From iPSCs to NPCs to cortical neurons: bioenergetic, neuronal, and calcium signaling phenotypes in bipolar disorder with and without familial mitochondrial disease
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Psychiatric disorders frequently accompany primary mitochondrial diseases (PMDs), implicating mitochondrial dysfunction as a shared biological substrate for psychiatric vulnerability. To determine how familial mitochondrial risk influences neuronal development in bipolar disorder (BD), we generated induced pluripotent stem cells (iPSCs), neural progenitor cells (NPCs), and cortical neurons (CNs) from three healthy controls (CT), three patients with BD, and three patients with BD and a family history of mitochondrial disease (BD-FMD). Methods Across differentiation, we assessed mitochondrial function (ATP production, mitochondrial membrane potential, ROS generation, cytosolic cell-free mtDNA), metabolomic signatures, calcium imaging, and neuronal electrophysiological activity through multi-electrode arrays (MEA). Results BD neurons uniquely exhibited pronounced hyperexcitability in comparison to CT and BD-FMD groups. The BD-FMD group displayed prolonged mitochondrial calcium transients, altered membrane potential, and aberrant ROS, in comparison to CT and BD, consistent with a sustained energetic deficit. Metabolomic profiling revealed distinct pathway enrichments in BD and BD-FMD, indicating divergent bioenergetic adaptations to mitochondrial burden. Conclusions Our findings reveal that familial mitochondrial liability actively reshapes neuronal differentiation and function, producing distinct trajectories of mitochondrial performance, calcium signaling, and network excitability. These results suggest that mitochondrial dysfunction in BD is not a secondary byproduct of illness, but a mechanistic contributor to altered neuronal energetics and communication. Together, these findings delineate how inherited mitochondrial vulnerability reshapes neuronal excitability and metabolism, revealing bioenergetic phenotypes that may inform precision stratification and therapeutic targeting in BD.
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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 | 0,000 |
| 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) | 0,001 | 0,000 |
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 ».