| Summary: | Orexin neurons (Orx), which are localized in the posterolateral hypothalamus (PLH), are essential for maintaining arousal. Orx neurons are modulated by several neurotransmitters and neuropeptides, including: GABA, glutamate, neuropeptide Y, thyrotropin–releasing hormone and corticotropin-releasing factor. Somatostatin (SST) is an inhibitory neuropeptide localized in multiple neurons through the brain, including the cortex, hippocampus and periventricular hypothalamic nucleus. SST was previously described by its inhibitory action upon growth hormone release and growth hormone releasing hormone (GHRH) neurons in the hypothalamus. Studies have shown that SST neurons also contain GABA in the cortex and hippocampus. SST action upon Orx neurons in the hypothalamus has not yet been studied. Here, we aimed to investigate whether orexin neurons could be innervated and thus modulated by SST. Moreover, we explored whether SST varicosities might also contain GABA. We examined dual-immunostained sections of adult Sprague-Dawley rats for SST and either vesicular transporter for GABA (VGAT) or glutamate (VGLUT2), by using epifluorescene microscopy and stereology in the posterolateral hypothalamus and adjacent regions of the arcuate nucleus (Arc) and median eminence (ME). We determined that from the total numbers of SST varicosities in the PLH, 18% were immunopositive for VGAT, whereas virtually none of them were immunopositive for VGLUT2. In the Arc and ME, SST varicosities were also found to contain VGAT in substantial proportions (26% and 64%, respectively) and not VGLUT2 (< 3%). The SST varicosities in the posterior and tuberal hypothalamus would thus appear to commonly have the capacity to co-release GABA and SST.In triple-immunostained sections viewed by epifluorescence and confocal microscopy, SST varicosities were seen to contact (~86% of) orexin neurons, (23%) to also contain VGAT and (25%) to abut puncta on the orexin soma that were immunostained for gephyrin, the postsynaptic marker for inhibitory synapses.Our results indicated that SST varicosities in the posterolateral and tuberal hypothalamus have the capacity to inhibit local neurons including Orx neurons through releasing both SST and GABA. Hence SST neurons could attenuate arousal by innervating Orx neurons and permit progression to paradoxical sleep with muscle atonia. === RésuméIl est connu que les neurones orexinergiques (Orx) qui sont localisés dans l'hypothalamus posterolateral (PLH) jouent un rôle essentiel dans le maintien de l'état de vigilance. Les neurones Orx sont modulés par plusieurs neuromodulateurs et neuropeptides incluant : le GABA, le glutamate, le neuropeptide Y, l'hormone de libération de la thyrotropine et le facteur de libération de la corticotropine.La somatostatine (SST) est un neuropeptide inhibiteur présent dans une multitude de neurones à travers le cerveau incluant, le cortex, l'hippocampe et le noyau hypothalamique periventruculaire. La SST est connue pour son action inhibitrice sur les neurones hypothalamiques libérant l'hormone de croissance et ceux libérant le facteur de libération de l'hormone de croissance (GHRH). Par ailleurs, d'autres études ont montré que dans certaines régions du cerveau comme le cortex et l'hippocampe, les neurones SST contiennent également le GABA. Cependant, le mode d'action exacte de la SST sur les neurones Orx de l'hypothalamus reste encore inconnu. Dans la présente étude, nous avons investigué la possibilité que les neurones Orx soient innervés, et donc possiblement modulés, par la SST. Nous avons exploré, de plus, l'éventualité que les varicosités des neurones SST contiendraient également du GABA.Dans la région postérieure de l'hypothalamus (PLH), du noyau arqué (Arc) et de l'imminence médiane (ME), en utilisant la microscopie à fluorescence et la stéréologie, nous avons examiné des sections doublement immuno-marquées soit pour la SST et le transporteur vésiculaire du GABA (VGAT) ou pour la SST et le transporteur vésiculaire du glutamate (VGLUT2). Nous avons déterminé que sur la totalité des varicosités positives à la SST, 18% sont également immno-positives pour VGAT et en revanche aucune d'entre elles ne sont immuno-positives pour VGLUT2. De même, l'Arc et la ME contiennent également des varicosités doublement marquées à la SST et au VGAT (26% et 64%, respectivement) et peu ou pas de varicosités doublement marquées pour la SST et le VGUT2 (<3%). Ainsi, dans l'hypothalamus postérieur et tubulaire, les varicosités positives pour la SST sembleraient avoir la capacité de libérer à la fois la SST et le GABA.Dans la région postérieur de l'hypothalamus (PLH), du noyau arqué (Arc) et celle de l'imminence médiane (ME), nous avons examiné les sections de cerveau de rats Sprague-Dawley doublement marquées soit pour la SST et le VGAT soit pour la SST et le VGLUT2 en utilisant à la fois le microscope à fluorescence et le microscope confocal. Nous avons montré que les varicosités positives pour la SST établissent des contacts en vicinité du soma de ~86% des neurones Orx dont une partie contient aussi du VGAT (23%) et une partie équivalente contient de la gephyrine (25%) qui est un marqueur postsynaptique des synapses inhibitrices.Nos résultats révèlent que dans l'hypothlamus posterolateral et tuberal, les varicosités positives pour la SST peuvent exercer un effet inhibiteur local et direct sur les neurones Orx via la co-libération de SST et GABA. Ainsi, en innervant directement les neurones Orx, les neurones SST peuvent atténuer l'état de vigilance et permettent une progression vers le sommeil paradoxal et/ou une atonie musculaire.
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