原始研究的文章

前面。摩尔。>。,16 February 2023
秒。大脑疾病机制
卷16 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fnmol.2023.1111388

在老鼠CHD8-S62X-mutant突触和转录组Age-differential的两性异形理论

秀研李 ¹ ^__,

Hanseul Kweon ² ^__,

Hyojin康 ³和

Eunjoon金 ^1、2 ^*

¹生物学系、韩国先进的科学和技术研究所(韩科院),韩国大田市
²大脑突触障碍中心基础科学研究所(IBS),韩国大田市
³国家超级计算,韩国科学技术信息研究所、韩国大田市

Chd8^{+ / N2373K}老鼠与人类C-terminal-truncating突变(N2373K)显示出自闭症行为在青少年和成年男性而不是女性。相比之下,Chd8^{+ / S62X}老鼠与人类N-terminal-truncating突变(S62X)显示在幼年雄性行为赤字(而不是女性),成年男性和女性,表明age-differential性二态的行为。兴奋性突触传递是男性和女性的抑制和增强Chd8^{+ / S62X}青少年,分别,但同样增强成人男性和女性的突变体。ASD-like转录组变化在新生儿和青少年(但不是成人)Chd8^{+ / S62X}男性,但在新生儿和成人(不是少年)Chd8^{+ / S62X}女性。在这些结果指向age-differential的两性异形理论Chd8^{+ / S62X}老鼠在突触和转录组水平,除了行为水平。

介绍

突变的CHD8编码一个染色质重塑,广泛与自闭症谱系障碍(ASD);伯尼尔et al ., 2014;巴纳德et al ., 2015;Dingemans表示et al ., 2022;周et al ., 2022)。人类个体携带CHD8突变表现出强烈的男女比例(~ 85:15;Stessman et al ., 2017),这表明CHD8可能是一个理想的目标在ASD学习男女差异的机制。

之前的研究在Chd8突变小鼠和人类大脑神经元CHD8-related建议多个机制,可能赤字(Sugathan et al ., 2014;Cotney et al ., 2015;王et al ., 2015;布鲁斯和格里森,2016;Durak et al ., 2016;片et al ., 2016;冈帕斯et al ., 2017;普拉特et al ., 2017;王et al ., 2017;Andreae森,2018年;荣格et al ., 2018;Suetterlin et al ., 2018;韦德et al ., 2018;徐et al ., 2018;赵et al ., 2018;赫伯特et al ., 2020;吉梅内斯et al ., 2020;Sood et al ., 2020;Cherepanov et al ., 2021;丁et al ., 2021;Ellingford et al ., 2021;赫尔利et al ., 2021;河村建夫et al ., 2021;Kweon et al ., 2021;韦斯伯格和艾略特,2021年;陈et al ., 2022;Coakley-Youngs et al ., 2022;董et al ., 2022;哈达德Derafshi et al ., 2022;吉梅内斯et al ., 2022;Kerschbamer et al ., 2022;李et al ., 2022;Paulsen et al ., 2022;Thudium et al ., 2022;图et al ., 2022;别墅et al ., 2022;Yu et al ., 2022;Hayot et al ., 2023)。然而,机制CHD8-related ASD的男女差异知之甚少(荣格et al ., 2018;Cherepanov et al ., 2021;Yu et al ., 2022)。

Chd8^{+ / N2373K}老鼠携带人类突变都会导致蛋白c端截断(N2373K;O 'Roak et al ., 2012;Merner et al ., 2016青少年和成年人)显示male-preponderant行为缺陷。相比之下,Chd8^{+ / S62X}老鼠表达CHD8-S62X蛋白质氨基端截断(O 'Roak et al ., 2012男性(而不是女性)显示在青少年行为赤字)和成人男性和女性(李et al ., 2022),表明age-differential性二态的行为。在这里,我们描述和比较突触,在男性和女性的转录组表型Chd8^{+ / S62X}老鼠在青少年和成人阶段,导致我们找到age-differential突触和转录组水平的额外性异形理论到行为的水平。

