Für meine Eltern
Die Epilepsien sind Krankheiten, von denen weltweit 0,4 bis 1 Prozent der Bevölkerung betroffen sind (Sander, 2003). Sie zeichnen sich durch das wiederholte unprovozierte Auftreten partialer oder generalisierter Anfälle aus. Partiale oder fokale Anfälle entstehen durch spontane synchrone Entladungen in einem Verband von Neuronen, der epileptischer Fokus genannt wird. Die anatomische Lokalisation des Fokus innerhalb der Hirnrinde bestimmt das klinische Erscheinungsbild des Anfalls. Bei generalisierten Anfällen, die primär entstehen oder sich sekundär aus einem fokalen Anfall entwickeln können, erstreckt sich die synchronisierte Aktivität über beide Hemisphären.
Ein Status epilepticus stellt die schwerste Ausprägungsform eines epileptischen Anfalls dar. Grundsätzlich kann jeder Anfallstyp in Form eines Status epilepticus auftreten. Nach einer Definition der Internationalen Liga gegen Epilepsie (ILAE) liegt ein Status epilepticus vor, wenn „ein Anfall ausreichend lange anhält oder sich so häufig wiederholt, dass zwischen den einzelnen Anfällen das Bewusstsein nicht wiedererlangt wird“ (Commission on Classification and Terminology of the International League Against Epilepsy, 1981). Im Gegensatz zum „normalen“ epileptischen Anfall versagen beim Status epilepticus Mechanismen, die dazu führen, dass die epileptische Aktivität nach einer begrenzten Zeitspanne spontan sistiert. Welche Mechanismen zu dieser verlängerten synchronen Entladung von Neuronenverbänden führen, ist nicht genau bekannt (Lowenstein und Alldredge, 1998; Coulter und DeLorenzo, 1999). Die offizielle Definition der ILAE enthält keine exakte Angabe bezüglich der Dauer, ab deren Überschreiten ein Anfall als Status epilepticus gilt. In ihren 1993 veröffentlichten Richtlinien zur Durchführung epidemiologischer Studien schlägt die ILAE eine Dauer der Anfallsaktivität von mindestens 30 Minuten als Grundlage der Definition des Status epilepticus vor (Commission on Epidemiology and Prognosis, 1993). Tatsächlich wird diese Zeitspanne in den meisten neueren klinischen Studien der Definition eines Status epilepticus zugrunde gelegt (Shepherd, 1994; Coeytaux et al., 2000; Knake et al.,
In den letzten Jahren wurden in den USA und in Europa mehrere epidemiologische Studien zur Bestimmung der Häufigkeit des Status epilepticus durchgeführt. Die Inzidenz bezogen auf die Gesamtbevölkerung betrug zwischen 9,9 und 18,3 Fälle pro 100.000 Einwohner (Hesdorffer et al., 1998a; Coeytaux et al., 2000; Knake et al., 2001; Vignatelli et al., 2003). Eine deutlich höhere Inzidenz von 41 pro 100.000 Einwohner in Richmond, USA, ist auf den hohen afroamerikanischen Bevölkerungsanteil zurückzuführen, da in dieser Bevölkerungsgruppe die Inzidenz in allen Altersklassen deutlich höher liegt als in der kaukasischen Bevölkerung (DeLorenzo et al., 1995). Geht man davon aus, dass die im Jahre 2001 im Großraum Marburg/Hessen ermittelte Inzidenz von 15,8 pro 100.000 Einwohner (Knake et al., 2001) für Deutschland repräsentativ ist, so ergibt sich, dass ungefähr 14.000 Menschen jährlich in Deutschland einen Status epilepticus erleiden. Damit ist der Status epilepticus einer der häufigsten Notfälle des neurologischen Fachgebietes. Bezüglich der Geschlechterverteilung des Status epilepticus ergab sich in allen genannten Studien mit Ausnahme der italienischen (Vignatelli et al., 2003) eine höhere Inzidenz für Männer als für Frauen. Die am häufigsten vom Status epilepticus betroffenen Altersgruppen sind in allen genannten Studien Kinder bis zum Alter von einem Jahr und Erwachsene ab dem 60. Lebensjahr. Somit ergibt sich für die Altersverteilung des Status epilepticus eine ähnliche zweigipflige Kurve wie für die Epilepsien im Allgemeinen, jedoch mit deutlicher ausgeprägten Maxima und Minima in den häufig bzw. selten betroffenen Altersgruppen (Hesdorffer et al., 1998a). In den meisten Fällen (34-63 Prozent) tritt ein Status epilepticus im Zusammenhang mit akuten Erkrankungen des Zentralnervensystems auf, wie zum Beispiel in Begleitung eines Schlaganfall oder anderer zerebrovaskulärer Störungen, Infektionen des Gehirns oder der Meningen, systemischer metabolischer
Der Status epilepticus ist mit einer hohen Rate akuter und chronischer Komplikationen assoziiert. Der Anteil von Patienten, die innerhalb von 30 Tagen nach Status epilepticus versterben, liegt in den verschiedenen Studien durchschnittlich bei 9 bis 39 Prozent (DeLorenzo et al., 1995; Sagduyu et al., 1998; Knake et al., 2001; Logroscino et al., 2002;Claassen et al., 2002; Vignatelli et al., 2003; Wu et al., 2002; Mayer et al., 2002; Shneker und Fountain, 2003). Die Letalität ist dabei in hohem Maße vom Alter des Patienten und der Ätiologie des Status epilepticus abhängig: Patienten über 65 Jahre versterben signifikant häufiger als jüngere Erwachsene oder Kinder, nach einem akut symptomatischen Status epilepticus ist die Letalität signifikant höher als nach einem idiopathischen Status epilepticus (DeLorenzo et al., 1995; Claassen et al., 2002). Eine erhöhte Dauer des Status epilepticus erwies sich in einigen Studien ebenfalls als Prädiktor einer erhöhten Sterblichkeit (Towne et al., 1994; Sagduyu et al., 1998). Unter Patienten, die die ersten 30 Tage nach Status epilepticus überlebt haben, bleibt die Sterblichkeitsrate im Vergleich zur Gesamtbevölkerung gleichen Alters weiterhin erhöht (Logroscino et al., 2002). Als Folgen eines Status epilepticus werden kognitive und mnestische, sowie sensible und motorische Defizite angegeben (Aicardi und Chevrie, 1970; Dodrill und Wilensky, 1990; Krumholz et al., 1995; Claassen et al., 2002). Es ist unklar, ob ein Status epilepticus beim Menschen zur Entwicklung einer chronischen Epilepsie führt. Für hirnschädigende Ereignisse wie Schädel-Hirn-Trauma oder Schlaganfall gilt, dass sie sowohl akut als auch mit einigem zeit
Im Gegensatz zu der unklaren Situation beim Menschen wurde im Tiermodell vielfach gezeigt, dass ein Status epilepticus in den meisten Fällen zur Entwicklung einer chronischen Epilepsie führt. Für die experimentelle Auslösung eines Status
Die heute am häufigsten verwendeten Chemokonvulsiva sind Pilocarpin und Kainat, die überwiegend systemisch, aber auch intrahippocampal oder intraventrikulär injiziert werden, woraufhin sich bei den meisten Tieren ein Status epilepticus entwickelt. Die Rate der Tiere, die nach der Applikation des Chemokonvulsivums einen Status epilepticus entwickeln, beträgt für Pilocarpin 40 bis 100 Prozent (Turski et al., 1983; Clifford et al., 1987; Covolan und Mello, 2000), für Kainat 70 bis 100 Prozent (Butcher et al., 1988; Covolan und Mello, 2000). Hierbei wirkt Kainat über eine Bindung an einen Subtyp des ionotropen exzitatorischen Glutamatrezeptors, den Kainatrezeptor, vor allem in der CA3-Region des Hippocampus prokonvulsiv (Monaghan und Cotman, 1982; Ben Ari und Cossart, 2000). Pilocarpin übt primär eine agonistische Wirkung an Acetylcholinrezeptoren vom muskarinergen Typ aus (Turski et al., 1983b), die prokonvulsive Wirkung wird jedoch letztendlich durch eine sekundäre Glutamatfreisetzung erzielt (Savolainen et al., 1994). Erste Versuche mit Kainat zur Induktion eines Status epilepticus wurden von Ben Ari Ende der siebziger Jahre zunächst mittels intraamygdaloidaler, später auch mittels systemischer Applikation der Substanz durchgeführt (Ben Ari und Lagowska, 1978; Ben Ari et al., 1979; Tremblay und Ben Ari, 1984). Frühe Untersuchungen zum Pilocarpin-induzierten Status epilepticus und seiner Folgen stammen von Turski aus den frühen achtziger Jahren (Turski et al., 1983a; Turski et al., 1985). Andere, seltener verwendete Chemokonvulsiva sind u.a. Picrotoxin, Bicucullin und Penicillin (Cole et al., 2002).
Zur experimentellen Induktion eines Status epilepticus durch elektrische Stimulation werden in der Literatur verschiedene methodische Varianten beschrieben. Neben Unterschieden in den gewählten Reizparametern wie der Reizintensität und der kontinuierlichen oder intervallartigen Reizapplikation betreffen Variationen da
Gegenüber den chemokonvulsiven Modellen hat die elektrische Induktion eines Status epilepticus einige Vorteile. Hier ist zunächst der Wegfall der neurotoxischen Wirkung chemokonvulsiver Substanzen zu nennen. Vor allem Kainat zeigt eine ausgeprägte neurotoxische Wirkung (Ferkany et al., 1984), deren Folgen nicht von den Effekten der Anfallsaktivität unterschieden werden kann. Ein weiterer Nachteil der Applikation von Chemokonvulsiva ist die andauernde Präsenz der Substanz über das Erreichen des Status epilepticus hinaus. Dies ist vor allem bei der Untersuchung potentiell antikonvulsiver Substanzen ungünstig, da es zu einer Interaktion zwischen dem Chemokonvulsivum und der zu testenden Substanz kommen kann. Desweiteren hat vor allem Pilocarpin aufgrund seiner systemischen cholinergen Wirkungen eine stark beeinträchtigende Wirkung auf den Allgemeinzustand der Versuchstiere, so dass diese über einige Tage nach der Behandlung intensiv betreut werden müssen (Cavalheiro et al., 1991; Mello et al., 1993; Gibbs, III et al., 1997).Dabei ist eine Beeinflussung der Gehirnfunktion durch die allgemeinkörperliche Stoffwechsellage sehr wahrscheinlich. Hingegen wurde der Allgemeinzustand der Versuchstiere nach elektrisch induziertem Status epilepticus als gut beschrieben (Goodman, 1998). Die Verabreichung von Pilocarpin ist mit einer hohen Letalität der Versuchstiere verbunden. Sterblichkeitsraten von anfänglich 83 bis 100 Prozent (Jope et al., 1986; Morrisett et al., 1987) konnten durch eine Reduzierung der Dosis, die Verabreichung von Methylscopolamin zur Verringerung systemischer Nebenwirkungen sowie eine medikamentöse Unterbrechung des Status epilepticus auf 25 bis 42 Prozent verringert werden (Mello et al., 1993; Leite und Cavalheiro, 1995; Longo und Mello, 1999). Auch Kainat zeigt in hohen Dosierungen eine Letalität von über 50 Prozent (Brines et al., 1995). Durch eine fraktionierte Gabe niedriger Dosen von Kainat kann die Letalität in diesem Modell auf 15 Prozent gesenkt werden (Hellier et al., 1998). Im elektrischen Stimulationsmodell liegt die Sterblichkeitsrate der Versuchstiere bei 9 bis 27 Prozent (McIntyre et al., 1982; Shirasaka und Wasterlain, 1994). Ein Nachteil der Methode der elektrischen Stimulation liegt in der Notwendigkeit, mit der Stimulationselektrode einen Fremdkörper in das Gehirn einzubringen. Durch die Untersuchung von Elektrodenkontrollen, also Tieren, die nach Elektrodenimplantation nicht stimuliert
In allen vorgestellten Modellen entwickelt in der Folge des Status epilepticus ein Großteil der Tiere nach einer anfallsfreien Latenzperiode eine chronische Epilepsie. Rekurrente, spontane epileptische Anfälle in variabler Frequenz treten bei 60 bis 100 Prozent der Tiere im Kainat-Modell (Cavalheiro et al., 1982; Hellier et al., 1998; Dudek et al., 2002), 69 bis 100 Prozent im Pilocarpin-Modell (Cavalheiro et al., 1991; Arida et al., 1999; Klitgaard et al., 2002) und 50 bis 100 Prozent der Tiere im elektrischen Stimulationsmodell auf (Lothman et al., 1990; Mathern et al., 1997; Gorter et al., 2001). Es handelt sich dabei überwiegend um fokal eingeleitete, sekundär generalisierte tonisch-klonische Anfälle. Die in den genannten Modellen in der Folge eines Status epilepticus spontan auftretenden motorischen Anfälle sind den während der Prozedur des Kindlings reizabhängig auftretenden Anfällen sehr ähnlich, so dass der Schweregrad dieser Anfälle nach einer von Racine ursprünglich für das Kindling entwickelten Skala eingeteilt wird. Die Einteilung nach Racine beinhaltet fünf Schweregrade, wobei Schweregrad 1 und 2 partialen, limbischen Anfällen mit geringen motorischen Entäußerungen, Schweregrad 3 bis 5 sekundär generalisierten, motorischen Anfällen entspricht (Racine, 1972; Löscher, 2002).
