The influence of ketogenic diet on the distribution of parvalbumin neurons in hippocampal formation of rats after electrical kindling

Epilepsja jest powszechnym schorzeniem neurologicznym, u podłoża którego leży zaburzenie równowagi pomiędzy pobudzającymi i hamującymi systemami neurotransmiterów w mózgu. Prowadzi to do zwiększenia pobudliwości komórek nerwowych i w konsekwencji do występowania nawracających epizodów ich nadmiernej aktywności, czyli napadów padaczkowych. Towarzyszą im nieustanne zmiany morfologiczne i funkcjonalne neuronów, obejmujące między innymi zaburzenie homeostazy wapniowej oraz degenerację interneuronów GABAergicznych.Jedną z alternatywnych terapii, stosowanych w epilepsji lekoopornej, jest dieta ketogeniczna – wysokotłuszczowa i niskocukrowa dieta posiadająca właściwości antyepileptogenne i neuroprotekcyjne. Celem przeprowadzonego eksperymentu było zweryfikowanie wpływu diety ketogenicznej na liczbę interneuronów GABAergicznych, wykazujących ekspresję parwalbuminy w hipokampie szczurów po drgawkach rozniecanych. Wykorzystano kindling elektryczny, polegający na elektrostymulacji z wykorzystaniem elektrod przymocowanych do uszu zwierząt. Zastosowano 4 schematy żywieniowe, obejmujące spożywanie karmy standardowej lub ketogenicznej przez cały czas trwania eksperymentu bądź spożywanie karmy ketogenicznej jedynie przed lub w trakcie elektrostymulacji. Analiza statystyczna otrzymanych danych nie wykazała wielu istotnych różnic. Zaobserwowano jednakże pewne trendy, odzwierciedlające w pewnym stopniu wpływ badanych zmiennych na poszczególne grupy zwierząt. W grupie badawczej otrzymującej karmę ketogeniczną w trakcie elektrostymulacji, zaobserwowano nieco wyższą średnią liczbę komórek parwalbuminowych w częściach bocznej i środkowej formacji hipokampa, w porównaniu z pozostałymi grupami badawczymi. W grupie tej występował także najmniejszy spadek liczby komórek w porównaniu z grupą kontrolną.Brak statystycznie istotnych zależności może wskazywać na to, iż dieta ketogeniczna nie wywiera znaczącego wpływu na liczbę komórek parwalbuminowych w formacji hipokampa u szczurów po drgawkach rozniecanych. Z drugiej strony zaobserwowane trendy wskazują, że stosowanie jej jedynie podczas elektrostymulacji może zapobiegać degeneracji neuronów PV+, a stosowanie tylko przed stymulacją lub przez cały czas – obniżać ich ilość. Potwierdzenie neuroprotekcyjnego wpływu diety ketogenicznej wymaga jednak dalszych badań.Epilepsy is a common neurological disorder, that emerges from an imbalance between excitatory and inhibitory brain systems. This phenomenon leads to increase of neurons’ excitability and consequently causes the occurrence of periods of their abnormally high activity, which are called epileptic seizures. They are always accompanied with morphological and functional changes in nerve cells, which involve for instance a disturbance of calcium homeostasis and loss of GABAergic interneurons.One of the alternative therapies, used for treating drug-resistant epilepsy is ketogenic diet – a high-fat and low-sugar diet, which has antiepileptogenic and neuroprotective properties. The aim of this experiment was to verify the influence of ketogenic diet on the number of GABAergic interneurons, that are parvalbumin-positive, in the hippocampal formation of electrically kindled rats. The electrical stimulation administered by the electrodes localized on animal’s ears was used for evoking seizures. Four dietary schemes were applied, which involved administration of standard or ketogenic feed during the whole experiment or administration of ketogenic feed only before or during electrostimulation. The statistical analysis did not show many significant differences. However, some trends were observed, which can reflect to some extent the influence of applied variables on particular experimental groups. There was observed a slightly higher average number of PV-positive cells in lateral and medial part of hippocampus in the experimental group, which had been receiving the ketogenic feed only during the electrostimulation. Moreover, there was the least decline of cells’ number in comparison to control group, in this experimental group. The lack of statistically significant dependences can suggest that ketogenic diet has no prominent influence on the number of PV-positive cells in the hippocampal formation in rats after electrical kindling. On the other hand, the observed trends show that its application only during electrostimulation can prevent the loss of parvalbumin- positive cells, and that administration of ketogenic diet before stimulation or during the whole experiment can result in the cell loss. Nevertheless, to confirm the neuroprotective influence of ketogenic diet, further investigation needs to be carried out