Background— The prevalence of familial hypercholesterolemia (FH) is commonly reported as 1 in 500. European reports suggest a higher prevalence; the US FH prevalence is unknown. Methods and Results— The 1999 to 2012 National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) participants ≥20 years of age (n=36 949) were analyzed to estimate the prevalence of FH with available Dutch Lipid Clinic criteria, including low-density lipoprotein cholesterol and personal and family history of premature atherosclerotic cardiovascular disease. Prevalence and confidence intervals of probable/definite FH were calculated for the overall population and by age, sex, obesity status (body mass index ≥30 kg/m 2 ), and race/ethnicity. Results were extrapolated to the 210 million US adults ≥20 years of age. The estimated overall US prevalence of probable/definite FH was 0.40% (95% confidence interval, 0.32–0.48) or 1 in 250 (95% confidence interval, 1 in 311 to 209), suggesting that 834 500 US adults have FH. Prevalence varied by age, being least common in 20 to 29 year olds (0.06%, 1 in 1557) and most common in 60 to 69 year olds (0.85%, 1 in 118). FH prevalence was similar in men and women (0.40%, 1 in 250) but varied by race/ethnicity (whites: 0.40%, 1 in 249; blacks: 0.47%, 1 in 211; Mexican Americans: 0.24%, 1 in 414; other races: 0.29%, 1 in 343). More obese participants qualified as probable/definite FH (0.58%, 1 in 172) than nonobese (0.31%, 1 in 325). Conclusions— FH, defined with Dutch Lipid Clinic criteria available in NHANES, affects 1 in 250 US adults. Variations in prevalence by age and obesity status suggest that clinical criteria may not be sufficient to estimate FH prevalence.

Abstract Identifying genetic variants associated with circulating protein concentrations (protein quantitative trait loci; pQTLs) and integrating them with variants from genome-wide association studies (GWAS) may illuminate the proteome’s causal role in disease and bridge a knowledge gap regarding SNP-disease associations. We provide the results of GWAS of 71 high-value cardiovascular disease proteins in 6861 Framingham Heart Study participants and independent external replication. We report the mapping of over 16,000 pQTL variants and their functional relevance. We provide an integrated plasma protein-QTL database. Thirteen proteins harbor pQTL variants that match coronary disease-risk variants from GWAS or test causal for coronary disease by Mendelian randomization. Eight of these proteins predict new-onset cardiovascular disease events in Framingham participants. We demonstrate that identifying pQTLs, integrating them with GWAS results, employing Mendelian randomization, and prospectively testing protein-trait associations holds potential for elucidating causal genes, proteins, and pathways for cardiovascular disease and may identify targets for its prevention and treatment.

Obesity is an important component of the pathophysiology of chronic diseases. Identifying epigenetic modifications associated with elevated adiposity, including DNA methylation variation, may point to genomic pathways that are dysregulated in numerous conditions. The Illumina 450K Bead Chip array was used to assay DNA methylation in leukocyte DNA obtained from 2097 African American adults in the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) study. Mixed-effects regression models were used to test the association of methylation beta value with concurrent body mass index (BMI) and waist circumference (WC), and BMI change, adjusting for batch effects and potential confounders. Replication using whole-blood DNA from 2377 White adults in the Framingham Heart Study and CD4+ T cell DNA from 991 Whites in the Genetics of Lipid Lowering Drugs and Diet Network Study was followed by testing using adipose tissue DNA from 648 women in the Multiple Tissue Human Expression Resource cohort. Seventy-six BMI-related probes, 164 WC-related probes and 8 BMI change-related probes passed the threshold for significance in ARIC (P < 1 × 10(-7); Bonferroni), including probes in the recently reported HIF3A, CPT1A and ABCG1 regions. Replication using blood DNA was achieved for 37 BMI probes and 1 additional WC probe. Sixteen of these also replicated in adipose tissue, including 15 novel methylation findings near genes involved in lipid metabolism, immune response/cytokine signaling and other diverse pathways, including LGALS3BP, KDM2B, PBX1 and BBS2, among others. Adiposity traits are associated with DNA methylation at numerous CpG sites that replicate across studies despite variation in tissue type, ethnicity and analytic approaches.

