ABSTRACT Dementia is multifactorial with Alzheimer (AD) and vascular (VaD) pathologies making the largest contributions. Genome-wide association studies (GWAS) have identified over 70 genetic risk loci for AD but the genomic determinants of other dementias, including VaD remain understudied. We hypothesize that common forms of dementia will share genetic risk factors and conducted the largest GWAS to date of “all-cause dementia” (ACD) and examined the genetic overlap with VaD. Our dataset includes 809,299 individuals from European, African, Asian, and Hispanic ancestries with 46,902 and 8,702 cases of ACD and VaD, respectively. We replicated known AD loci at genome-wide significance for both ACD and VaD and conducted bioinformatic analyses to prioritize genes that are likely functionally relevant, and shared with closely related traits and risk factors. For ACD, novel loci identified were associated with energy transport ( SEMA4D ), neuronal excitability ( ANO3 ), amyloid deposition in the brain ( RBFOX1 ), and MRI markers of small vessel disease ( HBEGF ). Novel VaD loci were associated with hypertension, diabetes, and neuron maintenance ( SPRY2, FOXA2, AJAP1 , and PSMA3 ). Our study identified genetic risks underlying all-cause dementia, demonstrating overlap with neurodegenerative processes, vascular risk factors (Type-II diabetes, blood pressure, lipid) and cerebral small vessel disease. These novel insights could lead to new prevention and treatment strategies for all dementias.

Abstract A bidirectional communication exists between the brain and the gut, in which the gut microbiota influences cognitive function and vice-versa. Gut dysbiosis has been linked to several diseases, including Alzheimer’s disease and related dementias (ADRD). However, the relationship between gut dysbiosis and markers of cerebral small vessel disease (cSVD), a major contributor to ADRD, is unknown. In this cross-sectional study, we examined the connection between the gut microbiome, cognitive, and neuroimaging markers of cSVD in the Framingham Heart Study (FHS). Markers of cSVD included white matter hyperintensities (WMH), peak width of skeletonized mean diffusivity (PSMD), and executive function (EF), estimated as the difference between the trail-making tests B and A. We included 972 FHS participants with MRI scans, neurocognitive measures, and stool samples and quantified the gut microbiota composition using 16S rRNA sequencing. We used multivariable association and differential abundance analyses adjusting for age, sex, BMI, and education level to estimate the association between gut microbiota and WMH, PSMD, and EF measures. Our results suggest an increased abundance of Pseudobutyrivibrio and Ruminococcus genera was associated with lower WMH and PSMD (p-values < 0.001), as well as better executive function (p-values < 0.01). In addition, in both differential and multivariable analyses, we found that the gram-negative bacterium Barnesiella intestinihominis was strongly associated with markers indicating a higher cSVD burden. Finally, functional analyses using PICRUSt implicated various KEGG pathways, including microbial quorum sensing, AMP/GMP-activated protein kinase, phenylpyruvate, and β-hydroxybutyrate production previously associated with cognitive performance and dementia. Our study provides important insights into the association between the gut microbiome and cSVD, but further studies are needed to replicate the findings.

We built a genetic risk score (GRS) from the most complete landscape of the Alzheimer disease (AD) genetics. We extended its analysis in 16 European countries and observed a consistent association of this GRS with AD risk, age at onset and cerebrospinal fluid (CSF) AD biomarker levels regardless of the Apolipoprotein E (APOE) genotype. This GRS was also associated with AD risk (independently of APOE ) with a decreasing order of magnitude in those with an European-American, North-African, East-Asian, Latin-American, African-American background respectively. No association of the GRS to AD was seen in sub-Saharan African and Indian populations. This GRS captures information specific to AD as its association decreases as the diagnosis broadens. In conclusion, a simple GRS captures shared genetic information specific to AD between multi-ancestry populations. However, more population diversity is needed to better understand the AD genetic complexity across populations.

Abstract BACKGROUND Peak‐width of skeletonized mean diffusivity (PSMD), a neuroimaging marker of cerebral small vessel disease (SVD), has shown excellent instrumental properties. Here, we extend our work to perform a biological validation of PSMD. METHODS We included 396 participants from the Biomarkers for Vascular Contributions to Cognitive Impairment and Dementia (MarkVCID‐1) Consortium and three replication samples (Cohorts for Heart and Aging Research in Genomic Epidemiology = 6172, Rush University Medical Center = 287, University of California Davis Alzheimer's Disease Research Center = 567). PSMD was derived from diffusion tensor imaging using an automated algorithm. We related PSMD to a composite measure of general cognitive function using linear regression models adjusting for confounders. RESULTS Higher PSMD was associated with lower general cognition in MarkVCID‐1 independent of age, sex, education, and intracranial volume (Beta [95% confidence interval], −0.8 [−1.2, −0.4], P < 0.001). These findings were replicated in independent samples. Furthermore, PSMD explained cognitive status above and beyond white matter hyperintensities. DISCUSSION Our biological validation work supports the pursuit of larger clinical validation studies evaluating PSMD as a susceptibility/risk biomarker of small vessel disease contributing to cognitive impairment and dementia. Highlights Peak‐width of skeletonized mean diffusivity (PSMD) is a novel small vessel disease neuroimaging biomarker. A prior instrumental validation study demonstrated that PSMD is a robust biomarker. This biological validation study shows that high PSMD relates to worse cognition. PSMD explains cognitive function above and beyond white matter hyperintensities. Future clinical validation will assess PSMD as a vascular contribution to cognitive impairment and dementia biomarker in clinical trials.