Antiepileptogenese nach experimentellem Status epilepticus: Evaluation der Hypothermie

Abstract

Einleitung: Erworbene Hirnläsionen infektiöser, traumatischer oder vaskulärer Genese oder ein Status epilepticus (SE) können zur Entwicklung einer Epilepsie führen. Eine der großen Herausforderungen in der Epilepsie-Forschung ist, die Entwicklung einer Epilepsie nach einer Hirnläsion zu verhindern oder diese zumindest in ihrem Verlauf abzuschwächen. Bisher konnte die Epileptogenese weder in transienten pharmakologischen Interventionen nach Hirnläsionen bei Patienten noch im Tiermodell verhindert oder wesentlich beeinflusst werden. Ziel dieser experimentellen Studie ist die Evaluation der Hypothermie hinsichtlich ihres antiepileptogenen Potenzials. Methode: In einem chronischen Epilepsie-Tiermodell mit Ratten wurden die antiepileptogenen Eigenschaften einer 3-Std.-Kühlung auf 25°C direkt nach Beendigung eines elektrisch induzierten selbst-erhaltenden Status epilepticus (SSSE; self-sustaining status epilepticus) untersucht. Insgesamt gab es drei Versuchsgruppen, denen allen intrazerebrale Elektroden implantiert wurden (Ableitelektrode im Gyrus dentatus, Stimulationselektrode im Tractus perforans). Zwei Gruppen wurden elektrisch stimuliert mit nachfolgendem SSSE und im direkten Anschluss entweder mit Hypothermie (25°C) oder mit Normothermie (37°C) behandelt, bei der dritten Gruppe wurden den Tieren Elektroden implantiert, ohne dass diese elektrisch stimuliert wurden, die Tiere entwickelten somit keinen SSSE. Diese Kontrollgruppe sollte den Einfluss der Elektrodenimplantation kontrollieren. Das Auftreten spontaner Anfälle und die Anfallsstärke nach SSSE (1, 2, 4 und 8 Wochen) wurden mit 48-Stunden Epochen im Video – bei einigen Tiere ergänzend auch mittels EEG - untersucht. Weiterhin wurden zu mehreren Zeitpunkten nach SSSE elektrophysiologisch die inhibitorischen und exzitatorischen Parameter im Gyrus dentatus mit Hilfe des Paired-Pulse-Paradigmas erfasst. Ergebnisse: Hypothermie nach SSSE konnte das Auftreten von epileptischen Anfällen bei keinem der Tiere verhindern. Acht Wochen nach SSSE zeigte sich ein Trend zu weniger stark ausgeprägten Anfällen nach Kühlung (4,0±0,6) im Vergleich zu den normothermen Kontrollen (4,8±0,2), der jedoch nach Korrektur für Mehrfachvergleiche nicht signifikant war. Ein frühzeitiger Inhibitionsverlust, der typischerweise nach SSSE beobachtet wird, war bei den gekühlten Tieren drei Stunden nach SSSE etwas abgeschwächt. Dies drückte sich durch eine kleinere Paired-Puls-Ratio (PPR; 0,16±0,21) gegenüber den normothermen Kontrollen (0,54±0,21) aus, auch dieser Unterschied war nicht signifikant. Die Latenz zwischen Stimulusartefakt und exzitatorischen post-synaptischem Potential war 3 Stunden nach SSSE in Tieren, die gekühlt wurden (8,29±2,45 ms) im Vergleich zu normothermen Kontrollen (4,82±0,66 ms), verlängert. Dieser Unterschied war aber nach Korrektur für Mehrfach-Vergleiche nicht signifikant. Schlussfolgerung: Zusammenfassend konnte mittels der hier vorgestellten Experimente nicht gezeigt werden, dass kurzfristige Kühlung direkt im Anschluss an einen SSSE die Epileptogenese verhindert oder beeinflusst.

Introduction: Aquired brain insult of infectious, traumatic or vascular origin can lead to the development of chronic epilepsy. In epilepsy research, one of the major challenges is to prevent or at least mitigate development of epilepsy following acquired brain insult by early, but transient therapeutic interventions. So far, all pharmacological antiepileptogenic treatment approaches were largely unsuccessful in clinical trials and in experimental animal studies. Aim of this study is the evaluation of hypothermia regarding its antiepileptogenic properties. Methods: In a rat model of chronic epilepsy following electrically induced self-sustaining status epilepticus (SSSE), we assessed the antiepileptogenic properties of 3-h-cooling to 25°C induced directly after the end of SSSE. Altogether there were three studygroups, all of whom were implanted with intracerebral electrodes (recording in dentate gyrus, stimulating in perforant path). Two groups underwent stimulation with SSSE treated subsequently with either hypothermia (25°C) or normothermia (37°C), the third group remained unstimulated and controlled for influence of electrodes. Occurrence of spontaneous seizures and seizure severity after SSSE were examined in 48h epochs with video and, additionally, some animals with EEG (1, 2, 4 and 8 weeks). Furthermore, electrophysiological parameters assessing inhibition and excitation in the dentate gyrus were assessed at multiple time points using the paired-pulse-paradigm. Results: Post SSSE hypothermia did not prevent the occurrence of seizures in any animal. Eight weeks after SSSE, Racine motor seizures trended to be less severe following cooling (4.0±0.6) compared with normothermic controls (4.8±0.2) but the difference was not significant when correcting for multiple comparisons. Early loss of inhibition that is typically seen following SSSE, was to some degree attenuated in hypothermically treated animals 3 h after SSSE as expressed by smaller paired-pulseratios (PPR; 0.16±0.21) compared with normothermic controls (0.54±0.21) but this difference was not significant either. Latency between stimulus artefact and excitatory post-synaptic potential 3 h after SSSE, reciprocally reflecting neuronal excitation, was higher in animals that underwent hypothermia (8.29±2.45 ms) compared with controls (4.82±0.66 ms), however, the difference was not significant after correction for multiple comparisons. Conclusion: In summary, the current experiments were not able to demonstrate prevention or mitigation of epileptogenesis with immediate short- term cooling following SSSE.