Striatal projection neurons (SPNs) are traditionally segregated into two subpopulations expressing dopamine (DA) D1-like or D2-like receptors. However, this dichotomy is challenged by recent evidence. Functional and expression studies raise important questions: do SPNs co-express different DA receptors, and do these differences reflect unique striatal spatial distributions and expression profiles? Using RNAscope in mouse striatum, we report heterogenous SPN subpopulations distributed across dorsal-ventral and rostral-caudal axes. SPN subpopulations co-express multiple DA receptors, including D1 and D2 (D1/2R) and D1 and D3. Our integrative approach using single-nuclei multi-omics analyses provides a simple consensus to describe SPNs across diverse datasets, connecting it to complementary spatial mapping. Combining RNAscope and multi-omics shows D1/2R SPNs further separate into distinct subtypes according to spatial organization and conserved marker genes. Each SPN cell type contributes uniquely to genetic risk for neuropsychiatric diseases. Our results bridge anatomy and transcriptomics to offer new understandings of striatal neuron heterogeneity.

Abstract Age-related dopamine (DA) neuron loss is a primary feature of Parkinson’s disease. However, it remains unclear whether similar biological processes occur during healthy aging, albeit to a lesser degree. We therefore determined whether midbrain DA neurons degenerate during aging in mice and humans. In mice, we identified no changes in midbrain neuron numbers throughout aging. Despite this, we found age-related decreases in midbrain mRNA expression of tyrosine hydroxylase ( Th ), the rate limiting enzyme of DA synthesis. Among midbrain glutamatergic cells, we similarly identified age-related declines in vesicular glutamate transporter 2 ( Vglut2 ) mRNA expression. In co-transmitting Th + / Vglut2 + neurons, Th and Vglut2 transcripts decreased with aging. Importantly, striatal Th and Vglut2 protein expression remained unchanged. In translating our findings to humans, we found no midbrain neurodegeneration during aging and identified age-related decreases in TH and VGLUT2 mRNA expression similar to mouse. Unlike mice, we discovered diminished density of striatal TH + dopaminergic terminals in aged human subjects. However, TH and VGLUT2 protein expression were unchanged in the remaining striatal boutons. Finally, in contrast to Th and Vglut2 mRNA, expression of most ribosomal genes in Th + neurons was either maintained or even upregulated during aging. This suggests a homeostatic mechanism where age-related declines in transcriptional efficiency are overcome by ongoing ribosomal translation. Overall, we demonstrate species-conserved transcriptional effects of aging in midbrain dopaminergic and glutamatergic neurons that are not accompanied by marked cell death or lower striatal protein expression. This opens the door to novel therapeutic approaches to maintain neurotransmission and bolster neuronal resilience.

Abstract Hepatic zonation is critical for most metabolic functions in liver. Wnt signaling plays an important role in establishing and maintaining liver zonation. Yet, the anatomic expression of Wnt signaling components, including all 10 Frizzled receptors (Fzds), has not been characterized in adult liver. To address this, we quantitatively mapped the spatial expression of Wnt/Fzd pathway components in adult mouse liver via multiplex fluorescent in situ hybridization. While all 10 Fzds are expressed within a metabolic unit, Fzds 1, 4, and 6 are the highest expressed. Though the majority of Wnt signaling occurs in zone 3, expression of most Fzds is not zonated. In contrast, Fzd6 is preferentially expressed in zone 1. We also discovered that Wnt2 and Wnt9b expression is highly zonated and primarily found in zone 3. Therefore, our results suggest that zonated Wnt expression is critical for zonation maintenance in healthy adult liver. Finally, we showed that Fzds and Wnts are not uniformly expressed by all hepatic cell types. Rather, there is broad distribution among both hepatocytes and non-parenchymal cells, including endothelial cells. Overall, our establishment of a definitive mRNA expression atlas of Wnt/Fzd pathway components opens the door to future functional characterization in healthy and disease states.