中老年人结构相似网络与脑基因表达的关联研究

目的:从全基因组脑表达的角度揭示人脑结构相似网络(MSN)的生物学基础.方法:基于 194 名正常中老年受试者[男 88 名,女 106 名,平均年龄(57.56±7.76 岁)]的高分辨率三维T1 加权成像(3D-T1WI)和弥散张量成像(DTI)数据,提取7 个影像学特征指标,包括:皮层表面积、皮层厚度、灰质体积、高斯曲度、平均曲度、各向异性分数和平均扩散系数,构建MSN.同时借助艾伦人脑图谱(allen human brain atlas,AHBA)全基因组脑基因表达数据进行基因表达与MSN的空间关联分析.然后,对与MSN显著相关的基因进行富集分析.结果:所有连接密度阈值下 194 名受试者的平均MSN图与无阈值的MSN图均存在显著相关性(Pautocorr<0.05).基因表达-MSN的空间关联分析发现了 770 个与中老年MSN显著相关的基因(bonferroni,Pautocorr<0.05),这些基因主要富集于突触信号转导和中枢神经系统发育等生物学过程,并且与自闭症、精神分裂症和重度抑郁等神经精神疾病的发生有关.其中,194 名受试者的平均MSN与SLC26A4(r=0.619,P=3.311e-17)和SEMA4F(r=0.624,P=1.559e-16)的基因表达量呈正相关,与TRAPPC2B(r=-0.625,P=1.337e-17)和KCNA3(r=-0.617,P=4.349e-17)基因表达量呈负相关.结论:中老年人MSN受突触信号转导和中枢神经系统发育等通路基因的调控,是MSN用于神经精神疾病脑改变研究的生物学基础.