Das histologische Bild der Gehirne von chronisch epileptischen Tieren nach Status epilepticus ist von degenerativen Veränderungen der hippocampalen Formation geprägt. Zwischen den drei Modellen existieren diesbezüglich keine bedeutenden Unterschiede. Sehr ähnliche Veränderungen finden sich auch in resezierten Hippocampi bzw. in Autopsiematerial von Patienten mit einer Temporallappenepilepsie. Aufgrund der Ähnlichkeit des histologischen Befundes sowie aufgrund klinischer Parallelen wird die chronische Epilepsie, die sich bei Versuchstieren in Fol
Grundsätzlich können menschliche Krankheitsbilder in Tiermodellen nicht in allen Aspekten übereinstimmend nachgeahmt werden. Trotz dieser allgemeinen Einschränkung sind Tiermodelle für die Erforschung grundlegender Pathomechanismen der Epilepsie von sehr großem Wert. Untersuchungen zur Pathophysiologie der Epilepsie am Menschen sind vor allem aus ethischen Gründen enge Grenzen gesetzt. Zudem ist die Bestimmung der Konsequenzen eines Status epilepticus oder von Anfällen durch zahlreiche Einflussfaktoren erschwert. Hierzu zählen unter anderem das Alter des Patienten, die Ätiologie der Erkrankung, Anfallstyp und -dauer sowie die Einnahme antiepileptischer Medikamente. Tiermodelle bieten den Vorteil der Kontrollierbarkeit bzw. Standardisierbarkeit dieser Variablen. In den vorgestellten Modellen, in denen ein initialer Status epilepticus nach einer Latenzperiode in der überwiegenden Zahl der Tiere zu einer chronischen Epilepsie führt, können verschiedene Prozesse untersucht werden: 1) Pathophysiologie und therapeutische Beeinflussbarkeit des Status epilepticus, 2) strukturelle und funktionelle Grundlagen der Epileptogenese, 3) Eigenschaften und zeitlicher Verlauf der chronischen Epilepsie. In allen Phasen können neben der klinischen Beobachtung histologische, biochemische und elektrophysiologische Untersuchungsmethoden eingesetzt werden. Elektrophysiologische Messungen können dabei sowohl am lebenden Tier, in vivo, als auch in der Hirnschnittpräparation, in vitro, durchgeführt werden.
Unter dem Begriff Hippocampusformation werden die temporalen Hirnwindungen Gyrus dentatus, Ammonshorn oder Cornu ammonis, auch Hippocampus proper genannt, und die angrenzenden Kortexareale Subiculum, Prä- und Parasubiculum sowie der entorhinale Kortex zusammengefasst (zur Übersicht siehe Johnston und Amaral, 1998). Die Hippocampusformation ist paarig angelegt, die Längsachse der beiden gebogenen Strukturen verläuft jeweils von septal nach
Den wichtigsten synaptischen Eingang in die hippocampale Formation bildet der Tractus perforans. Die Axone dieses Faserbündels entstammen der oberflächlich gelegenen Schicht II des ipsi- und teilweise auch des kontralateralen entorhinalen Kortex. Vom entorhinalen Kortex verlaufen die Axone rostralwärts und durchdringen die hippocampale Fissur, woraus sich der Name Tractus perforans erklärt. Ein Großteil der Fasern teilt sich nach Eintritt in den Gyrus dentatus dichotom und schickt je eine Axonkollaterale zur unteren und oberen Molekularschicht.
Der Hippocampus und die unmittelbar angrenzenden Strukturen gehören zu den am besten untersuchten Regionen des Säugetiergehirns. Aufgrund ihres klaren, schichtartigen Aufbaus bietet die hippocampale Formation die Möglichkeit, Struktur und Funktionsweise von Synapsen, Neuronen und übergeordneten Netzwerken modellhaft zu untersuchen (Patton und McNaughton, 1995).
Ein weiterer Grund für die intensive Erforschung dieser Hirnregion liegt in ihrer Funktion. Die physiologische Funktion der hippocampalen Formation besteht nach heutigem Kenntnisstand in der Prozessierung neu erworbener Information als Vorbereitung auf die Speicherung im Langzeitgedächtnis. Einen ersten Hinweis darauf, dass der Hippocampus eine wichtige Rolle für die Gedächtnisfunktion
Eine große Rolle spielt die hippocampale Formation zudem in der Epilepsieforschung. Von allen Hirnregionen weist der Hippocampus die niedrigste Schwelle für die Auslösung epileptischer Aktivität auf (Green, 1964). Diese Eigenschaft beruht zum einen auf stark ausgeprägten rekurrenten exzitatorischen Verbindungen der Pyramidenzellen der CA3 sowie auf dem intrinsischen Burstverhalten dieser Zellen (Johnston und Amaral, 1998). Zum anderen zeichnet sich der Hippocampus durch einen sehr kleinen Extrazellulärraum aus. Aus diesem Grunde kommen auch nicht-synaptische Synchronisationsmechanismen als Ursache einer erleichterten Entstehung und Ausbreitung epileptischer Aktivität in Betracht (Jefferys, 1995). Aufgrund der großen räumlichen Nähe können Neurone von aktivierten benachbarten Neuronen leichter über Feldeffekte (ephaptisch) erregt werden. Aus demselben Grunde fallen aktivitätsabhängige räumliche Verschiebungen von Ionen stärker ins Gewicht. So kann eine im Rahmen eines Aktionspotentials auftretende Akkumulation von Kaliumionen im Extrazellulärraum über eine Reduktion
Im Gegensatz zum Hippocampus proper zeichnet sich der Gyrus dentatus unter physiologischen Bedingungen durch eine hohe Schwelle für die Auslösung epileptischer Aktivität aus (Lothman, 1994). Die erschwerte Erregbarkeit beruht
Ein grundlegendes Prinzip neuronaler Netzwerke ist, dass die Erregbarkeit von Prinzipalzellen durch inhibitorische Interneurone kontrolliert wird. Als Prinzipalzellen werden exzitatorische Neurone bezeichnet, deren Soma und Axonterminalen in unterschiedlichen Hirnregionen liegen, die also über weite Distanzen projizieren. Interneurone dagegen sind überwiegend inhibitorische, GABAerge Neurone, deren vergleichsweise kurze Axone auf Zielzellen innerhalb derselben Hirnregion enden. Im englischen Sprachgebrauch wird dieser Zelltyp daher auch als „local circuit neuron“ bezeichnet. Neben einer lateralen Hemmung, die vor allem einer Kontrastverstärkung in sensorischen Kortexarealen dient, sind grundsätzlich eine Vorwärts- und eine Rückwärtshemmung, englisch „feedforward-“ und „feedbackinhibition“, zu unterscheiden. Die anatomische Grundlage dieser beiden Mechanismen ist die Innervation von Interneuronen sowohl durch externe Afferenzen als auch durch Prinzipalzellen (Buzsaki, 1984). Bei der afferenten oder Vorwärtshemmung führt die Aktivität eines exzitatorischen Neurons über Afferenzen sowohl zur Erregung einer Prinzipalzelle als auch eines Interneurons. Das Interneuron hat seinerseits synaptischen Kontakt zur Prinzipalzelle, so dass dem exzitatorischen Potenzial in der Prinzipalzelle mit minimaler zeitlicher Verzögerung ein inhibitorisches Potenzial folgt (Pouille und Scanziani, 2001). Von einer rekurrenten oder Rückwärtshemmung spricht man hingegen, wenn die Exzitation eines Interneurons durch die aktivierte Prinzipalzelle erfolgt. Durch rückläufige Axone inhibiert daraufhin das Interneuron die Prinzipalzelle (Andersen et al., 1963). Das Prinzip
In der hippocampalen Formation kontrollieren inhibitorische Interneurone die Aktivität der Prinzipalzellen auf allen Ebenen des trisynaptischen Schaltkreises. Aber auch die Generierung von Aktionspotenzialen in den Interneuronen selbst unterliegt ihrerseits der Regulation durch andere Interneurone (Misgeld und Frot
Da die elektrophysiologischen Messungen in der vorliegenden Arbeit im Gyrus dentatus durchgeführt wurden, sollen im Folgenden die wichtigsten Interneurontypen dieser Region vorgestellt werden. Korbzellen, englisch „basket cells“, deren Benennung von den korbförmigen Axonplexus herrührt, den diese Zellen ausbilden, sind die am besten untersuchten inhibitorischen Interneurone des Gyrus dentatus sowie auch des Hippocampus proper. Nach Form und Lokalisation werden fünf verschiedene Typen von Korbzellen unterschieden (Ribak und Seress, 1983), nach neurochemischen Gesichtspunkten zwei, nämlich Parvalbumin-haltige und solche, die VIP und/oder Cholezystokinin enthalten (Freund, 2003). Der Anteil der Parvalbumin-positiven Korbzellen beträgt 32-38 Prozent (Ribak et al., 1990). Die Korbzellen des Gyrus dentatus liegen überwiegend im direkt an den Hilus angrenzenden Bereich der Körnerzellschicht, darüber hinaus auch im Hilus selbst und sehr vereinzelt in der Molekularzellschicht (Kosaka et al., 1987). Korbzellen bilden Synapsen mit den Somata und proximalen Dendriten von Körnerzellen, aber auch
Ein weiterer Interneurontyp des Gyrus dentatus, der teilweise Parvalbumin exprimiert, ist die Chandelierzelle, die aufgrund der Lokalisation ihrer Axonterminalen auf dem initialen Axonsegment ihrer Zielzellen auch axo-axonische Zelle genannt wird. Die Zielzellen dieses Zelltyps sind zu über 90 Prozent Körnerzellen (Soriano et al., 1990). Chandelierzellen liegen in der inneren Molekularschicht und im angrenzenden äußeren Teil der Körnerzellschicht, außerdem im Hilus. Die Dendriten der axo-axonischen Interneurone der Molekular- und Körnerzellschicht erstrecken sich bis in die äußere Molekularschicht, wo sie, ähnlich den Körnerzellen, synaptischen Eingang durch entorhinale und kommissurale Afferenzen erhalten. Hingegen sind Moosfasersynapsen nur sehr spärlich vorhanden, so dass man davon ausgeht, dass Chandelierzellen in dieser Lokalisation Körnerzellen überwiegend in Vorwärtsrichtung inhibieren (Soriano et al., 1990). Hingegen scheinen im Hilusbereich gelegene Chandelierzellen aufgrund einer dichten Innervation durch Moosfaserkollateralen primär der Feedbackinhibition zu dienen (Martinez et al., 1996).
