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Keywords:

  • Epilepsy;
  • Phosphoinositides;
  • Neurotransmitters;
  • Excitatory amino acids;
  • Noradrenaline;
  • Carbachol

Summary: Stimulation of phosphoinositide (PI) hydrolysis by norepinephrine (NE), carbachol (Carb), and excitatory amino acids (EAAs) was measured in slices prepared from neocortex excised during epilepsy surgery. NE and Carb markedly enhanced PI turnover (EC50: NE, 12 μM; Carb, 661 μM) as reflected by [3H]inositol monophosphate (IP1) accumulation in tissue slices prelabeled with [3H]myoinositol. These effects were dose-dependent, saturable, and five to six times higher than basal IP1 accumulation. A weaker stimulation (twofold) was observed with quisqualate (QUIS; EC50, 1.1 μM) and glutamate (GLU; EC50, >1 mM), while minimal or no stimulation was seen with kainate (KA) and N-methyl-D-aspartate (NMDA). Agonist-stimulated PI turnover was significantly reduced in samples from actively spiking epileptic neocortex versus nonspiking areas as defined by electrocorticography (NE, -23%, p < 0.05; Carb, -44%, p < 0.01). Preincubation of slices with various EEAs inhibited Carb-induced IP1 formation. The maximal extent of inhibition (1 mM) was both amino acid-(NMDA > KA > QUIS > GLU) and concentration-dependent (IC50: NMDA, 5 μM; KA, 3.3 μM; QUIS, 47 μM; GLU, > 1 mM). These data suggest that epileptic activity modulates PI metabolism and alters receptor-effector coupling. As important mediators of epileptogenesis, EAAs may interfere with the efficiency of this second messenger system.

RÉSUMÉ

L'activation, par la norepinéphrine (NE), le carbachol (Carb) et les acides aminés excitateurs (EAA) du cycle du phosphatidylinositol (PI) a étéétudiée chez l'humain dans des tranches de cortex cérébral obtenues au cours de chirurgie de l'épilepsie. La NE et le Carb augmentent le taux de renouvellement du PI (EC50: NE, 12 μM; Carb, 661 μM) tel que mesuré par I'accumulation de [3H]inositolmonophosphate (IP1) dans des tranches préalablement marquées avec du [3H]myoinositol. Ces effets dépendent de la concentration des drogues (courbe dose–réponse), sont saturables, et cing à six fois plus élevés que les valeurs basales calculées. Le quisqualate (QUIS; EC50, 1.1 μM) ainsi que le glutamate (GLU; EC50, gt; I μM) stimulent plus faiblement le PI deux fois les valeurs basales) alors que le kainate (KA) et le N-methyl-D-aspartate (NMDA) induisent une faible ou aucune stimulation. Les rtponses produites par la NE et le Carb ont été retrouvées significativement abaissées dans les échantillons de néocortex épileptiques actifs versus nonactifs tel que définis à I'électrocorticographie (NE, -23%, p < 0.05; Carb, -44%, p < 0.01). La préincubation de ces échantillons avec divers EAAs a inhibé la formation d'IP1 induite par le Carb. L'inhibition maximale observée (1 μM) dépend du type d'EAA (NMDA gt; KA gt; QUIS gt; GLU). L'inhibition est également fonction des concentrations d'EAA utilisées (IC50: NMDA, 5 μM; KA, 3.3 μM; QUlS, 47 μM; GLU, >1 μM). Ces résultats suggèrent que l'ac tivitéépileptique peut moduler le métabolisme du PI et altérer le couplage récepteur–effecteur. Les EAA, agents importants dans la génèse de l'épilepsie, peuvent aussi modifier l'efficacité de ce système de communication intracellulaire.

RESUMEN

En rodajas prparadas de la neocorteza extraída durante la cirugía para epilepsía se ha estudiado la estimulación de la hidrolisis de la fosfoinositida (PI) producida por la norepinefrina (NE), carbacol (Carb) y los aminoácidos excitatorios (EAA). La NE y el Carb incrementaron de modo importante el metabolismo de la PI (EC50: NE, 12 μM y Carb, 661 μM) como se demostró por un acúmulo en las rodajas de tejido premarcadas con [3HI mioinositol, del [3H] monofosfato de inositol (IP1). Estos efectos fueron dosis-dependientes, saturables y con un acúmulo de 5 a 6 veces más elevado por encima del nivel basal de IP,. Una estimulación más débil (2 veces) se observó con el quiscualato (QUIS, EC50 1.1 μM) y el glutomato (GLU, EC50 gt; 1 μM) rnientras que no se observó una mínima o una ausencia de estimulación con el kainato (KA) y el aspartato N-metil-D (NMDA). El metabolismo del PI estimulado por los agonistas se redujo significativamente en las muestras de neocorteza epiléptica con puntas activas comparándolo con áreas que sin puntas identificadas con el ECoG (NE -23%, p < 0.05; Carb -44%, P < 0.01). La preincubación de las rodajas con varias EAA inhibió la formación del IP1 inducida por el Carb. El mayor nivel de inhibición máxima (1 μM) dependió de los aminoácidos (NMDA gt; KA gt; QUIS < GLU) y de las concentraciones (IC50: NMDA, 5 μM; KA, 3.3 μM; QUIS, 47 μM; y GLU gt; 1 μM). Esta informatión sugiere que la actividad epiléptica modula el metabolismo de la PI y altera el acoplamiento en el receptor-efector. Los EAA, importantes mediadores de la epileptogénesis, interfieren con la eficiencia del sistema de este segundo mensajero.

ZUSAMMENFASSUNG

Die Stimulation der Phosphorinosit-Hydrolyse (PI) durch Norepinephrin (NE) Carbachol (Carb) und exzitatorische Aminosäuren (EAA) wurden in Dünnschnitten gemessen, die von Neokortex nach resektiver Epilepsiechirurgie angefertigt wurden. NE und Carb verstärkten den PI-Umsatz beträchtlich. (EC50:NE, 12 μM und Carb, 661 μM) als Ausdruck einer (3H) Jnositol-Monophosphatanháufung (IP1) in Gewebeschnitten, die vorher (3H-Myoinositol) markiert worden waren. Dieser Effekt war dosisabhängig bis zur Sättigung und 5–6-fach über der bas en IP1-Ansammlung. Eine schwáchere Stimulation (über 2-fach) wurde mit Quisqualat (QUIS, EC50 1.1 μM) beobachtet, ebenso wie mit Glutamat (GLU, EC50 1 μM), während bei Kainat (KA) und N-Methyl-D-Aspartat (NMDA) nur eine geringe oder gar keine Stimulation gesehen wurde. Der Agonisten-stimulierte PI-Umsatz war signifinkant verringert bei Proben aus aktivem spike-entladendum epileptischen Neokortex gegenuber spikefreien Regione entsprechend dem ECoG (NE -23%, p 0.05; Carb - 44%, P 0.01). Vorherige Inkubation der Diinnschnitte mit verschiedenen EAA verhinderte die Carb induzierte IP1- Bildung. Das maximale Ausmaβ der Inhibition (1 mM) war sowohl Arninosäuren-(NMDA KA QUIS GLU) und auch konzentrationsabhängig (IC5O: NMDA, 5 μM; KA, 3.3 μM; QLJIS, 47 μM; und GLU I mM). Diese Ergebnisse lassen vermuten, daβ die epileptische Aktivität den PI-Metabolismus moduliert und die Rezeptor-Effektor-Kopplung verändert. Als wichtige Mediatoren der Epileptogenese könnten die EAA mit der Wirkung dieses zweiten übertragungssystems interferiern.