Integrative multi-omics landscape of fluoxetine action across 27 brain regions reveals global increase in energy metabolism and region-specific chromatin remodelling
Notice bibliographique
Résumé
Depression and anxiety are major global health burdens. Although SSRIs targeting the serotonergic system are prescribed over 200 million times annually, they have variable therapeutic efficacy and side effects, and mechanisms of action remain incompletely understood. Here, we comprehensively characterise the molecular landscape of gene regulatory changes associated with fluoxetine, a widely-used SSRI. We performed multimodal analysis of SSRI response in 27 mammalian brain regions using 310 bulk RNA-seq and H3K27ac ChIP-seq datasets, followed by in-depth characterisation of two hippocampal regions using single-cell RNA-seq (20 datasets). Remarkably, fluoxetine induced profound region-specific shifts in gene expression and chromatin state, including in the nucleus accumbens shell, locus coeruleus and septal areas, as well as in more well-studied regions such as the raphe and hippocampal dentate gyrus. Expression changes were strongly enriched at GWAS loci for depression and antidepressant drug response, stressing the relevance to human phenotypes. We observed differential expression at dozens of signalling receptors and pathways, many of which are previously unknown. Single-cell analysis revealed stark differences in fluoxetine response between the dorsal and ventral hippocampal dentate gyri, particularly in oligodendrocytes, mossy cells and inhibitory neurons. Across diverse brain regions, integrative omics analysis consistently suggested increased energy metabolism via oxidative phosphorylation and mitochondrial changes, which we corroborated in vitro; this may thus constitute a shared mechanism of action of fluoxetine. Similarly, we observed pervasive chromatin remodelling signatures across the brain. Our study reveals unexpected regional and cell type-specific heterogeneity in SSRI action, highlights under-studied brain regions that may play a major role in antidepressant response, and provides a rich resource of candidate cell types, genes, gene regulatory elements and pathways for mechanistic analysis and identifying new therapeutic targets for depression and anxiety.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 tête enseignante, 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 ».