Role of the hypocretin system in cocaine- and alcohol-related behaviors : evidence from hypocretin-deficient mice

RésuméL'addiction aux drogues est une maladie multifactorieile affectant toutes les strates de notre société. Cependant, la vulnérabilité à développer une addiction dépend de facteurs environnementaux, génétiques et psychosociaux. L'addiction aux drogues est décrite comme étant une maladie chronique avec un taux élevé de rechutes. Elle se caractérise par un besoin irrépressible de consommer une drogue et une augmentation progressive de la consommation en dépit des conséquences néfastes. Les mécanismes cérébraux responsables des dépendances aux drogues ne sont que partiellement élucidés, malgré une accumulation croissante d'évidences démontrant des adaptations au niveau moléculaire et cellulaire au sein des systèmes dopaminergique et glutamatergique. L'identification de nouveaux facteurs neurobiologiques responsables de la vulnérabilité aux substances d'abus est cruciale pour le développement de nouveaux traitements thérapeutiques capables d'atténuer et de soulager les symptômes liés à la dépendance aux drogues.Au cours des dernières années, de nombreuses études ont démontré qu'un nouveau circuit cérébral, le système hypocrétinergique, était impliqué dans plusieurs fonctions physiologiques, tel que l'éveil, le métabolisme énergétique, la motivation, le stress et les comportements liés aux phénomènes de récompense. Le système hypocrétinergique est composé d'environ 3000-4000 neurones issus de l'hypothalamus latéral projetant dans tout ie cerveau. Des souris transgéniques pour le gène des hypocrétines ont été générées et leur phénotype correspond à celui des animaux sauvages, excepté le fait qu'elles soient atteintes d'attaques de sommeil similaires à celles observées chez les patients narcoleptiques. H semblerait que les hypocrétines soient requises pour l'acquisition et l'expression de la dépendance aux drogues. Cependant, le mécanisme précis reste encore à être élucidé. Dans ce rapport, nous rendons compte des comportements liés aux phénomènes de récompense liés à l'alcool et à la cocaine chez les souris knock-out (KO), hétérozygotes (HET) et sauvages (WT).Nous avons, dans un premier temps, évalué l'impact d'injections répétées de cocaïne (15 mg/kg, ip) sur la sensibilisation locomotrice et sur le conditionnement place préférence. Nous avons pu observer que les souris WT, HET et KO exprimaient une sensibilisation locomotrice induite par une administration chronique de cocaïne, cependant les souris déficientes en hypocrétines démontraient une sensibilisation retardée et atténuée. Π est intéressant de mentionner que les mâles HET exprimaient une sensibilisation comportementale intermédiaire. Après normalisation des données, toutes les souris exprimaient une amplitude de sensibilisation similaire, excepté les souris mâles KO qui affichaient, le premier jour de traitement, une sensibilisation locomotrice réduite et retardée, reflétant un phénotype hypoactif plutôt qu'une altération de la réponse aux traitements chroniques de cocaïne. Contre toute attente, toutes les souris femelles exprimaient un pattern similaire de sensibilisation locomotrice à la cocaïne. Nous avons ensuite évalué l'effet d'un conditionnement comportemental à un environnement associé à des injections répétées de cocaine (15 mg / kg ip). Toutes les souris, quelque soit leur sexe ou leur génotype, ont manifesté une préférence marquée pour l'environnement apparié à la cocaïne. Après deux semaines d'abstinence à la cocaïne, les mâles et les femelles déficientes en hypocrétines n'exprimaient plus aucune préférence pour le compartiment précédemment associé à la cocaïne. Alors que les souris WT et HET maintenaient leur préférence pour le compartiment associé à la cocaïne. Pour finir, à l'aide d'un nouveau paradigme appelé IntelliCage®, nous avons pu évaluer la consommation de liquide chez les femelles WT, HET et KO. Lorsqu'il n'y avait que de l'eau disponible, nous avons observé que les femelles KO avaient tendance à moins explorer les quatre coins de la cage. Lorsque les souris étaient exposées à quatre types de solutions différentes (eau, ImM quinine ou 0.2% saccharine, alcool 8% et alcool 16%), les souris KO avaient tendance à moins consommer l'eau sucrée et les solutions alcoolisées. Cependant, après normalisation des données, aucune différence significative n'a pu être observée entre les différents génotypes, suggérant que la consommation réduite d'eau sucrée ou d'alcool peut être incombée à l'hypoactivité des souris KO.Ces résultats confirment que le comportement observé chez les souris KO serait dû à des compensations développementales, puisque la sensibilisation locomotrice et le conditionnement comportemental à la cocaïne étaient similaires aux souris HET et WT. En ce qui concerne la consommation de liquide, les souris KO avaient tendance à consommer moins d'eau sucrée et de solutions alcoolisées. Le phénotype hypoactif des souris déficientes en hypocrétine est probablement responsable de leur tendance à moins explorer leur environnement. Il reste encore à déterminer si l'expression de ce phénotype est la conséquence d'un état de vigilance amoindri ou d'une motivation diminuée à la recherche de récompense. Nos résultats suggèrent que les