Секвенирование одноклеточного транскриптома инспираторных нейронов преБетцингерского комплекса у новорожденных мышей

Научные данные, том 9, Номер статьи: 457 (2022) Цитировать эту статью

1047 доступов

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Нейроны в комплексе преБетцингера ствола мозга (preBötC) генерируют ритм и рудиментарный двигательный паттерн для дыхательных движений на вдохе. Мы выполнили пэтч-кламп-записи целых клеток инспираторных нейронов в preBötC срезов новорожденных мышей, которые сохраняют ритмику, связанную с дыханием, in vitro. Мы классифицировали нейроны на основе их электрофизиологических свойств и генетического фона, а затем аспирировали их клеточное содержимое для секвенирования одноклеточной РНК (scRNA-seq). Этот набор данных содержит необработанные нуклеотидные последовательности (файлы FASTQ) и аннотированные файлы нуклеотидных последовательностей, сопоставленных с геномом мыши (mm10 от Ensembl), которые включают количество фрагментов, длину генов и количество фрагментов на тысячу оснований транскрипта на миллион картированных чтений (FPKM ). Эти данные отражают транскриптомы нейронов, генерирующих ритм и структуру инспираторных дыхательных движений.

Измерение(я)

нуклеотидные последовательности

Тип(ы) технологии

Секвенирование Illumina

Тип(ы) фактора

генотип: нейроны, происходящие от Dbx1, и нейроны, не происходящие от Dbx1, в преБетцингерском комплексе мыши • электрофизиологические свойства: нейроны инспираторного преБетцингерского комплекса типа 1 и типа 2.

Характеристика образца – Организм

Мышиная мышца

Пример характеристики — окружающая среда

лабораторная среда

Пример характеристики – Местоположение

сопредельные Соединенные Штаты Америки

Неумолимая активная фаза дыхания — вдох, при котором опускание диафрагмы и подъем ребер расширяют легкие, чтобы втянуть воздух1. Ритм вдохновения исходит из участка нижнего ствола мозга, называемого преБетцингеровским комплексом (preBötC)2,3,4. Основными ритмогенными элементами preBötC являются интернейроны, происходящие из клеток-предшественников, экспрессирующих ген гомеобокса, развивающий гомеобокс-1 мозга (Dbx1), в дальнейшем называемые нейронами Dbx15,6,7,8,9,10. Нейроны Dbx1 также передают ритм вдоха в качестве выходного сигнала премотонейронам и мотонейронам насосных мышц и мышц дыхательных путей11,12. Вдох начинается с преинспираторной фазы, приписываемой исключительно ритмогенным нейронам11,13,14. Когда их активность достигает порога, происходит вдох, который рекрутирует нейроны, которые влияют и передают паттерн двигательной активности13,14,15. Нейроны, генерирующие ритм и паттерны, представляют собой два подмножества популяции нейронов Dbx1 в preBötC.

Генераторы ритма и паттерна можно дифференцировать электрофизиологически. Нейроны типа 1 предположительно ритмогенны. Они активируются с помощью линейного суммирования синаптических потенциалов за 300–500 мс до начала мощного вдоха16,17. Нейроны типа 1 экспрессируют переходный К+ ток А-типа (IA). Блокада ИА дестабилизирует ритм вдоха и общую преинспираторную активность in vitro18. Нейроны типа 2 предположительно специализированы для генерации выходного шаблона. Они активируются примерно на 300 мс позже, чем Тип-116,17 и экспрессируют активируемый гиперполяризацией смешанный катионный ток (Ih), манипуляции с которым влияют на двигательную активность19.

Мы дифференцировали нейроны типа 1 и типа 2 электрофизиологически во время пэтч-кламп-записи целых клеток. Несмотря на хорошо охарактеризованные различия между типами, некоторые нейроны обладают неоднозначной физиологией и не могут быть надежно классифицированы; мы называем их Неизвестными, но, тем не менее, считаем их важными для дыхания, поскольку они находятся в preBötC и ритмически активны в фазе вдоха in vitro. Мы извлекли цитоплазматическое содержимое и выполнили секвенирование РНК следующего поколения на 10 образцах: четырех нейронах типа 1 (три из предшественников, экспрессирующих Dbx1, и один, полученный от мыши дикого типа CD-1 без репортера Dbx1), один нейрон типа 2. из предшественника, экспрессирующего Dbx1, а также 5 неизвестных нейронов мышей дикого типа CD-1. Все нейроны были записаны, РНК выделена в течение двух месяцев и вместе отправлена ​​на секвенирование следующего поколения.