小，鼻孔径为倾斜状;广西汉族(南方人群)的鼻根凹陷程度中等，鼻背多为凹型，鼻尖钝圆，鼻孔径为水平状;长江三角洲的江苏汉族鼻根高度较低，凹陷程度最浅，鼻背凸，鼻尖和鼻翼介于南北之间，鼻孔径矢状略多，与以上两个汉族群体均存在一定的差异。
图1 鼻部观察类形态特征的多重对应分析个体散点图
Fig.1 Dim 1-Dim 2 scatterplot of specimens from MCA of nasal discrete traits
A．所有个体数据;B．男性个体数据;C．女性个体数据
A,All specimens;B,Male specimens;C,Female specimens
图2 鼻部形态特征对于维度1的贡献度
Fig.2 Bar chart of contributions of nasal discrete traits to Dim 1
图3 鼻部形态特征类别的多重对应分析散点图
Fig.3 Scatterplot of variable categories from MCA of nasal discrete traits
此外，本研究首次基于个体数据，利用多重对应统计学分析方法，发现3个地区汉族人群在鼻部观察类形态特征上存在明显的差异，广西汉族与河南汉族作为南北方人群的代表，之间有着较大的距离。而江苏汉族相对于广西汉族，与河南汉族之间的群体关系相对更近。
通过以上分析我们发现，3个汉族鼻部形态差异的主要特征为鼻翼突度、鼻翼高度和鼻尖形状，结合统计学检验的结果可得出结论:北方人群的鼻头部分偏向于尖而小，南方人群更圆更宽，而长江三角洲人群介于两者之间，说明江苏汉族人群可能是南北汉族的混合类型。这与Xu等[17]基于基因组数据分析所得出的结论一致，即汉族存在南方汉族、北方汉族和介于南北汉之间的中部汉族群体(江苏、安徽、浙江)之分。
在以往的研究中，对于观察类形态特征的分型数据只局限于频数和频率的统计，没有采用数据降维方法进行更深入地分析，本研究首次使用了多重对应分析方法对这种分型的数据进行分析，更深入探讨人群间的亲疏关系，阐明观察类形态特征在人群间关系研究中的作用和意义。
3．鼻部形态特征的相关基因研究
近年来，随着全基因组关联分析(genome wide association study,GWAS)的发展，针对鼻部形态的遗传学研究方兴未艾，已发现了多个与鼻部形态相关的基因。Adhikari等[18]针对拉美人群面部形态的研究表明，DCHS2基因控制着鼻尖形态如鼻尖大小和鼻翼突出程度，PAX1和GLI3基因影响鼻翼宽度，RUNX2基因控制鼻梁宽度等。Lee等[19]针对欧洲人的研究表明，PARK2基因与面中部的长度以及鼻根点的垂直位置有关联。Paternoster等[20]和Liu等[21]的研究中发现，PAX3基因与鼻根点至鼻内眦点的距离以及鼻根至眼球的距离有关，Liu等[21]还发现，PRDM16基因与鼻翼的宽度相关，C5orf50基因与鼻根点位置相关。本研究数据也将与后续的遗传学研究相结合，以期寻找与中国汉族人群鼻部形态特征相关的基因位点。
4．气候对鼻部形态的作用
鼻部作为呼吸道的第一部分，对吸入的空气有过滤清洁和加温加湿等功能，在不同气候条件下鼻部呈现出不同的形态特点。Zaidi等[22]在针对鼻部外部形状和气候适应的研究中发现，鼻孔宽度与气温和绝对湿度显着正相关，即生活在温暖湿润气候的人群的鼻孔较为宽大，而寒冷干燥气候的人群鼻孔较为狭窄。这是由于狭窄的鼻腔可以更有效加热加湿寒冷干燥的空气。Maddux等[23]的研究也得出相似的结论，鼻指数与绝对湿度之间有强相关关系。Maddux等[24]的另一项对鼻腔内部形态的气候适应的研究表明，内鼻窝作为最主要进行热量和水分的鼻内结构，在不同地理环境中呈现出气候变化相关的差异，即在寒冷干燥的环境中内鼻窝表现为更长、更高和更窄。本研究所选取的3个区域具有不同的气候特征，将来可进行地区年平均气温、年降雨量和年均日照时数等气候数据与鼻部形态的相关性研究。
5．结论和展望
本研究通过对广西、河南和江苏3个地区汉族人群的鼻部观察类形态特征的采样、数据整理和数据分析，探究鼻部观察类形态特征在男女性别和不同地区间的差异，并寻找出3个地区汉族人群主要存在差异的鼻部形态特征为鼻尖形状、鼻翼高度和鼻翼突度。此外，本研究还说明了多重对应分析(MCA)方法可以用于处理人类学的分型数据，观察类形态特征亦可作为人群关系研究的重要方向，特别是基于个体数据的比较分析，会成为今后人类学领域的又一重要的研究内容。本研究还丰富了汉族人群体质特征的数据库，尤其对观察类形态特征进行了较为详细的分型和整理，提供了处理分型数据的方法和研究经验，可为后续的遗传学研究提供基础数据和研究方向。此外，本研究的结果也可为法医学个人识别，整形美容科学，人体工效学以及特殊职业选材等诸多领域提供参考。
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