Eine weitere, heterogene Gruppe von Interneuronen, deren Somata hauptsächlich im Hilusbereich liegen, zeichnet sich durch die vorzugsweise bzw. ausschließliche Innervation der Körnerzelldendriten aus. Für diese Zellpopulation wurde der Überbegriff „dendritische inhibitorische Zellen“ vorgeschlagen (Freund und Buzsaki, 1996). Abgesehen von der Verschiedenheit der Zielstrukturen unterscheidet sich diese Interneuronpopulation von den bisher geschilderten Korb- und Chandelier
Der wichtigste inhibitorische Neurotransmitter im adulten zerebralen Kortex der Säugetiere ist die γ-Aminobuttersäure (GABA). Auch in der Hippocampusformation ist die inhibitorische synaptische Transmission durch Interneurone hauptsächlich GABA-vermittelt (Roberts, 1974), wohingegen die ebenfalls inhibitorisch wirksame Aminosäure Glycin nur eine untergeordnete Rolle spielt. Innerhalb
GABAerger Axonterminale entsteht durch Transaminierung aus α—Ketoglutarat Glutamat, welches durch das Enzym Glutamatdecarboxylase (GAD) in GABA umgewandelt wird. GABA wird in synaptische Vesikel aufgenommen und mittels Calcium-abhängiger Exozytose in den synaptischen Spalt freigesetzt. Leitet man von einer kortikalen Prinzipalzelle intrazellulär monosynaptisch übertragene Hyperpolarisationen ab, so zeigen diese ein frühes Maximum nach ca. 10 ms und ein spätes Maximum nach ca. 150 ms. Nach Applikation spezifischer Rezeptorantagonisten erweist sich die schnelle hyperpolarisierende Antwort als GABAA- die langsame Antwort als GABAB-vermittelt (Olsen und Avoli, 1997). GABAA-Rezeptoren sind heteropentamere Proteine und gehören zur Gruppe der ligandengesteuerten Ionenkanäle. Die Bindung von GABA an den Rezeptor führt direkt zu einer Konformationsänderung der Membranpore, die dadurch durchlässiger für Chloridionen wird. Es resultiert ein Nettoeinwärtsstrom negativ geladener Chloridionen. Neben der Bindungsstelle für GABA verfügt der GABAA-Rezeptor über mehrere andere Bindungsstellen, unter anderem für Benzodiazepine und Barbiturate, durch deren Besetzung die Funktion des Rezeptors moduliert wird (Mohler, 1992). GABAA-Rezeptoren sind überwiegend postsynaptisch lokalisiert. GABAB-Rezeptoren ge
Das neurobiologische Korrelat eines epileptischen Anfalls besteht darin, dass in einer größeren Population von Prinzipalzellen eine anhaltende Depolarisierung mit übergelagerten multiplen hochfrequenten Aktionspotenzialen auftritt (Ayala, 1983). Dieses Phänomen entsteht aufgrund einer Hyperexzitabilität der beteiligten Zellen, die prinzipiell auf einer verstärkten exzitatorischen oder einer verminderten inhibitorischen Neurotransmission beruhen kann. Ein nahe liegendes Argument für die Hypothese eines Ungleichgewichts zwischen Exzitation und Inhibition als Grundlage epileptischer Aktivität liefert die Wirkungsweise gängiger anti- und prokonvulsiver Substanzen: Die Wirkung einiger antikonvulsiv wirksamer Medikamente beruht auf einer Verstärkung der GABA-Wirkung. Hierzu zählen die Benzodiazepine, die die Bindung von GABA an den GABA-Rezeptor verstärken, die Barbiturate, die die Öffnungszeit des Chloridkanals verlängern, sowie einige neuere Antikonvulsiva, Tiagabin und Vigabatrin, die den GABA-Gehalt im synaptischen Spalt erhöhen (Kwan et al., 2001). Umgekehrt wirken GABA-Antagonisten wie Bicucullin und Picrotoxin im Tiermodell prokonvulsiv. Alternativ ist eine prokonvul
Der Begriff der Disinhibitionshypothese im Zusammenhang mit dem Krankheitsbild der Epilepsie wurde ursprünglich aufgrund des Befundes einer erhöhten Zahl GABAerger Interneurone und GABAerger Nervenendigungen in mongolischen Wüstenrennmäusen mit angeborener Epilepsie geprägt (Peterson et al., 1985). Die Autoren folgerten, dass eine gesteigerte Inhibition von Interneuronen durch andere Interneurone zu einer Disinhibition der Körnerzellen und letztlich zum Auftreten von Anfällen führe. Unter Einsatz moderner Nachweismethoden hat sich das ursprünglich der Hypothese zugrunde liegende Ergebnis als nicht haltbar erwiesen (Buckmaster et al., 2000). Das grundsätzliche Prinzip einer Disinhibition von Prinzipalzellen als Ursache epileptischer Aktivität gilt jedoch bis heute. Ein Versagen der inhibitorischen Kontrolle im Zusammenhang mit einer Epilepsie wurde bisher sowohl in experimentellen Modellen als auch beim Menschen auf verschiedenen Ebenen nachgewiesen. Mögliche Mechanismen des Inhibitionsverlustes beinhalten unter anderem einen Untergang von Interneuronen (de Lanerolle et al., 1989; Obenaus et al., 1993), Veränderungen der Netzwerkverbindungen von Interneuronen (Sloviter, 1991b), der GABA-Freisetzung (Hirsch et al., 1999) oder der Zusammensetzung von GABA-Rezeptoren (Fritschy et al., 1999).
In der vorliegenden Arbeit wurden in einem tierexperimentellen Modell das Auftreten epileptischer Anfälle sowie elektrophysiologische Veränderungen im Gyrus dentatus nach Status epilepticus untersucht.
Die folgenden Hypothesen sollten überprüft werden:
Der elektrisch induzierte Status epilepticus führt bei einem Großteil der Versuchstiere zur Entwicklung einer chronischen Epilepsie in Form von rekurrenten spontanen Anfällen.
Nach elektrisch induziertem Status epilepticus kommt es im Gyrus dentatus zu einem Verlust der rekurrenten Inhibition.
Die Erregbarkeit der Prinzipalzellen des Gyrus dentatus ist nach Status epilepticus gesteigert.
Infolge einer elektrischen Stimulation unter medikamentöser Unterdrückung der epileptischen Aktivität kommt es weder zu signifikanten Veränderungen der elektrophysiologisch messbaren Parameter noch zu einem Auftreten von Anfällen.
Für die Punkte 1 bis 3 sollten zudem folgende Fragen beantwortet werden:
Welchen Einfluss hat die Dauer des Status epilepticus auf die Messgrößen?
Wie entwickeln sich die Untersuchungsparameter im zeitlichen Verlauf nach Status epilepticus?
Für die Versuche wurden männliche Wistar-Ratten (Charles River, bezogen über Tierzucht Schönwalde, Deutschland) im Alter von 6-8 Wochen mit einem Gewicht von 220-460 g verwendet. Vor der Operation wurden die Tiere in Gruppen zu fünf bis sechs in Kunststoffboxen („Typ 4“, 55 x 33 x 20 cm, Ebeco, Deutschland) mit Gitterdeckeln („Typ 4 Standard“, 55,7 x 33,2 x 0,5 cm, Ebeco, Deutschland) gehalten, nach der Operation einzeln in kleineren Kunststoffboxen („Typ 3“, 37,5 x 21,5 x 15 cm, Ebeco, Deutschland) mit erhöhten Deckeln („Typ 3-erhöht“, 37,9 x 21,7 x 5 cm, Ebeco, Deutschland). Die Tiere hatten freien Zugang zu Wasser und Futter („Altromin 1326 Standard-Diät Ratten-Mäuse“, Altromin, Lage, Deutschland). Die Haltung der Tiere erfolgte in Räumen mit konstant gehaltener Temperatur (19-23°C) und Luftfeuchtigkeit (55-60%) bei einem 12stündigen Hell-Dunkel-Wechsel. Die Käfigstreu („Altromin animal bedding“, Altromin, Lage, Deutschland) wurde wenigstens einmal wöchentlich gewechselt.
Die Haltung und Behandlung der Versuchstiere erfolgte gemäß dem in Deutschland geltenden Tierschutzgesetz (TierSchG, 5. Abschnitt, §7-§9 Tierversuche). Sämtliche Eingriffe und Prozeduren waren vom Landesamt für Arbeitsschutz, Gesundheitsschutz und technische Sicherheit Berlin genehmigt (Genehmigungsnummer G 0226/00).
Nach Implantation von Elektroden in den Hippocampus und der nachfolgenden elektrischen Induktion eines selbsterhaltenden Status epilepticus durch Tractus perforans-Stimulation wurden das Auftreten von spontanen Anfällen sowie elektrophysiologische Parameter im Gyrus dentatus zu drei verschiedenen Zeitpunkten untersucht. Die Untersuchungszeitpunkte waren: 7-11 Tage, 28-32 Tage und 56-60 Tage nach Status epilepticus. Zur Vereinfachung werden die Messzeitpunkte im Folgenden als eine Woche, vier Wochen und acht Wochen nach Status epilepticus bezeichnet. Zusätzlich wurden die elektrophysiologischen Messungen
Als Ableitelektrode diente eine 0,28 mm dicke, Polymide-isolierte Edelstahl-Elektrode mit Sockel (intracranial electrode with socket, E363/1, Plastics One Inc., USA), für die bipolare Stimulationselektrode wurden zwei 0.15 mm dicke Formvar-isolierte Edelstahlelektroden mit Sockel (intracranial electrode with socket, E363/3, Plastics One Inc., USA) eng verdrillt. Für die Erdeelektrode wurden zwei ca. 3 cm lange Silberdrähte (Silberdraht, 0,2 mm Durchmesser, hart, Allgemeine Gold- und Silberscheideanstalt AG, Pforzheim, Deutschland) an einen Elektrodensockel (socket contact, E363/0, Plastics One Inc., USA) gelötet. Alle drei Elektrodensockel hatten die gleiche Größe.
