A genome-wide association (GWA) study of more than 180,000 individuals has identified hundreds of genetic variants in at least 180 loci associated with adult human height. The loci are not clustered randomly but are enriched for genes involved in growth-related processes that influence adult height. This demonstrates that GWA studies of common human traits, and therefore of many diseases, can identify large numbers of loci that implicate potential causal genes. This very large genome-wide association study identifies hundreds of new genetic variants influencing adult height in at least 180 loci enriched for genes involved in skeletal growth defects. The results show that the likely causal gene is often located near the most strongly associated variant, that many loci have multiple independently associated variants and that associated variants are enriched for likely functional effects on genes. Most common human traits and diseases have a polygenic pattern of inheritance: DNA sequence variants at many genetic loci influence the phenotype. Genome-wide association (GWA) studies have identified more than 600 variants associated with human traits1, but these typically explain small fractions of phenotypic variation, raising questions about the use of further studies. Here, using 183,727 individuals, we show that hundreds of genetic variants, in at least 180 loci, influence adult height, a highly heritable and classic polygenic trait2,3. The large number of loci reveals patterns with important implications for genetic studies of common human diseases and traits. First, the 180 loci are not random, but instead are enriched for genes that are connected in biological pathways (P = 0.016) and that underlie skeletal growth defects (P < 0.001). Second, the likely causal gene is often located near the most strongly associated variant: in 13 of 21 loci containing a known skeletal growth gene, that gene was closest to the associated variant. Third, at least 19 loci have multiple independently associated variants, suggesting that allelic heterogeneity is a frequent feature of polygenic traits, that comprehensive explorations of already-discovered loci should discover additional variants and that an appreciable fraction of associated loci may have been identified. Fourth, associated variants are enriched for likely functional effects on genes, being over-represented among variants that alter amino-acid structure of proteins and expression levels of nearby genes. Our data explain approximately 10% of the phenotypic variation in height, and we estimate that unidentified common variants of similar effect sizes would increase this figure to approximately 16% of phenotypic variation (approximately 20% of heritable variation). Although additional approaches are needed to dissect the genetic architecture of polygenic human traits fully, our findings indicate that GWA studies can identify large numbers of loci that implicate biologically relevant genes and pathways.

Cecilia Lindgren and colleagues report results of a large-scale genome-wide association study for waist-to-hip ratio, a measure of body fat distribution. They identify 13 new loci associated with this trait, several of which show stronger effects in women than in men. Waist-hip ratio (WHR) is a measure of body fat distribution and a predictor of metabolic consequences independent of overall adiposity. WHR is heritable, but few genetic variants influencing this trait have been identified. We conducted a meta-analysis of 32 genome-wide association studies for WHR adjusted for body mass index (comprising up to 77,167 participants), following up 16 loci in an additional 29 studies (comprising up to 113,636 subjects). We identified 13 new loci in or near RSPO3, VEGFA, TBX15-WARS2, NFE2L3, GRB14, DNM3-PIGC, ITPR2-SSPN, LY86, HOXC13, ADAMTS9, ZNRF3-KREMEN1, NISCH-STAB1 and CPEB4 (P = 1.9 × 10−9 to P = 1.8 × 10−40) and the known signal at LYPLAL1. Seven of these loci exhibited marked sexual dimorphism, all with a stronger effect on WHR in women than men (P for sex difference = 1.9 × 10−3 to P = 1.2 × 10−13). These findings provide evidence for multiple loci that modulate body fat distribution independent of overall adiposity and reveal strong gene-by-sex interactions.

Given the anthropometric differences between men and women and previous evidence of sex-difference in genetic effects, we conducted a genome-wide search for sexually dimorphic associations with height, weight, body mass index, waist circumference, hip circumference, and waist-to-hip-ratio (133,723 individuals) and took forward 348 SNPs into follow-up (additional 137,052 individuals) in a total of 94 studies. Seven loci displayed significant sex-difference (FDR<5%), including four previously established (near GRB14/COBLL1, LYPLAL1/SLC30A10, VEGFA, ADAMTS9) and three novel anthropometric trait loci (near MAP3K1, HSD17B4, PPARG), all of which were genome-wide significant in women (P<5×10−8), but not in men. Sex-differences were apparent only for waist phenotypes, not for height, weight, BMI, or hip circumference. Moreover, we found no evidence for genetic effects with opposite directions in men versus women. The PPARG locus is of specific interest due to its role in diabetes genetics and therapy. Our results demonstrate the value of sex-specific GWAS to unravel the sexually dimorphic genetic underpinning of complex traits.