材料和方法

动物

Chd8^{+ / S62X}老鼠最近报道(李et al ., 2022)。老鼠维持在韩国先进科学技术研究所(韩科院)鼠标设备(12 h明暗周期)。

电生理学

电生理学是使用鼠标执行包含背侧海马脑片,与自闭症相关的大脑区域(舒曼et al ., 2004),从幼年小鼠P21-28和成年小鼠9到18周。Isoflurane-anesthetized老鼠用于解剖大脑,被安置在一个包含解剖室缓冲区(在212 mM:蔗糖,25 NaHCO₃1.25不₂阿宝₄3.5、5氯化钾、MgCl₂0.5 CaCl₂1.2,10 d -葡萄糖,2丙酮酸钠,抗坏血酸钠,95% O₂,5%的公司₂)和用于获得矢状切片(300μm;~ 1 - 2片/老鼠)使用vibratome;老鼠的确切数字和神经元用于每个实验图中所描述的传说。包含背侧海马切片中恢复人工脑脊液(aCSF;在125 mM:氯化钠,25 NaHCO₃1.25不₂阿宝₄1.3,2.5氯化钾,MgCl₂2.5 CaCl₂10 d -葡萄糖)在32°C 30和60分钟(分别为青少年和成人)和20°C-25°C为30分钟,之后转移到一个记录室与循环aCSF 28°C。sEPSCs测量的苦味毒(60μM;σ),mEPSCs测量的苦味毒(60μM)和河豚毒素(0.5μM;Tocris)。sIPSCs测量在NBQX(10μM;Tocris)和D-AP5(50μM;Tocris)。mIPSCs测量在NBQX(10μM), D-AP5(50μM),和河豚毒素(0.5μM)。记录吸量管(2.0 ~ 3.5 MΩ阻力)从硼硅酸盐毛细血管(薄壁、30 - 0065、哈佛设备)使用两步垂直微量吸液管拉出器(PC-10 Narishige)。sEPSC pipette-filling解决方案,包含(117毫米)CsMeSO mEPSC录音₄8氯化钠10 TEACl, 10 EGTA, 10玫瑰,4 Mg-ATP 0.3 Na-GTP,和5 qx - 314和解决sIPSC mIPSC记录包含(毫米)115年中海,8氯化钠,10 TEACl 10 EGTA 10玫瑰,4 Mg-ATP, 0.3 Na-GTP, 5 qx - 314。giga密封,神经元与内部solution-filled吸管轻轻走近通过吸入破裂。膜电压−举行70 mV,录音后得到细胞灌注aCSF和稳定(2分钟)。信号被过滤(2千赫)和数字化b (10 kHz)使用Multiclamp 700放大器和Digidata 1550数字转换器(分子设备)。访问电阻,检查之前和之后的录音,是用来排除数据> 20 MΩ时。获得的数据进行了分析使用Clampfit 10(分子设备)。

RNA-Seq分析

三岁的老鼠P0, P25 P80被用于每个小组(杂合的,野生型,男、女)。大脑很快被切割和深冻RNAlater解决方案(Ambion)稳定rna。RNA提取,图书馆准备、集群生成和Macrogen进行了测序。测序进行平均深度阅读70年至9000万年在paired-ends读取(2×101个基点)使用一个Illumina公司HiSeq 4000 (Illumina公司)通过Macrogen Inc .转录丰度估计在pseudo-mapping-based模式亩骶基因组(GRCm38)使用鲑鱼(v1.1.0;Patro et al ., 2017)。差异基因表达分析使用R / Bioconductor DEseq2 (v1.26.0;爱et al ., 2014),估计丰富数据导入到R (v.3.5.3)使用tximport (Soneson et al ., 2015)包。的p值调整为多个测试Benjamini-Hochberg校正。一个阈值被用作基因的差异表达基因的调整p值小于0.05。我们没有尝试RT-qPCR RNA-Seq的验证结果考虑到RNA-Seq结果通常与RT-qPCR相关的结果,我们的研究提取大部分的生物功能通过GSEA(不是度分析),它使用大量的基因变化(小萨勃拉曼尼亚et al ., 2005),由RT-qPCR难以验证。

基因集富集分析

褶皱的变化和调整p值(度)基因差异表达分析被用来执行基因集富集分析(GSEA;萨勃拉曼尼亚et al ., 2005)。GSEA允许我们捕捉如果基因的表达在特定的基因集合在一个一致的方向改变,尽管每个可能不是重要的足以算作差异表达基因。GSEA软件(gsea2-2.2.4.jar;http://software.broadinstitute.org/gsea)被用来获得浓缩的分数。表达基因都是排名由褶皱的符号变化乘以log10 (p值)。1000排列和经典的得分方案被使用,作为推荐的项目。基因集用于这个研究包括那些从分子签名数据库(MSigDB v7.0;http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb从先前的研究)和ASD-related基因(基因集,调节或在ASD和ASD-risk基因表达下调;有关详细信息,请参阅下面的结果部分;Voineagu et al ., 2011;Iossifov et al ., 2014;Werling et al ., 2016;杨et al ., 2018)。GSEA结果可视化中使用EnrichmentMap应用Cytoscape 3.8.0。RNA-Seq结果存入NCBI地理(国家生物技术信息中心、基因表达综合)GSE167053库。

