LANCET：通过批量和单核 RNA 测序揭示与精神疾病相关的皮质边缘大脑区域的性别和细胞特异性基因表达

精神疾病的患病率存在明确的性别差异。尤其是情感障碍，在女性中更为常见。然而，许多常见的精神疾病在发病年龄、症状、严重程度和治疗结果方面表现出性别差异。这些差异的广度表明，导致精神障碍脆弱性的关键分子系统的活性存在显着差异。

临床前研究模型，甚至那些模拟情感障碍的模型，传统上都集中在男性身上。事实上，与其他领域相比，神经科学领域的男性偏见研究尤其普遍而且在分子水平上检验性别差异的研究明显缺乏。这种性别偏见在一定程度上是合理的，因为女性生殖激素的循环会产生不必要的“噪音”。支持这一假设的证据从来都没有令人信服的。

例如，对大鼠的研究表明，成年雄性体内的睾酮水平会出现大幅波动，这与神经功能和行为的变化相对应。因此，垂体性腺激素的变化是成人生活的正常特征，并且在男性和女性中都很常见。重要的是，男性和女性之间的许多行为差异与性腺激素差异无关。其中一些差异是由位于 X 和 Y 染色体上的基因、或神经化学以及大脑结构介导的。

资助机构现在理所当然地坚持将男性和女性受试者纳入其中，但生殖功能研究明显例外，并强调了性别作为生物学变量的重要性。尽管生理学和行为方面存在明确的性别差异，但对基本的性别特异性分子机制的了解仍然极其有限，因此神经科学研究中性别的生物学维度在很大程度上尚未得到探索。最近的研究报告了大脑中基因表达的性别特异性模式，但通常与精神疾病相关的特定神经回路的转录组差异尚不清楚。

例如，虽然皮质边缘区域始终与精神疾病相关，但我们对这些区域的性别特异性基因表达模式知之甚少。基因表达的改变是精神疾病的基本组成部分流行病学证据表明，性别特异性遗传风险因素是精神疾病的基础。此外，转录组广泛关联研究（TWAS）已经完美地证明了 GWAS 信号通过基因表达发挥作用，从而赋予各种精神疾病的风险。因此，了解转录组的基线差异可能有助于了解精神疾病的风险。

2023年8月5日发表在LANCET的文章为了解决这些现有的差距，利用 RNA 测序 (RNA-seq) 和单核 RNA 测序 (snRNA-seq) 对雄性和雌性大鼠进行了详细的转录组分析。研究人员关注与情绪障碍相关的皮质边缘区域，并强调当前的抑郁和焦虑啮齿动物模型。这些区域包括伏核内侧壳（NAcS）、扣带皮层（CGC）、杏仁核基底外侧核（BLA）和腹侧海马齿状回（vDG）。

在这项研究中，研究人员比较了雄性和雌性大鼠皮质边缘系统内的全转录组基因表达谱，包括扣带皮层、伏隔核内侧壳 (NAcS)、腹侧齿状回和基底外侧杏仁核（每组 n = 22-24 /地区）。

大鼠伏隔核内壳的单核RNA测序

研究结果显示，在男性和女性的 NAcS 中发现了 3000 多个差异表达基因 (DEG)。在 NAcS 中的这些 DEG 中，有 303 个在人类中表现出性别依赖性保守 DEG，并且显着丰富了与血管形态发生和细胞迁移调节相关的基因本体术语。雄性和雌性大鼠 NAcS 中的单核 RNA 测序发现了广泛的性别依赖性表达，雌性大鼠中基因上调显示突触功能显着丰富。在几项精神病学全基因组关联研究 (GWAS) 中，星形胶质细胞、Drd3+MSN 和少突胶质细胞中女性上调的基因也得到了富集。

本文研究了大鼠皮质边缘区域内基因表达的性别特异性模式，这些模式通常与人类的精神病理学相关。尽管采用保守的 FDR 值 (0.01)，我们在所有大脑区域检测到了超过 4000 个 DEG，这可能是样本大小和统计功效的函数。跨区域常见的 DEG 数量相对较少，这与之前的报告一致，表明性别依赖性基因表达模式是区域依赖性的。值得注意的是，仅在 NAcS 中就发现了超过 3000 个 DEG。

本文的信息分析揭示了令人信服的证据，证明 NAcS 中这些性别依赖性 DEG 与人类精神病理学的相关性。大鼠和人类之间常见的性别依赖性 DEG 确定了与 TGFβ 相关的促炎基因网络，作为 NAc 相关精神病理学中性别差异的候选机制。最后，我们使用来自 NAcS 的细胞核的 snRNA-seq 来显示基因表达的性别依赖性模式，这种模式在星形胶质细胞、Drd3 MSN 和少突胶质细胞群体中尤其普遍，与精神疾病发展中的性别差异相关。这些发现表明，NAcS 是导致精神病理脆弱性存在性别差异的关键大脑区域。

综上所述，本文描述了大鼠皮质边缘区域基因表达中显着的区域特异性性别差异模式，并证明了它们与人类精神病理学的潜在相关性。本研究将为未来精神疾病性别差异的机械推断提供资源。特别是操纵 Drd3+MSN 和 TGF 信号传导的研究表明，未来对精神疾病中性别二态性的机械推断是一个重要目标。最后，本文依靠基因本体论术语的丰富来对差异表达基因进行功能推断，这些基因受到发表偏倚和假阳性关联的影响，很难使用这些分析来排除。

原始出处

Fitzgerald, E.;  Arcego, D. M.;  Shen, M. J.;  O'Toole, N.;  Wen, X.;  Nagy, C.;  Mostafavi, S.;  Craig, K.;  Silveira, P. P.;  Rayan, N. A.;  Diorio, J.;  Meaney, M. J.; Zhang, T.-Y., Sex and cell-specific gene expression in corticolimbic brain regions associated with psychiatric disorders revealed by bulk and single-nuclei RNA sequencing. eBioMedicine 2023, 95, 104749.