文摘

介绍。遗传因素起着重要的作用在帕金森病(PD)的风险。然而,进展的遗传贡献中国PD患者很少被研究。研究基因对发展基于30 PD风险位点共同在一个纵向的中国PD患者和帕金森病进展标记倡议(PPMI)队列。方法。PD患者的真实世界(TW)中国PD纵向队列和PPMI队列人口统计信息和评估量表进行评估。一个面板,其中包含30 PD风险单核苷酸多态性进行了测试。进程的每个规模来自随机效应mixed-effects的斜率值回归模型。发展的多个评估综合利用主成分分析(PCA)为复合得到分数,电动机,nonmotor进展。基因多态性的关联和独立的鳞片或PCA过程是通过线性回归分析。结果。在中国PD组,MAOBrs1799836与发展基于蒙特利尔认知评估,前3个主成分(pc) nonmotor PCA和PC1综合主成分分析。PPMI队列,MDS-Unified帕金森病评定量表二世和电动机PC1进展有关RIT2rs12456492。的PARK16单体型与老年抑郁量表和特质焦虑量表为成人进展,和SNCA单体型与Hoehn-Yahr分段级数和电动机PC1进展。Ethnicity-stratified分析表明之间的关系MAOBrs1799836和PD进展可能特定于亚洲或中国患者。结论。MAOBrs1799836 nonmotor症状的恶化,特别是认知障碍,和电动机的综合发展和nonmotor症状在我们中国PD组。的RIT2rs12456492和SNCA单体型与运动机能下降有关,PARK16单体型与发展有关的情绪PPMI队列。

1。介绍

帕金森病(PD)是世界上第二个最常见的神经退行性疾病和运动障碍,包括震颤、动作迟缓,硬度,和步态障碍,以及nonmotor症状,包括嗅觉减退,REM睡眠行为障碍(RBD)、认知障碍等。然而,这些不同的临床特征,不同个体之间的发展,这种异质性和机制不清楚。

有很多基因,提高PD的风险在很大程度上孟德尔方式,包括SNCA,LRRK2,VPS35,帕金,PINK1,DJ1型等等(1]。全基因组关联研究(gwas) PD已经确定了90个独立位点与疾病风险有关,与整体遗传估计在22%和27%之间(2- - - - - -4]。几项研究已经探讨某些基因突变,之类的LRRK2,帕金,SNCA,GBA等,不同的临床表现和电动机或认知障碍的进展5- - - - - -9]。然而,这些研究都是基于横断面PD组或涉及有限的基因变异。尽管最近的GWAS透露APOE4与认知发展和有关吗ATP8B2与汽车发展纵向PD组(7),纵向全基因组生存的一项研究显示RIMS2、TMEM108 WWOX GBA,和APOE参与PD患者的认知障碍的进展(10]。然而,进展的遗传贡献中国PD患者很少被研究。因此,当前的研究研究基因与发展协会纵向PD组基于30 PD基因座在中国患者常见风险。考虑PD的频率不一致的风险位点在不同种族之间,我们还探讨了基因之间的关联和PD进展帕金森进展标记倡议(PPMI)队列的白人人口的多数。

2。方法

2.1。病人和分组

真正的世界纵向中国PD (TW)队列包括门诊病人从2014年11月到2017年9月从神经学,瑞金医院,隶属于上海交通大学医学院。这些患者注册根据以下标准:(1)PD的诊断根据社会运动障碍的临床诊断标准11];(2)提供临床评估分数;(3)卫生信息系统中的多个访问记录;和(4)以前的基因检测与帕金森病有关。PD患者的诊断都是由高级运动障碍专家。排除标准是继发性帕金森症引起的其他神经疾病,如血管炎症,有毒的,和药物引起的帕金森症,或帕金森症+综合症包括进行性核上的麻痹,cortico-basal变性和多系统萎缩。本研究经当地上海瑞金医院伦理委员会批准。从所有TW参与者书面知情同意了。显示在图S1,包括50名患者进行进一步的分析。