统计数据

外围数据被使用溃败测试(Q = 1%)。男女比较,双向方差分析(性和基因型因素)和正常使用。Graphpad棱镜9和12.0 SigmaPlot程序被用于统计分析。统计所示的细节补充表S1。

结果

增加了成人的兴奋性突触传递Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性

是否成人的同样改变的行为Chd8^{+ / S62X}男性和女性(李et al ., 2022)陪突触障碍,我们测量突触传输在成年人的海马,与自闭症相关的大脑区域(舒曼et al ., 2004)。

十三至十八成人(周)男性和女性Chd8^{+ / S62X}老鼠增加微型海马神经元兴奋性突触后电流(mEPSCs)在CA1和WT老鼠相比,所支持的基因型差异mEPSC频率和振幅在双向方差分析分析(图1一个;补充表S1)。然而,额外的Mann-WhitneyU -测试执行,基于x基因型无关紧要性互动的双向方差分析,表明基因型差异的女性而不是男性频率和振幅没有雄性或雌性基因型差异。这些兴奋性突触的变化相比,没有改变微型抑制性突触后电流(mIPSCs)Chd8^{+ / S62X}雄性或雌性与WT老鼠相比,虽然女性mIPSC频率和振幅比男性(图1 b)。

图1

图1。增加兴奋性突触传递在成人Chd8 + / S62X雄性和雌性。(一)在CA1 mEPSCs锥体神经元在成人Chd8^{+ / S62X}男性和女性(15—18周)。(n= 14小鼠神经元从3 [male-WT], 15/4 male-HT, 16/4 [female-WT],和15/3 (female-HT) *p< 0.05,* *p< 0.01、双向方差分析、^#p< 0.05,ns,不显著,Mann-WhitneyU -测试)。(B)在CA1 mIPSCs锥体神经元在成人Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性(13 - 16周)。(n21/5 = 22/4 [male-WT], [male-HT], 16/3 [female-WT],和26/4 female-HT, * * *p< 0.001,双向方差分析)。(C)在CA1 sEPSCs锥体神经元在成人Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性(13 - 16周)。(n= 14/3 male-WT, 15/4 male-HT, 16/4 [female-WT],和15/3 female-HT,双向方差分析)。(D)在CA1 sIPSCs锥体神经元在成人Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性(13 - 16周)。(n= 16/3 male-WT, 15/3 male-HT, 12/3 [female-WT],和14/3 female-HT,双向方差分析)。

然而,兴奋性突触的差异成为无关紧要的自发兴奋性突触后电流(sEPSCs)被省略记录动作电位阻断剂河豚毒素在录音解决方案允许网络活动(图1 c)。自发的抑制性突触后电流(sIPSCs)也不是不同基因型(图1 d)。

这些结果共同表明CHD8-S62X突变提高兴奋性,但不抑制,突触传递在成年男性和女性的突变小鼠,这网络活动补偿mutation-induced兴奋性突触变化。

相反的变化在少年兴奋性突触传递Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性

考虑到强mother-seeking /依恋行为在青少年男性Chd8^{+ / S62X}老鼠(李et al ., 2022),我们下一个测试是否青少年(产后一天[P] 22)Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性海马mEPSCs或mIPSCs显示任何微分变化。

有趣的是,青少年男性和女性Chd8^{+ / S62X}老鼠mEPSCs相反的变化,但不是mIPSCs与WT老鼠相比,与mEPSCs的频率减少男性但增加女性;无论男女,mEPSCs未受影响的振幅(图2一个,B)。此外,允许网络活动期间录音通过省略河豚毒素并不影响相对改变mEPSC频率观察青少年男性和女性Chd8^{+ / S62X}老鼠(图2 c,D),与上述补偿网络活动在mEPSCs成人的影响Chd8^{+ / S62X}老鼠。然而,适度降低sIPSC振幅(频率)是男性而不是女性的观察Chd8^{+ / S62X}老鼠在网络活动的存在(图2 d)。

