Astrocytes are ubiquitous CNS cells that support tissue homeostasis through ion buffering, neurotransmitter recycling, and regulation of CNS vasculature. Yet, despite the essential functional roles they fill, very little is known about the physiology of astrocytes in the ventral midbrain, a region that houses dopamine-releasing neurons and is critical for reward learning and motivated behaviors. Here, using a combination of whole-transcriptome sequencing, histology, slice electrophysiology, and calcium imaging, we performed the first functional and molecular profiling of ventral midbrain astrocytes and observed numerous differences between these cells and their telencephalic counterparts, both in their gene expression profile and in their physiological properties. Ventral midbrain astrocytes have very low membrane resistance and inward-rectifying potassium channel-mediated current, and are extensively coupled to surrounding oligodendrocytes through gap junctions. They exhibit calcium responses to glutamate but are relatively insensitive to norepinephrine. In addition, their calcium activity can be dynamically modulated by dopamine D2 receptor signaling. Taken together, these data indicate that ventral midbrain astrocytes are physiologically distinct from astrocytes in cortex and hippocampus. This work provides new insights into the extent of functional astrocyte heterogeneity within the adult brain and establishes the foundation for examining the impact of regional astrocyte differences on dopamine neuron function and susceptibility to degeneration.

中文翻译：

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腹侧中脑星形胶质细胞表现出独特的生理特征和对多巴胺 D2 受体信号传导的敏感性。

星形胶质细胞是普遍存在的 CNS 细胞，通过离子缓冲、神经递质循环和 CNS 脉管系统的调节来支持组织稳态。然而，尽管它们发挥着重要的功能作用，但对腹侧中脑星形胶质细胞的生理学知之甚少，该区域容纳多巴胺释放神经元，对奖励学习和动机行为至关重要。在这里，我们结合使用全转录组测序、组织学、切片电生理学和钙成像，对腹侧中脑星形胶质细胞进行了第一次功能和分子分析，并观察到这些细胞与其端脑对应细胞之间的许多差异，包括基因表达谱以及它们的生理特性。腹侧中脑星形胶质细胞具有非常低的膜电阻和内向整流钾通道介导的电流，并通过间隙连接广泛耦合到周围的少突胶质细胞。它们表现出对谷氨酸的钙反应，但对去甲肾上腺素相对不敏感。此外，它们的钙活性可以通过多巴胺 D2 受体信号进行动态调节。总之，这些数据表明腹侧中脑星形胶质细胞在生理上与皮质和海马中的星形胶质细胞不同。这项工作为成人大脑内功能性星形胶质细胞异质性的程度提供了新的见解，并为检查区域星形胶质细胞差异对多巴胺神经元功能和退化易感性的影响奠定了基础。并通过间隙连接广泛耦合到周围的少突胶质细胞。它们表现出对谷氨酸的钙反应，但对去甲肾上腺素相对不敏感。此外，它们的钙活性可以通过多巴胺 D2 受体信号进行动态调节。总之，这些数据表明腹侧中脑星形胶质细胞在生理上与皮质和海马中的星形胶质细胞不同。这项工作为成人大脑内功能性星形胶质细胞异质性的程度提供了新的见解，并为检查区域星形胶质细胞差异对多巴胺神经元功能和退化易感性的影响奠定了基础。并通过间隙连接广泛耦合到周围的少突胶质细胞。它们表现出对谷氨酸的钙反应，但对去甲肾上腺素相对不敏感。此外，它们的钙活性可以通过多巴胺 D2 受体信号进行动态调节。总之，这些数据表明腹侧中脑星形胶质细胞在生理上与皮质和海马中的星形胶质细胞不同。这项工作为成人大脑内功能性星形胶质细胞异质性的程度提供了新的见解，并为检查区域星形胶质细胞差异对多巴胺神经元功能和退化易感性的影响奠定了基础。它们的钙活性可以通过多巴胺 D2 受体信号进行动态调节。总之，这些数据表明腹侧中脑星形胶质细胞在生理上与皮质和海马中的星形胶质细胞不同。这项工作为成人大脑内功能性星形胶质细胞异质性的程度提供了新的见解，并为检查区域星形胶质细胞差异对多巴胺神经元功能和退化易感性的影响奠定了基础。它们的钙活性可以通过多巴胺 D2 受体信号进行动态调节。总之，这些数据表明腹侧中脑星形胶质细胞在生理上与皮质和海马中的星形胶质细胞不同。这项工作为成人大脑内功能性星形胶质细胞异质性的程度提供了新的见解，并为检查区域星形胶质细胞差异对多巴胺神经元功能和退化易感性的影响奠定了基础。