Mutations in the glucocerebrosidase gene (GBA), which cause Gaucher disease, are also potent risk factors for Parkinson’s disease. We examined whether a genetic burden of variants in other lysosomal storage disorder genes is more broadly associated with Parkinson’s disease susceptibility. The sequence kernel association test was used to interrogate variant burden among 54 lysosomal storage disorder genes, leveraging whole exome sequencing data from 1156 Parkinson’s disease cases and 1679 control subjects. We discovered a significant burden of rare, likely damaging lysosomal storage disorder gene variants in association with Parkinson’s disease risk. The association signal was robust to the exclusion of GBA, and consistent results were obtained in two independent replication cohorts, including 436 cases and 169 controls with whole exome sequencing and an additional 6713 cases and 5964 controls with exome-wide genotyping. In secondary analyses designed to highlight the specific genes driving the aggregate signal, we confirmed associations at the GBA and SMPD1 loci and newly implicate CTSD, SLC17A5, and ASAH1 as candidate Parkinson’s disease susceptibility genes. In our discovery cohort, the majority of Parkinson’s disease cases (56%) have at least one putative damaging variant in a lysosomal storage disorder gene, and 21% carry multiple alleles. Our results highlight several promising new susceptibility loci and reinforce the importance of lysosomal mechanisms in Parkinson’s disease pathogenesis. We suggest that multiple genetic hits may act in combination to degrade lysosomal function, enhancing Parkinson’s disease susceptibility.

Significance Understanding loci nominated by genome-wide association studies (GWASs) is challenging. Here, we show, using the specific example of Parkinson disease, that identification of protein–protein interactions can help determine the most likely candidate for several GWAS loci. This result illustrates a significant general principle that will likely apply across multiple diseases.

Background

 Despite the high intake of medications with anticholinergic properties by community-dwelling elderly persons, the effects on cognitive decline and dementia have rarely been evaluated. 

Methods

 Participants were 4128 women and 2784 men 65 years or older from a population-based cohort recruited from 3 French cities. Cognitive performance, clinical diagnosis of dementia, and anticholinergic use were evaluated at baseline and 2 and 4 years later. 

Results

 A total of 7.5% of the participants reported anticholinergic drug use at baseline. Multivariate-adjusted logistic regression indicated that women reporting use of anticholinergic drugs at baseline showed greater decline over 4 years in verbal fluency scores (odds ratio [OR], 1.41; 95% confidence interval [CI], 1.11-1.79) and in global cognitive functioning (OR, 1.22; 95% CI, 0.96-1.55) than women not using anticholinergic drugs. In men, an association was found with decline in visual memory (OR, 1.63; 95% CI, 1.08-2.47) and to a lesser extent in executive function (OR, 1.47; 95% CI, 0.89-2.44). Notable interactions were observed in women between anticholinergic use and age, apolipoprotein E, or hormone therapy. A 1.4- to 2-fold higher risk of cognitive decline was observed for those who continuously used anticholinergic drugs but not for those who had discontinued use. The risk of incident dementia over the 4-year follow-up period was also increased in continuous users (hazard ratio [HR], 1.65; 95% CI, 1.00-2.73) but not in those who discontinued the use of anticholinergic drugs (HR, 1.28; 95% CI, 0.59-2.76). 

Conclusions

 Elderly people taking anticholinergic drugs were at increased risk for cognitive decline and dementia. Discontinuing anticholinergic treatment was associated with a decreased risk. Physicians should carefully consider prescription of anticholinergic drugs in elderly people, especially in the very elderly and in persons at high genetic risk for cognitive disorder.

Associations between metabolic syndrome and its individual components with risk of incident dementia and its different subtypes are inconsistent.The 7,087 community-dwelling subjects aged > or =65 years were recruited from the French Three-City (3C) cohort. Hazard ratios (over 4 years) of incident dementia and its subtypes (vascular dementia and Alzheimer's disease) and association with metabolic syndrome (defined according to the National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III criteria) and its individual components (hypertension, large waist circumference, high triglycerides, low HDL cholesterol, and elevated fasting glycemia) were estimated in separate Cox proportional hazard models.Metabolic syndrome was present in 15.8% of the study participants. The presence of metabolic syndrome increased the risk of incident vascular dementia but not Alzheimer's disease over 4 years, independent of sociodemographic characteristics and the apolipoprotein (apo) Eepsilon4 allele. High triglyceride level was the only component of metabolic syndrome that was significantly associated with the incidence of all-cause (hazard ratio 1.45 [95% CI 1.05-2.00]; P = 0.02) and vascular (2.27 [1.16-4.42]; P = 0.02) dementia, even after adjustment of the apoE genotype. Diabetes, but not impaired fasting glycemia, was significantly associated with all-cause (1.58 [1.05-2.38]; P = 0.03) and vascular (2.53 [1.15-5.66]; P = 0.03) dementia.The observed relation between high triglycerides, diabetes, and vascular dementia emphasizes the need for detection and treatment of vascular risk factors in older individuals in order to prevent the likelihood of clinical dementia.

Genotype-phenotype association tests are typically adjusted for population stratification using principal components that are estimated genome-wide. This lacks resolution when analysing populations with fine structure and/or individuals with fine levels of admixture. This can affect power and precision, and is a particularly relevant consideration when control individuals are recruited using geographic selection criteria. Such is the case in France where we have recently created reference panels of individuals anchored to different geographic regions. To make correct comparisons against case groups, who would likely be gathered from large urban areas, new methods are needed. We present SURFBAT (a SURrogate Family Based Association Test) which performs an approximation of the transmission-disequilibrium test. Our method hinges on the application of genotype imputation algorithms to match similar haplotypes between the case and control groups. This permits us to approximate local ancestry informed posterior probabilities of un-transmitted parental alleles of each case individual. This is achieved by assuming haplotypes from the imputation panel are well matched for ancestry with the case individuals. When the first haplotype of an individual from the imputation panel matches that of a case individual, it is assumed that the second haplotype of the same individual can be used as a locally ancestry matched control haplotype and to approximately impute un-transmitted parental alleles. SURFBAT provides an association test that is inherently robust to fine-scale population stratification and opens up the possibility of efficiently using large imputation reference panels as control groups for association testing. In contrast to other methods for association testing that incorporate local-ancestry inference, SURFBAT does not require a set of ancestry groups to be defined, nor for local ancestry to be explicitly estimated. We demonstrate the interest of our tool on simulated datasets, as well as on a real-data example for a group of case individuals affected by Brugada syndrome.