图2

图2。相反的兴奋性突触传递的变化在少年Chd8 + / S62X雄性和雌性。(一)mEPSCs CA1锥体神经元的少年Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性(P25-28)。(n6 [male-WT] = 21日,24日,6 (male-HT), 21岁,4 (female-WT), 4 (female-HT),和18日*p< 0.05,* *p< 0.01,* * *p< 0.001、双向方差分析与Holm-Sidak测试)。(B)mIPSCs CA1锥体神经元的少年Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性(P22-28)。(n4 [male-WT] = 21日,19日4 (male-HT), 20岁,4 (female-WT)和18,4 (female-HT),双向方差分析)。(C)sEPSCs CA1锥体神经元的少年Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性(P22-28)。(n4 [male-WT] = 19日,17日,4 (male-HT), 20岁,4 (female-WT)和16个,3 (female-HT) *p< 0.05,* *p< 0.01,* * *p< 0.001、双向方差分析与Holm-Sidak测试)。(D)sIPSCs CA1锥体神经元的少年Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性(P22-28)。(n= 35岁,5 (male-WT), 31日5 (male-HT), 16日3 (female-WT)和17,3 (female-HT) *p< 0.05,* *p< 0.01,ns,不是重要的,双向方差分析与Holm-Sidak测试)。

因此,CHD8-S62X突变结果相反,或性二态的,兴奋性的变化,但不抑制,突触传输对网络校正在少年老鼠,这与兴奋性突触改变网络的灵敏度调整成人突变小鼠。

Age-differential ASD-like转录组男性和女性的变化Chd8^{+ / S62X}老鼠

最近报道的结果(李et al ., 2022)和上面提到的指示在很大程度上类似突触和行为表型在成年男性和女性的突变小鼠,但性二态的突触变化和male-preponderant行为赤字少年突变雄性和雌性。为了更好地理解这些结果的机制,我们进行了纵向分析转录组的整个大脑的变化P0(新生)、P25(少年),和P80(成人)Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性(见补充表S2原始RNA-Seq数据)。

RNA-Seq结果重点分析差异表达基因(度)并没有透露探测生物功能的变化,可能是因为少量度的P0, P25、P80Chd8^{+ / S62X}男性和女性(图3一- - - - - -F;看到补充表S3度的完整列表)。我们因此进行了基因集富集分析(GSEA),优化方法识别依赖于大量的生物功能基因与小,但协调,而不是通过少量的基因变化与上述人工切断巨大变化。¹

图3

图3。度分析RNA-Seq P0,结果P25、P80男性和女性HT / WT成绩单。(f)火山地块、表和维恩图总结了度从P0, P25、P80男性和女性HT / WT成绩单。橙色,基因与调整p值< 0.05;红色,基因与调整p值< 0.05 + FC | | > 1.5(见补充表S3为进一步细节度)。请注意,男性和女性之间的重叠度的数量很小。

P0 GSEA结果显示,男性和女性Chd8^{+ / S62X}老鼠转录组变化类似于那些发生在ASD(以下称为“ASD-like模式”)。具体来说,P0男性HT / WT transcripts-the成套成绩单杂合的之间的差异表达Chd8^{+ / S62X}老鼠和老鼠WT(排名叠化迹象x log10 (p价值)-(总结积极丰富ASD-related基因集补充表S4,S5在ASD)调节(DEG_Up_Voineagu Co_Exp_Up_Voineagu;Voineagu et al ., 2011;Werling et al ., 2016),虽然不是消极丰富ASD-downregulated基因集(DEG_Down_Voineagu Co_Exp_Down_Voineagu;图4一)。

图4

图4。Age-differential ASD-like转录组变化成人Chd8 + / S62X雄性和雌性。(一)GSEA P0, P25、P80男性和女性HT / WT成绩单ASD-related /风险基因集,包括调节ASD (DEG_Up_Voineagu和Co-Exp_Up_M16_Voineagu)和表达下调ASD (DEG_Down_Voineagu和Co-Exp_Down_M12_Voineagu)以及ASD-risk基因集可能下调在ASD (SFARI[所有],SFARI高信心,FMRP目标,DeNovoMis, DeNovoVariants,和AutismKB)。(见补充表S5- - - - - -S7全部结果)。(n= 3 P0/25/80老鼠,男/女,和WT / HT老鼠,罗斯福< 0.05)。(B)GSEA P0, P25、P80男性和女性HT细胞类型特异的基因集/ WT记录相关神经元(皮质层和GABA亚型)。(n= 3 P0/25/80老鼠,男/女,和WT / HT老鼠,罗斯福< 0.05)。(C)GSEA P0, P25、P80男性和女性HT细胞类型特异的基因集/ WT记录相关的神经胶质细胞(少突胶质细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞;n= 3 P0/25/80老鼠,男/女,和WT / HT老鼠,罗斯福< 0.05)。

