Response of the brain nitrergic system to epileptic seizures in a pilocarpine model of epilepsy in the rat

Epilepsja stanowi jeden z głównych problemów publicznej służby zdrowia. Przewiduje się, że 2–5% osób w ogólnej populacji doświadczy w swoim życiu napadu drgawkowego, a jedna trzecia spośród nich ostatecznie rozwinie aktywną formę epilepsji. Badania prowadzone nad mechanizmami epilepsji pozwalają na lepsze zrozumienie procesów prowadzących do wykształcenia tego zaburzenia neurologicznego. W klasycznej koncepcji epilepsji, jako efektu zaburzenia równowagi pomiędzy neuronalnym pobudzeniem a hamowaniem, konieczne jest jednak uwzględnianie dodatkowych czynników. Jednym z nich jest tlenek azotu (NO) – przedstawiciel niewielkiej grupy neuromediatorów nazywanych gazotransmiterami. Badania nad rolą NO w patofizjologii epilepsji prowadzone są od czasu odkrycia go, jako cząsteczki o aktywności biologicznej. Niestety, jak dotąd nie udało się określić, czy endogenny NO jest czynnikiem pro- czy antykonwulsyjnym. Przyczyną tego może być brak dokładnych informacji na temat aktywności układu nitrergicznego mózgu w procesie epileptogenezy. Celem niniejszej pracy było określenie aktywności układu nitrergicznego mózgu szczura w odpowiedzi na wywołanie napadów epileptycznych oraz zależności między nasileniem napadów drgawkowych a ilością uwalnianego w mózgu NO. Prace prowadzone były z wykorzystaniem pilokarpinowego modelu epilepsji, a do oceny zachowań napadowych używano zmodyfikowanej skali Racine’a. Poziom NO oznaczono przy pomocy spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego poprzedzonego pułapkowaniem spinowym in vivo. Uzyskano czasowy profil zachowań napadowych w czasie sześciu godzin bezpośrednich obserwacji. Uzyskano również czasowy profil uwalniania NO w mózgu, dla punktów czasowych 6, 12, 24, 48, 96 godzin po wywołaniu napadów. Analiza danych wykazała, że do najintensywniejszej syntezy NO dochodzi w ciągu pierwszych 12 godzin po wywołaniu napadów – uwalnianego NO jest wówczas 5-7 razy więcej niż w zdrowym mózgu. Po tym czasie poziom NO gwałtownie maleje, w przypadku czasu przeżycia dłuższego niż 12 godzin przyjmując wartości charakterystyczne dla mózgu kontrolnego. Nie wykryto istotnego skorelowania nasilenia aktywności napadowej z poziomem NO w mózgu. Dane te sugerują, że NO może pełnić istotną rolę w aktywności epileptycznej mózgu, jednak jego poziom nie ma wpływu na natężenie behawioralnych symptomów tej aktywności.Epilepsy is one of the major problems facing the public health service. It is estimated that 2–5% of the general population will experience a seizure in their lifetime, and a third of them will eventually develop an active form of epilepsy. Research on the mechanisms of epilepsy allows for a better understanding of the processes that lead to the development of this neurological disorder. However, in the classical concept of epilepsy as a result of the imbalance between neuronal excitation and inhibition, additional factors must be taken into account. One of them is nitric oxide (NO), a representative of a small group of neuromediators called gasotransmitters. Research on the role of NO in the pathophysiology of epilepsy has been conducted since its discovery as a molecule with biological activity. Unfortunately, it has not yet been established whether endogenous NO is a pro or anticonvulsive factor. This may be due to the lack of precise information on the activity of the brain nitrergic system in the epileptogenesis process. The purpose of this study was to determine the activity of the rat brain nitrergic system in response to epileptic seizures and the relationship between the severity of seizures and the amount of NO released in the brain. The work was carried out with the use of the pilocarpine model of epilepsy and the modified Racine’s scale was used to assess seizure behavior. The level of NO was determined by electron paramagnetic resonance spectroscopy preceded by in vivo spin trapping. A temporal profile of seizure behaviors was obtained during 6 hours of direct observation. A temporal profile of NO level in the brain was also obtained for time points 6, 12, 24, 48, 96 hours after the induction of seizures. Data analysis showed that the most intensive NO synthesis occurred within the first 12 hours after the induction of seizures - then the amount of NO released is 5-7 times higher than in a control brain. After this time, the level of NO drops sharply, in the case of survival longer than 12 hours, assuming the values characteristic for a control brain. Further analysis did not reveal a statistically significant correlation between the intensity of behavioral seizure symptoms and the level of NO produced in the brain. These data suggest that NO may play an important role in brain epileptic activity, but its level does not affect the intensity of behavioral symptoms of this activity