Die Versuchstiere wurden durch intraperitoneale Injektion von Pentobarbital (4 g Pentobarbital/500 ml Aqua dest. +500 ml Propylenglykol) in einer Dosierung von 52 mg Pentobarbital/kg Körpergewicht anästhesiert. Mit dem Beginn der Operation wurde abgewartet, bis auf das Setzen von Schmerzreizen keine Abwehrreaktion („tail pinch response“) mehr erfolgte. In gleicher Weise wurde die Narkosetiefe während der Operation kontrolliert, gegebenenfalls wurde in 1 ml-(entsprechend 4 mg Wirkstoff) Dosen nachanästhesiert. Zum Schutz vor Austrocknung wurden die Augen mit Panthenol-Salbe (Bepanthen Augen-und Nasensalbe, Roche, Deutschland) bestrichen. Nach Rasur des Kopffelles mit einem handelsüblichen Elektrorasierer wurde der Kopf der Tiere in einen stereotaktischen Rahmen eingespannt. Hierbei wurde der Schädel zunächst seitlich über Ohrhalterungen, danach in Längsrichtung mit Hilfe eines Nasenbügels fixiert. Mittels eines alkoholischen Hautdesinfizienz (Frekaderm®, Fresenius AG, Bad Homburg, Deutschland) wurde die Kopfhaut desinfiziert und hierauf mit Hilfe von Schere und Pinzette kreisförmig eröffnet. Die nun sichtbare Kalotte wurde mittels eines Knochenschabers aufgeraut, um eine bessere Haftfläche für den später zu applizierenden Dentalkunststoff zu schaffen, und mit 3 % H2O2 und Zellstofftupfern gereinigt und getrocknet. Die Fixierung des Schädels in der Halterung wurde nun durch Höhenverstellung des Nasenbügels so angepasst, dass Lambda, die Kreuzungsstelle der sagittalen und hinteren Koronarnaht, 1 mm tiefer als das Bregma, die Kreuzungsstelle der sagittalen und vorderen Koronarnaht, zu liegen kam. Um die Positionen der Bohrlöcher für die Elektroden zu markieren, wurde eine an ihrer Öffnung begradigte, in Tinte getauchte Kanüle in die Halterung eines der Stereotaxiearme eingespannt und auf das Bregma aufgesetzt. Die Bregma-Koordinaten wurden abgelesen, und relativ zu diesen Werten die Koordinaten der Bohrlöcher für die Stimulations- und Ableitelektrode berechnet, eingestellt und mit Tinte markiert. Die Koordinaten für die Stimulations- und Ableitelektrode bzw. die Bohrlöcher waren: Bregma +6,9 mm posterior, +4,1 mm lateral (Stimulation) bzw. Bregma +3,1 mm posterior, +1,9 mm lateral (Ableitung). Die Auswahl der Koordinaten für die Elektrodenpositionierung im Angular bundle des Tractus perforans bzw. der Körnerzellschicht des Gyrus dentatus erfolgte nach dem stereotaktischen Atlas
Nach Erreichen der endgültigen Elektrodenposition wurde die Kalotte erneut mit Hilfe von 3 % H2O2 gesäubert und getrocknet. Die Bohrlöcher wurden mit Sekundenkleber (UHU® Sekundenkleber, UHU GmbH & Co. KG, Bühl, Deutschland) verschlossen. Die Elektrodensockel wurden in einen Elektrodenhalter (electrode pedestal, MS363, Plastics One Inc., USA) eingefügt, und die gesamte Anordnung mit kaltpolymerisierendem Dentalkunststoff (Paladur®, Heraeus Kulzer, Hanau, Deutschland) an der Kalotte fixiert. Um postoperativen Wundschmerz zu vermeiden, wurden die Wundränder mit Lidocainspray (Xylocain® Pumpspray, AstroZeneca GmbH, Wedel, Deutschland) anästhesiert. Sobald die Kunststoffmasse ausgehärtet war, wurden die Tiere aus der stereotaktischen Halterung ausgespannt und in den mit Hilfe eines Heizkissens vorgewärmten Käfig gelegt. Im Bereich des Nackens wurden 5 ml Ringer-Lösung subkutan injiziert. Die Tiere blieben unter Überwachung, bis aus lebhaften spontanen Bewegungen auf ein Nachlassen der Narkosewirkung geschlossen werden konnte (ca. 1 Stunde nach Operationsende).
Nach einer Regenerationszeit von 8-10 Tagen nach der Implantation der
Elektroden wurde durch kontinuierliche elektrische Stimulation des Tractus perforans ein selbsterhaltender Status epilepticus induziert. Hierfür wurden die wachen, frei beweglichen Tiere mittels des Kopfsteckers über ein Kabel (Six Channel Connector Cable, 363-363 6TCS, Plastics One Inc, USA) und eine drehbare Halterung (Swivel Commutator, SL6C, Plastics One Inc, USA) an die Stimulations- und Messeinrichtung angeschlossen (siehe Abbildung 5).
hochamplitudige (8-10 mV) Entladungen mit einer Frequenz > 1 Hz (siehe Abbildung 6). Klinisch zeichnete sich der Status epilepticus aus durch stereotype, Explorieren ähnelnde Bewegungen mit Gesichtsbewegungen (Kauen, Grimassieren) und Kopfnicken, im Abstand von einigen Minuten unterbrochen von generalisierten motorischen Anfällen mit Vorderextremitätenkloni, Aufrichten und Umfallen (Anfallsschweregrade 4 und 5 nach Racine). Beide Parameter, klinische und elektrographische, hielten über das Ende der Stimulation hinaus für mehrere Stunden an, so dass von einem selbsterhaltenden Status epilepticus, nach der englischen Bezeichnung „self sustaining status epilepticus“ im Folgenden als SSSE abgekürzt, gesprochen werden kann. Um den möglicherweise durch die Stromapplikation entstehenden Schaden in allen Versuchstieren konstant zu halten, wurden alle Tiere über zwei Stunden stimuliert, auch wenn ein Status epilepticus schon nach deutlich kürzerer Stimulationszeit erreicht war. Nach einer Dauer von 5 Minuten bzw. 3 Stunden nach Stimulationsende wurde der SSSE durch intraperitoneale Injektion von 30 mg Pentobarbital/kg Körpergewicht beendet. Hierbei sistierten zunächst die motorischen Entäußerungen, gefolgt von einer Abnahme der Spikeamplitude und -frequenz im EEG. Bis zu einem völligen Sistieren der Spikeaktivität als Kriterium der definitiven Statusunterbrechung vergingen nach der Injektion etwa 5-10 Minuten. Anschließend wurden die Tiere über drei Stunden auf das Wiederauftreten von epileptischer Aktivität überwacht, was bei keinem der Tiere der Fall war. Tieren beider Kontrollgruppen wurde zum gleichen Zeitpunkt nach Elektrodenimplantation, 8-10 Tage, dieselbe Dosis Pentobarbital (30 mg/kg Kör
Alle vier Versuchsgruppen wurden zu drei Zeitpunkten, eine Woche, vier Wochen und acht Wochen nach Status epilepticus über jeweils 48 Stunden per Videoüberwachung auf das Auftreten spontaner Anfälle untersucht. Das Filmen der Tiere in den oben geschilderten Käfigen erwies sich als problematisch, da zum einen die Gitterstäbe die Sicht behinderten, zum anderen sich die Tiere zu einem grossen Teil der Zeit unter den Futterluken aufhielten und so der Sicht entzogen waren. Daher wurden die Tiere während der Videoaufzeichnung in eigens angefertigten Plexiglasboxen gehalten. Die vier Boxen waren 55 cm hoch, 40 cm lang und 30 cm breit, nach oben offen und auf eine 1cm dicke Spanplatte montiert. In eine der Seitenwände war jeweils in für die Tiere gut erreichbarer Höhe eine Wasserflaschenhalterung angeschraubt. Der Boden der Boxen wurde mit Streu bedeckt, Futter wurde lose ausgelegt. Mittels einer mittig über den Boxen angebrachten digitalen Kamera (Schwarz-Weiß-System CF8/4 DX, Kappa, Gleichen, Deutschland) wurden jeweils bis zu vier Tiere gleichzeitig über 48 Stunden gefilmt. Die Kamera war an einen Zeitraffer-Videorekorder (Time Lapse Video Cassette Recorder, JVC, Japan) angeschlossen, mit dessen Hilfe die Bilder mit einer Frequenz von 6/s auf VHS-Videokassetten aufgezeichnet wurden. Aufgrund der
Die elektrophysiologischen Messungen wurden in allen vier Versuchsgruppen direkt vor der Stimulation bzw. Pentobarbitalinjektion und zu den gleichen Zeitpunkten nach SSSE wie die Videoüberwachung durchgeführt. Als Einschlusskriterium für die Messung galt zu allen Zeitpunkten ein Summenaktionspotenzial größer als 2 mV. Es wurden jeweils zunächst fünf Feldpotenziale (fEPSPs) aufgezeichnet. Zur Auslösung der Potenziale wurde der Tractus perforans über die bipolare Stimulationselektrode mit einzelnen Rechteckpulsen von 150 µs Dauer gereizt. Es wurde die kleinste Stromstärke, die noch ein maximales Summenaktionspotenzial auslöste (3-8 mA) gewählt, zwischen den Einzelreizen wurde jeweils 40 Sekunden abgewartet. Unter Beibehaltung der Stimulationsparameter wurden als nächstes Einzelreizpaare (Paired pulse) abgegeben. Die Interpulsintervalle betrugen 20, 25, 30, 40, 50, 100, 300, 500 und 1000 ms. Für jedes Intervall wurde jeweils eine Messung aufgezeichnet. Der zeitliche Abstand zwischen den Reizpaaren betrug 40 Sekunden.
Zur Beurteilung der Exzitabilität der Körnerzellen wurden folgende Parameter ausgewertet: Als Maß für die Geschwindigkeit der Depolarisation wurde die Latenz des Summenaktionspotenzials (SAP) gemessen. Die SAP-Latenz wurde definiert als die Zeit zwischen dem Stimulationsartefakt und dem negativen Umkehrpunkt des Summenaktionspotenzials in Millisekunden (ms). Für die Berechnung der Amplitude des Summenaktionspotenzials als Kriterium für die Menge gleichzeitig entladender Körnerzellen wurde der Mittelwert aus dem absteigenden und dem aufsteigenden Schenkel des Summenaktionspotenzials gebildet. Abbildung 8 zeigt die verwendeten Messparameter am Beispiel eines typischen Feldpotenzials. Für beide genannten Einzelreizparameter wurden jeweils in einem Tier die Werte von fünf Einzelreizen gemittelt. Für die SAP-Amplitude wurden die Mittelwerte der Ba
Die Paired pulse-Inhibition als Maß für die rekurrente Hemmung im synaptischen Schaltkreis des Gyrus dentatus wurde mittels der Paired pulse-Ratio quantifiziert: Hierfür wurde die Amplitude des Summenaktionspotenzials der zweiten Reizantwort zur Amplitude des Summenaktionspotenzials der ersten Reizantwort ins Verhältnis gesetzt. Werte kleiner 1 entsprachen einer Inhibition der 2. Reizantwort, Werte größer 1 einer Fazilitierung. Zur graphischen Darstellung des Paired pulse-Verhaltens wurde der Wert der Paired pulse-Ratio auf der y-Achse eines Diagramms gegen das jeweilige Interpulsintervall auf der x-Achse aufgetragen. Alle elektrophysiologischen Parameter wurden mit Hilfe der Softwareprogramme
Die statistische Auswertung der Daten erfolgte unter Verwendung des Programms Winstat (Kalmia Co. Inc., Cambridge MA, USA). Für alle Daten wurde das arithmetische Mittel errechnet und in der Form Mittelwert ± Standardabweichung (SD) angegeben. Für die Beurteilung von Veränderungen innerhalb der einzelnen Gruppen vor und nach der Behandlung (SSSE/Stimulation in Narkose/Injektion von Barbiturat) wurde ein t-Test für gepaarte Daten eingesetzt. Unverbundene Daten wie die Anzahl der Anfälle in den verschiedenen Gruppen wurden unter Verwendung eines Kruskal-Wallis-Tests verglichen, nicht-parametrische Daten wie der Schweregrad der Anfälle mittels des Mann-Whitney-U-Tests. Für den Ver
Von insgesamt 74 mit dem Ziele der Induktion eines SSSE im wachen Zustand stimulierten Tieren entwickelten 59 Tiere, entsprechend 79,7 Prozent, einen Status epilepticus. Bei 12 Tieren, entsprechend 16,2 Prozent, konnte kein SSSE induziert werden. Diese Tiere zeigten nach Beginn der kontinuierlichen elektrischen Stimulation zunächst ein stimulationstypisches Verhalten und EEG, d.h. Stereotypien, wiederkehrende generalisierte Anfälle und hochamplitudige Spikes, beide Phänomene sistierten jedoch im weiteren Verlauf der Stimulation und traten nicht erneut auf. Drei Tiere (4,1 Prozent) verstarben noch während der zweistündigen Stromapplikation vor der Etablierung eines SSSE, von den 59 mit der Folge einer Statusentwicklung stimulierten Tieren verstarben 11 innerhalb der ersten 24 Stunden nach Beendigung des Status epilepticus. Die Letalität betrug demnach insgesamt 19 Prozent. Bei den 59 erfolgreich stimulierten Tieren betrug die Latenz bis zur Etablierung eines SSSE nach Beginn der Stimulation im Mittel 48 Minuten, variierte jedoch stark von Tier zu Tier zwischen einem Minimum von 23 und einem Maximum von 83 Minuten. Zwischen den beiden Versuchsgruppen bestanden hinsichtlich der Latenz bis zur Etablierung des Status epilepticus keine signifikanten Unterschiede (p = 0,54).