souris déficientes en hypocrétine affichent une motivation certaine à la recherche de récompense lorsqu'elles sont exposées à des environnements où peu d'efforts sont à fournir afin d'obtenir une récompense.AbstractDrug addiction is a multifactorial disorder affecting human beings regardless their education level, their economic status, their origin or even their gender, but the vulnerability to develop addiction depends on environmental, genetic and psychosocial dispositions. Drug addiction is defined as a chronic relapsing disorder characterized by compulsive drug seeking, with loss of control over drug intake and persistent maladaptive decision making in spite of adverse consequences. The brain mechanisms responsible for drug abuse remain partially unknown despite accumulating evidence delineating molecular and cellular adaptations within the glutamatergic and the dopaminergic systems. However, these adaptations do not fully explain the complex brain disease of drug addiction. The identification of other neurobiological factors responsible for the vulnerability to substance abuse is crucial for the development of promising therapeutic treatments able to alleviate signs of drug dependence.For the past few years, growing evidence demonstrated that a recently discovered brain circuit, the hypocretinergic system, is implicated in many physiological functions, including arousal, energy metabolism, motivation, stress and reward-related behaviors. The hypocretin system is composed of a few thousands neurons arising from the lateral hypothalamus and projecting to the entire brain. Hypocretin- deficient mice have been generated, and unexpectedly, their phenotype resembles that of wild type mice excepting sleep attacks strikingly similar to those of human narcolepsy patients. Evidence suggesting that hypocretins are required for the acquisition and the expression of drug addiction has also been reported; however the precise mechanism by which hypocretins modulate drug seeking behaviors remains a matter of debate. Here, we report alcohol and cocaine reward-related behaviors in hypocretin-deficient mice (KO), as well as heterozygous (HET) and wild type (WT) littermates.We first evaluated the impact of repeated cocaine injections (15 mg/kg, ip) on locomotor sensitization and conditioned place preference. We observed that WT, HET and KO mice exhibited behavioral sensitization following repeated cocaine administrations, but hypocretin deficient males displayed a delayed and attenuated response to chronic cocaine administrations. Interestingly, HET males exhibited an intermediate pattern of behavioral sensitization. However, after standardization of the post-injection data versus the period of habituation prior to cocaine injections, all mice displayed similar amplitudes of behavioral sensitization, except a reduced response in KO males on the first day, suggesting that the delayed and reduced cocaine-induced locomotor sensitization may reflect a hypoactive phenotype and probably not an altered response to repeated cocaine administrations. Unexpectedly, all female mice exhibited similar patterns of cocaine-induced behavioral sensitization. We then assessed the behavioral conditioning for an environment repeatedly paired with cocaine injections (15 mg/kg ip). All mice, whatever their gender or genotype, exhibited a robust preference for the environment previously paired with cocaine administrations. Noteworthy, following two weeks of cocaine abstinence, hypocretin-deficient males and females no longer exhibited any preference for the compartment previously paired with cocaine rewards whereas both WT and HET mice continued manifesting a robust preference. We finally assessed drinking behaviors in WT, HET and KO female mice using a novel paradigm, the IntelliCages®. We report here that KO females tended to less explore the four cage comers where water was easily available. When exposed to four different kinds of liquid solutions (water, ImM quinine or saccharine 0.2%, alcohol 8% and alcohol 16%), KO mice tended to less consume the sweet and the alcoholic beverages. However, after data standardization, no significant differences were noticed between genotypes suggesting that the hypoactive phenotype is most likely accountable for the trend regarding the reduced sweet or alcohol intake in KO.Taken together, the present findings confirm that the behavior seen in Hcrt KO mice likely reflects developmental compensations since only a slightly altered cocaine-induced behavioral sensitization and a normal behavioral conditioning with cocaine were observed in these mice compared to HET and WT littermates. With regards to drinking behaviors, KO mice barely displayed any behavioral changes but a trend for reducing sweet and alcoholic beverages. Overall, the most striking observation is the constant hypoactive phenotype seen in the hypocretin-deficient mice that most likely is accountable for their reduced tendency to explore the environment. Whether this hypoactive phenotype is due to a reduced alertness or reduced motivation for reward seeking remains debatable, but our findings suggest that the hypocretin-deficient mice barely display any altered motivation for reward seeking in environments where low efforts are required to access to a reward.

