Published July 24, 2020 | Version v1
Publication Open

Polygenic evidence and overlapped brain functional connectivities for the association between chronic pain and sleep disturbance

Creators

  • 1. Peking University
  • 2. Peking University Third Hospital
  • 3. Peking University Sixth Hospital
  • 4. University of Washington
  • 5. Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College

Description

Abstract Chronic pain and sleep disturbance are highly comorbid disorders, which leads to barriers to treatment and significant healthcare costs. Understanding the underlying genetic and neural mechanisms of the interplay between sleep disturbance and chronic pain is likely to lead to better treatment. In this study, we combined 1206 participants with phenotype data, resting-state functional magnetic resonance imaging (rfMRI) data and genotype data from the Human Connectome Project and two large sample size genome-wide association studies (GWASs) summary data from published studies to identify the genetic and neural bases for the association between pain and sleep disturbance. Pittsburgh sleep quality index (PSQI) score was used for sleep disturbance, pain intensity was measured by Pain Intensity Survey. The result showed chronic pain was significantly correlated with sleep disturbance ( r = 0.171, p -value < 0.001). Their genetic correlation was r g = 0.598 using linkage disequilibrium (LD) score regression analysis. Polygenic score (PGS) association analysis showed PGS of chronic pain was significantly associated with sleep and vice versa. Nine shared functional connectivity (FCs) were identified involving prefrontal cortex, temporal cortex, precentral/postcentral cortex, anterior cingulate cortex, fusiform gyrus and hippocampus. All these FCs mediated the effect of sleep disturbance on pain and seven FCs mediated the effect of pain on sleep disturbance. The chronic pain PGS was positively associated with the FC between middle temporal gyrus and hippocampus, which further mediated the effect of chronic pain PGS on PSQI score. Mendelian randomization analysis implied a possible causal relationship from chronic pain to sleep disturbance was stronger than that of sleep disturbance to chronic pain. The results provided genetic and neural evidence for the association between pain and sleep disturbance, which may inform future treatment approaches for comorbid chronic pain states and sleep disturbance.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ملخص الألم المزمن واضطراب النوم هي اضطرابات مرضية مصاحبة للغاية، مما يؤدي إلى حواجز أمام العلاج وتكاليف الرعاية الصحية الكبيرة. من المرجح أن يؤدي فهم الآليات الوراثية والعصبية الأساسية للتفاعل بين اضطراب النوم والألم المزمن إلى علاج أفضل. في هذه الدراسة، جمعنا 1206 مشاركًا مع بيانات النمط الظاهري، وبيانات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة (rfMRI) وبيانات النمط الجيني من مشروع كونيكتيوم البشري ودراستين موجزتين لارتباط حجم العينة على مستوى الجينوم (GWASs) من الدراسات المنشورة لتحديد الأسس الوراثية والعصبية للارتباط بين الألم واضطراب النوم. تم استخدام درجة مؤشر جودة النوم في بيتسبرغ (PSQI) لاضطراب النوم، وتم قياس شدة الألم من خلال مسح شدة الألم. أظهرت النتيجة أن الألم المزمن كان مرتبطًا بشكل كبير باضطراب النوم ( r = 0.171، p - value < 0.001). كان ارتباطهم الجيني rg = 0.598 باستخدام تحليل انحدار درجة اختلال التوازن (LD). أظهر تحليل الارتباط متعدد الجينات (PGS) أن PGS للألم المزمن كان مرتبطًا بشكل كبير بالنوم والعكس صحيح. تم تحديد تسعة توصيلات وظيفية مشتركة (FCs) تشمل قشرة الفص الجبهي والقشرة الصدغية والقشرة قبل المركزية/خلف المركزية والقشرة الحزامية الأمامية والتلفيف المغزلي والحصين. توسطت جميع هذه المراكز في تأثير اضطراب النوم على الألم وتوسطت سبعة مراكز في تأثير الألم على اضطراب النوم. ارتبط الألم المزمن PGS بشكل إيجابي مع FC بين التلفيف الصدغي الأوسط والحصين، مما زاد من تأثير الألم المزمن PGS على درجة PSQI. يشير التحليل العشوائي المندلي إلى أن العلاقة السببية المحتملة من الألم المزمن إلى اضطراب النوم كانت أقوى من اضطراب النوم إلى الألم المزمن. قدمت النتائج أدلة وراثية وعصبية على الارتباط بين الألم واضطراب النوم، والتي قد تسترشد بها مناهج العلاج المستقبلية لحالات الألم المزمن المصاحبة واضطراب النوم.

