Freisetzung von Neuromodulatoren nach Transfektion mit lentiviralen Vektoren zur Behandlung fokaler therapierefraktärer Epilepsien des Neokortex: Untersuchungen am Tetanustoxin-Modell der Ratte
Final Report Abstract
Zahlreiche fokale pharmakoresistente neokortikale Epilepsien stellen u. a. durch den schlechteren Erfolg epilepsiechirurgischer Interventionen eine therapeutische Herausforderung dar. Ein vielversprechender Interventionsansatz ist der Einsatz von antikonvulsiv wirkender Neuromodulatoren. Daher wurde im vorliegenden Projekt die Wirksamkeit von Neuromodulatoren auf epileptiforme Aktivität untersucht. Wir konnten zeigen, dass Neuropeptid Y (NPY) Netzwerkaktivität im Hippokampus supprimiert, jedoch keinen Effekt an neokortikalen Rattenhirnschnitten hat. Ebenfalls zeigte NPY keinen Effekt auf bereits lang anhaltende epileptiforme Aktivität im "low magnesium" Epilepsiemodell im frontalen Kortex der Ratte in vitro. Eine Beobachtung hierbei war, dass Phanmakoresistenz im "low magnesium" Model wesentlich von der Zeitspanne bestimmt ist, in der die epileptische Aktivität bereits besteht. Ein Faktor, der der gesteigerten Pharmakoresistenz zugrunde liegen könnte, ist eine verminderte Verfügbarkeit an energiereichen Substraten. Wir haben in neokortikalen glio-neuralen Co- Kulturen der Ratte gezeigt, dass die Mitochondrien als wesentliche Produktionsstätte energiereicher Substrate, eine zunehmend verminderte ATP Bildungskapazität im Verlauf epileptiformer Aktivität aufweisen. Mittels Fluoreszensfarbstoffen und der Transduktion mit genetisch kodierten Plasmiden, die ein "real time imaging" von ATP im Neuron ermöglichen, untersuchten wir die Ursachen der verminderten mitochondrialen ATP Bildung. Wir konnten zeigen, dass während epileptiformer Aktivität eine stetige Depolarisation des mitochondrialen Membranpotenttals stattfindet, bedingt durch den exzessiven Kalziumeinstrom, der durch die Mitochondrien unter Depolarisation des Membranpotentials intrazellulär gepuffert wird. Somit steht ein geringerer Potentialgradient an der inneren Mitochondrienmembran zur Synthese energiereicher Substrate zur Verfügung. Der intrazelluläre Verlust an ATP konnte mit Hilfe der genetisch kodierten ATP Probe verifiziert werden und korrelierte mit dem Ausmaß der epileptiformen Aktivität. Der Energieverlust im Neuron führte zu einer höheren Zelltodrate in Neuronen die kontinuierlich epileptiforme Aktivität zeigten verglichen mit Neuronen unter Kontrollbedingungen. Pyruvat, als energiereiches Substrat, führte zu einer Senkung der Zelltodrate in Neuronen unter epileptiformen Bedingungen. Unsere Daten decken unterschiedliche Mechanismen auf, die am Verlust energiereicher Substrate im Neuron während epileptiformer Aktivität beteiligt sind und die somit mögliche Ansatzpunkte für Interventionen darstellen, die das Ziel haben den durch epileptiforme Aktivität hervorgerufenen neuronalen Zelltod zu verhindern.
Publications
- "Targeting mitochondrial bioenergetics in prolonged seizure activity to prevent neuronal cell death", ILAE UK epilepsy congress; York; UK; 10-12th November 2011
Kovac S, Domijan AM, Walker MC, Abramov AY
- In Vitro Effects of Neuropeptide Y In rat neocortical and hippocampal tissue. Neuroscience letters, 2011 Mar29;492(1):43-6
Kovac S, Megalogeni M, Walker MC