此外,P0男性HT / WT成绩单显示负充实等ASD-risk基因集SFARI基因²和FMRP目标(Werling et al ., 2016)而不是DeNovoMis (protein-disrupting或错义罕见新创变异;Iossifov et al ., 2014;Werling et al ., 2016),DeNovoVariants (protein-disrupting罕见新创变异;Iossifov et al ., 2014;Werling et al ., 2016),或者AutismKB(自闭症知识库;杨et al ., 2018;图4一);这些被认为是表达下调的基因集ASD-related删除、想法,看起来相当不可理喻错义,框移和/或剪切位点突变。P0女性HT / WT成绩单显示积极的和消极的充实ASD-related和ASD-risk基因集。这类似于观察到的变化P0-male HT / WT成绩单,这表明与转录组雄性和雌性P0突变体的变化。

相比之下,P25男性和女性HT / WT成绩单显示明显的富集模式。P25男性表现出“ASD-like”模式类似于观察自闭症以及P0雄性和雌性,而P25女性显示模式,在很大程度上是与ASD无关,以最小的充实ASD-related /风险基因集(图4一;补充表S6)。

有趣的是,在P80,男HT / WT成绩单显示最小浓缩ASD-related /风险基因集,而女性HT / WT成绩单显示强烈ASD-like模式(图4一;补充表S7)。这些结果表明,突变雄性转录组显示ASD-like强劲,单相模式~ P0, P80 P25但不是,而女性突变转录组表示强烈ASD-like模式~ P0和P80(两相的模式),弱或没有在~ P25 ASD-like模式。

先前的研究也报道,ASD细胞类型特异的转录组与变化,包括神经元和少突胶质细胞的基因表达降低,增加基因表达在星形胶质细胞和小胶质细胞(Voineagu et al ., 2011;Werling et al ., 2016),尽管可变剪接基因控制蛋白质,包括RBFOX1,可以提供一个不同的监管层(Irimia et al ., 2014;Parikshak et al ., 2016;Quesnel-Vallieres et al ., 2019)。的测试Chd8^{+ / S62X}细胞类型特异的基因集(转录组的浓缩奥尔布赖特和Gonzalez-Scarano, 2004年;Cahoy et al ., 2008;康et al ., 2011;蔡塞尔et al ., 2015;Werling et al ., 2016;Velmeshev et al ., 2019,2020年)表明,男性和女性P0 HT / WT转录组负面兴奋neuron-related基因集富集但积极丰富astrocyte-and microglia-related基因集(图4 b,C),符合“ASD-like”模式。然而,混合正面和负面的充实也可以观察到一些与抑制性神经元和少突胶质细胞相关基因集,站在ASD-like模式和相反的改变(以下称为“reverse-ASD-like”模式)。

P25男性HT / WT记录维护这一倾向ASD-like模式,消极的浓缩的抑制性神经元走强,但P25女HT / WT成绩单显示模式相反的ASD-like模式(即。神经充实,几乎检测不到,调节少突细胞的基因,和星形胶质细胞和小胶质基因表达下调;图4 b,C)。P80,男性HT / WT成绩单显示浓缩模式部分ASD-like(中度神经基因表达下调和少突细胞使之抑制基因)和reverse-ASD(星形胶质细胞和小胶质细胞基因表达下调),而女性HT / WT成绩单显示强大的ASD-like模式(神经元和少突细胞基因表达下调和调节星形胶质细胞和小胶质细胞的基因)。

这些结果共同表明,男性HT / WT成绩单显示单相ASD-like转录组变化,峰值~ P0 P25,而女性HT / WT记录表明两相的转录组变化~ P0, P80达到顶峰。

男性和女性Age-differential功能变化Chd8^{+ / S62X}转录组

我们下一个测试是否Chd8^{+ / S62X}转录组中特定的生物功能运用GSEA富集基因集的基因本体论(C5)基因片段的数据库(目前包含~ 15700基因集;http://www.gsea-msigdb.org/gsea/msigdb)。

