《Nature Mental Health》:Genomic meta-analyses of binge-eating behavior and anorexia nervosa yield insights into the unique and shared biology of eating disorder phenotypes
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进食障碍——包括神经性厌食症(anorexia nervosa, AN)、神经性贪食症(bulimia nervosa)和暴食障碍(binge-eating disorder)——在临床上各不相同,但表现出症状重叠和诊断交叉。基因组学分析主要研究了AN。在此,
进食障碍——包括神经性厌食症(anorexia nervosa, AN)、神经性贪食症(bulimia nervosa)和暴食障碍(binge-eating disorder)——在临床上各不相同,但表现出症状重叠和诊断交叉。基因组学分析主要研究了AN。在此,研究人员对暴食行为(binge-eating behavior, BE;39,279例病例,1,227,436例对照)的病例对照研究进行了基因组学荟萃分析,同时对AN(24,223例病例,1,243,971例对照)及其亚型(均为欧洲血统)进行了分析。研究人员确定了6个与BE相关的位点,包括与较高体重指数(body mass index, BMI)和冲动控制行为相关的位点。AN全基因组关联研究(genome-wide association studies, GWAS)产生了8个位点,验证了6个位点。随后,多基因风险评分(polygenic risk score, PRS)分析显示,在两个东亚血统研究中与AN存在关联。BE和AN与精神疾病表现出相似的阳性遗传相关性,但与人体测量性状表现出相反的遗传相关性。BE和AN中的大部分遗传信号与BMI不共享。研究人员已将进食障碍基因组学扩展到AN之外;未来的工作将纳入多种诊断和全球血统。
进食障碍(eating disorders)包括神经性厌食症(anorexia nervosa, AN)、神经性贪食症(bulimia nervosa)和暴食障碍(binge-eating disorder),它们临床诊断不同但症状重叠且随时间迁移。以往基因组学主要聚焦于AN,而暴食行为(binge-eating behavior, BE)作为跨诊断症状未被充分研究。最新AN全基因组关联研究(GWAS)识别了8个位点,并提示代谢因素参与AN病理生理,但BE的遗传基础尚不明确。因此,研究人员开展本研究,旨在通过基因组荟萃分析扩展进食障碍遗传学研究,比较BE与AN及其亚型的遗传特征,揭示共享与独特的生物学机制。
研究人员对BE病例对照研究(39,279例病例,1,227,436例对照)和AN(24,223例病例,1,243,971例对照)及其亚型(均为欧洲血统)进行基因组荟萃分析,识别了6个BE相关位点和8个AN相关位点(含6个已知位点),并发现BE与AN在精神疾病遗传相关性上相似,但在人体测量性状上方向相反,且大部分遗传信号独立于体重指数(BMI)。该研究将进食障碍基因组学扩展到AN之外,为理解BE和AN的遗传基础提供了新见解,论文发表在《Nature Mental Health》。
关键技术方法包括:基于PLINK2、SAIGE或REGENIE进行关联分析,通过METAL进行逆方差加权固定效应荟萃分析;采用连锁不平衡分数回归(LDSC)估计SNP遗传力(h
2SNP)和遗传相关性(SNP-rg);使用MiXeR进行双变量因果混合模型分析,以及病例-病例GWAS(CC-GWAS)评估遗传距离;通过GWAS-by-subtraction去除BMI遗传成分,并进行孟德尔随机化分析;利用S-PrediXcan和S-MultiXcan鉴定基因-组织关联;应用MAGMA进行基因和基因集分析;使用PRS-CS计算多基因风险评分(PRS)。样本队列来源于精神病基因组学联盟(PGC-ED)的14个先前研究和13个新增研究,均为欧洲血统,另有两个东亚血统研究用于跨祖先PRS分析。
研究结果如下:
**Summary of phenotypes**:研究人员定义了五种表型:广泛定义BE(BE-BROAD)、狭义定义BE(BE-NARROW)、AN、AN限制型(AN-R)和AN暴食/清除型(AN-BP),主要分析聚焦于BE-BROAD和AN。
**GWAS meta-analyses**:BE-BROAD荟萃分析识别了6个独立相关位点,SNP遗传力为5%(标准误0.4%),显示多基因性。AN荟萃分析识别了8个位点(6个已知,2个新),SNP遗传力为13%(标准误0.7%)。X染色体分析未发现全基因组显著位点,女性-only GWAS与主分析结果一致。
**Genetic relationship between eating phenotypes and other traits**:通过LDSC计算,BE-BROAD与AN的SNP-rg为0.46(SE=0.04),表明中度遗传重叠。双变量MiXeR显示83%的BE-BROAD因果变异与AN重叠,效应方向高度一致(95%)。CC-GWAS显示AN与BE-BROAD病例间遗传距离与AN与对照间类似。与225个性状的相关性分析表明,BE-BROAD和AN与精神疾病呈正相关,但BE-BROAD与人体测量性状(如腰臀比)呈正相关,而AN呈负相关;BE-BROAD与注意缺陷多动障碍(ADHD)正相关,AN与强迫症正相关。
**Role of BMI genetics**:GWAS-by-subtraction去除BMI遗传成分后,BMI因子仅解释BE-BROAD 12%和AN 10%的遗传方差。非BMI因子与精神疾病的遗传相关性稳定或略有增加,而与人体测量和代谢性状的相关性减弱。孟德尔随机化支持较高BMI风险与较高BE-BROAD风险/较低AN风险间的双向因果效应。
**Genetically regulated gene expression**:S-PrediXcan在BE-BROAD中鉴定出两个基因-组织关联(PRKAR2A-乙状结肠,KLHDC8B-心耳)达到实验-wide显著性。AN中有300个基因-组织关联,涉及29个独特基因,主要来自3号染色体基因密集区(47-52 Mb)。S-MultiXcan进一步鉴定出10个BE-BROAD和43个AN的跨组织显著基因。
**Gene-level associations**:MAGMA基因分析在BE-BROAD中识别22个显著基因(FTO最强),AN中76个显著基因(多数来自3号染色体47-52 Mb)。基因集分析发现AN中RBFOX1-3靶点和突变约束基因富集,药物分类分析显示AN与抗偏头痛制剂显著关联。
**Tissue and cell-type analyses**:分层LDSC未发现组织或细胞类型特异性遗传力富集达到多重检验显著性。
**Polygenic prediction**:留一研究(LOO)PRS分析显示,BE-BROAD PRS解释BE-BROAD风险方差0.32%,AN PRS解释AN风险方差2.32%。欧洲血统AN PRS与东亚血统(韩国和日本)AN风险正相关(OR=1.36)。女性PRS与男性风险正相关但结果不一致,BE-BROAD和AN PRS在病例组中均高于对照组。
讨论部分总结了BE相关位点与吸烟、风险行为、初潮年龄等关联,以及FTO位点与BMI关系。AN验证了已知位点,新识别的DLX1可能参与AN-R。尽管样本量增加,但仅新增两个位点,提示遗传异质性。BE和AN与精神疾病共享遗传特征,但在人体测量性状上方向相反,BMI成分仅解释较小方差。局限性包括仅欧洲血统、PRS预测能力弱、横截面设计等。研究结论如下:研究人员通过识别6个与BE-BROAD相关的遗传位点、验证6个与AN相关的位点、报告2个新位点以及发现1个与AN-R相关的位点,纠正了进食障碍遗传学研究中历史上对AN的偏重。研究人员证明,BE在遗传上与其他精神表型相关,与AN既有共享模式又有独特模式,为临床观察到的共病提供了遗传学证据。在BE-BROAD和AN中揭示的位点数量是早期GWAS研究的典型特征,这激励了对所有进食障碍(AN、神经性贪食症、暴食障碍和回避性/限制性食物摄入障碍)以及跨诊断行为(例如暴食和限制)进行GWAS荟萃分析,以推动变异发现,进一步细化对区分不同临床表现的共享和独特遗传特征的理解,并为基于遗传学的进食障碍分类学提供依据。