研究表明,遗传和生活方式因素与大脑网络老化有关

  • 来源:维杰·库马尔·马莱苏
  • 2024-03-29 09:41:25
在《自然通讯》杂志上最近发表的一项研究中研究人员确定了大约 40,000 名英国 (UK) 生物银行参与者的遗传影响和可改变风险因素 (MRF) 对易受衰老、精神分裂症和阿尔茨海默病影响的大脑网络的影响。

背景

制定改变风险因素的策略可能会降低痴呆症的发病率,为健康老龄化铺平道路。这种方法会检查一系列因素,包括高血压、糖尿病和肥胖等脑血管问题、锻炼等保护措施以及饮酒等生活方式选择。对 MRF(包括生活方式和环境污染)的集体评估强调了它们对全球 40% 痴呆症病例产生影响的潜力。尽管与阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等疾病相关的遗传因素具有固定的性质,但大脑成像显示某些区域特别容易受到衰老和神经退行性疾病的影响。进一步的研究对于阐明遗传倾向和可改变的生活方式因素对大脑健康和神经退行性疾病进展之间的复杂关系至关重要。

关于该研究

在目前利用英国生物银行成像队列的研究中,研究人员纳入了 39,676 名接受结构 T1 加权脑部扫描的参与者的数据。这些扫描经过处理以绘制灰质图,重点是识别标记为“后进先出”(LIFO)的大脑区域网络,这些区域先前被确定对衰老特别敏感。该网络主要以高阶大脑区域为特征,对其对大脑结构的独特贡献进行了分析,使其有别于其他区域。

该研究遵守伦理准则,英国生物银行获得了必要的批准和参与者的同意。研究人员调查了 15 个类别的 161 个 MRF,其中包括那些被柳叶刀委员会认​​定为与痴呆风险相关(创伤性脑损伤除外)的 MRF。这种全面的选择旨在了解这些 MRF 对 LIFO 网络的影响,而不降低数据复杂性。

统计分析从全基因组关联研究 (GWAS) 开始,以探索遗传影响,然后评估每个 MRF 与 LIFO 网络的关联。通过调整年龄和性别等混杂因素,该研究旨在查明这些 MRF 的具体影响。进一步的分析包括所有重要 MRF 的组合模型,以全面评估它们的独特贡献。

事后分析进一步探讨了遗传因素,包括评估遗传簇内的因果关系并对基因功能进行富集分析。此外,中介分析还研究了与阿尔茨海默病相关的微管相关蛋白 Tau (MAPT) 基因变异与 LIFO 网络之间的关系。该研究还探讨了 MRF 和 LIFO 表型之间的遗传重叠,为潜在的共同遗传途径提供了见解。

研究结果 

在这项研究中,以对衰老敏感而闻名的后进先出大脑网络与年龄呈显着的二次关系,揭示了与执行、工作记忆和注意力等认知功能相关的高阶区域的灰质体积加速下降。

该研究确定了 LIFO 网络与七个基因簇之间的全基因组关联,并且这些关联在所有簇中复制。这些遗传影响包括钾二孔结构域通道亚家族 K 成员 2 (KCNK2) 等基因附近的簇,该基因参与神经保护和炎症控制,以及已知的溶质载体家族 39 成员 8/锌铁调节蛋白 8 (SLC39A8/ZIP8)。因其与健康标志物和疾病的广泛关联。其他值得注意的发现包括接近 Runt 相关转录因子 2 (RUNX2) 的变体(与神经发生和阿尔茨海默病相关),以及 NUAK 家族激酶 1 (NUAK1) 的变体,与精神分裂症和抑郁症相关。 MAPT 区域与多种神经退行性疾病有关,也显示出显着的相关性。

X染色体上的两个遗传簇,特别是在假常染色体区域,也被鉴定出来。这些簇与 XG 血型抗原相关,并显示出与各种健康结果的关联,包括二氧化氮空气污染,突出了环境对大脑健康的影响。

该研究进一步检查了 MRF,利用两阶段分析来确定它们对 LIFO 网络的影响。初步发现发现 12 个 MRF 类别之间存在显着关联,其中污染、糖尿病和饮酒成为影响 LIFO 网络的显着风险因素。这个综合模型考虑了年龄和性别等混杂因素,强调了大脑健康的多方面性质,将遗传倾向与环境和生活方式因素融为一体。

后进先出网络的遗传性得到了证实,尽管与阿尔茨海默病或精神分裂症的遗传共遗传性并未显示出统计学显着性。这一发现表明,导致大脑网络脆弱性的因素之间存在复杂的相互作用。

结论

总而言之,在这项研究中,研究人员发现了影响容易早衰的大脑网络(即后进先出网络)的重要遗传和生活方式因素。他们确定了七个基因簇,包括性染色体上的新基因簇,并强调糖尿病、空气污染和酒精是关键的可改变风险。这些发现揭示了遗传和环境对大脑健康之间复杂的相互作用,强调了后进先出网络对衰老以及阿尔茨海默氏症和精神分裂症等疾病的脆弱性。该研究还为研究 XG 血型对大脑衰老的遗传影响开辟了新途径。

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