PPMI队列,下载和分析获得了批准公开全基因组序列(WGS)和临床数据12]。病人的纵向随访评估不符合诊断PD被排除在外。

2.2。临床评估

人口统计学和临床数据的收集包括年龄、性别、教育、和PD的家族病史。重叠的鳞片由两个群体共享收集执行genotype-phenotype协会分析(表S1);这些尺度包括Hoehn-Yahr (H-Y)举办,MDS-Unified帕金森病评定量表(MDS-UPDRS),蒙特利尔认知评估(MoCA),天平的结果帕金森Disease-Autonomic功能障碍(SCOPA-AUT),埃普沃思嗜睡量表评分(ESS)、汉密尔顿焦虑量表(HAMA)状态-特质焦虑问卷》TW队列或库存为成人(污渍)PPMI队列,快速眼动睡眠行为障碍(RBD-HK)香港TW队列或快速眼动睡眠行为障碍问卷(RBD-Q) PPMI队列,和汉密尔顿抑郁量表(HAMD) -17太瓦队列或老年抑郁量表(GDS) PPMI队列。PPMI队列,我们使用汽车在“关闭”药物状态进行评估。

2.3。基因检测和单体型阻止施工

一个面板,其中包含30透析相关单核苷酸多态性(snp)是设计和TW PD患者进行测试。以前报道的基因分型方法(13]。外周血样本收集,DNA提取白细胞通过phenol-chloroform异丙醇的方法。引物设计通过使用引物5(5.00版本,总理Biosoft国际)。聚合酶链反应产品的净化后磷酸化酶(FastAP,应用生物系统公司)和核酸外切酶(挂式我,应用生物系统公司),使用快照的扩展反应是由多路复用设备来自ABI。扩展产品进一步纯化通过磷酸化酶(FastAP,应用生物系统公司)和取样用ABI3730xl(应用生物系统公司)。SNP打字的结果分析了使用Genemap 4.0(应用生物系统公司)。人口结构是由使用EIGENSOFT v6.1.4 [14]。我们将rs2230288排除在我们的分析,因为所有的病人在TW队列的G / G基因型的轨迹。

PPMI队列,提取感兴趣的变异从全基因组测序(WGS)数据(2021年1月118项目,hg38对齐vcf)使用BCFtools [15]。

构建单体型,两个步骤是:(1)基于连锁不平衡的变体是修剪列表(LD)在慢性乙肝,29个snp CHS, CEU 1公斤的数量,这些修剪变体在同一个染色体被分组为LD PPMI和TW军团(图块S2),(2)单体型等位基因是通过构造阶段版本2.1 (16,17]。考虑到以前的研究报告的LDLRRK2,LRRK2单体型也分配在分析除了两个单核苷酸多态性(6]。因此,总共3 LD块出现,即PARK16单体型,SNCA单体型,LRRK2单体型,单体型等位基因的频率表中列出S2。最后,21个snp和3 LD块包括执行genotype-phenotype协会分析(图S3)。所有的基因从PPMI群体遗传数据库(收集的信息N= 1830)和TW队列(N=(图415)是用于构建单体型S1)。R的LDlinkR包是用来构建单体型。

2.4。进展和PCA进展

进展率来自mixed-effects回归模型的随机效应的斜率值两个种群(18]。PD患者的疾病状态总是由多个临床量表,评估和TW尺度之间存在显著的相关性群组(表S3)。因此,这些鳞片隐含冗余之间的共线性,使它难以澄清genotype-phenotype关联。进一步研究特定基因位点对电动机的发展的影响和nonmotor PD症状,我们进行了主成分分析(PCA)在电动机或nonmotor症状进展率后零定心和扩展单元方差TW和PPMI PD人口(18]。我们发现第一主成分(pc)的电机和nonmotor发展适度相关(r=−0.435, )。因此,第三主成分分析进行结合所有的电动机和nonmotor措施来创建一个复合发展分数说明PD的综合发展。PC1从这个跨域PCA占37.61%的方差。多态性的相关性和nonmotor PC1-PC3,汽车PC1-PC2和复合PC1被认为是(表S4),变量的贡献说明电脑桌上S5和图S4。

