Abstract The ability of the medial prefrontal cortex (mPFC) to exert top-down control of behavior is affected by stress. The molecular response of mPFC to stress is incompletely understood, however, in part because of the region’s cellular heterogeneity. Here we used single nucleus RNA sequencing (snRNAseq) to map specific molecular cell types within the mPFC and to detect cell-type specific transcriptional changes to foot-shock stress. We identified Ptgs2 , encoding cyclo-oxygenase 2, as an important candidate that is upregulated in layer II/III excitatory neurons after stress. Specifically, Ptgs2 was transiently upregulated with shock-induced fear learning and fear expression, along with Bdnf, Nptx2 , and Lingo1 , in a layer II/III neuronal population marked by the neuronal excitatory gene Slc17a7 and cell-type specific neuropeptide Penk . These dynamic cell-type specific expression patterns identified with snRNAseq were validated with quantitative fluorescent in situ hybridization. Using a pharmacological approach, we found that systemic lumiracoxib, a selective Ptgs2-inhibitor, led to a significant reduction in fear expression. Furthermore, genetic ablation of Ptgs2 in excitatory Camk2a -expressing neurons led to reduced stress-induced anxiety-like behaviors. Together these findings suggest that Ptgs2 is expressed in a dynamic, cell-type specific way in Layer II/III Penk + neurons in mPFC, and that its role in prostaglandin and /or endocannabinoid regulation within these neurons may be an important mediator of stress-related behavior.

A growing number of geroprotectors have demonstrated healthspan extension in young animals, but the effectiveness of these therapies when commenced in midlife or later has been under-studied. We and others have shown that much like calorie restriction (CR), restriction of specific nutrients, including total protein, the three branched-chain amino acids leucine, isoleucine, and valine, or isoleucine alone, can promote lifespan and metabolic health. While CR is less efficacious when starting in late life, the effects of interventions restricting amino acids in late life on healthy aging is unknown. Here, we investigate the metabolic, molecular, and physiological effects of consuming diets with a 67% reduction of either all amino acids (Low AA) or of isoleucine alone (Low Ile) in male and female C57BL/6J.Nia mice starting at 20 months of age. We find that both diets reduce adiposity in aged mice; however, these diets decreased lean mass, and did not show significant improvements in frailty or fitness. The glucose tolerance of both male and female mice consuming Low Ile and Low AA diets were improved. We also observed a moderate increase in energy expenditure and respiratory exchange ratio induced by the two dietary interventions. In the hearts of aged female mice, Low Ile reversed age-associated changes in heart rate and stroke volume, returning cardiac function to similar levels as observed in young mice. We found that both Low AA and Low Ile diets promoted a more youthful molecular cardiac profile, preventing age-dependent increases in phosphatidylglycerols. These results demonstrate that Low AA and Low Ile diets can improve aspects of metabolic health in aged mice of both sexes, and has positive effects on cardiac health in aged females, suggesting that these dietary interventions are translationally promising for promoting healthy aging even in older people.