• Полногеномное исследование ассоциаций выявило ряд областей генома, которые контролируют размер подкорковых структур мозга.
  • Международный консорциум исследователей обнаружил, что они могут предсказать объем этих структур, используя полигенные оценки, которые они разработали с использованием больших когорт разных предков.
  • Они также обнаружили связь между генами, влияющими на объем мозга, болезнью Паркинсона и СДВГ.

Международная группа исследователей связала объем мозга с риском развития болезни Паркинсона и синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).

В ходе полногеномного ассоциативного исследования был выявлен ряд новых генетических вариантов, связанных с объемом девяти подкорковых структур мозга.

Исследователи показали, что они могут предсказывать измерения частей мозга, используя полигенные показатели, которые они разработали с использованием этих вариантов, которые работали на когортах разных предков.

Ведущий автор Мигель Рентерия, доктор философии, возглавляет лабораторию вычислительной нейрогеномики программы психического здоровья и нейронауки в Медицинском исследовательском институте QIMR Бергхофера в Херстоне, Австралия.

Он сказал Медицинские новости сегодня что он и его коллеги «изучают генетику структуры мозга с момента основания Консорциума ENIGMA в 2009 году».

«Моя команда работает на стыке генетики человека и нейробиологии, уделяя особое внимание тому, как генетические вариации формируют индивидуальные различия в поведении, познании и психическом здоровье», — пояснил он.

«Предыдущие исследования, в том числе исследования близнецов и сотрудники ENIGMA, показали, что морфология мозга умеренно наследуется и связана с состояниями, связанными с мозгом. Нашей целью было составить карту генетических вариантов, влияющих на структуру мозга, и выяснить, влияют ли эти же гены на риск заболеваний, связанных с мозгом», — отметил Рентерия.

Результаты исследования группы опубликованы в Природная генетика.

Что дало исследование полногеномной ассоциации?

Подкорковый объем мозга связан с рядом нарушений развития, психиатрических и неврологических нарушений.

Чтобы изучить роль генетики в объеме подкоркового мозга, исследователи изучили геномы 74 898 участников европейского происхождения, а также проанализировали объемы:

  • мозговой ствол«центр управления» мозга, отвечающий за жизненно важные функции, включая дыхание и сон.
  • хвостатое ядроиграющие ключевую роль в движении
  • скорлупасвязанный с обучением и использованием языка
  • гиппокамп, участвующий в процессах обучения и памяти
  • Бледный шаркоторый регулирует проприоцепцию или способность чувствовать, где тело расположено в пространстве.
  • таламускоторый обрабатывает сенсорные сигналы
  • прилежащее ядрокоторый контролирует бодрствование
  • миндалевидное телоучаствует в регуляции эмоций, особенно стресса и тревоги.
  • и вентральный промежуточный мозг.

Все эти измерения были взяты с помощью МРТ.

Они обнаружили 254 независимых локуса (или участка генома), значительно связанных с объемом мозга, и обнаружили, что они ответственны за около 35% различий, наблюдаемых между участниками, предполагая, что остальная часть наблюдаемых различий была обусловлена ​​факторами окружающей среды.

Используя генетические варианты, обнаруженные в этих локусах, они разработали полигенную оценку, которую они могли бы использовать для прогнозирования объема различных частей подкорковых структур мозга.

Они проверили этот полигенный показатель с использованием когорты Британского биобанка и обнаружили, что он позволяет прогнозировать объем подкорковых структур мозга с поправкой на общий внутричерепной объем и без нее, в том числе у людей разного происхождения.

Они также обнаружили, что рассчитанные ими полигенные показатели могут предсказывать объем подкорковых структур мозга у людей в возрасте до 18 лет.

Как гены влияют на объем мозга на такие состояния, как болезнь Паркинсона и СДВГ?

Затем они рассмотрели взаимодействие между влиянием генов на объем различных подкорковых структур мозга и неврологическими и психиатрическими состояниями.

Болезнь Паркинсона коррелировала с генами, связанными с внутричерепными и подкорковыми объемами мозга. СДВГ, бессонница и невротизм отрицательно коррелировали с генами, контролирующими внутричерепной объем.

И наоборот, противоположное было обнаружено для веса при рождении, окружности головы при рождении и роста, что положительно коррелировало с внутричерепным объемом, подтверждая, что рост связан с большим внутричерепным объемом.

Рентерия рассказала МНТ:

«Мы наблюдали положительную генетическую корреляцию между болезнью Паркинсона и восемью региональными объемами мозга и отрицательную корреляцию между СДВГ и тремя объемами мозга. Важно отметить, что эти корреляции были независимыми, и участники нашего исследования принадлежали как к общей популяции, так и к клиническим когортам, без особого внимания к СДВГ или болезни Паркинсона».

«Моя теория состоит в том, что в основе механизмов лежат гены, имеющие решающее значение для развития мозга, роста и процессов старения», — предположил он.

«Мы планируем продолжить расследование, чтобы определить точные биологические пути. Понимание этих механизмов может пролить свет на то, как структура мозга влияет на восприимчивость как к нейродегенеративным, так и к психиатрическим заболеваниям, что потенциально может стать основой для будущих терапевтических стратегий», — добавил Рентерия.

Что полигенные показатели могут рассказать нам о здоровье мозга?

Полигенные показатели рассчитываются с использованием данных, полученных из когорты, используемой для прогнозирования фенотипа, связанного с определенным генотипом.

Критика в их адрес заключалась в том, что они не могут быть прогностическими при использовании в когортах различного происхождения по сравнению с исходной когортой, использованной для получения оценки. В этом исследовании разработанная полигенная оценка оказалась эффективной для людей разного происхождения.

Бриттани Ферри, доктор философии, эрготерапевт Национального совета по проблемам старения, не принимавшая участия в этом исследовании, рассказала: МНТ что полигенные оценки «могут быть приемлемыми, если они основаны на прочной этической и научной основе».

Этот вид измерения «использует генетическую информацию для изучения изменений структуры мозга, потенциально помогая нам узнать больше о неврологических и психиатрических расстройствах», — пояснила она.

«Однако следует тщательно оценить, насколько это точно и актуально, чтобы убедиться, что преимущества стоят рисков и этических проблем», — предупредил Ферри.

«Одним из основных ограничений является неполный учет генетических факторов с помощью полигенных показателей. Они могут упустить редкие генетические варианты или взаимодействие между различными генами. Эти оценки не учитывают факторы окружающей среды, которые важны для развития мозга», — добавила она.

Клиффорд Сегил, доктор медицинских наук, невролог из Центра здоровья Провиденс-Сент-Джонс в Санта-Монике, Калифорния, также не участвующий в текущем исследовании, рассказал МНТ что результаты были новыми и их необходимо было повторить с помощью МРТ на большем количестве людей.

«Генетические исследования отмечают повышенный риск, но не гарантируют плохих результатов. Ограничением для клинического невролога является то, что я должен делать с этой информацией, если у пациента есть «генетический профиль фактора риска». У меня нет никакого лечения, позволяющего увеличить размер подкорковой структуры мозга», — отметил Сегил.

Далее он подчеркнул, что: «Болезнь Паркинсона, несомненно, является заболеванием подкорковых структур мозга, которое хорошо установлено, и результаты этого исследования требуют повторного поиска подкорковых структур мозга, которые могут вызвать проблемы с вниманием, что еще не установлено. »