Autonomic and wake-sleep effects of the central pharmacological manipulation of the hypocretinergic system in the rat

Obiettivo della tesi è stato quello di studiare il ruolo svolto dall’ipotalamo laterale (LH) nella regolazione dei processi di integrazione dell’attività autonomica e termoregolatoria con quella degli stati di veglia e sonno. A questo scopo, l’attività dell’LH è stata inibita per 6 ore (Esperimento A) mediante microiniezioni locali dell’agonista GABAA muscimolo nel ratto libero di muoversi, nel quale sono stati monitorati in continuo l’elelttroencefalogramma, l’elettromiogramma nucale, la pressione arteriosa (PA) e la temperatura ipotalamica (Thy) e cutanea. Gli animali sono stati studiati a temperatura ambientale (Ta) di 24°C e 10°C. I risultati hanno mostrato che l’inibizione acuta dell’LH riduce l’attività di veglia e sopprime la comparsa del sonno REM. Ciò avviene attraverso l’induzione di uno stato di sonno NREM caratterizzato da ipersincronizzazione corticale, con scomparsa degli stati transizionali al sonno REM. Quando l’animale è esposto a bassa Ta, tali alterazioni si associano a un ampio calo della Thy, che viene compensato da meccanismi vicarianti solo dopo un paio d’ore dall’iniezione. Sulla base di tali risultati, si è proceduto ad un ulteriore studio (Esperimento B) volto ad indagare il ruolo del neuropeptide ipocretina (prodotto in modo esclusivo a livello dell’LH) nei processi termoregolatori, mediante microiniezioni del medesimo nel bulbo rostrale ventromediale (RVMM), stazione cruciale della rete nervosa preposta all’attivazione dei processi termogenetici. La somministrazione di ipocretina è stata in grado di attivare la termogenesi e di potenziare la comparsa della veglia, con concomitante lieve incremento della PA e della frequenza cardiaca, quando effettuata alle Ta di 24°C o di 10°C, ma non alla Ta di 32°C. In conclusione, i risultati indicano che l’LH svolge un ruolo cruciale nella promozione degli stati di veglia e di sonno REM e, per tramite dell’ipocretina, interviene in modo coplesso a livello del RVMM nella regolazione dei processi di coordinamento dell'attività di veglia con quella termoregolatoria.Aim of my thesis was to investigate the lateral hypothalamus (LH) role in the regulation of autonomic and thermoregulatory integration processes with wakefulness and sleep states. For this purpose, LH was inhibited for up to 6 hours ( Experiment A) by local microinjections of the GABAA agonist muscimol in free behaving rats, implanted with electrodes for chronic electroencephalogram, nuchal electromyogram, arterial pressure (PA ), hypothalamic (Thy ) and skin temperature. The animals were exposed to 24 ° C and 10 ° C ambient temperature ( Ta ). The results showed that the acute inhibition of LH reduces wakefulness and suppresses the onset of REM sleep. This occurs through the induction of NREM sleep state, characterized by high cortical synchronization levels, with REM sleep transitional states disappearance. At low Ta, these results were associated with a large Thy decrease, reversed by compensatory systems a couple of hours after the injections. Starting from these results, we proceeded to investigate (Experiment B) the role of the hypocretin neuropeptide (produced exclusively in the LH ) in thermoregulatory processes, microinjecting hypocretin in the Rostral Ventromedial Medulla ( RVMM ), a crucial center of the neural network responsible for the thermogenetic processes activation. The hypocretin administration was able to activate thermogenesis and enhance wakefulness, with concomitant slight blood pressure and heart rate increase, at Ta of 24 ° C and 10 ° C, but not at Ta of 32 ° C. In conclusion, the results indicate that the LH plays a crucial role in wakefulness and REM sleep promotion and, through hypocretin, it intervenes in a complex way in regulating the wakefulness coordination processes, at the RVMM level