Nach Aussetzen der elektrischen Stimulation verblieben die Tiere bis zur Applikation von Pentobarbital im Status epilepticus. Dieser selbsterhaltende, d.h. stimulationsunsabhängige, Status epilepticus unterschied sich klinisch nicht von dem schon während der Stimulation aufgetretenen Bild. In beiden Fällen zeigten die Tiere zwei sich abwechselnde Formen von epileptischer Aktivität: Aus einem konstanten stereotypen Verhalten mit bewegungslosem Verharren oder diskretem Schnuppern, Kauen und Kopfnicken („Explorieren“) entwickelten sich in wechselndem zeitlichen Abstand Phasen stärker ausgeprägter motorischer Aktivität. Letztere bestanden in generalisierten Anfällen mit Kloni der Vorderextremitäten und Auf
(p = 0,180).
Bei der Auswertung der Videobänder hinsichtlich des Auftretens spontaner epileptischer Anfälle ergaben sich die folgenden Anfallszahlen: In der ersten Beobachtungsperiode, eine Woche nach Status epilepticus, trat in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe bei zwei von 13 Tieren in 48 Stunden ein spontaner Anfall auf. Im selben Beobachtungszeitraum trat in der 3 Stunden-SSSE-Gruppe bei einem von 14 überwachten Tieren ein Anfall auf. In der zweiten Beobachtungsperiode, vier Wochen nach Status epilepticus, traten in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe bei vier von 13 beobachteten Tieren Anfälle auf, in der 3 Stunden-SSSE-Gruppe bei sechs von elf beobachteten Tieren. Im dritten Überwachungszeitraum, acht Wochen nach Status epilepticus, wurden in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe bei fünf von zehn Tieren Anfälle beobachtet, in der 3 Stunden-SSSE-Gruppe bei sieben von neun Tieren. Der Anteil von epileptischen Tieren war in der 3 Stunden-SSSE-Gruppe
Die Anzahl der spontanen Anfälle variierte zwischen den einzelnen Tieren zwischen einem und sieben Anfällen in 48 Stunden. Alle drei nach einer Woche epileptisch gewordenen Tiere aus den beiden Statusgruppen hatten je einen Anfall
Mit der Videoüberwachungsmethode detektierbare Anfälle waren sämtlich den Schweregraden 3 bis 5 nach Racine zuzuordnen. Generalisierte Anfälle des Schweregrades 3, also mit ein- und beidseitigen Kloni der vorderen Extremitäten, traten in den beiden Statusgruppen insgesamt elfmal auf, Anfälle mit zusätzlichem Aufrichten des Rumpfes, entsprechend Schweregrad 4, 27 mal, Anfälle mit Verlust der posturalen Kontrolle, entsprechend Schweregrad 5, zehnmal. Die Schweregrade waren weder zwischen den beiden Versuchsgruppen (3 Stunden-SSSE-Gruppe/5 Minuten-SSSE-Gruppe vier Wochen post: p = 0,21; acht Wochen post: p = 0,29), noch innerhalb der Gruppen zu den verschiedenen Beobachtungszeitspannen (3 Stunden-SSSE-Gruppe, vier Wochen post/acht Wochen post: p = 0,21; 5 Minuten-SSSE-Gruppe, vier Wochen post/acht Wochen post: p = 0,21) signifikant unterschiedlich.
Die Dauer der spontanen Anfälle betrug in allen beobachteten Tieren im Mittel 37 ± 18,5 Sekunden, der Median lag bei 40 Sekunden Anfallsdauer. Ein signifi
Mit der Ausnahme eines bei einem Tier der 3 Stunden-SSSE-Gruppe nach vier Wochen um 1:07 Uhr aufgetretenen Anfalles fanden alle Anfälle zwischen
Bei neun nach Stimulationsende für 3 Stunden im SSSE belassenen Tieren betrug die Amplitude des Summenaktionspotenzials vor Stimulation 11,9 ± 5,8 mV. Aufgrund der grossen interindividuellen Streuung der Amplitudenwerte zwischen minimal 3,3 mV und maximal 17,6 mV wurden die vor der Stimulation erho
Eine Woche nach SSSE betrug die SAP-Amplitude bei 9 Tieren im Mittel 85,9 ± 49,1 % des Ausgangswertes. Hierbei verhielten sich die Amplitudenänderungen in den einzelnen Tieren nicht einheitlich: in 3 Tieren vergrößerte sich die Amplitude im Vergleich zum Ausgangswert (104,7 %, 122,2 % und 181,3 %), in fünf Tieren nahm sie ab (18,3 %, 47,6 %, 63,3 %, 69,1 % und 78,3 %), in einem Tier blieb sie annähernd gleich (98,2 %). Statistisch ergab sich kein signifikanter Unterschied zwischen den eine Woche nach und den vor SSSE erhobenen Werten (p = 0,780).
Vier Wochen nach SSSE betrug die SAP-Amplitude im Mittel 83,1 ± 56,4 % des Ausgangswertes, eine Messung war zu diesem Zeitpunkt bei sechs Tieren möglich. Von diesen war die Amplitude im Vergleich zu den Ausgangswerten bei zwei Tieren vergrößert (128,1 % und 168,9 %), bei vier Tieren verringert (17,3 %, 45,8 %, 55,6 % und 82,7 %). Im statistischen Vergleich mit den Ausgangswerten der betreffenden sechs Tiere ergab sich kein signifikanter Unterschied (p = 0.556).
Acht Wochen nach SSSE war das Einschlusskriterium für die Messung (SAP > 2 mV) noch bei fünf Tieren erfüllt. Die SAP-Amplitude betrug im Mittel 63,7 ± 63,5 %. Dabei war die Amplitude bei einem Tier im Vergleich zum Ausgangswert vergrößert (175,5 %), bei den restlichen vier Tieren verringert (20,8 %, 34,8 %, 35,4 % und 51,8 %). Die Werte waren nicht signifikant unterschiedlich zu den in denselben Tieren vor Stimulation gemessenen Werten (p = 0,074). Die SAP-Amplitude vor und im zeitlichen Verlauf nach dreistündigem SSSE zeigt die Abbildung 13.
In acht nach der Beendigung der Stimulation 5 Minuten lang im Status epilepticus belassenen Tieren betrug die SAP-Amplitude vor der Stimulation 7,0 ± 4,9 mV.
Eine Woche nach SSSE betrug die SAP-Amplitude im Mittel 118,5 ± 52,6 % der Ausgangswerte (n = 8). Auch in dieser Gruppe war die Veränderung nicht einheitlich: In vier Tieren kam es zu einer Verringerung der SAP-Amplitude (54,1 %, 67,7 %, 71,7 % und 90,3 %), in 4 Tieren zu einer Vergrößerung (130,8 %, 162,1 %, 168,9 % und 174,2 %). Die Veränderungen waren im Vergleich zu den Ausgangswerten nicht signifikant (p = 0,890).
Vier Wochen nach SSSE war eine Messung bei fünf Tieren möglich, die SAP-Amplitude betrug im Mittel 104,4 ± 28,3 % der Ausgangswerte. Dieser Wert beruhte auf einer Amplitudenverringerung in drei Tieren (77,0 %, 83,0 % und 95,9 %)
Acht Wochen nach SSSE konnten Einzelreize ausreichender Größe bei sieben Tieren ausgelöst werden, die SAP-Amplitude betrug im Mittel 183,2 ± 120,7 % des jeweiligen Ausgangswertes. Dabei fand sich bei drei der Tiere eine verminderte SAP-Amplitude (76,0 %, 83,7 % und 84,7 %), bei vier Tieren eine teils sehr stark ausgeprägte Amplitudenzunahme (161,2 %, 233,9 %, 234,2 % und 408,4 %). Der Unterschied zu den Ausgangswerten war statistisch nicht signifikant (p = 0,287). Abbildung 14 zeigt die SAP-Amplitude vor und im zeitlichen Verlauf nach fünfminütigem SSSE.
In der Gruppe der unter Pentobarbital stimulierten Tiere betrug die SAP-Amplitude vor der Stimulation im Mittel 10,0 ± 7,2 mV (n = 10).
Eine Woche nach der Stimulation war ein ausreichend großes Potenzial in sechs Tieren auslösbar, die SAP-Amplitude betrug im Mittel 91,4 ± 55,3 % des Ausgangswertes. Dabei war die Amplitude in drei Tieren verringert (26,6 %, 30,8 % und 86,6 %), in drei Tieren vergrößert (114,1 %, 121,1 % und 169,1 %). Ein signifikanter Unterschied zu den vor der Stimulation gemessenen Werten bestand nicht (p = 0,365).
Vier Wochen nach Stimulation betrug die mittlere SAP-Amplitude in sieben Tieren 68,7 ± 43,2 %. Eine im Vergleich zum vor der Stimulation gemessenen Wert vergrößerte Amplitude fand sich in einem Tier (142,7 %), eine annähernd gleiche
ebenfalls in einem Tier (101,8 %), eine verringerte Amplitude bei den restlichen fünf Tieren (28,3 %, 35,3 %, 39,6 %, 44,0 % und 88,9 %). Die Veränderung der SAP-Amplitude war nicht signifikant unterschiedlich zu den Ausgangswerten (p = 0.080).
Acht Wochen nach Stimulation war eine SAP-Amplitude größer als 2 mV bei fünf Tieren zu erhalten, die mittlere SAP-Amplitude betrug 104,2 ± 61,1 % der Ausgangswerte. Dieser Mittelwert begründet sich auf eine Amplitudenvergrößerung in drei Tieren (115,5 %, 120,5 % und 187 %) und eine Amplitudenverminderung in zwei Tieren (22,7 % und 74,4 %). Es bestand kein statistisch signifikanter Unterschied zu den vor Stimulation gemessenen Werten (p = 0.920). Die SAP-Amplitude vor und im zeitlichen Verlauf nach der Stimulation unter Pentobarbital zeigt Abbildung 15.
Die SAP-Amplitude der mit Elektroden implantierten, nicht stimulierten Tiere betrug vor der Injektion von Pentobarbital (zum Zeitpunkt der Stimulation in den anderen Gruppen) im Mittel 5,00 ± 1,82 mV (n = 11).
Eine Woche nach Barbituratinjektion betrug die SAP-Amplitude bei elf Tieren im Mittel 119,0 ± 43,2 % des Ausgangswertes. Die Amplitude war bei sieben Tieren im Vergleich zum Ausgangswert vergrößert (103,4 %, 106,2 %, 113,3 %, 135,1 %, 151,1 %, 184,2 % und 192,2 %), bei drei Tieren verringert (96,9 %, 50,9 % und 77,8 %) und bei einem Tier annähernd gleich geblieben (97,5 %). Die Werte waren nicht signifikant unterschiedlich zu den Ausgangswerten (p = 0,271).
Vier Wochen nach Barbituratinjektion betrug die SAP-Amplitude bei acht Tieren im Mittel 89,8 ± 25,1 % des Ausgangswertes. Eine im Vergleich zum Ausgangswert
Acht Wochen nach Barbituratinjektion war ein suffizientes SAP bei sechs Tieren auslösbar, die SAP-Amplitude betrug im Mittel 86,6 ± 27,6 % des Ausgangswertes. Dabei war die SAP-Amplitude im Vergleich zum Ausgangswert bei vier Tieren vermindert (61,0 %, 62,3 %, 65,1 % und 93,8 %), bei zwei Tieren vergrößert (117,2 % und 120,0 %). Verglichen mit den Ausgangswerten fanden sich keine signifikanten Unterschiede (p = 0,467). Abbildung 16 zeigt die SAP-Amplitude vor und im Zeitverlauf nach Barbituratinjektion.
