Racial discrimination increases the risk of adverse brain health outcomes, potentially via neuroplastic changes in emotion processing networks. The involvement of deep brain regions (brainstem and midbrain) in these responses is unknown. Potential associations of racial discrimination with alterations in deep brain functional connectivity and accelerated epigenetic aging, a process that substantially increases vulnerability to health problems, are also unknown.

ABSTRACT Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a debilitating mental disorder precipitated by trauma exposure. However, only some persons exposed to trauma develop PTSD. There are sex differences in risk; twice as many women as men, develop a lifetime diagnosis of PTSD. Methylomic profiles derived from peripheral blood are well-suited for investigating PTSD because DNA methylation (DNAm) encodes individual response to trauma and may play a key role in the immune dysregulation characteristic of PTSD pathophysiology. In the current study, we leveraged recent methodological advances to investigate sex-specific shifts in DNAm-based leukocyte composition that are associated with lifetime PTSD. We estimated leukocyte composition on a combined methylation array dataset (483 participants, ∼450k CpG sites) consisting of two civilian cohorts, the Detroit Neighborhood Health Study and Grady Trauma Project. Sex-stratified Mann-Whitney U test and two-way ANCOVA revealed that lifetime PTSD was associated with a small but significant elevation in monocyte proportions in males, but not in females (Holm-adjusted p-val < 0.05). No difference in monocyte proportions was observed between current and remitted PTSD cases in males, suggesting that this sex-specific peak shift reflects a long-standing trait of lifetime history of PTSD, rather than current state of PTSD. Associations with lifetime PTSD or PTSD status were not observed in any other leukocyte subtype and our finding in monocytes was confirmed using cell estimates based on a different deconvolution algorithm, suggesting that our sex-specific findings are robust across cell estimation approaches. Overall, our main finding of elevated monocyte proportions in males, but not in females with lifetime history of PTSD provides evidence for a sex-specific shift in peripheral blood leukocyte composition that is detectable in methylomic profiles and that reflects long-standing changes associated with PTSD diagnosis.

Behavioral, structural, and functional neuroimaging have implicated the hippocampus as a critical brain region in PTSD pathogenesis. We conducted a GWAS of hippocampal subfield volumes in a sample of recent military veteran trauma survivors (n=157), including some with PTSD (n=66). Covariates in our analysis included lifetime PTSD diagnosis, sex, intracranial volume, genomic estimates of ancestry, and childhood trauma. Interactions between genetic variants and lifetime PTSD or childhood trauma were interrogated for SNPs with significant main effects. Several genetic associations surpassed correction for multiple testing for several hippocampal subfields, including fimbria, subiculum, cornu ammonis-1 (CA1), and hippocampal amygdala transition area (HATA). One association replicated in an independent cohort of civilians with PTSD (rs12880795 in TUNAR with L-HATA volume, p=3.43 x 10-7 in the discovery and p=0.0004 in the replication cohort). However, the most significant association in the discovery data set was between rs6906714 in LINC02571 and R-fimbria volume (p=5.99 x 10-8, q=0.0056). Interestingly, the effect of rs6906714 on R- fimbria volume increased with childhood trauma (G*E interaction p=0.022). In addition to variants in long intergenic non-coding RNAs (lincRNAs), we identified SNPs associated with hippocampal subfield volume, which are also quantitative trait loci (QTLs) for genes involved in RNA editing of glutamate receptor subunits (GluRs), oxidative stress, and autoimmune disorders. Genomic regions, some with putative regulatory roles, influence the volume of hippocampal subfields. Neuroimaging phenotypes may offer important insight into the genetic architecture and neurobiological pathways relevant to PTSD, as well as in the identification of potential biomarkers and drug targets for PTSD.

Medulloblastoma is the most common malignant brain tumor in children. Most cases are sporadic, but well characterized germline alterations in

PTSD has significant genetic heritability; however, it is unclear how genetic risk influences tissue-specific gene expression. We used brain and non-brain transcriptomic imputation models to impute genetically regulated gene expression (GReX) in 9,087 PTSD-cases and 23,811 controls and identified thirteen significant GReX-PTSD associations. The results suggest substantial genetic heterogeneity between civilian and military PTSD cohorts. The top study-wide significant PTSD-association was with predicted downregulation of the Small Nuclear Ribonucleoprotein U11/U12 Subunit 35 (SNRNP35) in the BA9 region of the prefrontal cortex (PFC) in military cohorts. In peripheral leukocytes from 175 U.S. Marines, the observed PTSD differential gene expression correlated with the predicted blood GReX differences for these individuals, and deployment stress downregulated SNRNP35 expression, primarily in Marines with post-deployment PTSD. SNRNP35 is a subunit of the minor spliceosome complex and SNRNP35 knockdown in cells validated its functional importance in U12-intron splicing. Finally, mimicking acute activation of the endogenous stress axis in mice downregulated PFC Snrnp35 expression.

Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a common and debilitating disorder. The risk of PTSD following trauma is heritable, but robust common variants have yet to be identified by genome-wide association studies (GWAS). We have collected a multi-ethnic cohort including over 30,000 PTSD cases and 170,000 controls. We first demonstrate significant genetic correlations across 60 PTSD cohorts to evaluate the comparability of these phenotypically heterogeneous studies. In this largest GWAS meta-analysis of PTSD to date we identify a total of 6 genome-wide significant loci, 4 in European and 2 in African-ancestry analyses. Follow-up analyses incorporated local ancestry and sex-specific effects, and functional studies. Along with other novel genes, a non-coding RNA (ncRNA) and a Parkinson's Disease gene, PARK2, were associated with PTSD. Consistent with previous reports, SNP-based heritability estimates for PTSD range between 10-20%. Despite a significant shared liability between PTSD and major depressive disorder, we show evidence that some of our loci may be specific to PTSD. These results demonstrate the role of genetic variation contributing to the biology of differential risk for PTSD and the necessity of expanding GWAS beyond European ancestry.