Effects of quetiapine on anhedonia induced by withdrawal from chronic amphetamine administration

Contexte: L’anhédonie, un état caractérisé par une capacité réduite d’éprouver du plaisir. Des études cliniques récentes montrent qu’un médicament antipsychotique atypique, la quétiapine, est bénéfique pour le traitement de la toxicomanie qui est supposé d’atténuer les symptômes de sevrage associés à l’usage abusif des drogues psychotropes. Le but de la présente étude était d’étudier les effets de l'administration aiguë de quétiapine sur la récompense chez des animaux en état de sevrage après un traitement chronique avec l’amphétamine. Notre hypothese est que la quetiapine va diminuer l’anhedonie causer par le sevrage. Méthodes: Les expériences ont été effectuées avec des rats mâles de la souche Sprague-Dawley entraînés à produire une réponse opérante pour obtenir une courte stimulation électrique au niveau de l'hypothalamus latéral. Des mesures du seuil de récompense ont été déterminées chez différents groupes de rats avant et pendant quatre jours après le traitement avec des doses croissantes (1 à 10 mg/kg, ip toutes les 8 heures) de d-amphétamine sulfate, ou de son véhicule, au moyen de la méthode du déplacement de la courbe. L’effet de deux doses de quétiapine a été testé 24 h après le sevrage chez des animaux traités avec l’amphétamine ou le véhicule. Résultats: Les animaux traités avec l’amphétamine ont montré une augmentation de 25% du seuil de récompense 24 h après la dernière injection, un effet qui a diminué progressivement entre le jour 1 et le jour 4, mais qui est resté significativement plus élevé en comparaison de celui du groupe contrôle. La quétiapine administrée à 2 et 10 mg/kg pendant la phase de sevrage (à 24 h) a produit une augmentation respective de 10 % et 25 % du seuil de recompense; le meme augmentation du seuil a été observe chez les animaux traitées avec le véhicule. Un augmentation de 25 % du seuil de recompense a aussi été observés chez les animaux en état de sevrage à l'amphétamine. Un test avec une faible dose d’amphétamine (1 mg/kg) avant et après le sevrage a révélé une légère tolérance à l’effet amplificateur de cette drogue sur la récompense, un phénomène qui pourrait expliquer l’effet différent de la quétiapine chez les animaux traités avec le véhicule et ceux traités avec l’amphétamine. Conclusions: Ces résultats reproduisent ceux des études précédentes montrant que la quétiapine produit une légère atténuation de la récompense. Ils montrent également que le sevrage à l’amphétamine engendre un léger état d'anhédonie et que dans cet état, une dose élevée de quetiapine et non pas une dose faible accentue l’état émotionnel négatif. Ils suggèrent qu’un traitement à faibles doses de quétiapine des symptômes de sevrage chez le toxicomane devrait ni aggraver ni améliorer son état émotionnel.