In der Gruppe der Tiere mit nach Stimulationsende drei Stunden andauerndem Status epilepticus betrug die SAP-Latenz vor der Stimulation im Durchschnitt 3,01 ± 0,15 ms (n = 9).
Eine Woche nach SSSE betrug die durchschnittliche SAP-Latenz 3,23 ± 0,24 ms (n = 9). Zu einer Latenzverlängerung kam es in allen mit Ausnahme von zwei Tieren. Die Latenz war zu diesem Zeitpunkt nicht signifikant länger als vor der Stimulation (p = 0,512).
Vier Wochen nach SSSE betrug die SAP-Latenz in sechs Tieren im Durchschnitt 3,04 ± 0,51 ms. Dabei fand sich eine Verlängerung der Latenz in zwei, eine Verkürzung in vier Tieren.
Acht Wochen nach SSSE war die SAP-Latenz in insgesamt fünf Tieren im Mittel leicht verlängert auf 3,11 ± 0,40 ms. Bei zwei der Tiere fand sich eine Latenzverkürzung, bei drei Tieren eine Verlängerung. Zu den beiden späteren Messzeitpunkten nach Status epilepticus waren die Latenzen nicht signifikant unterschiedlich zu den vor Statusinduktion erhobenen Werten (vier Wochen post: p = 0,956, acht Wochen post: p = 0,566). Abbildung 17 zeigt die SAP-Latenz vor und zu den drei Messzeitpunkten nach Status epilepticus.
In der Gruppe der Tiere mit einer Statusdauer von fünf Minuten nach Ende der Stimulation betrug die SAP-Latenz vor Stimulation im Mittel 3,25 ± 0,37 ms (n = 8).
Eine Woche nach SSSE war die SAP-Latenz im Mittel geringfügig verlängert auf 3,29 ± 0,45 ms (n= 8). Im Einzelnen war die Latenz in 4 Tieren verkürzt, in 3 Tieren verlängert und in einem Tier exakt gleich. Das Ergebnis war nicht signifikant unterschiedlich zu den vor Stimulation erhobenen Werten (p = 0,994).
Vier Wochen nach SSSE war die SAP-Latenz im Durchschnitt auf 2.86 ± 0.25 ms verkürzt (n = 5). Eine Latenzverkürzung lag bei drei Tieren vor, eine Verlängerung bei einem Tier, bei einem weiteren Tier war die Latenz annähernd unverändert. Es bestand kein signifikanter Unterschied zu den Ausgangswerten (p = 0,172).
Acht Wochen nach SSSE war die durchschnittliche SAP-Latenz weiter reduziert
Bei zehn unter Pentobarbital stimulierten Tieren betrug die SAP-Latenz vor Stimulation im Durchschnitt 3,19 ± 0,34 ms.
Eine Woche nach Stimulation war die SAP-Latenz im Mittel leicht verlängert auf 3,27 ± 0,28 ms (n = 6). Im Einzelnen betrachtet war die Latenz in zwei Tieren verkürzt, in 3 Tieren annähernd unverändert und in einem Tier verlängert.
Vier Wochen nach Stimulation war die durchschnittliche SAP-Latenz weiter verlängert auf 3,42 ± 0,24 ms (n = 7). Dabei war die Latenz in einem Tier im Vergleich zum Ausgangswert exakt gleich, in zwei Tieren annähernd gleich und in vier Tieren verlängert.
Acht Wochen nach Stimulation hatte die mittlere SAP-Latenz mit 3,20 ± 0,18 ms wieder annähernd den Ausgangswert erreicht (n = 5). Bei zwei der Tiere war die Latenz verkürzt, bei einem verlängert, bei zwei Tieren annähernd gleich. Zu keinem der drei untersuchten Zeitpunkte war das Ergebnis signifikant unterschiedlich zu den vor der Stimulation erhobenen Messwerten (eine Woche post: p = 0,577, vier Wochen post: p = 0,081, acht Wochen post: p = 0,443). Die SAP-Latenz vor und im zeitlichen Verlauf nach der Stimulation unter Barbiturat zeigt Abbildung 19.
Vor der Injektion von Pentobarbital (zum Zeitpunkt der Stimulation in den anderen Versuchsgruppen) betrug die mittlere SAP-Latenz in elf Tieren 3,05 ± 0,42 ms.
Eine Woche nach Barbituratinjektion war die SAP-Latenz im Mittel mit 3,06 ± 0,37 ms annähernd gleich geblieben (n = 11). Bei Betrachtung der Messwerte der einzelnen Tiere war die Latenz in zwei Tieren verlängert, in vier Tieren verkürzt und in fünf Tieren annähernd unverändert.
Vier Wochen nach Barbituratinjektion zeigte sich die SAP-Latenz im Mittel leicht verkürzt auf 2,87 ± 0,38 ms (n = 8). Verglichen mit den Ausgangswerten war die Latenz in einem Tier verlängert, in vier Tieren verkürzt, in zwei Tieren annähernd und in einem Tier exakt gleich.
Das Paired pulse-Verhalten wurde in insgesamt 38 Tieren unter Kontrollbedingungen vor Statusinduktion gemessen. Die mittlere Ratio aus der Amplitude des zweiten Summenaktionspotenzials zur Amplitude des ersten (SAP2 (mV)/SAP1 (mV)) ergab für die einzelnen Interpulsintervalle (IPI) die folgenden
Das Paired pulse-Verhalten wurde bei neun Tieren, bei denen der Status epilepticus 3 Stunden nach Stimulationsende beendet worden war, nach Ablauf von einer Woche gemessen. Es ergaben sich die folgenden Werte für die Paired pulse-Ratio: bei IPI 20 ms 0,64 ± 0,36, bei IPI 25 ms 0,70 ± 0,30, bei IPI 30 ms 0,75 ± 0,25, bei IPI 40 ms 0,87 ± 0,22, bei IPI 50 ms 0,87 ± 0,08, bei IPI 100 ms 1,07 ± 0,13, bei IPI 300 ms 1,02 ± 0,21, bei IPI 500 ms 0,96 ± 0,13, bei IPI 1000 ms 1,00 ± 0,06. Im Vergleich zu den vor Statusinduktion in denselben Tieren erhobenen Kontrollwerten ergab sich nach einer Woche ein signifikanter Verlust der Inhibition der zweiten Reizantwort bei den kurzen Interpulsintervallen 20 ms (p = 0,001), 25 ms (p < 0,0001) und 30 ms (p < 0,0001), sowie bei den langen Interpulsintervallen
Vier Wochen nach Status epilepticus konnte eine Paired pulse-Messung bei sechs Tieren aus der 3 Stunden-SSSE-Gruppe durchgeführt werden. Für die Paired pulse-Ratio ergaben sich die folgenden Werte: bei IPI 20 ms 0,43 ± 0,24, bei IPI 25 ms 0,48 ± 0,17, bei IPI 30 ms 0,56 ± 0,20, bei IPI 40 ms 0,67 ± 0,28, bei IPI 50ms 0,81 ± 0,32, bei IPI 100 ms 0,90 ± 0,27, bei IPI 300 ms 0,86 ± 0,27, bei IPI 500 ms 0,88 ± 0,28, bei IPI 1000 ms 0,88 ± 0,30. Die Messwerte zeigten einen bei den
Zum dritten Messzeitpunkt, acht Wochen nach Status epilepticus, war eine Paired pulse-Messung bei fünf Tieren aus der 3 Stunden-SSSE-Gruppe möglich. Für die
Fasst man die zeitliche Entwicklung der Inhibition nach dreistündigem SSSE zusammen, so kam es eine Woche nach SSSE zu einem ausgeprägten Inhibitionsverlust vor allem bei den kurzen Interpulsintervallen 20 bis 40 ms. Im weiteren
Die Paired pulse-Ratio wurde bei acht Tieren, bei denen ein Status epilepticus fünf Minuten nach Ende der Stimulation beendet worden war, nach einer Woche bestimmt. Es ergaben sich die folgenden Werte: bei IPI 20 ms 0,40 ± 0,38, bei IPI 25 ms 0,47 ± 0,38, bei IPI 30 ms 0,48 ± 0,38, bei IPI 40 ms 0,65 ± 0,35, bei IPI 50 ms 0,83 ± 0,31, bei IPI 100 ms 1,03 ± 0,12, bei IPI 300 ms 1,01 ± 0,28, bei IPI 500 ms 0,93 ± 0,13, bei IPI 1000 ms 1,02 ± 0,12. Im Vergleich zu den Kontrollmessungen in denselben Tieren vor Statusinduktion war ein signifikanter Verlust der Inhibition der zweiten Reizantwort bei den Interpulsintervallen 20 ms (p < 0,05) und 30 ms (p < 0,05), sowie bei 300 ms (p < 0,05) zu verzeichnen. Zu den übrigen Reizabständen erhobene Verhältniswerte zeigten keine signifikanten Unterschiede zu den entsprechenden Kontrollen (IPI 25 ms: p = 0,134, IPI 40 ms: p = 0,538, IPI 50 ms: p = 0,456, IPI 100 ms: p = 0,421, IPI 500 ms: p = 0,067, IPI 1000 ms: p = 0,160).
Abbildung 27 zeigt die Paired pulse-Ratio zu den verschiedenen Interpulsintervallen vor und eine Woche nach Status epilepticus für die 5 Minuten-SSSE-Gruppe.
Vier Wochen nach SSSE konnte eine Paired pulse-Messung in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe bei sechs Tieren durchgeführt werden, mit den folgenden Ergebnissen für die Ratio: bei IPI 20 ms 0,36 ± 0,44, bei IPI 25 ms 0,48 ± 0,36, bei IPI 30 ms 0,43 ± 0,39, bei IPI 40 ms 0,52 ± 0,38, bei IPI 50 ms 0,58 ± 0,35, bei IPI 100 ms 0,79 ± 0,16, bei IPI 300 ms 0,78 ± 0,15, bei IPI 500 ms 0,83 ± 0,17, bei IPI 1000 ms 0,87 ± 0,13. Im Vergleich zum Messzeitpunkt eine Woche nach Status epilepticus lag bei den kurzen Interpulsintervallen ein leicht rückläufiger Inhibitionsverlust vor, dieser war im Vergleich zu den Ausgangswerten nur noch bei IPI 25 ms signifikant (p < 0,05). Außerdem ergab sich ein signifikanter Verlust der unter Kontrollbedingungen vorhandenen Fazilitierung bei 100 ms Interpulsintervall (p < 0.05). Die für die übrigen Reizabstände errechneten Verhältniswerte zeigten keine signifikanten Abweichungen von den vor SSSE erhobenen Werten (IPI 20 ms: p = 0,160, IPI 30 ms: p = 0,232, IPI 40 ms: p = 0,393, IPI 50 ms: p = 0,478, IPI 300 ms: p = 0,760, IPI 500 ms: p = 0,457, IPI 1000 ms: p = 0,777.) Abbildung 28
Acht Wochen nach Status epilepticus war eine Paired pulse-Messung bei sieben Tieren aus der 5 Minuten-SSSE-Gruppe möglich. Die Paired pulse-Ratio hatte die folgenden Werte angenommen: bei IPI 20 ms 0,40 ± 0,26, bei IPI 25 ms 0,48 ± 0,33, bei IPI 30 ms 0,51 ± 0,33, bei IPI 40 ms 0,61± 0,33, bei IPI 50 ms 0,72 ± 0,33, bei IPI 100 ms 0,99 ± 0,10, bei IPI 300 ms 0,82 ± 0,18, bei IPI 500 ms 0,79 ± 0,11, bei IPI 1000 ms 0,90 ± 0,17. Ein signifikanter Inhibitionsverlust bestand zu diesem Zeitpunkt lediglich bei 20 ms Interpulsintervall (p < 0,05), alle anderen Werte waren nicht signifikant unterschiedlich zu den Kontrollwerten (IPI 25 ms: p = 0,080, IPI 30 ms: p = 0,232, IPI 40 ms: p = 0,712, IPI 50 ms: p = 0,858, IPI 100 ms: p = 0,201, IPI 300 ms: p = 0,294, IPI 500 ms: p = 0,980, IPI 1000 ms: p =
Bei Betrachtung der Paired pulse-Inhibition im zeitlichen Verlauf nach fünfminütigem SSSE ergibt sich folgendes Ergebnis: der größte Inhibitionsverlust findet sich eine Woche nach SSSE, vier Wochen nach SSSE hat die Inhibition leicht wieder zugenommen, nähert sich acht Wochen nach SSSE aber nicht weiter den Ausgangswerten an. Der Verlauf der Inhibition in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe war unter den Tieren nicht einheitlich. Von sechs Tieren, für die zu allen drei Zeitpunkten Messwerte vorliegen, zeigten drei einen innerhalb der acht Wochen reversiblen Inhibitionsverlust. Bei zwei Tieren war der Inhibitionsverlust nach acht Wochen größer als nach einer Woche. Bei einem Tier war die Inhibition zu allen drei Zeitpunkten nicht beeinträchtigt. Abbildung 30 zeigt den zeitlichen Verlauf der maximalen Paired pulse-Inhibition bei 20 ms Interpulsintervall, gezeigt sind die Daten
(n = 6).
