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Mendelian randomization studies of brain MRI yield insights into the pathogenesis of neuropsychiatric disorders

孟德尔随机化 部分各向异性 胼胝体 全基因组关联研究 磁共振弥散成像 神经影像学 优势比 精神分裂症(面向对象编程) 双相情感障碍 内科学 心理学 置信区间 医学 精神科 神经科学 生物 遗传学 磁共振成像 单核苷酸多态性 基因型 放射科 遗传变异 锂(药物) 基因
作者
Weichen Song,Wei Qian,Weidi Wang,Shunying Yu,Guan Ning Lin
出处
期刊:BMC Genomics [BioMed Central]
卷期号:22 (S3) 被引量:19
标识
DOI:10.1186/s12864-021-07661-8
摘要

Observational studies have identified various associations between neuroimaging alterations and neuropsychiatric disorders. However, whether such associations could truly reflect causal relations remains still unknown.Here, we leveraged genome-wide association studies (GWAS) summary statistics for (1) 11 psychiatric disorders (sample sizes varied from n = 9,725 to 1,331,010); (2) 110 diffusion tensor imaging (DTI) measurement (sample size n = 17,706); (3) 101 region-of-interest (ROI) volumes, and investigate the causal relationship between brain structures and neuropsychiatric disorders by two-sample Mendelian randomization. Among all DTI-Disorder combinations, we observed a significant causal association between the superior longitudinal fasciculus (SLF) and the risk of Anorexia nervosa (AN) (Odds Ratio [OR] = 0.62, 95 % confidence interval: 0.50 ~ 0.76, P = 6.4 × 10- 6). Similar significant associations were also observed between the body of the corpus callosum (fractional anisotropy) and Alzheimer's disease (OR = 1.07, 95 % CI: 1.03 ~ 1.11, P = 4.1 × 10- 5). By combining all observations, we found that the overall p-value for DTI - Disorder associations was significantly elevated compared to the null distribution (Kolmogorov-Smirnov P = 0.009, inflation factor λ = 1.37), especially for DTI - Bipolar disorder (BP) (λ = 2.64) and DTI - AN (λ = 1.82). In contrast, for ROI-Disorder combinations, we only found a significant association between the brain region of pars triangularis and Schizophrenia (OR = 0.48, 95 % CI: 0.34 ~ 0.69, P = 5.9 × 10- 5) and no overall p-value elevation for ROI-Disorder analysis compared to the null expectation.As a whole, we show that SLF degeneration may be a risk factor for AN, while DTI variations could be causally related to some neuropsychiatric disorders, such as BP and AN. Also, the white matter structure might have a larger impact on neuropsychiatric disorders than subregion volumes.
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