下丘腦外側(cè)區(qū)域（LHA）協(xié)調(diào)了一系列的基本行為，包括睡眠、清醒、喂養(yǎng)、壓力和動(dòng)機(jī)性行為。如此廣泛的功能，自然要通過(guò)異質(zhì)性的神經(jīng)元群體來(lái)解釋。然而，人們對(duì)此區(qū)域的細(xì)胞多樣性還不是太了解。
為此，美國(guó)康涅狄格大學(xué)、杰克遜基因組醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的研究人員利用單細(xì)胞RNA測(cè)序，確定了小鼠下丘腦外側(cè)區(qū)域中數(shù)十種抑制性和興奮性神經(jīng)元細(xì)胞。他們將研究結(jié)果發(fā)表在《Nature Neuroscience》雜志上。
共同通訊作者Alexander Jackson和Paul Robson表示：“這項(xiàng)研究為更好地了解LHA功能奠定了基礎(chǔ)”，并指出“細(xì)胞普查為精確了解LHA神經(jīng)回路及其與先天性行為的協(xié)調(diào)提供了詳細(xì)的資源”。
Jackson、Robson以及他們的同事利用液滴法單細(xì)胞RNA測(cè)序來(lái)評(píng)估顯微切割的LHA樣本中的數(shù)千個(gè)單細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn)了15個(gè)群體，分別代表新穎和已知的谷氨酸能和GABA能神經(jīng)元。在后續(xù)分析中，他們挖掘表達(dá)生長(zhǎng)抑素的神經(jīng)元，記錄這些神經(jīng)元在小鼠運(yùn)動(dòng)中的作用。
盡管過(guò)去的研究工作已經(jīng)闡明了下丘腦外側(cè)區(qū)域中某些谷氨酸能和GABA能神經(jīng)元的性質(zhì)，不過(guò)研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，目前仍需要更多的工作來(lái)尋找和鑒定這個(gè)大腦區(qū)域的一整套神經(jīng)元。
作者解釋說(shuō)：“在這些廣泛的神經(jīng)元中，很可能存在分子上不同的群體，它們?cè)诠δ苓B接等方面存在差異。然而，這些群體的細(xì)胞異質(zhì)性仍未得到很好地定義?！?/p>
研究人員從雄性小鼠LHA腦區(qū)中獲得3,784個(gè)細(xì)胞，并從雌性小鼠的LHA腦區(qū)中獲得3,434個(gè)細(xì)胞。這些細(xì)胞是通過(guò)顯微切割的大腦切片和10x Genomics的Chromium Controller系統(tǒng)獲得的。他們利用這些細(xì)胞開(kāi)展單細(xì)胞RNA-seq實(shí)驗(yàn)。
在測(cè)序完成后，他們又利用熒光原位雜交（FISH）、單細(xì)胞定量PCR以及神經(jīng)學(xué)實(shí)驗(yàn)（包括觀察特定神經(jīng)元激活后的小鼠行為）來(lái)驗(yàn)證他們的結(jié)果。
在此過(guò)程中，他們根據(jù)基因表達(dá)和已知標(biāo)志物的存在與否鑒定出11種非神經(jīng)元細(xì)胞，以及15種谷氨酸能神經(jīng)元和15種GABA能神經(jīng)元。神經(jīng)元細(xì)胞通常包含更多表達(dá)的基因和轉(zhuǎn)錄物，但這些細(xì)胞散布在雄性和雌性小鼠的大腦中，與LHA存在性別依賴的腦細(xì)胞差異不符。
“我們發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元簇可根據(jù)一系列標(biāo)志物來(lái)分類，如編碼神經(jīng)化學(xué)表型、轉(zhuǎn)錄因子和突觸蛋白的基因，”作者寫道。“這些標(biāo)志物的組合似乎表明了不同神經(jīng)元群體的身份，很可能反映了發(fā)育譜系、神經(jīng)化學(xué)和功能連接的融合?！?/p>
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Single-cell transcriptomic analysis of the lateral hypothalamic area reveals molecularly distinct populations of inhibitory and excitatory neurons
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