The link between DNA methylation, obesity, and adiposity-related diseases in the general population remains uncertain.We conducted an association study of body mass index (BMI) and differential methylation for over 400,000 CpGs assayed by microarray in whole-blood-derived DNA from 3,743 participants in the Framingham Heart Study and the Lothian Birth Cohorts, with independent replication in three external cohorts of 4,055 participants. We examined variations in whole blood gene expression and conducted Mendelian randomization analyses to investigate the functional and clinical relevance of the findings. We identified novel and previously reported BMI-related differential methylation at 83 CpGs that replicated across cohorts; BMI-related differential methylation was associated with concurrent changes in the expression of genes in lipid metabolism pathways. Genetic instrumental variable analysis of alterations in methylation at one of the 83 replicated CpGs, cg11024682 (intronic to sterol regulatory element binding transcription factor 1 [SREBF1]), demonstrated links to BMI, adiposity-related traits, and coronary artery disease. Independent genetic instruments for expression of SREBF1 supported the findings linking methylation to adiposity and cardiometabolic disease. Methylation at a substantial proportion (16 of 83) of the identified loci was found to be secondary to differences in BMI. However, the cross-sectional nature of the data limits definitive causal determination.We present robust associations of BMI with differential DNA methylation at numerous loci in blood cells. BMI-related DNA methylation and gene expression provide mechanistic insights into the relationship between DNA methylation, obesity, and adiposity-related diseases.

Background— Genetic research regarding blood lipids has largely focused on DNA sequence variation; few studies have explored epigenetic effects. Genome-wide surveys of DNA methylation may uncover epigenetic factors influencing lipid metabolism. Methods and Results— To identify whether differential methylation of cytosine-(phosphate)-guanine dinucleotides (CpGs) correlated with lipid phenotypes, we isolated DNA from CD4+ T cells and quantified the proportion of sample methylation at >450 000 CpGs by using the Illumina Infinium HumanMethylation450 Beadchip in 991 participants of the Genetics of Lipid Lowering Drugs and Diet Network. We modeled the percentage of methylation at individual CpGs as a function of fasting very-low-density lipoprotein cholesterol and triglycerides (TGs) by using mixed linear regression adjusted for age, sex, study site, cell purity, and family structure. Four CpGs (cg00574958, cg17058475, cg01082498, and cg09737197) in intron 1 of carnitine palmitoyltransferase 1A ( CPT1A ) were strongly associated with very-low low-density lipoprotein cholesterol ( P =1.8×10 –21 to 1.6×10 –8 ) and TG ( P =1.6×10 –26 to 1.5×10 –9 ). Array findings were validated by bisulfite sequencing. We performed quantitative polymerase chain reaction experiments demonstrating that methylation of the top CpG (cg00574958) was correlated with CPT1A expression. The association of cg00574958 with TG and CPT1A expression were replicated in the Framingham Heart Study ( P =4.1×10 –14 and 3.1×10 –13 , respectively). DNA methylation at CPT1A cg00574958 explained 11.6% and 5.5% of the variation in TG in the discovery and replication cohorts, respectively. Conclusions— This genome-wide epigenomic study identified CPT1A methylation as strongly and robustly associated with fasting very-low low-density lipoprotein cholesterol and TG. Identifying novel epigenetic contributions to lipid traits may inform future efforts to identify new treatment targets and biomarkers of disease risk.

