文摘
客观的识别相关的常见基因变异存在大脑microbleeds (bmb)。
方法我们进行了全基因组关联研究在11以人群为基础的群组研究和3病例对照或欢迎中风人群。基因型是估算单体型参考财团或1000基因组参考面板。BMB被评为susceptibility-weighted或MRI T2 *三梯度回波序列,并进一步分为大叶性或混合(包括严格深和infratentorial,可能与大叶性BMB)。在一个子集,我们评估的影响APOEε2 BMB计数ε4等位基因。之前我们也相关脑小血管疾病变异bmb识别。
结果bmb在3556年发现的25862名参与者,其中2179为严格大叶性和1293混合。一个轨迹APOE地区达到全基因组意义与BMB协会(领先单核苷酸多态性rs769449;优势比[或]任何BMB(95%可信区间(CI)) 1.33 (1.21 - -1.45);p= 2.5×10−10)。APOEε4等位基因与严格有关大叶性(或(95%置信区间)1.34 (1.19 - -1.50);p= 1.0×10−6),但不是用混合BMB计数(或(95%置信区间)1.04 (0.86 - -1.25);p= 0.68)。APOEε2等位基因并没有显示出对BMB计数。变异之前有关深脑内出血和腔隙中风,和变异大脑白质高密度的风险评分,与BMB有关。
结论基因变异的APOE地区与BMB的存在,很可能由于APOEε4等位基因数与更多的严格的大叶性bmb有关。遗传倾向小血管疾病带来的风险BMB,表明基因重叠与其他脑小血管疾病标记。
术语表
- 广告=
- 阿尔茨海默病;
- 负责=
- 群心和衰老基因流行病学研究;
- CI=
- 置信区间;
- CSVD=
- 脑小血管疾病;
- BMB=
- 大脑microbleed;
- GWAS=
- 全基因组关联研究;
- 我=
- 脑内出血;
- LD=
- 连锁不平衡;
- 加=
- 轻微的等位基因频率;
- 或=
- 优势比;
- 单核苷酸多态性=
- 单核苷酸多态性;
- 瑞士=
- susceptibility-weighted成像;
- 研究负责人=
- 白质hyperintensities
大脑microbleeds (bmb),也称为脑microbleeds或脑microhemorrhages,对应于含铁血黄素沉积的微观出血,可见核磁共振序列。1bmb的频率随着年龄的增加和某些疾病,包括脑小血管疾病(CSVD),2在前瞻性研究BMB可以预测缺血性中风和脑内出血的危险(我)。3,4有人建议BMB可能代表一个标记,它可以将风险,尤其是我的风险,病人服用抗血栓和抗凝治疗。5
Microbleeds可以发生在大脑皮层区域或cortico-subcortical边境(大叶性)和大脑的皮层下结构(深)。bmb肺叶的地区往往在家族和零星的脑淀粉样血管病,而深bmb在零星的深穿支动脉病更常见。6,- - - - - -,8这说明,不同的病理生理机制可能构成bmb在2的位置,我的情况类似,大叶性的遗传危险因素资料和深层出血已被证明是不同的。9
bmb代表CSVD核磁共振光谱的标志之一,与他人包括白质hyperintensities(负责人)和腔隙性梗塞。1全基因组关联研究(GWAS)的其他标记,特别是研究负责人,为潜在疾病的机制提供了新的见解。10,11然而,更不用说BMB的遗传基础。12,13我们假设BMB中常见的基因变异导致个人间变异。因此,我们进行最大的GWAS BMB日期来评估。除了任何BMB,我们单独的大叶性BMB和混合BMB GWAS执行。
方法
研究人群
这项研究包括数据从2大举措:群心脏和衰老基因流行病学研究(电荷)财团14英国生物库(ukbiobank.ac.uk),加上额外的数据从病例对照的阿尔茨海默病的神经影像学(ADNI)数据库(adni.loni.usc.edu)和马萨诸塞州总医院基因影响中风的风险和结果研究(MGH-GASROS)15和临床相关性中风的Microbleeds由于心房纤颤(房颤CROMIS-2)4中风的研究。这个由25862个人一起从9以人群为基础的和2家庭群组研究,以及1病例对照研究和2欢迎军团(表1)。
标准协议的审批、登记和病人同意
个人研究当地的机构审查委员会批准或伦理委员会。书面知情同意了所有个人参与这项研究。
基因分型
基因分型结果进行商用化验从Illumina公司(CA)圣地亚哥或Affymetrix (CA)圣克拉拉,估算使用单体型引用财团或1000基因组参考面板(补充表e 1,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。大多数人群包括个人唯一的欧洲血统,但个人与中国的一个子集,马来语,或非裔美国人血统(n = 130, n = 204, n = 422,分别)也包括在内。
评估大脑microbleeds