Translated Description (French)

Résumé La douleur chronique et les troubles du sommeil sont des troubles hautement comorbides, qui entraînent des obstacles au traitement et des coûts de soins de santé importants. Comprendre les mécanismes génétiques et neuronaux sous-jacents de l'interaction entre les troubles du sommeil et la douleur chronique est susceptible de conduire à un meilleur traitement. Dans cette étude, nous avons combiné 1206 participants avec des données de phénotype, des données d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) à l'état de repos et des données de génotype du Human Connectome Project et deux données sommaires d'études d'association à l'échelle du génome (GWAS) de grande taille provenant d'études publiées pour identifier les bases génétiques et neuronales de l'association entre la douleur et les troubles du sommeil. Le score de l'indice de qualité du sommeil de Pittsburgh (PSQI) a été utilisé pour les troubles du sommeil, l'intensité de la douleur a été mesurée par l'enquête sur l'intensité de la douleur. Le résultat a montré que la douleur chronique était significativement corrélée avec les troubles du sommeil ( r = 0,171, valeur de p < 0,001). Leur corrélation génétique était r g = 0,598 en utilisant l'analyse de régression du score de déséquilibre de liaison (LD). L'analyse de l'association du score polygénique (PGS) a montré que la PGS de la douleur chronique était significativement associée au sommeil et vice versa. Neuf connectivités fonctionnelles partagées (CF) ont été identifiées impliquant le cortex préfrontal, le cortex temporal, le cortex pré-central/post-central, le cortex cingulaire antérieur, le gyrus fusiforme et l'hippocampe. Toutes ces FC ont médié l'effet des troubles du sommeil sur la douleur et sept FC ont médié l'effet de la douleur sur les troubles du sommeil. La douleur chronique PGS a été positivement associée à la FC entre le gyrus temporal moyen et l'hippocampe, ce qui a encore médié l'effet de la douleur chronique PGS sur le score PSQI. L'analyse de randomisation mendélienne impliquait qu'une relation causale possible entre la douleur chronique et les troubles du sommeil était plus forte que celle entre les troubles du sommeil et la douleur chronique. Les résultats ont fourni des preuves génétiques et neuronales de l'association entre la douleur et les troubles du sommeil, ce qui pourrait éclairer les futures approches thérapeutiques pour les états de douleur chronique comorbide et les troubles du sommeil.

Translated Description (Spanish)

Resumen El dolor crónico y los trastornos del sueño son trastornos altamente comórbidos, lo que conduce a barreras para el tratamiento y costos significativos de atención médica. Es probable que la comprensión de los mecanismos genéticos y neuronales subyacentes de la interacción entre la alteración del sueño y el dolor crónico conduzca a un mejor tratamiento. En este estudio, combinamos 1206 participantes con datos de fenotipo, datos de imágenes de resonancia magnética funcional en estado de reposo (rfMRI) y datos de genotipo del Proyecto Connectoma Humano y dos datos resumidos de estudios de asociación de genoma completo de gran tamaño de muestra (GWAS) de estudios publicados para identificar las bases genéticas y neuronales para la asociación entre el dolor y la alteración del sueño. La puntuación del índice de calidad del sueño de Pittsburgh (PSQI) se utilizó para la alteración del sueño, la intensidad del dolor se midió mediante la Encuesta de Intensidad del Dolor. El resultado mostró que el dolor crónico se correlacionó significativamente con la alteración del sueño ( r = 0,171, valor de p < 0,001). Su correlación genética fue r g = 0,598 utilizando el análisis de regresión de puntuación de desequilibrio de ligamiento (LD). El análisis de asociación de la puntuación poligénica (PGS) mostró que la PGS de dolor crónico se asoció significativamente con el sueño y viceversa. Se identificaron nueve conectividad funcional compartida (FC) que involucran la corteza prefrontal, la corteza temporal, la corteza precentral/postcentral, la corteza cingulada anterior, el giro fusiforme y el hipocampo. Todas estas FC mediaron el efecto de la alteración del sueño sobre el dolor y siete FC mediaron el efecto del dolor sobre la alteración del sueño. El dolor crónico PGS se asoció positivamente con la FC entre la circunvolución temporal media y el hipocampo, lo que mediaba aún más el efecto del dolor crónico PGS en la puntuación PSQI. El análisis de aleatorización mendeliana implicó que una posible relación causal del dolor crónico con la alteración del sueño era más fuerte que la de la alteración del sueño con el dolor crónico. Los resultados proporcionaron evidencia genética y neuronal de la asociación entre el dolor y los trastornos del sueño, lo que puede informar los futuros enfoques de tratamiento para los estados de dolor crónico comórbidos y los trastornos del sueño.