Rôle de l'habenula dans le circuit neuronal de l'autostimulation intracérébrale

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Dissection du programme développemental du noyau paraventriculaire de l'hypothalamus.

Une cascade de facteurs de transcription composée de SIM1, ARNT2, OTP, BRN2 et SIM2 est requise pour la différenciation des cinq types cellulaires qui peuplent le noyau paraventriculaire (PVN) de l’hypothalamus, un régulateur critique de plusieurs processus physiologiques essentiels à la survie. De plus, l’haploinsuffisance de Sim1 est aussi une cause d’hyperphagie isolée chez la souris et chez l’homme. Nous désirons disséquer le programme développemental du PVN, via une approche intégrative, afin d’identifier de nouveaux gènes qui ont le potentiel de réguler l’homéostasie chez l’individu adulte. Premièrement, nous avons utilisé une approche incluant l’analyse du transcriptome du PVN à différents stades du développement de la souris pour identifier de tels gènes. Nous avons comparé les transcriptomes de l’hypothalamus antérieur chez des embryons de souris Sim1+/+ et Sim1-/- à E12.5 issus de la même portée. De cette manière, nous avons identifié 56 gènes agissant en aval de Sim1 dont 5 facteurs de transcription - Irx3, Sax1, Rxrg, Ror et Neurod6. Nous avons également proposé un modèle de développement à deux couches de l’hypothalamus antérieur. Selon ce modèle, les gènes qui occupent un domaine médial dans la zone du manteau caractérisent des cellules qui peupleront le PVN alors que les gènes qui ont une expression latérale identifient des cellules qui donneront plus tard naissance aux structures ventrolatérales de l’hypothalamus. Nous avons aussi démontré que Sim1 est impliqué à la fois dans la différenciation, la migration et la prolifération des neurones qui peuplent le PVN tout comme Otp. Nous avons également isolé par microdissection au laser le PVN et l’hypothalamus médiobasal chez des souris de type sauvage à E14.5 pour en comparer les transcriptomes. Ceci nous a permis d’identifier 34 facteurs de transcription spécifiques au PVN et 76 facteurs spécifiques à l’hypothalamus médiobasal. Ces gènes représentent des régulateurs potentiels du développement hypothalamique. Deuxièmement, nous avons identifié 3 blocs de séquences au sein de la région 5’ d’Otp qui sont conservés chez l’homme, la souris et le poisson. Nous avons construit un transgène qui est composé d’un fragment de 7 kb contenant ces blocs de séquences et d’un gène rapporteur. L’analyse de 4 lignées de souris a montré que ce transgène est uniquement exprimé dans le PVN en développement. Nous avons généré un deuxième transgène dans lequel le fragment de 7 kb est inséré en amont de l’ADNc de Brn2 ou Sim1 et de Gfp. Nous avons obtenu quatre lignées de souris dans lesquels le profil d’expression de Brn2 et de Gfp reproduit celui d’Otp. Nous étudierons le développement du PVN et la prise alimentaire chez ces souris. En parallèle, nous croisons ces lignées avec les souris déficientes en Sim1 pour déterminer si l’expression de Brn2 permet le développement des cellules du PVN en absence de Sim1. En résumé, nous avons généré le premier transgène qui est exprimé spécifiquement dans le PVN. Ce transgène constitue un outil critique pour la dissection du programme développemental de l’hypothalamus. Troisièmement, nous avons caractérisé le développement de l’hypothalamus antérieur chez l’embryon de poulet qui représente un modèle intéressant pour réaliser des études de perte et de gain de fonction au cours du développement de cette structure. Il faut souligner que le modèle de développement à deux couches de l’hypothalamus antérieur semble être conservé chez l’embryon de poulet où il est aussi possible de classer les gènes selon leur profil d’expression médio-latéral et le devenir des régions qu’ils définissent. Finalement, nous croyons que cette approche intégrative nous permettra d’identifier et de caractériser des régulateurs du développement du PVN qui pourront potentiellement être associés à des pathologies chez l’adulte telles que l’obésité ou l’hypertension.

