Activation of PACAP expression in mouse RTN neurons at birth protects postnatal breathing
Notice bibliographique
Résumé
The brainstem systems that regulate breathing are established prenatally but they remain immature and vulnerable to failure at the time of birth; this reflects, in part, underdevelopment of the respiratory chemosensory systems that typically monitor blood gases (O2, CO2) to regulate breathing. In the mouse retrotrapezoid nucleus (RTN), Phox2b‐expressing respiratory chemoreceptor neurons are a nexus for integration of multiple respiratory‐related inputs, homeostatically regulating blood gases by providing CO2‐modulated drive to brainstem respiratory rhythm generator and pre‐motor circuits. In this work, we demonstrate that postnatal expression of a neuropeptide in chemosensitive RTN neurons is precisely tuned to influence breathing at the time of birth. First, by using single cell qRT‐PCR and multiplex in situ hybridization, we define a striking postnatal burst of pituitary adenylate cyclase‐activating peptide (PACAP) expression in RTN neurons that is activated in neonates within minutes of exposure to the external environment. Further, by using whole body plethysmography, we show that mouse pups (P2‐P12) lacking PACAP in Phox2b neurons (Phox2b::Cre;PACAP fl/fl ) have severely blunted CO2‐stimulated ventilation (reduced by >50%) and a striking ~3‐fold greater incidence of apneic episodes. PACAP expression in RTN neurons persists into adulthood, albeit at apparently lower levels. PACAP deletion/depletion in adult RTN neurons (in Phox2b::Cre;PACAP fl/fl mice or by shRNA‐mediated knockdown) also depresses CO2‐regulated breathing (by ~30–40%) and increases apneas (~3‐fold), while viral‐mediated re‐expression of PACAP in RTN neurons corrects these deficits. After PACAP knockdown in RTN, CO2‐dependent Fos expression was retained in RTN neurons but decreased in cells of the preBötzinger complex (preBötC), which contains respiratory rhythm‐generating neurons targeted by the RTN. Consistent with the preBötC as a site of action for RTN‐derived PACAP, we show that: 1) the PACAP receptor, PAC1, is expressed in preBötC; 2) PACAP injection directly into the preBötC stimulated central respiratory output, both in vitro and in vivo; and 3) shRNA‐mediated depletion of PAC1 in the preBötC phenocopied breathing deficits observed with RTN deletion of PACAP. Notably, PACAP variants are associated with sudden infant death syndrome (SIDS), and with a SIDS‐like phenotype in PACAP‐null mice. Collectively, these data demonstrate that well‐timed PACAP expression by RTN neurons protects the developmentally immature respiratory control system from hypoventilation and potentially dangerous apneas at birth, and identifies key molecular components of a circuit that supports breathing at this particularly vulnerable period in life. Support or Funding Information R01 HL108609; R01 HL074011
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».