在细胞组件(CC)领域,P0男性HT / WT成绩单积极丰富的细胞外矩阵和chromatin-related基因集,如图所示的五大基因片段的列表(图5一个;看到补充表S5- - - - - -S7完全GSEA结果[GSEA-CC])和集群的基因集富集透露EnrichmentMap Cytoscape应用(Isserlin et al ., 2014;图5 b)。P0男性HT / WT成绩单也消极强化突触,剪接体,核糖体、线粒体、和染色质remodeling-related基因集,如图所示,五大集群基因集(图5一个,B)。P0-female-HT / WT成绩单显示类似的积极的和消极的富集模式。

图5

图5。生物功能在男性和女性的不同改变Chd8^{+ / S62X}转录组。(一)GSEA P0, P25、P80男性和女性HT / WT记录细胞的基因集组件(CC)域的C5数据库(http://software.broadinstitute.org/gsea)。五大基因集积极(红圈)或负面(蓝圈)浓缩在男性或女性列出记录,连同相同的基因集的其他性及其浓缩(见水平补充表S5- - - - - -S7全部结果)。(n= 3老鼠P0 / P25 / P80男性/女性的老鼠,罗斯福(错误发现率)< 0.05;NES,归一化富集得分)。(B)集成和丰富的可视化基因在较大的集群使用Cytoscape EnrichmentMap。(n= 3 P0/25/80男性/女性老鼠老鼠;节点截止,罗斯福< 0.05p< 0.001;边缘截止、重叠系数> 0.5)。

在P25,男HT / WT成绩单是消极强化突触,核糖体和mitochondria-related基因集(图5一个,B),一个模式相似性观察P0男性。然而在P25雌性,HT / WT成绩单是积极丰富ribosome-and mitochondria-related基因集(图5一个,B相反),一个模式很大程度上观察P25男性。

P80,男性HT / WT成绩单显示最小浓缩模式(正面或负面),而女性HT / WT成绩单显示强烈的负面充实synapse-related基因集和积极充实核糖体/ mitochondria-related基因集(图5一个,B)。

测试的基因集生物过程和分子功能域(C5数据库)富集模式透露,在很大程度上是所观察到的类似CC-domain基因集,虽然MF-domain基因倾向于显示较弱的充实(集图6 a, B;补充图S1;补充表S5- - - - - -S7)。

图6

图6。转录组的变化Chd8^{+ / S62X}雄性和雌性基因集的生物过程域。(一)GSEA P0, P25、P80男性和女性HT / WT转录基因集的生物过程(BP)域C5数据库(http://software.broadinstitute.org/gsea)。五大基因集积极的还是消极的丰富男性或女性列出记录,连同相同的基因集的其他性及其浓缩(见水平补充表S5- - - - - -S7完整的结果)。(n= 3老鼠P0 / P25 / P80男性/女性的老鼠,罗斯福(错误发现率)< 0.05;NES,归一化富集得分)。(B)集成和丰富的可视化基因在较大的集群使用Cytoscape EnrichmentMap。(n= 3 P0/25/80男性/女性老鼠老鼠;节点截止,罗斯福< 0.05p< 0.001;边缘截止、重叠系数> 0.5)。

这些结果共同表明,突触在P0和P25基因表达下调基因突变雄性,雌性在P0和P80突变。值得注意的是,downregulations P80 P25突触基因的雄性和雌性有紧密的关联与ASD-like转录组模式(Voineagu et al ., 2011;Werling et al ., 2016这些动物中观察到的)。

讨论

我们的突触和转录组表型特征Chd8^{+ / S62X}男性和女性在不同性别上同种二形性产后阶段,发现age-differential突触和转录组水平。

我们之前的研究Chd8^{+ / S62X}老鼠发现行为赤字是观察到男性而不是女性青少年,而成人突变雄性和雌性显示类似的行为缺陷(李et al ., 2022)。这age-differential两性异形的行为Chd8^{+ / S62X}小鼠不同于持久male-preponderant行为赤字Chd8^{+ / N2373X}幼崽,青少年和成年人(荣格et al ., 2018)。的机制可能是什么age-differential行为赤字Chd8^{+ / S62X}男性和女性吗?

