Brain-遗传学分析发现:偏头痛和大脑结构,关系密切

2022-07-27 Freeman MedSci原创

表明偏头痛高风险个体的大脑形态改变可能是由基因介导的

偏头痛是一种常见的、致残性的神经系统疾病,其特点是严重和长时间的头痛发作、感觉敏感和大脑功能障碍。据估计,它影响了全球约25%的人口,并造成了巨大的个人和社会经济负担。偏头痛是根据临床标准诊断的,存在明确的亚型,其中最常见的是有先兆和无先兆的偏头痛,根据偏头痛发作时出现的视觉或空间症状来定义。 值得注意的是,偏头痛发作时女性比男性常见两倍,在运动、感觉、自主神经、认知和情绪症状方面存在很大的个体差异。目前,人们对支撑偏头痛异质性的生物机制知之甚少,需要进一步调查。

约40-60%的偏头痛个体风险变化是可遗传的,这突出了基因在偏头痛病因中的作用。7-9 在了解偏头痛的遗传风险因素方面已经取得了一些进展,特别是在较罕见的偏头痛亚型中,如家族性偏瘫偏头痛,其候选生物标志基因已经被很好地确定。然而,与常见的偏头痛亚型相关的遗传变异的鉴定一直受阻于该疾病的复杂性质。2016年全基因组关联研究(GWAS)对59 674名偏头痛参与者和316 078名对照者进行了荟萃分析,确定了38个位点的44个独立单核苷酸多态性(SNPs),支持离子平衡、氧化应激和血管功能障碍参与偏头痛的病理。脑成像是一个有用的工具,可以识别发作性或慢性偏头痛患者的大脑结构变化。

 

一些研究已经考察了偏头痛与皮质下大脑结构灰质体积之间的关系。已有报道称,偏头痛风险与几乎所有皮层下区域的体积减少有关。然而,据我们所知,没有研究同时考察了所有皮层下脑区的这些关系。此外,导致大脑形态学变化的具体细胞内机制尚不明确;神经元树突或胶质细胞密度的改变被认为是导致灰质体积变化的潜在因素。大脑形态的改变可能解释了在经历偏头痛的人中观察到的认知、行为和感觉的变化,但这些变化是偏头痛发作的原因还是结果,目前还不清楚。大脑形态学的差异也与偏头痛的几个风险因素有关,如性别和年龄。因此,需要进一步探索以澄清这些关联的方向。

众所周知,大脑形态和偏头痛风险的个体差异都受到遗传因素的影响,而且遗传学和脑成像都被讨论为偏头痛的潜在生物标志物。尽管大脑体积和偏头痛风险之间存在表型关联,但还没有研究探讨这些是否由遗传途径介导。因此,探索偏头痛和大脑结构之间的遗传关系提供了一个机会,可以对偏头痛的病理生理学有独特的见解,可以用来确定未来的偏头痛特异性生物标志物,可以将偏头痛从其他头痛疾病中分离出来,或帮助预测治疗反应。

 

藉此,昆士兰大学的Brittany L. Mitchell等人,探讨了偏头痛风险与颅内容积(ICV)和九个皮层下结构的区域容积之间的遗传关系,并进行了因果推理分析。

 

他们利用迄今为止最大的现有全基因组关联研究,我们研究了偏头痛和颅内体积之间的全基因组遗传重叠,以及九个皮质下大脑结构的区域体积。

通过进一步将偏头痛和每个大脑结构之间的遗传重叠的鉴定和生物注释集中在偏头痛和大脑结构之间共享的基因组的特定区域。

最后,我们使用孟德尔随机化方法研究了任何被检查的脑区的大小是否会因果地增加偏头痛风险。

他们观察到偏头痛风险与颅内体积之间存在明显的全基因组负遗传关系(rG=-0.11,P=1×10-3),但与任何皮层下区域没有关系。

 

然而,确定了偏头痛和每个大脑结构之间共同相关的区域基因组重叠。这些共享基因组区域的基因富集指出了与神经元信号传导和血管调节的可能联系。

最后结果表明,总脑、海马和腹侧间脑体积较小与偏头痛风险增加之间可能存在因果关系,以及偏头痛风险增加与杏仁核体积较大之间存在因果关系。

该研究的中重要意义在于发现了:利用大型全基因组关联研究的力量,展示了共同影响偏头痛风险和几个大脑结构的共同遗传途径的证据,表明偏头痛高风险个体的大脑形态改变可能是由基因介导的。对这些结果的进一步审视显示出对偏头痛病因的神经血管假说的支持,并揭示了潜在的可行治疗目标。

 

原文出处:

Mitchell BL, Diaz-Torres S, Bivol S, et al. Elucidating the relationship between migraine risk and brain structure using genetic data. _Brain_. Published online June 23, 2022:awac105. doi:[10.1093/brain/awac105](https://doi.org/10.1093/brain/awac105)

作者:Freeman



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