2.5。Ethnicity-Stratified Genotype-Phenotype相关性

不同genotype-phenotype相关性可能是由于人口种族因为PPMI和中国之间的遗传背景不同的PD组。说明是否有ethnicity-specific协会,我们使用一个ethnicity-stratified关联分析。自从PPMI PD组是一个多民族群体,其中有346高加索人(346/377,92%),亚洲人(7/377,1.8%),6个黑人,和18个人的其他种族,TW队列和PPMI队列被合并,然后其次分成四个组:PPMI高加索,PPMI亚洲、TW,所有亚洲(合并PPMI亚洲和TW军团)军团。Genotype-phenotype协会在这4组比较。考虑有限的样本容量PPMI亚洲人群,轻微的( )和严格的( )协会设置被用来探索差异和共性汇集原始数列和PCA过程。这些多态性被定义为mono-ethnic特定基因功能,这仅仅是与生进展或PCA mono-ethnic患者的进展。

2.6。统计分析

(版本4.1.0)R工作室(1.4.1717版)被用来执行统计分析。Factoextra包被用来提取主成分分析结果,并将其可视化和其他可视化是由使用ggplot2。一个线性混合模型是由使用lme4包。

连续数据都表现为中值(差)和被使用Mann-Whitney测试相比。提出了分类数据N(%),用卡方检验进行比较。一个值< 0.05(双尾)被认为是具有统计学意义。单核苷酸多态性和单体型之间的关系和临床评估的进展进行了使用线性回归模型和偏相关调整性别、发病年龄、教育、和疾病持续时间在基线的添加剂小遗传模型。Bonferroni调整用于多重比较。一个值< 0.002381(双尾)Bonferroni调整后被认为是具有统计学意义。

3所示。结果

表1介绍了TW PD的人口统计信息和PPMI PD组。TW队列包括50 PD患者平均随访1.33年,PPMI对象包括413 PD患者平均随访4.35年。TW和PPMI PD组类似的关于疾病持续时间(表1),而TW年轻患者显著,教育水平低于PPMI病人(表1)。尽管30常见变异,遗传背景差异被发现在两个群体(图S5),大多数变异的基因型频率显著不同的两个群体之间(表S6)。PCA进展率比较两个群体;因此,我们结合两个群体进行主成分分析。

3.1。Genotype-Phenotype协会TW队列

线性混合效应模型是用来计算特定病人的疾病进展分别两个群体。调整后的线性回归模型与加性遗传假设是用来评估疾病进展率和基因多态性之间的关系(21个SNPs和3 LD块)。基线年龄、性别、疾病持续时间,和教育水平被选为协变量。TW队列,进展的MoCA总分明显与b型单胺氧化(缺氧)rs1799836。一个额外的C等位基因导致0.967(0.495 - -1.439)的相应进展率( )(表2)。LD snp分为LD块(指出PARK16单体型,SNCA单体型,LRRK2单体型)。没有多个测试LD块和进展的分离尺度之间显著相关。

PCA-based进展率,我们发现缺氧rs1799836与PC1 ( ),PC2 ( ),和生物( )nonmotor进展PCA和PC1 ( )综合发展的PCA(表3)。没有多个测试重要的或轻微的LD块和个人电脑之间的相关性被发现三种类型的主成分分析。

3.2。Genotype-Phenotype协会PPMI队列

PPMI队列,进展衡量MDS-UPDRSII ( )和汽车发展PCA PC1 ( )是相关的SYT4.RIT2rs12456492,的一个副本G等位基因导致0.286(0.104 - -0.468)和0.333−−0.536−0.131)增加相应的进展速度,分别(表2和3)。的PARK16单体型与发展以GDS分数和污渍的分数来衡量,而SNCA单体型与发展基于H-Y分段和PC1电机发展PCA(表4)。

3.3。Ethnicity-Stratified Genotype-Phenotype协会

的重大ethnicity-stratified genotype-phenotype协会( )表中列出S6。显示在表5和图1亚洲,我们得到4 - 1 Caucasian-specific strict-progression-correlated多态性(PARK16单体型,缺氧,NUCKS1,PRKN;SYT4.RIT2),1共享亚洲人和白种人之间的多态性(SNCA单体型)基于严格设置协会( )。