Ikkε Is Key To Induction Of Insulin Resistance In The Hypothalamus, And Its Inhibition Reverses Obesity.

IKK epsilon (IKKε) is induced by the activation of nuclear factor-κB (NF-κB). Whole-body IKKε knockout mice on a high-fat diet (HFD) were protected from insulin resistance and showed altered energy balance. We demonstrate that IKKε is expressed in neurons and is upregulated in the hypothalamus of obese mice, contributing to insulin and leptin resistance. Blocking IKKε in the hypothalamus of obese mice with CAYMAN10576 or small interfering RNA decreased NF-κB activation in this tissue, relieving the inflammatory environment. Inhibition of IKKε activity, but not TBK1, reduced IRS-1(Ser307) phosphorylation and insulin and leptin resistance by an improvement of the IR/IRS-1/Akt and JAK2/STAT3 pathways in the hypothalamus. These improvements were independent of body weight and food intake. Increased insulin and leptin action/signaling in the hypothalamus may contribute to a decrease in adiposity and hypophagia and an enhancement of energy expenditure accompanied by lower NPY and increased POMC mRNA levels. Improvement of hypothalamic insulin action decreases fasting glycemia, glycemia after pyruvate injection, and PEPCK protein expression in the liver of HFD-fed and db/db mice, suggesting a reduction in hepatic glucose production. We suggest that IKKε may be a key inflammatory mediator in the hypothalamus of obese mice, and its hypothalamic inhibition improves energy and glucose metabolism.

Acute Exercise Decreases Trb3 Protein Levels In The Hypothalamus Of Obese Rats.

To evaluate the effects of acute exercise on the TRB3 protein levels and interaction between TRB3/Akt proteins in the hypothalamus of obese rats. In addition, we evaluated the relationship between TRB3 and endoplasmic reticulum stress (ER stress) and verified whether an acute exercise session is able to influence these processes. In the first part of the study, the rats were divided into three groups: control (lean) - fed with a standard rodent chow, DIO - fed with a high fat diet and DIO submitted to a swimming acute exercise protocol (DIO-EXE). In the second part of the study, we used other three groups: control (lean) receiving an intracerebroventricular (i.c.v.) infusion of vehicle, lean receiving an i.c.v. infusion of thapsigargin, and lean receiving an i.c.v infusion of thapsigargin and performing an acute exercise session. Four hours after the exercise session, the food intake was measured and the hypothalamus was dissected and separated for subsequent protein analysis by immunoblotting and Real Time PCR. The acute exercise session reduced the TRB3 protein levels, disrupted the interaction between TRB3/Akt proteins, increased the phosphorylation of Foxo1 and restored the anorexigenic effects of insulin in the hypothalamus of DIO rats. Interestingly, the suppressive effects of acute exercise on TRB3 protein levels may be related, at least in part, to the decrease of ER stress (evaluated though pancreatic ER kinase phosphorylation - pPERK and C/EBP homologous protein - CHOP protein levels) in the hypothalamus. In conclusion, the reduction of hypothalamic TRB3 protein levels mediated by exercise may be associated with the reduction of ER stress. These data provided a new mechanism by which an acute exercise session improves insulin sensitivity in hypothalamus and restores food intake control in obesity.

Saturated Fatty Acids Modulate Autophagy's Proteins In The Hypothalamus.

Autophagy is an important process that regulates cellular homeostasis by degrading dysfunctional proteins, organelles and lipids. In this study, the hypothesis that obesity could lead to impairment in hypothalamic autophagy in mice was evaluated by examining the hypothalamic distribution and content of autophagic proteins in animal with obesity induced by 8 or 16 weeks high fat diet to induce obesity and in response to intracerebroventricular injections of palmitic acid. The results showed that chronic exposure to a high fat diet leads to an increased expression of inflammatory markers and downregulation of autophagic proteins. In obese mice, autophagic induction leads to the downregulation of proteins, such as JNK and Bax, which are involved in the stress pathways. In neuron cell- line, palmitate has a direct effect on autophagy even without inflammatory activity. Understanding the cellular and molecular bases of overnutrition is essential for identifying new diagnostic and therapeutic targets for obesity.