Files

s41398-020-00941-z.pdf.pdf

Files (784.6 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:0eae3d0ec4b27696db332f2b1419bf9f
784.6 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أدلة متعددة الجينات وتداخل الروابط الوظيفية للدماغ للارتباط بين الألم المزمن واضطراب النوم
Translated title (French)
Preuves polygéniques et chevauchement des connectivités fonctionnelles cérébrales pour l'association entre la douleur chronique et les troubles du sommeil
Translated title (Spanish)
Evidencia poligénica y conectividades funcionales cerebrales superpuestas para la asociación entre el dolor crónico y la alteración del sueño

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3043862111
DOI
10.1038/s41398-020-00941-z

Is supplement to
https://openalex.org/W3032682250 (Other)
https://openalex.org/W3024605416 (Other)
https://openalex.org/W2616745408 (Other)
https://openalex.org/W2602997427 (Other)
https://openalex.org/W2095530576 (Other)
https://openalex.org/W2085553710 (Other)
https://openalex.org/W2068269406 (Other)
https://openalex.org/W2024233635 (Other)
https://openalex.org/W1977975426 (Other)
https://openalex.org/W1560793870 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1503798307
  • https://openalex.org/W1702555102
  • https://openalex.org/W1900508365
  • https://openalex.org/W1971772643
  • https://openalex.org/W1973918561
  • https://openalex.org/W1977975426
  • https://openalex.org/W1985990153
  • https://openalex.org/W2005396232
  • https://openalex.org/W2016332473
  • https://openalex.org/W2024729467
  • https://openalex.org/W2053533857
  • https://openalex.org/W2072533873
  • https://openalex.org/W2072579585
  • https://openalex.org/W2077083873
  • https://openalex.org/W2077234262
  • https://openalex.org/W2085561705
  • https://openalex.org/W2092869308
  • https://openalex.org/W2098597355
  • https://openalex.org/W2101513587
  • https://openalex.org/W2104818454
  • https://openalex.org/W2108563766
  • https://openalex.org/W2112910543
  • https://openalex.org/W2113699335
  • https://openalex.org/W2126838454
  • https://openalex.org/W2129475546
  • https://openalex.org/W2130018092
  • https://openalex.org/W2152591206
  • https://openalex.org/W2152718147
  • https://openalex.org/W2153860431
  • https://openalex.org/W2165536656
  • https://openalex.org/W2195783463
  • https://openalex.org/W2324862792
  • https://openalex.org/W2472496494
  • https://openalex.org/W2519805123
  • https://openalex.org/W2565049056
  • https://openalex.org/W2582094868
  • https://openalex.org/W2588557825
  • https://openalex.org/W2600286291
  • https://openalex.org/W2601700862
  • https://openalex.org/W2616414475
  • https://openalex.org/W2621853784
  • https://openalex.org/W2738082385
  • https://openalex.org/W2746028479
  • https://openalex.org/W2765534164
  • https://openalex.org/W2774001554
  • https://openalex.org/W2776863918
  • https://openalex.org/W2803072880
  • https://openalex.org/W2805983714
  • https://openalex.org/W2807426801
  • https://openalex.org/W2809222205
  • https://openalex.org/W2883568376
  • https://openalex.org/W2912654919
  • https://openalex.org/W2913233504
  • https://openalex.org/W2913768721
  • https://openalex.org/W2915402738
  • https://openalex.org/W2954874884
  • https://openalex.org/W2980342538
  • https://openalex.org/W4378736880