MRI扫描与磁场强度1 t、1.5 t,或3 t和大脑完全覆盖在每个参与研究(补充表飞行,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。BMB一直在前面描述的定义。16短暂,bmb可以认为是小,hypointense susceptibility-weighted成像(瑞士)序列或病变,在较小程度上,在T2 *三梯度回波序列。尽管使用瑞士BMB评估使用T2 *序列更敏感比评估三序列,17,18这个改进的敏感性的临床意义讨论,因为它也不明确。19因为之前的研究表明不同的危险因素和临床相关的bmb大脑的特定位置,6,8,20.我们进一步分化严格大叶性和深infratentorial或混合bmb之间。案件中有microbleeds位于皮质灰色或大脑皮层下白质叶没有任何microbleeds深或infratentorial地区分为大叶性bmb。Microbleeds深部灰质的基底节和丘脑或脑干和小脑被归类为深或infratentorial bmb。由于BMB病例数低,尤其是深和infratentorial亚型,我们创建了一组混合BMB病例。混合BMB被定义为深或infratentorial BMB,可能结合microbleeds在叶的地区。在少数人群(表1),大叶性或混合BMB没有可用的数据,因此大叶性的总数和混合BMB略小于BMB的总数。描述了一些具体方法的识别bmb别处。1,6,21,- - - - - -,30.因为BMB评估英国生物库之前没有描述,额外的信息关于英国生物库样本,包括microbleeds评估,提供的补充信息(doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。
全基因组关联研究
在每个参与的研究中,全基因组关联分析使用逻辑回归一个加法模型下,调整年龄、性别、和祖先的主成分占人口结构(如果需要)和家庭关系(如适用)。对于每一个研究中,变异被归罪质量使用一个信息或过滤r2于0.5上方,小等位基因频率高于0.005,和加* N情况下*归罪质量> 5。在欢迎收财团加上额外的病例对照研究只变异中可用至少2组进行了分析。然后,遗传变异被过滤使用加> 0.01,之后电荷财团的额外研究和英国生物库结果meta-analyzed在一起。反比加权方差固定后果模型应用于金属使用标准的误差分析方案。31日敏感性分析,我们进行这种分析,排除患有痴呆和中风,调查是否这些协会是由这些疾病。检查是否有实质性的基因组通货膨胀由于人口分层,我们检查了连锁不平衡(LD)得分回归拦截(补充表e - 3,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。32仅供后续分析、变异出现在超过半数的病例包括在内。HaploReg v4.1用于暗示的功能注释(p< 5×10−6)和全基因组显著(p< 5×10−8)变异,变异在LD的阈值r2> 0.8。33
APOEε2和ε4计数分析
最大的2组(即。,UK Biobank and Rotterdam Study), we investigated the effect ofAPOEε2ε4等位基因数,直接使用聚合酶链反应的基因,从估算单体型推断参考财团rs429358和rs7412的价值观,或两者的结合。Zero-inflated负二项回归分析进行调查协会APOE等位基因数的数量,大叶性,和混合BMB,调整年龄、性别、和主要组件。对于每一个个体,我们清点的数量APOEε2等位基因(ε2ε2编码为2,ε2ε3和ε2ε4 1和ε3ε3ε3ε4,和ε4ε4 0)的数量APOEε4等位基因(ε4ε4编码为2,ε2ε4和ε3ε4 1和ε2ε2ε2ε3,和ε3ε34 0)。我们重复这些分析而设置APOEε2ε4值失踪这结合了防护ε2和可能加大对阿尔茨海默病(AD)和ε4等位基因可能因此稀释效果。这些分析,计数超过100 microbleeds被认为是异常值和从分析中删除(n = 2在英国生物库;n = 2在鹿特丹的研究)。
两个示例孟德尔随机化
为了测试潜在的心血管风险因素对bmb因果效应,我们执行一个2-sample孟德尔随机化使用反比加权方差方法实现MendelianRandomization R库。GWAS的汇总统计数据获得下列特征:2型糖尿病,34收缩压和舒张压、脉压、35身体质量指数,36低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯。37
相关的表型
独立(r2≤0.8)变异此前在全基因组关联意义与其他特征,进而可能bmb有关,我们也评估与bmb协会。首先我们检查了变异与CSVD的其他表现,即研究负责人,10,11,15腔隙性中风,38,39和我。39,40第二我们检查了联想特征已被证明被BMB预测,即任何中风,缺血性中风,41,42和广告。43对于每一个相关的表型,我们修正了p价值意义,0.05除以数量的单核苷酸多态性(SNPs)测试。我们有足够数量的变异,我们评估了累积协会的所有变体bmb使用方差倒数加权所有SNPs,作为负责人在r . gtx公司包中实现,最大的效应大小GWAS样本被用来估计的总体效果。10
数据可用性
汇总统计数据将在出版下电荷dbGaP网站上加入phs000930.v7数量。通过脑血管疾病知识门户(p1和cerebrovascularportal.orgcerebrovascularportal.org)。
结果