因为大多数亚洲人从TW队列和白种人都是PPMI队列,队列ethnicity-specific多态性可能有偏见。因此,我们调查了在PPMI genotype-phenotype协会亚洲人群的样本大小7 PD患者。考虑到有限的样本大小,我们设置了统计显著性水平 ,发现10 PPMI亚洲群体独特的遗传多态性。其中,之间的关系缺氧和MoCA再次于重要的之间的联系SYT4.RIT2和H-Y暂存(表5)。此外,当所有的关联PPMI亚洲群体负对数的P值排序,前6基因显著相关,而后者是11日(表S7)。

4所示。讨论

在我们的研究中,我们探讨了30 PD协会风险位点共同在中国PD患者进展评估综合尺度TW PD组,在先前的研究很少报道。在中国人群中,我们发现缺氧rs1799836与PD进展有关,这可能是特定于亚洲或中国人口。此外,我们还进行了单体型和PD发展之间的联系的分析,因为大多数以前的研究基于单核苷酸多态性进行分析。除了使用传统的方法分析snp的协会分别在PD和原始的规模发展,一种新的方法分析PD的临床进展是用于我们的临床组通过结合多个评估数据驱动的PCA获得分数的复合,电动机,和nonmotor进展,结合多个措施来识别潜在的组件解释最变化数据和更准确地反映疾病进展。

我们的中国人群中观察到的两个主要发现。首先,我们发现缺氧rs1799836与MoCA分数的变化在我们的TW队列。先前的研究发现,缺氧rs1799836与PD在中国和亚洲人群的风险,而这种联系是微不足道的高加索人群(19- - - - - -21]。一个随机、双盲、安慰剂对照前瞻性研究发现,rasagiline选择性单胺氧化酶b抑制剂,施加有益的影响注意力和执行功能在nondemented但认知受损的PD患者(22]。另一项研究发现,β42的水平也降低了航空公司的一个等位基因缺氧rs1799836多态性(23]。这些研究表明,缺氧PD患者的基因可能与认知有关。进一步提高表型测量,我们使用了主成分分析,发现数据简化方法缺氧rs1799836与PC1-3 nonmotor进展PCA和PC1复合发展的主成分分析,表明缺氧rs1799836可能与nonmotor相关进展和PD复合过程。一个可能的机制是缺氧在降解过程中发挥作用去甲肾上腺素(NE)除了多巴胺(DA),因为不涉及到许多过程,如认知功能、睡眠、疼痛调制,心情,自主功能,血脑屏障通透性,神经保护,和免疫机制在大脑中,所有这些在PD受损和nonmotor相关症状(24,25]。

的发现缺氧rs1799836与PD进展在我们中国人群很少或从未在以前的研究报道。随着人群中使用先前的研究包括亚洲病人很少,缺氧rs1799836可能是中国——或者Asian-specific SNP与PD进展有关。因此,我们探讨了关联的30 PD风险位点共同在中国病人和PD进展PPIM队列,其中包括大部分白人患者,和发现RIT2rs12456492 MDS-UPDRS II的变化和dim1电机发展的主成分分析,虽然没有之间存在显著相关缺氧rs1799836和PD进展。由人类蛋白质编码RIT2人类基因结合的产物钙调蛋白1 (CALM1),而后者结合α-核蛋白和microtubule-associated tau蛋白,这表明RIT2可以共享相同的途径SNCA和MAPT在PD的发病机制26- - - - - -28]。协会RIT2rs12456492与PD白人人口风险调查和发现是重要的29日]。亚洲人群的相关的结果在不同的研究不一致,但最近的一项荟萃分析的亚洲人口证明RIT2rs12456492可能增加PD风险在亚洲人30.),而RIT2rs12456492不是在我们中国PD组与疾病进展相关。在先前的GWAS荟萃分析,提示PD汽车协会的亚型RIT2rs12456492发现,暗示疾病进展。除了单一的单核苷酸多态性,协会的SNCA单体型与改变H-Y分期PPMI队列中被发现。SNCA编码的蛋白质α-核蛋白,最重要在PD病理蛋白质,和经常被报道与α-突触核蛋白水平和运动机能下降5,31日- - - - - -33]。PARK16多态性,包括NUCKS1和RAB29,与降低PD相关风险在以前的亚洲和白人研究[34]。然而,该协会的PARK16单体型和PD进展已经在先前的研究很少报道。