Individuals with type 2 diabetes have increased fracture risk despite higher bone mineral density (BMD). Our aim was to examine the influence of glucose control on skeletal complications.Data of 4,135 participants of the Rotterdam Study, a prospective population-based cohort, were available (mean follow-up 12.2 years). At baseline, 420 participants with type 2 diabetes were classified by glucose control (according to HbA1c calculated from fructosamine), resulting in three comparison groups: adequately controlled diabetes (ACD; n = 203; HbA1c <7.5%), inadequately controlled diabetes (ICD; n = 217; HbA1c ≥ 7.5%), and no diabetes (n = 3,715). Models adjusted for sex, age, height, and weight (and femoral neck BMD) were used to test for differences in bone parameters and fracture risk (hazard ratio [HR] [95% CI]).The ICD group had 1.1-5.6% higher BMD, 4.6-5.6% thicker cortices, and -1.2 to -1.8% narrower femoral necks than ACD and ND, respectively. Participants with ICD had 47-62% higher fracture risk than individuals without diabetes (HR 1.47 [1.12-1.92]) and ACD (1.62 [1.09-2.40]), whereas those with ACD had a risk similar to those without diabetes (0.91 [0.67-1.23]).Poor glycemic control in type 2 diabetes is associated with fracture risk, high BMD, and thicker femoral cortices in narrower bones. We postulate that fragility in apparently "strong" bones in ICD can result from microcrack accumulation and/or cortical porosity, reflecting impaired bone repair.

Abstract Vitamin D is a steroid hormone precursor that is associated with a range of human traits and diseases. Previous GWAS of serum 25-hydroxyvitamin D concentrations have identified four genome-wide significant loci ( GC, NADSYN1/DHCR7, CYP2R1, CYP24A1 ). In this study, we expand the previous SUNLIGHT Consortium GWAS discovery sample size from 16,125 to 79,366 (all European descent). This larger GWAS yields two additional loci harboring genome-wide significant variants ( P = 4.7×10 −9 at rs8018720 in SEC23A , and P = 1.9×10 −14 at rs10745742 in AMDHD1 ). The overall estimate of heritability of 25-hydroxyvitamin D serum concentrations attributable to GWAS common SNPs is 7.5%, with statistically significant loci explaining 38% of this total. Further investigation identifies signal enrichment in immune and hematopoietic tissues, and clustering with autoimmune diseases in cell-type-specific analysis. Larger studies are required to identify additional common SNPs, and to explore the role of rare or structural variants and gene–gene interactions in the heritability of circulating 25-hydroxyvitamin D levels.

Ruth Loos and colleagues use genome-wide association to identify common variants influencing body fat percentage. Unexpectedly, they show that a body-fat–decreasing allele near IRS1 is associated with an impaired metabolic profile, including increased risk of type 2 diabetes and coronary artery disease. Genome-wide association studies have identified 32 loci influencing body mass index, but this measure does not distinguish lean from fat mass. To identify adiposity loci, we meta-analyzed associations between ∼2.5 million SNPs and body fat percentage from 36,626 individuals and followed up the 14 most significant (P < 10−6) independent loci in 39,576 individuals. We confirmed a previously established adiposity locus in FTO (P = 3 × 10−26) and identified two new loci associated with body fat percentage, one near IRS1 (P = 4 × 10−11) and one near SPRY2 (P = 3 × 10−8). Both loci contain genes with potential links to adipocyte physiology. Notably, the body-fat–decreasing allele near IRS1 is associated with decreased IRS1 expression and with an impaired metabolic profile, including an increased visceral to subcutaneous fat ratio, insulin resistance, dyslipidemia, risk of diabetes and coronary artery disease and decreased adiponectin levels. Our findings provide new insights into adiposity and insulin resistance.

Central abdominal fat is a strong risk factor for diabetes and cardiovascular disease. To identify common variants influencing central abdominal fat, we conducted a two-stage genome-wide association analysis for waist circumference (WC). In total, three loci reached genome-wide significance. In stage 1, 31,373 individuals of Caucasian descent from eight cohort studies confirmed the role of FTO and MC4R and identified one novel locus associated with WC in the neurexin 3 gene [NRXN3 (rs10146997, p = 6.4x10(-7))]. The association with NRXN3 was confirmed in stage 2 by combining stage 1 results with those from 38,641 participants in the GIANT consortium (p = 0.009 in GIANT only, p = 5.3x10(-8) for combined analysis, n = 70,014). Mean WC increase per copy of the G allele was 0.0498 z-score units (0.65 cm). This SNP was also associated with body mass index (BMI) [p = 7.4x10(-6), 0.024 z-score units (0.10 kg/m(2)) per copy of the G allele] and the risk of obesity (odds ratio 1.13, 95% CI 1.07-1.19; p = 3.2x10(-5) per copy of the G allele). The NRXN3 gene has been previously implicated in addiction and reward behavior, lending further evidence that common forms of obesity may be a central nervous system-mediated disorder. Our findings establish that common variants in NRXN3 are associated with WC, BMI, and obesity.