收取额外的研究和英国生物库相结合的民族的荟萃分析,遗传和BMB评级数据可供25862人,其中3556名(13.7%)有BMB。2179年(8.4%),这些都是大叶性和1293年(5.0%)混合。任何BMB的患病率从6.5%到34.3%的研究使用T2 *序列三BMB的评估,从7.0%到36.8%,使用瑞士序列研究。不包括参与者与痴呆和中风后,23032人,其中有2889(12.5%)、1843年(8.0%)和969年(4.2%),大叶性,分别和混合BMB。包括研究的完整概述所示表1。
全基因组关联研究
quantile-quantile情节显示轻微的浓缩的全基因组关联与任何BMB(补充图e 1中,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)和有限的基因观察通货膨胀(λ= 1.02,LD得分回归拦截= 1.02,补充表格e - 3,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。一个轨迹APOE地区19号染色体上达到全基因组意义(导致基因变异rs769449;优势比[或][95%可信区间(CI)) 1.33 (1.21 - -1.45);p= 2.5×10−10;表2,图1和图2补充图飞行,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。这种效果是大叶性强(或(95%置信区间)1.32 (1.19 - -1.47);p= 4.3×10−7比混合microbleeds()或1.27(95%置信区间)(1.11 - -1.46);p= 5.4×10−4),但不显著。类似的协会观察不同的参与研究(收取额外的研究我2= 0,p杂合性= 0.68;收取额外的研究和英国生物库的总和我2= 0,p杂合性图e - 3 = 0.78、补充,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。全基因组的功能注释重要的变异和遗传变异在LD (r2> 0.8)提出了补充表的军医,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。在分析排除患有痴呆和中风,铅的影响估计SNP rs769449并未减弱,尽管意义的水平略有下降,反映出较小的样本容量(或1.32(95%置信区间)(1.20 - -1.46),p= 2.1×10−8补充表e-5和补充图的军医,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。
APOEε2和ε4计数分析
为了进一步阐明是否1的2APOE基因型是推动这种识别基因之间的联系APOE地区和BMB,我们进行后续的分析发现,评估协会APOEε2和ε4等位基因数与BMB最大2组(鹿特丹学习和英国生物库)。的APOEε4等位基因数显著相关bmb的数量(或1.27(95%置信区间)(1.14 - -1.42);p= 1.3×10−5;表3)。这种效果是更强的大叶性比混合microbleeds(或1.33(95%置信区间)(1.16 - -1.52);p= 3.5×10−5(95%置信区间)或1.07 (0.85 - -1.35);p分别为= 0.553)。这些结果并没有改变排除个人的APOEe-6ε2ε4基因型(补充表,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。没有发现重大协会之间的APOEε2等位基因数和bmb的数量(或1.03(95%置信区间)(0.86 - -1.22);p= 0.769),也不删除的APOEε2ε4基因型(表3表e-6和补充,doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。
两个示例孟德尔随机化
孟德尔随机化分析测试的影响心血管风险因素对BMB显示积极的名义联系收缩压,舒张压,和甘油三酯与任何BMB和收缩压和舒张压和甘油三酯的严格与深大叶性BMB以及甘油三酯,infratentorial或混合BMB (表4)。只有甘油三酯与任何microbleeds协会幸存下来多个测试调整(β= 0.29,95% CI 0.09 - -0.49,p= 0.004);这个协会是强大的效应估计混合microbleeds(β= 0.37,95% CI 0.09 - -0.65,p= 0.009)。
相关的表型
一个基因变异之前与我和负责人(rs2984613 1的时候轨迹)与BMB(或1.12(95%置信区间)(1.05 - -1.18),p= 1.8×10−4),影响混合BMB略强于大叶性BMB(或1.14(95%置信区间)(1.05 - -1.25),p= 3.2×10−3vs 1.09(95%置信区间)(1.01 - -1.17),p= 2.2×10−2)(表5)。已知变异与腔隙有关中风(rs9515201 13 q34轨迹)也与混合BMB(或1.12(95%置信区间)(1.02 - -1.22),p= 0.014),但没有与大叶性BMB(或0.98(95%置信区间)(0.91 - -1.06),p= 0.684)。没有单独与BMB其他CSVD变异。日积月累,遗传变异识别为大脑研究负责人负担与混合BMB(或1.78(95%置信区间)(1.15 - -2.77);p= 0.01),但与大叶性BMB(或1.02(95%置信区间)(0.71 - -1.45);p= 0.93)。同时,发现变异的累积效应混合BMB任何中风被发现(或1.78(95%置信区间)(1.09 - -2.91);p= 0.02),类似的任何缺血性中风的变种(或2.00(95%置信区间)(1.22 - -3.27);p= 0.006)。全部结果先前确定的基因变异的广告和中风补充表中给出了e - (doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。
