人类骨骼与大脑在表型和遗传关联方面的区域差异性

《Nature Communications》：Regional heterogeneity in phenotypic and genetic associations between bone and brain in humans

　　

摘要

骨骼疾病与神经精神疾病的共存表明两者之间存在潜在的骨-脑关联，但由于这两个系统的解剖结构和生物学复杂性，对其特征的理解仍然有限。在此研究中，我们利用来自约45,000名英国生物银行（UK Biobank）参与者的结构成像和遗传数据，系统地分析了这些关联在多种解剖位置上的表现。研究发现骨骼与大脑之间存在广泛的结构关联，其中34.9%的关联对具有显著意义。这些关联表现出明显的区域异质性，效应大小的变化与大脑皮层的发育程度、进化过程以及GABA和5HT-1b受体的空间分布、少突胶质细胞前体细胞和星形胶质细胞的基因表达谱密切相关。从全基因组、通路、基因位点到单核苷酸变异等多个层面对遗传数据的分析进一步揭示了骨骼结构与大脑结构之间的共同遗传机制，同时也揭示了它们与多种神经精神和神经系统特征之间的关联。Wnt信号通路中的基因富集现象突显了骨-脑耦合可能的机制基础，而不同的骨骼区域则表现出与特定大脑相关健康结果的差异性遗传联系。综上所述，这些发现表明骨-脑关联普遍存在，但同时具有显著的解剖和遗传异质性，为理解骨骼与大脑健康的共同生物学机制提供了系统层面的框架。