我们的研究结果表明减少兴奋性突触传递的男性Chd8^{+ / S62X}青少年。这种变化既与ASD-like转录组变化和出自闭症行为(增强母亲寻求/附件),这表明减少兴奋性传播导致行为缺陷。相比之下,女性青少年突变小鼠显示增加兴奋性突触传递,与大大削弱ASD-like转录组模式(相对于newborn-stage模式),很大程度上是正常的行为。因此,兴奋性突触抑制可能是少年突变小鼠的male-preponderant行为赤字。这个假设是符合突触功能障碍常常涉及ASD (Bourgeron 2015),活跃在青少年阶段(即突触的发展。出生后2 - 3周;盛和萨拉,2001),神经元突触激发/抑制失衡与ASD (Nelson和Valakh, 2015年;李et al ., 2017)。抑制性神经元的值得注意的是,生产过剩,也会诱导激发/抑制率,减少类似于我们的结果(谷氨酸突触抑制),观察人类ASD-related皮质瀑样(马里安尼et al ., 2015),这表明不同的机制在老鼠和人类可能构成一个类似激发/抑制不平衡。

在成年阶段,Chd8^{+ / S62X}男性和女性表示强烈和共享出自闭症行为赤字(自我打扮和焦虑行为;李et al ., 2022)。这些老鼠也表现出共享提高兴奋性突触传递(mEPSC结果)。这些强烈的相关性表明,兴奋性突触传递的增加可能构成出自闭症行为突变雄性和雌性的成年阶段。同时显示类似的增加成年后兴奋性突触传递,Chd8^{+ / S62X}男性和女性似乎经历不同的突触和转录组变化juvenile-to-adult时间轴。具体地说,Chd8^{+ / S62X}作为少年男性显示减少兴奋性突触传递,但增加兴奋传播作为成年人。这个年龄相关性逆转可以反映过度补偿的结果变化规范化的减少青少年兴奋性突触传递。补偿改变和突触正常化等可能产生实质性的削弱ASD-like转录组模式发生在青少年和成人阶段之间,尽管这些补偿似乎不足以救助行为缺陷。

成年女性Chd8^{+ / S62X}与成年男性的老鼠显示,兴奋性突触传递,继续增加在青少年和成人阶段。然而,削弱ASD-like转录组青少年女性突变小鼠中的模式,相对于刚出生的老鼠,在成年女性再次变得强大突变小鼠在两相的方式,类似于ASD-like在新生鼠转录组模式。可能增加兴奋性突触传递,这可能在青少年救助行为缺陷突变的女性,可能不再能够保护成年女性发展中行为的赤字。值得注意的是,在成人突变雌性,兴奋性突触传递的增加在成人变异女性敏感网络补偿,作为支持的成年人sEPSC结果,与在少年突变女性兴奋性突触传递,增加对网络补偿(少年sEPSC结果)。这可能代表急性成人代偿变化旨在正常化兴奋性突触传递,这可能是由强烈抑制突触基因表达式,虽然这可能引发二次synapse-related变化,加重脑功能和行为。

收集的数据来自Chd8^{+ / S62X}老鼠在当下,先前的研究是有限的,缺乏观察分子之间的因果关系,突触和行为变化。尽管额外的细节仍有待确定,我们的数据可能会提供一些基本资料,对(1)是否强大的男性主导的自闭症患者CHD8突变可以重现在老鼠身上,(2)是否不同CHD8突变导致老鼠异构男女差异的时空差异的方式,和(3)机制下CHD8相关的两性异形和普通两性异形广泛的ASD和神经发育和精神疾病。

总之,我们的研究结果提供证据表明CHD8-S62X突变来自一个自闭症个体导致age-differential和性态的突触和转录组小鼠的变化。

数据可用性声明

RNA-Seq结果存入NCBI地理(国家生物技术信息中心、基因表达综合)GSE167053库。

道德声明

综述了动物研究和动物研究委员会批准韩科院。

作者的贡献

SL和人声进行电生理实验。SL和HKa RNA-Seq进行分析。HKa和埃克写的手稿。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

这项工作是支持的IBS-R002-D1艾克。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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补充材料

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脚注

1。^https://www.gsea-msigdb.org/gsea/index.jsp

2。^https://gene.sfari.org/

引用

奥尔布赖特,a . V。,和Gonzalez-Scarano, F. (2004). Microarray analysis of activated mixed glial (microglia) and monocyte-derived macrophage gene expression.j . Neuroimmunol。157年,27-38。doi: 10.1016 / j.jneuroim.2004.09.007