讨论
我们报告的第一次大规模多民族的全基因组研究BMB在25862个人,包括3556名参与者BMB,其中2179混合BMB严格大叶性和1293人。我们确定一个与BMB协会APOE地区,尤其是严格大叶性bmb,最有可能的风险APOEε4等位基因。
我们的研究结果与以前的研究显示之间的关联APOEε4基因型和BMB,特别是与严格的大叶性BMB。12一个基因变异与LD确定铅rs429358 SNP (rs769448),这是一个APOE错义的变体和1 2个snp构成APOEε2/3/4多态性;这变种是比混合BMB与严格的大叶性密切相关。在执行一个额外的分析在军团的一个子集,我们证实了之间的联系APOEBMBε4等位基因数和数量,更强的效应估计严格大叶性BMB亚型相比,混合亚型。这种关联并不明显的和无意义的APOEε2等位基因数,也就是根据先前的研究,12尽管这可能是由于缺乏力量。其他的研究确实发现一个重要的关联APOEε2等位基因和脑angiopathy-related我,9估计较强的大叶性相比深表型,这是类似于我们的研究。更强的效果,我在前面的研究比bmb在当前的研究中可能由于抽样可变性或2特征之间的生理差异。的APOE轨迹仍然重要,全基因组关联分析类似的效应估计执行在一个痴呆,stroke-free样本,表明这种联系并不是由患者疾病,和建议APOE可能已经影响BMB痴呆和中风的风险处于临床前阶段。
我们的研究结果进一步表明,高甘油三酸酯水平可能有因果联系bmb的存在。甘油三酯和BMB的基因之间的关系,特别是混合BMB,证实了其他研究显示心血管危险因素的贡献BMB风险,主要为深或infratentorial BMB。6先前2-sample孟德尔随机化研究没有发现显著的甘油三酯和我的基因之间的联系,尽管甘油三酯的影响方向分析一样bmb在当前的研究中。44然而,这种积极的甘油三酸酯水平的基因之间的联系和存在的与先前的表型BMB与协会研究表明甘油三酸酯水平之间的反比关系和BMB老年人群为基础的个人风险。45,46同样,降低甘油三酸酯水平已经与我的风险增加有关。45,47,48因此,我们寻找进行解释时应特别谨慎,还需要进一步的研究来阐明确切的因果机制血脂水平随着时间的推移和BMB风险。
我们之前还表明,遗传变异与CSVD的风险(即有关。,研究负责人burden, lacunar infarcts, and subcortical ICH) are associated with an increased risk of BMB, and that this association is restricted to mixed rather than lobar BMB. This suggests that mixed BMBs have a shared pathophysiologic pathway with other features of the CSVD spectrum. This is consistent with recent data showing genetic sharing between WMH, lacunar infarcts, and subcortical ICH.49越来越多的证据表明,小血管动脉病可能导致研究负责人,急性腔隙性梗死和我。50我们的数据表明,混合bmb可能是相同的底层动脉病理有关。
协会的APOEε4基因型与老年人认知功能下降是行之有效的。51尽管这种下降是由于倾向的一部分广告病理学授予APOEε4,我们的研究结果表明,另一部分可能是由于血管机制诱发bmb,最有可能通过脑淀粉样血管病。除了APOE轨迹,没有浓缩的广告被发现之前报道的遗传变异。这是符合先前发表的研究负责人,没有之间存在显著的相关负责人和广告的识别位点。11这可能表明,APOE主要负责BMB和广告之间的基因重叠。另外,当前BMB可以动力不足和广告GWAS识别生物通路发挥作用CSVD随后导致广告的发展。另一种可能性,可能主要发挥作用的环境因素BMB和神经退行性疾病之间的联系。尽管19个问题轨迹是唯一重要的BMB轨迹,我们观察中风的累积效应混合BMB snp,暗示这两个重叠的生物机制。