Tooth Movement Activates the Central Amygdala and the Lateral Hypothalamus by the Magnitude of the Force Applied

Objective: To determine if the magnitude of the force used to induce incisor tooth movement promotes distinct activation in cells in the central amygdala (CEA) and lateral hypothalamus (LH) of rats. Also, the effect of morphine on Fos immunoreactivity (Fos-IR) was investigated in these nuclei. Materials and Methods: Adult male rats were anesthetized and divided into six groups: only anesthetized (control), without orthodontic appliance (OA), OA but without force, OA activated with 30g or 70g, OA with 70g in animals pretreated with morphine (2 mg/kg, intraperitoneal). Three hours after the onset of the experiment the rats were reanesthetized and perfused with 4% paraformaldehyde. The brains were removed and fixed, and sections containing CEA and LH were processed for Fos protein immunohistochemistry. Results: The results show that in the control group, the intramuscular injection of a ketamine/xylazine mixture did not induce Fos-IR cells in the CEA or in the LH. Again, the without force group showed a little Fos-IR. However, in the 70g group the Fos-IR was the biggest observed (P < .05, Tukey) in the CEA and LH compared with the other groups. In the 30g group, the Fos-IR did not differ from the control group, the without OA group, and the without force group. Furthermore, pretreatment with morphine in the 70g group reduced Fos-IR in these regions. Conclusions: Tooth movement promotes Fos-IR in the CEA and LH according to the magnitude of the force applied. (Angle Orthod. 2010;80:111-115.)

The antipyretic effect of dipyrone is unrelated to inhibition of PGE(2) synthesis in the hypothalamus

BACKGROUND AND PURPOSE Bacterial lipopolysaccharide (LPS) induces fever through two parallel pathways; one, prostaglandin (PG)-dependent and the other, PG-independent and involving endothelin-1 (ET-1). For a better understanding of the mechanisms by which dipyrone exerts antipyresis, we have investigated its effects on fever and changes in PGE(2) content in plasma, CSF and hypothalamus induced by either LPS or ET-1. EXPERIMENTAL APPROACH Rats were given (i.p.) dipyrone (120 mg center dot kg-1) or indomethacin (2 mg center dot kg-1) 30 min before injection of LPS (5 mu g center dot kg-1, i.v.) or ET-1 (1 pmol, i.c.v.). Rectal temperature was measured by tele-thermometry. PGE(2) levels were determined in the plasma, CSF and hypothalamus by elisa. KEY RESULTS LPS or ET-1 induced fever and increased CSF and hypothalamic PGE(2) levels. Two hours after LPS, indomethacin reduced CSF and hypothalamic PGE(2) but did not inhibit fever, while at 3 h it reduced all three parameters. Three hours after ET-1, indomethacin inhibited the increase in CSF and hypothalamic PGE(2) levels but did not affect fever. Dipyrone abolished both the fever and the increased CSF PGE(2) levels induced by LPS or ET-1 but did not affect the increased hypothalamic PGE(2) levels. Dipyrone also reduced the increase in the venous plasma PGE(2) concentration induced by LPS. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS These findings confirm that PGE(2) does not play a relevant role in ET-1-induced fever. They also demonstrate for the first time that the antipyretic effect of dipyrone was not mechanistically linked to the inhibition of hypothalamic PGE(2) synthesis.

PACAP stimulates dopamine neuronal activity in the medial basal hypothalamus and inhibits prolactin

In sheep intracerebroventricular injection of PACAP (10 nmol) significantly (P < 0.01) stimulated the levels of the dopamine metabolite DOPAC within the medial basal hypothalamus las measured by in vivo microdialysis) and this effect was temporally correlated with a significant (P < 0.05) suppression in peripheral prolactin concentrations. This result is in accord with the hypothesis that PACAP suppresses prolactin secretion from the anterior pituitary gland by stimulating dopamine release from tuberoinfundibular dopaminergic neurons. (C) 1998 Elsevier Science B.V.

