Science|如何应用孟德尔随机化思路，揭示心脏与大脑健康之间的密切联系？

2023年6月2日，北卡罗来纳大学教堂山分校朱宏图教授联合宾夕法尼亚大学和普渡大学的研究人员在国际顶尖学术期刊《 Science》 上发表了题为：“Heart-brain connections：phenotypic and genetic insights                              frommagnetic resonance images”的研究论文。通过对生物银行的数万名参与者的成像和遗传数据进行大规模分析，发现了心脏和大脑结构与功能之间的相关性。这项研究加深了对心脑联系及其遗传基础的理解，为改善疾病预测和预防提供了可能。

研究背景

越来越多的证据表明，心脏健康和大脑健康之间存在密切关系，心血管疾病可能导致中风、痴呆和认知障碍等脑部疾病。磁共振成像（MRI）是一种有价值的工具，可用于评估心脏和大脑，为各种临床结果生成生物标志物和内表型。然而，尽管最近已经分别对心脏和大脑MRI衍生的特征进行了大规模分析，但很少有研究探索多器官MRI检查心脑连接和识别共同遗传效应的潜力。心脏和大脑之间的结构和功能联系尚不清楚。

主要方法

利用来自4万多名受试者的多器官MRI和遗传数据，旨在量化心脏和大脑之间的器官间联系，并确定潜在的遗传变异。分析82个心脏和主动脉MRI衍生的特征，涉及6个类别：左右心室、左右心房、升主动脉和降主动脉，以及458个测量结构和功能的脑MRI特征。

研究设计和分析概述

研究结果

（1）在控制了各种协变量后，发现心脏MRI特征在所有研究的成像方式中都与大脑明显相关。观察到大脑灰质形态、白质微观结构和功能网络的多种关联模式。如，发现心脏左心室与大脑白质束微观结构指标的相关性最强，这表明不利的心脏特征与较差的白质微观结构有关。

CMR性状与脑MRI性状的表型相关性分析

（2）对心脏MRI特征的全基因组关联分析鉴定出80个相关基因组位点（P<6.09×10−10）。进行了性别分析，发现基因对心脏结构和功能的影响在两性之间是高度一致的。此外，对这些基因组位点中先前报道的遗传结果进行了系统搜索，发现心脏MRI特征具有共同的遗传影响，并与心脑疾病和复杂特征共定位。

英国CMR性状的遗传学研究

（3）确定了心脏MRI特征与各种大脑复杂特征和疾病（如中风、饮食失调、精神分裂症、认知功能和心理健康特征）之间的遗传相关性。例如，不良的心肌壁厚状况与中风呈遗传正相关。进一步使用双样本孟德尔随机化来探索心脏和大脑之间的因果遗传联系，研究结果表明，不利的心脏特征对精神疾病和抑郁症等几种脑部疾病具有遗传因果影响。

CMR特征对精神疾病的遗传因果效应

总结

这项研究加深了对心脑联系及其遗传基础的理解。观察到两个器官的MRI测量结果相互关联，这与各种身体测量、共同的危险因素和成像混杂因素无关。还发现了心脏结构和功能与大脑临床终点之间的基因共定位和相关性，表明不良的心脏指标可能对大脑异常和脑部疾病的风险有影响。通过从多器官的角度了解人类健康，可能能够改善疾病风险预测和预防，并减轻一个器官疾病对其他可能处于危险中的器官的负面影响。

转自：“朗盟医学”微信公众号

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