Pilocarpine-induced convulsive process investigation in brain areas of adult rats: a neurochemical study

The present study was aimed at investigating behavioural and neurochemical alterations in brain areas of adults rat (2-month-old) which presented seizures and status epilepticus (SE) after treatment with a single dose of pilocarpine (400mg/kg, s.c., P400) in order to clarify the mechanisms of the acute phase in the convulsive process (1 and 24h). Behavioural studies have demonstrated that the P400 administration produced peripheral cholinergic signs and stereotyped movements in all of the animals in both periods of observation. The behavioural parameters assessed between 1 and 24 h were similar, but the seizure and SE development index was slightly lower in the 1h group and in the same group no case of fatality was observed. The pharmacological studies with antagonist cholinergic did not present any of the behavioural alterations. The drugs gabaergic, the antagonist dopaminergic D1, antipsychotic used and glutamatergic antagonist presented increased in the latency to first seizure (LS), latency of the SE (LSE) and decreasing the number of the death. The antagonists dopaminergic D2, the opioide, the antidepressants, and the dopaminergic agonist decreased the LS and a LSE and increased the number of the death. The lithium increased the effects of the pilocapine as well as the number of the death and decreased the LS and LSE. Neurochemical assessments revealed that acetylcholinesterase activity in hippocampus, frontal cortex and striatum decreased significantly only the first hour of the acute phase, meanwhile after 24h, the enzymatic activity remained unaltered. Lipid peroxidation level and nitrite e nitrate content were augmented whereas the GSH concentration was decreased in the areas investigated in both periods of observation. The SOD activity was increased during the first hour in the three areas. In turn, in the 24h period it was augmented in the frontal cortex alone. The catalase activity was significantly increased in both periods and in all areas. Works concerning maximum density (Bmax) of muscarinc cholinergic (M1 e M2) and dopaminergic (D1 e D2) receptors in the areas studied during 1h and 24h of observation were decreased and unaltered, respectively. Regarding the serotonergic receptors (5-HT2) was not verified alteration in the Bmax after 1 and 24h of observation in the three areas studied. In the areas studied the Bmax from glutamatergic and GABAergic receptors were increased and decreased, respectively. P400 altered the M1, M2, D1, D2, 5-HT2, GABAergic e glutamatergic receptors dissociation constant values (Kd) in distinct ways after 1 e 24h from the treatment. In the monoamine and their metabolites with HPLC determination P400 changes the DA, DOPAC and HVA as well as NA and 5-HT and its metabolite 5-HIIAA concentrations in the different cerebral areas after 1 and 24h of observation. In the experimental determinations of the amino acids contents, the P400 altered the content of (glutamate) GLU striatal, (glutamine) GLN hippocampal and the (aspartate) ASP cortical and no modified the concentration od tyrosine in the areas observed. However the TYR contents after 24 h of observation increas in striatum, hippocampus and frontal cortex, but GLU, GLN e ASP reamained unaltered in this period of the observation .Neste trabalho, estudos comportamentais, farmacológicos e neuroquímicos em áreas cerebrais foram realizados em animais adultos (2 meses de idade) que apresentaram convulsão e estado epiléptico (EP), através da administração de pilocarpina 400mg/kg, s.c., P400, com a finalidade de investigar os mecanismos envolvidos durante a fase aguda (1 e 24h) do processo convulsivo. Os estudos comportamentais em animais mostraram que a administração de P400 produziu sinais colinérgicos periféricos (SCP) e movimentos estereotipados (ME) em todos os animais em ambos os períodos de observação. Os animais observados por 1h apresentaram parâmetros comportamentais semelhantes ao grupo de 24h, somente o índice de desenvolvimento de convulsões, EP, foi um pouco menor, e não houve nenhuma morte. Os estudos farmacológicos com antagonista colinérgico bloqueou todos os parâmetros comportamentais observados. Das drogas gabaérgicas, os antagonistas dopaminérgico e glutamatérgico apresentaram melhor resultado, aumentado a latência da primeira convulsão (LC), a latência do EP (LEP) e reduzindo o número de mortes. Os antagonistas dopaminérgico D2, o opóide, os antidepressivos e o agonista dopaminérgico reduziram a LC, LEP e aumentou o número de mortes, enquanto o antipsicótico testado aumentou a LC, a LEP e reduziu as mortes. O lítio potencializou os efietos da pilocarpina aumentado o número de mortes e reduzindo a LC e a LEP. Os estudos neuroquímicos revelaram que a atividade da acetilcolinesterase no hipocampo, córtex frontal (CF) e corpo estriado dos animais sofreu uma redução significativa apenas na primeira hora da fase aguda, enquanto que no período de 24h de observação a atividade enzimática praticamente se normalizou. O nível de lipídio peroxidação e o conteúdo de nitrito e nitrato aumentaram, enquanto que, a concentração de GSH diminui nos dois períodos do estudo nas áreas investigadas. A atividade da SOD aumentou durante 1h em todas a áreas. Por sua vez, no período de 24h aumentou apenas no CF. Na atividade da catalase em ambos os períodos e nas áreas estudadas verificou-se um aumento significativo. Estudos sobre a densidade máxima (Bmax) dos receptores colinérgicos muscarínicos (M1 e M2) e dopaminérgicos (D1 e D2) nas áreas analisadas durante 1 e 24h de observação foram diminuídos e não alterados, respectivamente. Em relação aos receptores serotonérgicos (5-HT2) não foi verificado alteração no Bmax após 1 e 24h de observação, nas três áreas estudadas. Nas três áreas estudadas observou-se um aumento e uma diminuição no Bmax dos receptores glutamatérgicos e GABAérgicos, respectivamente. O P400 alterou de forma diversificada a constante de dissociação (Kd) dos receptores M1, M2, D1, D2, 5-HT2, GABAérgicos e glutamatérgicos nos animais que apresentaram convulsão, EP e que foram sacrificados 1 e 24 h depois do tratamento. Na determinação de monoaminas e seus metabólitos com HPLC, o P400 alterou a concentração de DA, DOPAC e HVA, bem como da NA e da 5-HT e seu metabólito o 5-HIAA nas diferentes regiões do cérebro após 1 e 24 h de observação. Nos experimentos de determinação do conteúdo dos aminoácidos com HPLC, o P400 alterou a concentração de (glutamato) GLU estriatal, (glutamina) GLN hipocampal, (aspartato) ASP cortical e não modificou o conteúdo de tirosina com 1h nas três áreas estudadas. Já com 24 horas de observação não houve alteração em nenhuma das áreas nos aminoácidos GLU, GLN e ASP, mas o conteúdo de tirosina aumentou de forma significativa nas áreas investigadas