The paraventricular nucleus of the hypothalamus is involved in cardiovascular responses to acute restraint stress in rats

The paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVN) has been implicated in several aspects of cardiovascular control. Stimulation of the PVN evokes changes in blood pressure and heart rate. Additionally, this brain area is connected to several limbic structures implicated in behavioral control, as well as to forebrain and brainstem structures involved in cardiovascular control. This evidence indicates that the PVN may modulate cardiovascular correlates of behavioral responses to stressful stimuli. Acute restraint is an unavoidable stressor that evokes marked and sustained cardiovascular changes, which are characterized by elevated mean arterial pressure (MAP) and an intense heart rate (HR) increase. We report on the effect of inhibition of PVN synapses on MAP and HR responses evoked by acute restraint in rats. Bilateral microinjection of the nonspecific synaptic blocker cobalt (CoCl2, 1mM/100nl) into the PVN did not change the HR response or the initial peak of the MAP response to restraint stress, but reduced the area under the curve of the MAP response. Moreover, bilateral microinjection of cobalt in areas surrounding the PVN did not change the cardiovascular response to restraint. These results indicate that synapses in the PVN are involved in the neural pathway that controls blood pressure changes evoked by restraint.

Non-N-Methyl-D-Aspartate Glutamate Receptors in the Paraventricular Nucleus of Hypothalamus Mediate the Pressor Response Evoked by Noradrenaline Microinjected Into the Lateral Septal Area in Rats

The lateral septal area (LSA) is a part of the limbic system and is involved in cardiovascular modulation. We previously reported that microinjection of noradrenaline (NA) into the LSA of unanesthetized rats caused pressor responses that are mediated by acute vasopressin release. Magnocellular neurons of the paraventricular (PVN) and supraoptic (SON) of the hypothalamus synthesize vasopressin. In the present work, we studied which of these nuclei is involved in the pressor pathway activated by unilateral NA injection into the LSA as well as the local neurotransmitter involved. Chemical ablation of the SON by unilateral injection of the nonspecific synapses blocker cobalt chloride (1 mM/100 nl) did not affect the pressor response evoked by NA (21 nmol/200 nl) microinjection into the LSA. However, the response to NA was blocked when cobalt chloride (1 mM/100 nl) was microinjected into the PVN, indicating that this hypothalamic nucleus is responsible for the mediation of the pressor response. There is evidence in the literature pointing to glutamate as a putative neurotransmitter activating magnocellular neurons. Pretreatment of the PVN with the selective non-N-methyl-D-asparate (NMDA) antagonist NBQX (2 nmol/100 nl) blocked the pressor response to NA microinjected into the LSA, whereas pretreatment with the selective NMDA antagonist LY235959 (2 nmol/100 nl) did not affect the response to NA. Our results implicate the PVN as the final structure in the pressor pathway activated by the microinjection of NA into the LSA. They also indicate that local glutamatergic synapses and non-NMDA glutamatergic receptors mediate the response in the PVN. (c) 2008 Wiley-Liss, Inc.

The ventrolateral periaqueductal gray is involved in the cardiovascular response evoked by L-glutamate microinjection into the lateral hypothalamus of anesthetized rats

Microinjection Of L-glutamate (L-glu: 1, 3, 10 and 30nmol/100nL) into the lateral hypothalamus (LH) caused dose-related depressor and bradycardiac responses. The cardiovascular response to L-glu stimulation of the LH was blocked by pretreatment of the ventrolateral portion of the periaqueductal gray matter (vIPAG) with CoCl(2) (1 mM/100nL), indicating the existence of a synaptic relay of the hypotensive pathway in that area. Furthermore, the response to L-glu Was blocked by pretreatment of the vIPAG with 2 nmol/100 nL of the selective NMDA-receptor antagonist LY235959 and was not affected by pretreatment with 2 nmol/100 nL of the selective non-NMDA-receptor antagonist NBQX, suggesting a mediation of the hypotensive response by NMDA receptors in the APAG. In conclusion, our results indicate that the hypotensive pathway activated by microinjection Of L-glu into the LH involves a NMDA synaptic relay in the vIPAG. (c) 2007 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

