Feline Generalized Penicillin Epilepsy: Changes of Glutamic Acid and Taurine Parallel the Progressive Increase in Excitability of the Cortex

Authors

  • N. M. van Gelder,

    Corresponding author
    1. *Département de Physiologie et Centre de Recherche en Sciences Neurologiques, Université de Montréal, Quebec, Canada
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  • I. Siatitsas,

    1. †Montreal Neurological Institute and Department of Neurology and Neurosurgery, McGill University, Montreal, Quebec, Canada
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    • 3

      Department of Anatomy, Medical School, University of Patras, Patras, Greece.

  • C. Ménini,

    1. †Montreal Neurological Institute and Department of Neurology and Neurosurgery, McGill University, Montreal, Quebec, Canada
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    • 4

      visiting scientist at the Montreal Neurological Institute from CNRS, Gif-sur-Yvette, France.

  • P. Gloor

    1. †Montreal Neurological Institute and Department of Neurology and Neurosurgery, McGill University, Montreal, Quebec, Canada
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2 Departement de Physiologie et Centre de Recherche en Sciences Neurologiques, Universit6 de Montreal, Montr6al, Quebec, Canada H3C 3J7.

Abstract

Summary: A coinciding temporal sequence of electrophysiological and biochemical correlates of developing generalized penicillin epilepsy in cats may indicate a “cause and effect” relationship between the two phenomena. After intramuscular injection of penicillin, in the pre-epileptic state prior to the onset of spike-and-wave discharge, the cortical content of glutamic acid decreases. This change occurs when an increased amplitude of visual evoked potentials in association cortex heralds the approach of spike-and-wave activity. The decrease of glutamic acid and that of aspartic acid occur in parallel with an almost stoichiometric increase of glutamine, γ-aminobutyric acid (GABA), or both, while taurine levels in the pre-epileptic state remain near normal. As the preepileptic progresses to the epileptic state, characterized by generalized 4–5 cycles/s spike-and-wave discharges, a failure of the glial capture mechanisms for taurine and glutamate appears to occur, since both amino acids are lost from the tissue and glutamine levels fall while GABA levels are maintained or become elevated but increasingly at the expense of aspartic acid. A p

RÉSUMÉ

d increase in interstitial glutamic acid concentration possibly in combination with subsequent failure of GABA inhibition appears the most plausible explanation for the increasing hyperexcitability during the development of feline generalized penicillin epilepsy.

ZUSAMMENFASSUNG

Die gleichzeitige A'nderung elektrophysiologischer und biochemischer Korrelate bei der sich entwic-kelnden, generalisierten Penicillinepilepsie der Katze bedeutet möglicherweise ein Ursache-Wirkungs-verhältnis zwischen beiden Phänomenen. Nach i.m. Injektion von Penicillin im präepileptischen Zustand, vor dem Einsetzen von spike wave Entladungen, nimmt der kortikale Gehalt der Glutaminsäure ab. Diese Veränderung erfolgt zu einem Zeitpunkt, da eine erhöhte Amplitude der visuell evozierten Potential im Assoziationskortex das Auftreten von spike wave Aktivität ankündigt. Die Abnahme der Glutaminsäure und der Asparaginsäure läuft parallel mit einer fast stöchiometrischen Zunahme des Gluta-mins und/oder der GABA, während die Taurinspiegel im präepileptischen Zustand praktisch normal bleiben. Wenn der präepileptische Zustand, durch general-isierte 4 bis 5/s- spike Entladungen gekennzeichnet, in den epileptischen übergeht, scheint es zu einem Versagen des glialen Aufnahmemechanismus für Taurin und Glutamat zu kommen, da beide Aminosäuren aus dem Gewebe verloren gehen; der Glu-taminspiegel fällt, während der GABA-Spiegel un-verändert bleibt oder steigt, was in zunehmendem Maße auf Kosten der Asparaginsäure passiert. Eine angenommene Erhöhung der interstitiellen Glu-taminsäurekonzentration, möglicherweise in Kom-bination mit einem folgenden Versagen der GABA-Inhibition, scheint die plausibelste Erklärung für die zunehmende Hyperexcitabilität während der Ent-wicklung der generalisierten Penicillinepilepsie der Katze zu sein.

Ancillary