BackgroundThe involvement of epigenetic mechanisms in intergenerational transmission of stress effects has been demonstrated in animals but not in humans.MethodsCytosine methylation within the gene encoding for FK506 binding protein 5 (FKBP5) was measured in Holocaust survivors (n = 32), their adult offspring (n = 22), and demographically comparable parent (n = 8) and offspring (n = 9) control subjects, respectively. Cytosine-phosphate-guanine sites for analysis were chosen based on their spatial proximity to the intron 7 glucocorticoid response elements.ResultsHolocaust exposure had an effect on FKBP5 methylation that was observed in exposed parents as well in their offspring. These effects were observed at bin 3/site 6. Interestingly, in Holocaust survivors, methylation at this site was higher in comparison with control subjects, whereas in Holocaust offspring, methylation was lower. Methylation levels for exposed parents and their offspring were significantly correlated. In contrast to the findings at bin 3/site 6, offspring methylation at bin 2/sites 3 to 5 was associated with childhood physical and sexual abuse in interaction with an FKBP5 risk allele previously associated with vulnerability to psychological consequences of childhood adversity. The findings suggest the possibility of site specificity to environmental influences, as sites in bins 3 and 2 were differentially associated with parental trauma and the offspring’s own childhood trauma, respectively. FKBP5 methylation averaged across the three bins examined was associated with wake-up cortisol levels, indicating functional relevance of the methylation measures.ConclusionsThis is the first demonstration of an association of preconception parental trauma with epigenetic alterations that is evident in both exposed parent and offspring, providing potential insight into how severe psychophysiological trauma can have intergenerational effects.

Differential effects of maternal and paternal posttraumatic stress disorder (PTSD) have been observed in adult offspring of Holocaust survivors in both glucocorticoid receptor sensitivity and vulnerability to psychiatric disorder. The authors examined the relative influences of maternal and paternal PTSD on DNA methylation of the exon 1F promoter of the glucocorticoid receptor (GR-1F) gene (NR3C1) in peripheral blood mononuclear cells and its relationship to glucocorticoid receptor sensitivity in Holocaust offspring.Adult offspring with at least one Holocaust survivor parent (N=80) and demographically similar participants without parental Holocaust exposure or parental PTSD (N=15) completed clinical interviews, self-report measures, and biological procedures. Blood samples were collected for analysis of GR-1F promoter methylation and of cortisol levels in response to low-dose dexamethasone, and two-way analysis of covariance was performed using maternal and paternal PTSD as main effects. Hierarchical clustering analysis was used to permit visualization of maternal compared with paternal PTSD effects on clinical variables and GR-1F promoter methylation.A significant interaction demonstrated that in the absence of maternal PTSD, offspring with paternal PTSD showed higher GR-1F promoter methylation, whereas offspring with both maternal and paternal PTSD showed lower methylation. Lower GR-1F promoter methylation was significantly associated with greater postdexamethasone cortisol suppression. The clustering analysis revealed that maternal and paternal PTSD effects were differentially associated with clinical indicators and GR-1F promoter methylation.This is the first study to demonstrate alterations of GR-1F promoter methylation in relation to parental PTSD and neuroendocrine outcomes. The moderation of paternal PTSD effects by maternal PTSD suggests different mechanisms for the intergenerational transmission of trauma-related vulnerabilities.

ORIGINAL RESEARCH article Front. Psychiatry, 27 September 2013 | https://doi.org/10.3389/fpsyt.2013.00118

Abstract Aging is a complex biological process and represents the largest risk factor for neurodegenerative disorders. The risk for neurodegenerative disorders is also increased in individuals with psychiatric disorders. Here, we characterized age-related transcriptomic changes in the brain by profiling ~800,000 nuclei from the orbitofrontal cortex from 87 individuals with and without psychiatric diagnoses and replicated findings in an independent cohort with 32 individuals. Aging affects all cell types, with LAMP5 + LHX6 + interneurons, a cell-type abundant in primates, by far the most affected. Disrupted synaptic transmission emerged as a convergently affected pathway in aged tissue. Age-related transcriptomic changes overlapped with changes observed in Alzheimer’s disease across multiple cell types. We find evidence for accelerated transcriptomic aging in individuals with psychiatric disorders and demonstrate a converging signature of aging and psychopathology across multiple cell types. Our findings shed light on cell-type-specific effects and biological pathways underlying age-related changes and their convergence with effects driven by psychiatric diagnosis.

ABSTRACT Genetic signal detection in genome-wide association studies (GWAS) is enhanced by pooling small signals from multiple Single Nucleotide Polymorphism (SNP), e.g. across genes and pathways. Because genes are believed to influence traits via gene expression, it is of interest to combine information from expression Quantitative Trait Loci (eQTLs) in a gene or genes in the same pathway. Such methods, widely referred as transcriptomic wide association analysis (TWAS), already exist for gene analysis. Due to the possibility of eliminating most of the confounding effect of linkage disequilibrium (LD) from TWAS gene statistics, pathway TWAS methods would be very useful in uncovering the true molecular bases of psychiatric disorders. However, such methods are not yet available for arbitrarily large pathways/gene sets. This is possibly due to it quadratic (in the number of SNPs) computational burden for computing LD across large regions. To overcome this obstacle, we propose JEPEGMIX2-P, a novel TWAS pathway method that i) has a linear computational burden, ii) uses a large and diverse reference panel (33K subjects), iii) is competitive (adjusts for background enrichment in gene TWAS statistics) and iv) is applicable as-is to ethnically mixed cohorts. To underline its potential for increasing the power to uncover genetic signals over the state-of-the-art and commonly used non-transcriptomics methods, e.g. MAGMA, we applied JEPEGMIX2-P to summary statistics of most large meta-analyses from Psychiatric Genetics Consortium (PGC). While our work is just the very first step toward clinical translation of psychiatric disorders, PGC anorexia results suggest a possible avenue for treatment.

Abstract Emerging studies implicate Tau as an essential mediator of neuronal atrophy and cognitive impairment in Alzheimer’s disease (AD), yet the factors that precipitate Tau dysfunction in AD are poorly understood. Chronic environmental stress and elevated glucocorticoids (GC), the major stress hormones, are associated with increased risk of AD, and have been shown to trigger intracellular Tau accumulation and downstream Tau-dependent neuronal dysfunction. However, the mechanisms through which stress and GC disrupt Tau clearance and degradation in neurons remain unclear. Here, we demonstrate that Tau undergoes degradation via endolysosomal sorting in a pathway requiring the small GTPase Rab35 and the endosomal sorting complex required for transport (ESCRT) machinery. Furthermore, we find that GC impair Tau degradation by decreasing Rab35 levels, and that AAV-mediated expression of Rab35 in the hippocampus rescues GC-induced Tau accumulation and related neurostructural deficits. These studies indicate that the Rab35/ESCRT pathway is essential for Tau clearance and part of the mechanism through which GC precipitate brain pathology.

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.

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.