GABA(A) receptor blockade in dorsomedial and ventromedial nuclei of the hypothalamus evokes panic-like elaborated defensive behaviour followed by innate fear-induced antinociception

Dysfunction in the hypothalamic GABAergic system has been implicated in panic syndrome in humans. Furthermore, several studies have implicated the hypothalamus in the elaboration of pain modulation. Panic-prone states are able to be experimentally induced in laboratory animals to study this phenomenon. The aim of the present work was to investigate the involvement of medial hypothalamic nuclei in the organization of panic-like behaviour and the innate fear-induced oscillations of nociceptive thresholds. The blockade of GABA(A) receptors in the neuronal substrates of the ventromedial. or dorsomedial hypothalamus was followed by elaborated defensive panic-like reactions. Moreover, innate fear-induced antinociception was consistently elicited after the escape behaviour. The escape responses organized by the dorsomedial and ventromedial hypothalamic nuclei were characteristically more elaborated, and a remarkable exploratory behaviour was recorded during GABA(A) receptor blockade in the medial hypothalamus. The motor characteristic of the elaborated defensive escape behaviour and the patterns of defensive alertness and defensive immobility induced by microinjection of the bicuculline either into the dorsomedial. or into the ventromedial hypothalamus were very similar. This was followed by the same pattern of innate fear-induced antinociceptive response that lasted approximately 40 min after the elaborated defensive escape reaction in both cases. These findings suggest that dysfunction of the GABA-mediated neuronal system in the medial hypothalamus causes panic-like responses in laboratory animals, and that the elaborated escape behaviour organized in both dorsomedial and ventromedial hypothalamic nuclei are followed by significant innate-fear-induced antinociception. Our findings indicate that the GABA(A) receptor of dorsomedial and ventromedial hypothalamic nuclei are critically involved in the modulation of panic-like behaviour. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Non-N-methyl-d-aspartate glutamate receptors in the lateral hypothalamus modulate cardiac baroreflex responses in conscious rats

P>In the present study, we investigated the effects of inhibition of the lateral hypothalamus (LH) neurotransmission with bilateral microinjection of CoCl(2), a non-selective blocker of neurotransmission, on modulation of cardiac baroreflex responses in conscious rats as well as the involvement of LH glutamatergic neurotransmission in this modulation. Reflex bradycardiac and tachycardiac responses to blood pressure increases (following i.v. infusion of phenylephrine) or decreases (following i.v. infusion of sodium nitroprusside) were investigated in conscious male Wistar rats. Responses were evaluated before and after microinjection of 1 nmol/100 nL CoCl(2), 2 nmol/100 nL 1,2,3,4-tetrahydro-6-nitro-2,3-dioxobenzoquinoxaline-7-sulphonamide (NBQX; a selective non-N-methyl-d-aspartate (NMDA) glutamate receptor antagonist) or different doses (2, 4 or 8 nmol/100 nL) of the selective NMDA glutamate receptor antagonist LY235959. Microinjection of CoCl(2) into the LH had no effect on the tachycardiac baroreflex response, but did evoke a decrease in the reflex bradycardia caused by increases in blood pressure. Microinjection of NBQX into the LH had a similar effect on reflex bradycardia as CoCl(2), but had no effect on the tachycardiac response. Microinjection of increasing doses of LY235959 into the LH had no effect on the cardiac baroreflex response. In conclusion, the data suggest that the LH has a tonic facilitatory influence on the parasympathetic component of the baroreflex. The results also indicate that this facilitatory influence is mediated by local LH glutamatergic neurotransmission through non-NMDA glutamatergic receptors.