Abstract Recent studies suggest that mild hyponatremia is associated with fractures, but prospective studies are lacking. We studied whether hyponatremia is associated with fractures, falls, and/or bone mineral density (BMD). A total of 5208 elderly subjects with serum sodium assessed at baseline were included from the prospective population-based Rotterdam Study. The following data were analyzed: BMD, vertebral fractures (mean follow-up 6.4 years), nonvertebral fractures (7.4 years), recent falls, comorbidity, medication, and mortality. Hyponatremia was detected in 399 subjects (7.7%, 133.4 ± 2.0 mmol/L). Subjects with hyponatremia were older (73.5 ± 10.3 years versus 70.0 ± 9.0 years, p &lt; .001), had more recent falls (23.8% versus16.4%, p &lt; .01), higher type 2 diabetes mellitus prevalence (22.2% versus 10.3%, p &lt; .001), and more often used diuretics (31.1% versus 15.0%, p &lt; .001). Hyponatremia was not associated with lower BMD but was associated with increased risk of incident nonvertebral fractures [hazard ratio (HR) =1.39, 95% confidence interval (CI) 1.11–1.73, p = .004] after adjustment for age, sex, and body mass index. Further adjustments for disability index, use of diuretics, use of psycholeptics, recent falls, and diabetes did not modify results. In the fully adjusted model, subjects with hyponatremia also had increased risk of vertebral fractures at baseline [odds ratio (OR) = 1.78, 95% CI 1.04–3.06, p = .037] but not at follow-up. Finally, all-cause mortality was higher in subjects with hyponatremia (HR = 1.21, 95% CI 1.03–1.43, p = .022). It is concluded that mild hyponatremia in the elderly is associated with an increased risk of vertebral fractures and incident nonvertebral fractures but not with BMD. Increased fracture risk in hyponatremia also was independent of recent falls, pointing toward a possible effect on bone quality. © 2011 American Society for Bone and Mineral Research

Vitamin D insufficiency is common, correctable, and influenced by genetic factors, and it has been associated with risk of several diseases. We sought to identify low-frequency genetic variants that strongly increase the risk of vitamin D insufficiency and tested their effect on risk of multiple sclerosis, a disease influenced by low vitamin D concentrations. We used whole-genome sequencing data from 2,619 individuals through the UK10K program and deep-imputation data from 39,655 individuals genotyped genome-wide. Meta-analysis of the summary statistics from 19 cohorts identified in CYP2R1 the low-frequency (minor allele frequency=2.5%) synonymous coding variant g.14900931G>A (p.Asp120Asp) (rs117913124[A]), which conferred a large effect on 25-hydroxyvitamin D (25OHD) levels (−0.43 SD of standardized natural log-transformed 25OHD per A allele; p value=1.5 × 10⁻⁸⁸). The effect on 25OHD was four times larger and independent of the effect of a previously described common variant near CYP2R1. By analyzing 8,711 individuals, we showed that heterozygote carriers of this low-frequency variant have an increased risk of vitamin D insufficiency (odds ratio [OR] = 2.2, 95% confidence interval [CI] = 1.78–2.78, p=1.26 × 10⁻¹²). Individuals carrying one copy of this variant also had increased odds of multiple sclerosis (OR = 1.4, 95% CI=1.19–1.64, p=2.63 × 10⁻⁵) in a sample of 5,927 case and 5,599 control subjects. In conclusion, we describe a low-frequency CYP2R1 coding variant that exerts the largest effect upon 25OHD levels identified to date in the general European population and implicates vitamin D in the etiology of multiple sclerosis.

Obesity is highly heritable. Genetic variants showing robust associations with obesity traits have been identified through genome-wide association studies. We investigated whether a composite score representing healthy diet modifies associations of these variants with obesity traits. Totally, 32 body mass index (BMI)- and 14 waist-hip ratio (WHR)-associated single nucleotide polymorphisms were genotyped, and genetic risk scores (GRS) were calculated in 18 cohorts of European ancestry (n = 68 317). Diet score was calculated based on self-reported intakes of whole grains, fish, fruits, vegetables, nuts/seeds (favorable) and red/processed meats, sweets, sugar-sweetened beverages and fried potatoes (unfavorable). Multivariable adjusted, linear regression within each cohort followed by inverse variance-weighted, fixed-effects meta-analysis was used to characterize: (a) associations of each GRS with BMI and BMI-adjusted WHR and (b) diet score modification of genetic associations with BMI and BMI-adjusted WHR. Nominally significant interactions (P = 0.006-0.04) were observed between the diet score and WHR-GRS (but not BMI-GRS), two WHR loci (GRB14 rs10195252; LYPLAL1 rs4846567) and two BMI loci (LRRN6C rs10968576; MTIF3 rs4771122), for the respective BMI-adjusted WHR or BMI outcomes. Although the magnitudes of these select interactions were small, our data indicated that associations between genetic predisposition and obesity traits were stronger with a healthier diet. Our findings generate interesting hypotheses; however, experimental and functional studies are needed to determine their clinical relevance.