Background: DNA methylation patterns associated with habitual diet have not been well studied. Methods: Diet quality was characterized using a Mediterranean-style diet score and the Alternative Healthy Eating Index score. We conducted ethnicity-specific and trans-ethnic epigenome-wide association analyses for diet quality and leukocyte-derived DNA methylation at over 400 000 CpGs (cytosine-guanine dinucleotides) in 5 population-based cohorts including 6662 European ancestry, 2702 African ancestry, and 360 Hispanic ancestry participants. For diet-associated CpGs identified in epigenome-wide analyses, we conducted Mendelian randomization (MR) analysis to examine their relations to cardiovascular disease risk factors and examined their longitudinal associations with all-cause mortality. Results: We identified 30 CpGs associated with either Mediterranean-style diet score or Alternative Healthy Eating Index, or both, in European ancestry participants. Among these CpGs, 12 CpGs were significantly associated with all-cause mortality (Bonferroni corrected P <1.6×10 −3 ). Hypermethylation of cg18181703 ( SOCS3 ) was associated with higher scores of both Mediterranean-style diet score and Alternative Healthy Eating Index and lower risk for all-cause mortality ( P =5.7×10 −15 ). Ten additional diet-associated CpGs were nominally associated with all-cause mortality ( P <0.05). MR analysis revealed 8 putatively causal associations for 6 CpGs with 4 cardiovascular disease risk factors (body mass index, triglycerides, high-density lipoprotein cholesterol concentrations, and type 2 diabetes mellitus; Bonferroni corrected MR P <4.5×10 −4 ). For example, hypermethylation of cg11250194 ( FADS2 ) was associated with lower triglyceride concentrations (MR, P =1.5×10 −14 ).and hypermethylation of cg02079413 ( SNORA54 ; NAP1L4 ) was associated with body mass index (corrected MR, P =1×10 −6 ). Conclusions: Habitual diet quality was associated with differential peripheral leukocyte DNA methylation levels of 30 CpGs, most of which were also associated with multiple health outcomes, in European ancestry individuals. These findings demonstrate that integrative genomic analysis of dietary information may reveal molecular targets for disease prevention and treatment.

Identifying genetic variants associated with circulating protein concentrations (pQTLs) and integrating them with variants from genome-wide association studies (GWAS) may illuminate the proteome's causal role in disease and bridge a GWAS knowledge gap for hitherto unexplained SNP-disease associations. We conducted GWAS of 71 high-value proteins for cardiovascular disease in 6,861 Framingham Heart Study participants followed by external replication. We comprehensively mapped thousands of pQTLs, including functional annotations and clinical-trait associations, and created an integrated plasma-protein-QTL searchable database. We next identified 15 proteins with pQTLs coinciding with coronary heart disease (CHD)-related variants from GWAS or tested causal for CHD by Mendelian randomization; most of these proteins were associated with new-onset cardiovascular disease events in Framingham participants with long-term follow-up. Identifying pQTLs and integrating them with GWAS results yields insights into genes, proteins, and pathways that may be causally associated with disease and can serve as therapeutic targets for treatment and prevention.

Abstract To identify new genes involved in the cellular uptake of low-density lipoprotein (LDL), we applied a novel whole genome CRISPR/Cas9 knockout-screen on HepG2 cell lines. We identified TAGLN (transgelin), an actin-binding protein, as a new gene involved in LDL endocytosis. In silico validation demonstrated that genetically predicted differences in expression of TAGLN in human populations were associated with plasma lipids (triglycerides, total cholesterol, HDL, and LDL cholesterol) in the Global Lipids Genetics Consortium and lipid-related phenotypes in the UK Biobank. Decreased cellular LDL uptake observed in TAGLN -knockout cells due to decreased LDL receptor internalization, led to alterations in cellular cholesterol content and compensatory changes in cholesterol biosynthesis. Transgelin was also shown to be involved in the actin-dependent phase of clathrin-mediated endocytosis of other cargo besides LDL. The identification of novel genes involved in LDL uptake may improve the diagnosis of hypercholesterolemia and provide future therapeutic targets for the prevention of cardiovascular disease.

Prognostic markers and biological pathways linked to detrimental clinical outcomes in heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) remain incompletely defined.