在这项研究中,我们可以整理BMB全世界大多数的GWAS数据,使我们能够执行迄今为止最大的BMB GWAS荟萃分析。我们的研究也有局限性。尽管最大的研究到目前为止,个体的数量与BMB仍不大,导致权力有限BMB确定遗传因素相关。需要显著增大样本量BMB充分阐明遗传贡献。因为与bmb参与者的数量相对较少,我们结合的存在深,infratentorial,和混合bmb成一组混合bmb,尽管先前的研究已经暗示可能会有严格的深度和混合bmb之间的区别。20.与更大的样本量,这将是有趣的调查是否有深之间的遗传差异及infratentorial bmb。microbleeds患者的百分比在研究不同,这可能是由于真正的差异bmb或人口的存在差异,例如,年龄分布,种族,和生活方式因素。然而,差异的存在BMB也可以部分归因于不同敏感性的方法使用,例如,核磁共振成像扫描仪的磁场强度或序列用于评级BMB。当前的研究的另一个限制是欧洲血统的绝大多数人包括在分析;先前的研究显示差异发生,分布,bmb不同种族的和相关的风险。52,- - - - - -,54因此,这将是有价值的对于未来的研究增加样本大小非欧洲人的祖先为了能够执行ancestry-specific分析。此外,较大的参考板会使我们调查那些罕见的遗传变异。最后,这可能是值得考虑microbleeds而不是治疗的数量表型二分特质,导致损失的信息。
我们确定了基因变异位于APOE地区与BMB有关,更与大叶性比混合BMB密切相关。我们的数据也证明了基因重叠混合BMB CSVD和其他特性,强调他们代表CSVD光谱的一部分。
研究资金
这项研究是由欧盟的地平线2020框架计划研究和创新(667375年授予347年协议,CoSTREAM)。有关资金和信息确认为个人组提供的补充信息(doi.org/10.5061/dryad.mcvdncjz4)。
信息披露
这项研究并不是行业赞助的。M.J. Knol, d . Lu和m . Traylor报告没有披露相关的手稿。支持H.H.H.亚当斯ZonMW格兰特916.19.151。J.R.J.罗梅罗前任所长A.V.史密斯,m . Fornage e·霍弗和j·刘报告没有披露相关的手稿。智能卡Hostettler收到了来自英国老年痴呆症研究中心的资金和登喜路医疗信托基金会。m .卢西亚诺·s . Trompet A.-K。Giese,希拉,E.B. van den ak, d . Vojinovic s, s . Sigurdsson中华民国van der Lee和C.R.杰克,jr .)报告没有披露相关的手稿。威尔逊收到资金从中风基金会/英国心脏基金会。C.L. Satizabal, p . Yilmaz D.C.M. Liewald, j . van der葛龙德c . Chen y沙巴,a . van der卢格特曾卷廷人温德姆,C.Y. Cheng l . Pirpamer k . Kantarci J.J. Himali,问:杨,z . Morris A.S. Beiser, D.J.泽M.W. Vernooij, n .阿明·m·比克曼D.J.斯托特J.Y. Koh,报告没有披露相关的手稿。h . Houlden收到了来自英国老年痴呆症研究中心的资金和登喜路医疗信托基金会。 R. Schmidt, R.F. Gottesman, and A.D. MacKinnon report no disclosures relevant to the manuscript. C. DeCarli is supported by the Alzheimer's Disease Center (P30 AG 010129) and serves as a consultant of Novartis Pharmaceuticals. V. Gudnason, I.J. Deary, C.M. van Duijn, P.E. Slagboom, T.Y. Wong, and N.S. Rost report no disclosures relevant to the manuscript. J.W. Jukema is an Established Clinical Investigator of the Netherlands Heart Foundation (grant 2001 D 032). T.H. Mosley reports no disclosures relevant to the manuscript. D.J. Werring received funding from the Stroke Foundation/British Heart Foundation. H. Schmidt, J.M. Wardlaw, M.A. Ikram, S. Seshadri, L.J. Launer, and H.S. Markus report no disclosures relevant to the manuscript. Go to首页Neurology.org/N为充分披露。
附录的作者
附录2 Coinvestigators
脚注
去首页Neurology.org/N为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。
↵*这些作者的贡献同样这项工作。
↵__这些作者共同指导工作。
- 收到了2019年12月16日。
- 接受的最终形式2020年8月3日。
- 版权©2020年作者(年代)。发表的Wolters Kluwer健康,公司代表美国神经病学学会。首页
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