Das Paired pulse-Verhalten wurde bei sechs unter Pentobarbital stimulierten Tieren nach Ablauf von einer Woche gemessen. Die Berechnung der Paired pulse-Ratio ergab die folgenden Werte: bei IPI 20 ms 0,16 ± 0,25, bei IPI 25 ms 0,30 ± 0,35, bei IPI 30 ms 0,33 ± 0,35, bei IPI 40 ms 0,52 ± 0,34, bei IPI 50 ms 0,71 ± 0,31, bei IPI 100 ms 0,93 ± 0,28, bei IPI 300 ms 0,66 ± 0,18, bei IPI 500 ms 1,00 ± 0,37, bei IPI 1000 ms 0,97 ± 0,15. Es fanden sich keine signifikanten Abweichungen von den vor der Stimulation in denselben Tieren erhobenen Werten (IPI 20 ms: p = 0,671, IPI 25 ms: p = 0,656, IPI 30 ms: p = 0,676, IPI 40 ms: p = 0,324, IPI 50 ms: p = 0,266, IPI 100 ms: p = 0,138, IPI 300 ms: p = 0,218, IPI 500 ms: p = 0,377, IPI 1000 ms: p = 0,331). In Abbildung 31 ist die Paired pulse-Ratio
Vier Wochen nach Stimulation unter Pentobarbital konnte eine Paired pulse-Messung bei sieben Tieren durchgeführt werden, mit den folgenden Ergebnissen für die Ratio: bei IPI 20 ms 0,15 ± 0,21, bei IPI 25 ms 0,23 ± 0,34, bei IPI 30 ms 0,36 ± 0,41, bei IPI 40 ms 0,45 ± 0,40, bei IPI 50 ms 0,86 ± 0,32, bei IPI 100 ms 1,11 ± 0,22, bei IPI 300 ms 0,72 ± 0,19, bei IPI 500 ms 0,71 ± 0,41, bei IPI 1000 ms 0,63 ± 0,22. Damit ergab sich bei 1000 ms Reizabstand eine im Vergleich zum in derselben Population erhobenen Ausgangswert signifikant größere Inhibition der zweiten Reizantwort (p < 0,05). Für alle übrigen Interpulsintervalle bestanden keine signifikanten Unterschiede zu den vor der Stimulation erhobenen Kontrollwerten (IPI 20 ms: p = 0,574, IPI 25 ms: p = 0,597, IPI 30 ms: p = 0,339, IPI 40 ms: p = 0,393, IPI 50 ms: p = 0,221, IPI 100 ms: p = 0,831, IPI 300 ms: p = 0,278,
Acht Wochen nach der Stimulation unter Pentobarbital wurde eine Paired pulse-Messung bei sechs Tieren durchgeführt. Die Paired pulse-Ratio ergab die im Folgenden aufgeführten Werte: bei IPI 20 ms 0,18 ± 0,24, bei IPI 25 ms 0,31 ± 0,36, bei IPI 30 ms 0,35 ± 0,40, bei IPI 40 ms 0,59 ± 0,46, bei IPI 50 ms 0,61 ± 0,35, bei IPI 100 ms 0,98 ± 0,29, bei IPI 300 ms 0,67 ± 0,12, bei IPI 500 ms 1,04 ± 0,29, bei IPI 1000 ms 0,88 ± 0,19. Anstelle der unter Kontrollbedingungen vorhandenen Inhibition bei 500 ms IPI fand sich eine geringe Fazilitierung, der Unterschied war signifikant (p < 0,05). Sämtliche anderen Werte zeigten keine signifikanten Unterschiede zu den entsprechenden vor Stimulation erhobenen Werten (IPI 20 ms: p = 0,204, IPI 25 ms: p = 0,143, IPI 30 ms: p = 0,116, IPI 40 ms: p = 0,685, IPI 50 ms:
Bei Betrachtung der Mittelwerte findet sich im zeitlichen Verlauf nach der Stimulation unter Pentobarbital keine nennenswerte Beeinträchtigung der Paired pulse-Inhibition bei den kurzen Interpulsintervallen. Die Inhibition bei den langen Interpulsintervallen zeigte vier und acht Wochen nach der Stimulation teilweise signifikante, jedoch unsystematische Veränderungen. Im Einzelnen war bei vier von sechs Tieren, die zu allen drei Zeitpunkten gemessen wurden, die Inhibition zu keinem Zeitpunkt beeinträchtigt. Bei zwei Tieren bestand vier Wochen nach Stimulation ein mittelgradiger Inhibitionsverlust bei kurzen Interpulsintervallen, dieser war bei einem der Tiere reversibel, bei einem anhaltend. Abbildung 34 zeigt den zeitlichen Verlauf der Paired pulse-Inhibition bei 20 ms Interpulsintervall in der
Eine Paired pulse-Messung wurde bei elf Tieren aus der Gruppe der mit Elektroden implantierten, nicht stimulierten Tiere eine Woche nach Injektion von Pentobarbital durchgeführt. Für die Paired pulse-Ratio ergaben sich die folgenden Werte: bei IPI 20 ms 0,12 ± 0,20, bei IPI 25 ms 0,18 ± 0,18, bei IPI 30 ms 0,23 ± 0,23, bei IPI 40 ms 0,39 ± 0,21, bei IPI 50 ms 0,66 ± 0,21, bei IPI 100 ms 1,04 ± 0,18, bei IPI 300 ms 0,86 ± 0,09, bei IPI 500 ms 0,88 ± 0,12, bei IPI 1000 ms 0,88 ± 0,12, Zu den in denselben Tieren vor der Injektion von Pentobarbital erhobenen Kontrollwerten bestanden keinerlei signifikante Unterschiede (IPI 20 ms: p = 0,127, IPI 25 ms: p = 0,314, IPI 30 ms: p = 0,856, IPI 40 ms: p = 0,051, IPI 50 ms: p = 0,610, IPI 100 ms: p = 0,472, IPI 300 ms: p = 0,816, IPI 500 ms: p = 0,276, IPI
Zum zweiten Messzeitpunkt, vier Wochen nach Pentobarbitalinjektion, konnte die Paired pulse-Ratio bei acht Tieren mit dem folgenden Ergebnis gemessen werden: bei IPI 20 ms 0,00 ± 0, bei IPI 25 ms 0,18 ± 0,33, bei IPI 30 ms 0,23 ± 0,23, bei IPI 40 ms 0,50 ± 0,21, bei IPI 50 ms 0,80 ± 0,42, bei IPI 100 ms 1,13 ± 0,28, bei IPI 300 ms 0,84 ± 0,10, bei IPI 500 ms 0,89 ± 0,40, bei IPI 1000 ms 0,84 ± 0,36 . Keiner der Werte war signifikant unterschiedlich zum jeweiligen Ausgangswert (IPI 20 ms: p = 0,351, IPI 25 ms: p = 0,434, IPI 30 ms: p = 0,911, IPI 40 ms: p = 0,398, IPI 50 ms: p = 0,830, IPI 100 ms: p = 0,884, IPI 300 ms: p = 0,816, IPI 500 ms: p = 0,544, IPI 1000 ms: p = 0,701). Die Paired pulse-Ratio vor und vier Wochen nach Pentobarbitalinjektion in der Elektrodenkontrollgruppe zeigt Abbildung 36.
Acht Wochen nach der Injektion von Pentobarbital wurde eine Paired pulse-Messung bei sechs nicht-stimulierten Tieren durchgeführt. Die Paired pulse-Ratio nahm die folgenden Werte an: bei IPI 20 ms 0,15 ± 0,23, bei IPI 25 ms 0,22 ± 0,32, bei IPI 30 ms 0,28 ± 0,30, bei IPI 40 ms 0,51 ± 0,28, bei IPI 50 ms 0,79 ± 0,31, bei IPI 100 ms 1,08 ± 0,23, bei IPI 300 ms 0,88 ± 0,14, bei IPI 500 ms 0,86 ± 0,16, bei IPI 0,98 ± 0,07. Es bestanden keine signifikanten Unterschiede zu den Ausgangswerten (IPI 20 ms: p = 0,179, IPI 25 ms: p = 0,167, IPI 30 ms: 0,523, IPI 40 ms: p = 0,955, IPI 50 ms: p = 0,184, IPI 100 ms: p = 0,420, IPI 300 ms: p = 0,690, IPI 500 ms: p = 0,095, IPI 1000 ms: p = 0,562). Abbildung 37 zeigt die Paired pulse-Ratio vor und acht Wochen nach Pentobarbitalinjektion.
Im Mittel fand sich nach der Implantation von Elektroden zu keinem Zeitpunkt eine Beeinträchtigung der Paired pulse-Inhibition. Im Einzelnen war die Inhibition bei fünf von sechs zu allen Zeitpunkten gemessenen Tieren unbeeinträchtigt, bei einem Tier trat ein mittelgradiger, anhaltender Inhibitionsverlust auf. Der zeitliche Verlauf der Paired pulse-Inhibition bei 20 ms Interpulsintervall in der Elektrodenkontrollgruppe ist in Abbildung 38 dargestellt, gezeigt sind jeweils die Mittelwerte der zu allen drei Zeitpunkten gemessenen Tiere.
Im statistischen Vergleich ergaben sich für die Einzelreizparameter Summenaktionspotenzial-Amplitude und –Latenz keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen (p > 0,05). Verglichen wurden die zu jedem der drei Messzeitpunkte erhobenen Werte jeweils zwischen allen vier Gruppen mittels einer Multivarianzanalyse.
Für die Paired pulse-Messung ergab der Vergleich der Gruppen untereinander durch Multivarianzanalyse die folgenden Ergebnisse: Zwischen den beiden Versuchsgruppen mit unterschiedlicher Dauer des SSSE war die Paired pulse-Inhibition zu keinem der drei Messzeitpunkte signifikant unterschiedlich. Die Paired pulse-Verhältniswerte in den beiden Kontrollgruppen, der Elektroden- und der Stimulationskontrollgruppe, unterschieden sich nur für das Reizintervall 300 ms eine Woche nach Barbituratinjektion bzw. Stimulation in signifikantem Ausmaß
Die Paired pulse-Inhibition nach einer Woche war in der 3 Stunden-SSSE-Gruppe bei den kurzen Interpulsintervallen 20 ms, 25 ms, 30 ms und 40 ms sowie bei 300 ms Reizabstand signifikant unterschiedlich zur Elektrodenkontrollgruppe zum selben Messzeitpunkt (p < 0,01), die Paired pulse-Ratio zu den übrigen Reizintervallen zeigte keine signifikanten Abweichungen zwischen diesen beiden Gruppen. Der Vergleich der 3 Stunden-SSSE-Gruppe mit der Stimulationskontrollgruppe zu diesem Messzeitpunkt ergab signifikante Unterschiede bei den Reizabständen 20 und 30 ms (p < 0,05) sowie bei 300 ms (p < 0,01). Die Paired pulse-Ratio in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe eine Woche nach SSSE war für die kurzen Interpulsintervalle 20 bis 30 ms ebenfalls signifikant unterschiedlich zur Elektrodenkontrollgruppe zum selben Zeitpunkt (p < 0,05, für IPI 20 ms p < 0,01), im Vergleich zur Stimulationskontrollgruppe ergab sich lediglich für die Interpulsintervalle 20 ms und 300 ms ein signifikanter Unterschied (p < 0,05).