TW组和PPMI组之间的不一致可能是由于不同的病人的种族。因此,我们进行了一项研究在PPMI亚洲人口和发现缺氧rs1799836显著相关水平的认知能力下降 。校正后,然而,我们没有找到意义,只有7患者包括在分析中。我们也评估只有白人人口的PPMI队列,发现缺氧rs1799836与PD无关甚至发展的水平 。此外,我们也做了相同的分析在所有亚洲患者的2组和发现缺氧rs1799836与PD相关进展,而RIT2 rs12456492 Bonferroni调整后没有。因此,我们怀疑之间的联系缺氧rs1799836和PD进展可能在亚洲或中国特定人群。然而,这种分析动力不足是由于小样本大小,尤其是在亚洲。因此,纵向研究样本量大,与亚洲或中国PD患者是必要的。

我们的研究也有一些局限性。TW研究的样本量较小。第二,后续是有限的。有限的随访和小样本大小可能导致低功率较小的变异对发展的影响。第三个限制是,我们只检测到30个snp而不是GWAS。因此,一个更大的和更长的研究中国的PD患者是必要的。

5。结论

缺氧rs1799836 nonmotor症状与PD相关进展,尤其是认知障碍,和复合运动和nonmotor症状的发展中国PD组。的RIT2rs12456492和SNCA单体型与运动机能下降有关,PARK16单体型与发展有关的情绪PPMI队列。之间的联系缺氧rs1799836和PD进展可能特定于亚洲或中国患者。

缩写

ESS:	埃普沃思嗜睡量表得分
GDS:	老年抑郁量表
GWAS:	全基因组关联研究
哈马:	汉密尔顿焦虑量表
HAMD-17:	汉密尔顿抑郁评定量表
LD:	连锁不平衡
MDS-UPDRS:	MDS-unified帕金森病评定量表
美国华人博物馆:	蒙特利尔认知评估
PC:	主成分
主成分分析:	主成分分析
帕金森病:	帕金森病
PPMI:	帕金森病进展标记倡议
RBD:	REM睡眠行为障碍
RBD-HK:	香港快速眼动睡眠行为障碍
RBD-Q:	快速眼动睡眠行为障碍问卷
SCOPA-AUT:	尺度在帕金森disease-autonomic功能障碍的结果
SNP:	单核苷酸多态性
污渍:	特质焦虑量表为成年人。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

CSS参与数据采集和文稿的起草;我们做数据分析和解释和修订后的手稿;LG是数据采集和数据分析和解释;DJJ、惠普和LJ参与数据采集和基因检测;LY和RK负责概念设计的研究和研究项目组织;CZL概念和设计的研究手稿修改;CSD的有关概念和设计研究,诊断和招募的参与者和手稿修改。Shi-Shuang崔,正是吴同样起到了推波助澜的作用。

确认

这项工作是支持由中国国家自然科学基金(批准号。81430022,81430022,81971187),上海市科学技术基础主要项目(批准号2018 shzdzx05)、上海市教育委员会(批准号2017 nkx001),和上海帆船项目(批准号19 yf1429900)。

补充材料

表S1。临床评估。表S2。构建单体型与阶段。表S3。scale-wise进展之间的相关性。表S4。生PD进展之间的相关性和主成分分析。表S5。PC方差。表S6。30单核苷酸多态性基因型分布。表S7。gene-PD-progression相关性不同人群的多样性。图S1。这项研究的流程图。图S2。Chrome-wise成对LD。PARK16单体型;B: SNCA单体型;C: chr6snps;D: chr12snps。图S3。SNP预处理流程图。图S4。热图的原始规模发展的贡献电脑来自三种类型的PCA。答:汽车尺度的电脑汽车PCA的贡献;B:从nonmotor PCA nonmotor尺度到PC的贡献;C:所有尺度PC复合PCA的贡献。图S5。PCA的进展率和30个snp。答:PCA的进步率;b . PCA的30个snp。(补充材料)