Vier Wochen nach Status epilepticus unterschied sich die 3 Stunden-SSSE-Gruppe für die Interpulsintervalle 20 ms und 30 ms in signifikantem Ausmaß von der Elektrodenkontrollgruppe (p < 0,01 bzw. p < 0,05), alle weiteren Werte waren nicht signifikant unterschiedlich. Verglichen mit der Stimulationskontrollgruppe ergaben sich signifikant unterschiedliche Ratio-Werte bei 300 ms und 1000 ms Interpulsintervall (p < 0,05), alle weiteren Werte waren nicht signifikant unterschiedlich. Zwischen den Ratio-Werten der 5 Minuten-SSSE-Gruppe und der Elektrodenkontrollgruppe bestanden vier Wochen nach Status für die Reizabstände 20 ms und 100 ms signifikante Unterschiede (p < 0,05), zwischen der 5 Minuten-SSSE-Gruppe und der Stimulationskontrollgruppe ergaben sich zum selben Zeitpunkt keine signifikanten Unterschiede.
Acht Wochen nach Status epilepticus bestanden keinerlei signifikante Unterschiede zwischen den vier Versuchsgruppen.
Während der Prozentsatz der Tiere mit spontanen Anfällen mit zunehmendem zeitlichen Abstand vom Status epilepticus zunahm, nahm das Ausmaß des Paired pulse-Inhibitionsverlustes bei kurzen Interpulsintervallen ab. Dies war in beiden Versuchsgruppen der Fall. In der 3 Stunden-SSSE-Gruppe ergab sich zwischen dem Prozentsatz epileptischer Tiere und dem Inhibitionsverlust bei IPI 25 ms eine mit p = 0,014 signifikante negative Korrelation von r = -0,999. In der 5 Minuten Gruppen korrelierten die beiden Parameter mit r = -0,66 ebenfalls negativ miteinander, jedoch nicht in signifikantem Ausmaß (p = 0,27).
Der Status epilepticus ist durch eine verlängert anhaltende oder rasch wiederkehrende epileptische Aktivität gekennzeichnet. Im Falle wiederholter generalisiert-konvulsiver oder komplex-fokaler Anfälle ist das Bewusstsein zwischen den Anfällen gestört. Ein Status epilepticus kann, abhängig von seiner Dauer, der Anfallsform und der zugrunde liegenden Ursache, einen lebensbedrohlichen Notfall darstellen (Towne et al., 1994; Waterhouse et al., 1998). Als langfristige Folge des Krankheitsbildes wird unter anderem die Entwicklung einer chronischen Epilepsie diskutiert. Hierbei geht man davon aus, dass durch die massive epileptische Aktivität des Status epilepticus pathophysiologische Prozesse in Gang gesetzt werden, die schließlich in einen chronisch epileptischen Zustand münden. Die Gesamtheit dieser strukturellen und funktionellen Veränderungen wird als Epileptogenese bezeichnet. Prinzipiell geht man davon aus, dass es im Zuge der Epileptogenese zu einer Verschiebung der unter physiologischen Bedingungen gewährleisteten Balance exzitatorischer und inhibitorischer Neurotransmission kommt. Die Untersuchung inhibitorischer Funktionen wurde bei Patienten bislang nur in der Phase der chronischen Epilepsie durchgeführt, hierbei liefern die einzelnen Studien unter Verwendung verschiedener methodischer Ansätze uneinheitliche Ergebnisse: In Untersuchungen an Hirnschnitten von Patienten mit einer Temporallappenepilepsie fand sich in Körnerzellen des Gyrus dentatus eine Beeinträchtigung der Inhibition in Form einer verringerten Leitfähigkeit von IPSPs (Williamson et al., 1999). Eine mittels transkranieller Magnetstimulation durchgeführte Paired pulse-Untersuchung an Patienten mit einem Tumor-assoziierten epileptischen Ereignis zeigte innerhalb des Focus einen Verlust der intrakortikalen Inhibition (Irlbacher et al., 2002). In einer an Patienten mit einer Temporallappenepilepsie durchgeführten Studie war die Paired pulse-Inhibition, die mittels Tiefenelektroden in verschiedenen hippocampalen Strukturen gemessen wurde, hingegen gesteigert (Wilson et al., 1998). Um zu beurteilen, ob Veränderungen der Inhibition bei der Entwicklung einer chronischen Epilepsie eine Rolle spielen, ist es sinnvoll, inhibitorische Funktionen während der Epileptogenese zu untersuchen. Ein besse
In der vorliegenden Arbeit entwickelten 80 Prozent der elektrisch stimulierten Tiere einen Status epilepticus. Eine denkbare Ursache für das Ausbleiben eines SSSE in einem Teil der Tiere wäre eine ungenaue Position der Stimulationselektrode im Tractus perforans, was in einem kleinamplitudigen SAP vor der Stimulation zum Ausdruck käme. In den Tieren, bei denen durch Stimulation kein Status epilepticus induziert werden konnte, war ein SAP im unteren Bereich des Spektrums (2-4 mV) vor der Stimulation aber nicht häufiger als in den mit der Folge eines SSSE stimulierten Tieren. Daher ist anzunehmen, dass bei diesen Tieren
In der vorliegenden Studie traten in der Folge eines elektrisch induzierten Status epilepticus bei einem überwiegenden Teil der untersuchten Tiere spontane epileptische Anfälle auf. Diese waren generalisiert-motorisch mit einer durchschnittlichen Dauer unterhalb einer Minute. Das zufällige Auftreten einer spontanen Epilepsie unabhängig vom stattgehabten Status epilepticus in diesen Tieren ist unwahrscheinlich, da Versuchstiere selbst nach Elektrodenimplantation und auch nach Scheinstimulation keine Anfälle zeigten. Da Stimulationskontrolltiere, die unter medikamentöser Unterdrückung der epileptischen Aktivität stimuliert wurden, anfallsfrei waren, wird zudem gezeigt, dass die Aktivität des Status epilepticus, und nicht eine etwaige Schädigung durch die Stimulation den Prozess
Die Entwicklung einer chronischen Epilepsie in Form von spontanen, rekurrenten Anfällen nach einem Status epilepticus wird durch die Ergebnisse anderer tierexperimenteller Studien bestätigt. Lothman et al. fanden spontane Anfälle mittels EEG-Kontrolle in drei von sechs Tieren vier bis acht Wochen nach Status epilepticus (Lothman et al., 1990).Die Anfallshäufigkeit von einem bis zu vier Anfällen innerhalb von 24 Stunden ähnelt der in der vorliegenden Studie beobachteten Frequenz von einem bis zu sieben Anfällen innerhalb von 48 Stunden. In einer Arbeit von Mathern et al. hatten zwei Drittel der Ratten während einer kontinuierlichen elektrographischen Überwachung acht bis zwölf Wochen nach elektrisch induziertem SSSE Anfälle (Mathern et al., 1997). Von den insgesamt acht epileptischen Tieren hatte eine Hälfte maximal acht, die andere Hälfte mindestens 50 Anfälle innerhalb von vier Wochen. Gorter et al. beobachteten, ebenfalls mit Hilfe einer kontinuierlichen EEG-Kontrolle, über drei bis sechs Monate nach SSSE durch elektrische Stimulation sogar in 100 Prozent der Tiere Anfälle (Gorter et al., 2001). Auch hier variierte die Anfallsfrequenz zwischen den Tieren deutlich, es wurden zwei Gruppen benannt mit einer Anfallshäufigkeit von durchschnittlich 4,1 bzw. 0,24 Anfällen pro Tag. Es ist anzunehmen, dass der unterschiedliche Anteil epileptischer Tiere in den einzelnen Arbeiten sich darauf begründet, wie lange und auch wie engmaschig die Tiere überwacht wurden und mit welchem zeitlichen
Zu der Frage, ob die Dauer eines Status epilepticus die Entwicklung einer chronischen Epilepsie beeinflusst, gibt es bislang nur wenige klinische und experimentelle Daten. Allerdings legen Studien zur Morbidität und Mortalität nach Status epilepticus nahe, dass eine verlängerte Dauer des Status epilepticus mit schwerwiegenderen Folgen assoziiert ist.
Mit dem Zusammenhang zwischen der Dauer eines Status epilepticus und der Mortalität beschäftigten sich Towne et al. in einer retrospektiven Studie an 253 Patienten. In einer einmonatigen Folgeuntersuchung ergab sich nach einem nicht prolongierten Status epilepticus (Dauer 30 bis 59 Minuten) mit 2,7 Prozent eine signifikant niedrigere Sterblichkeitsrate als nach prolongiertem Status epilepticus (Dauer mindestens eine Stunde) mit 32 Prozent (Towne et al., 1994). Unter Verwendung derselben zeitlichen Einteilung fanden auch Sagduyu et al. einen signifikanten Zusammenhang zwischen einem prolongierten Status epilepticus und einer erhöhten Letalität (Sagduyu et al., 1998). Allerdings kamen Logroscino et al. in einer Untersuchung zur Langzeitmortalität nach Status epilepticus zu einem differenzierteren Ergebnis: Eine erhöhte Dauer eines Status epilepticus war nur in der Gruppe der Patienten mit akut symptomatischem Status epilepticus mit gesteigerter Mortalität assoziiert, nicht jedoch nach einem Status epilepticus ohne akute
Zur Frage des Einflusses der Dauer des Status epilepticus auf die Morbidität fanden Aminoff und Simon in einer Untersuchung an 98 Patienten mit generalisiert-konvulsivem Status epilepticus nach langanhaltendem Status eine tendenziell erhöhte Wahrscheinlichkeit für schwerwiegende Folgekomplikationen (Aminoff und Simon, 1980). Aufgrund insuffizienter Daten in einem Grossteil der Patienten, v.a. bezüglich der exakten Statusdauer, konnte jedoch keine eindeutige Aussage gemacht werden. Claassen et al. identifizierten mehrere Merkmale eines Status epilepticus, die mit einer nachfolgend erhöhten funktionellen Beeinträchtigung, d.h. einem niedrigeren Punktwert im Glasgow-Outcome-Scale, assoziiert waren, darunter auch eine verlängerte Statusdauer. Diese erwies sich nach Schichtung der Daten nach der Statusursache jedoch nicht als unabhängiger Prädiktor (Claassen et al., 2002).
Bei der Untersuchung von Folgen eines Status epilepticus in Abhängigkeit von der Dauer bieten Tiermodelle den uneingeschränkten Vorteil einer einheitlichen Ursache des Status epilepticus. Ausserdem können Beginn und Ende des Status epilepticus sowie die Schwere des Status besser gesteuert bzw. dokumentiert werden. Allerdings sind bezüglich der beiden letztgenannten Punkte auch hier der Standardisierbarkeit Grenzen gesetzt, insofern als ein standardisiertes Stimulationsprotokoll in den einzelnen Tieren ein unterschiedliches Ausmaß an epileptischer Aktivität auslöst. In der vorliegenden Untersuchung ist dieser Umstand jedoch ohne Einfluss auf das Ergebnis, da Tiere mit überwiegend limbischem und solche mit überwiegend motorischem SSSE in beiden SSSE-Gruppen annähernd gleich häufig waren.
In der 3 Stunden-SSSE-Gruppe zeigten 55 Prozent der Tiere nach vier Wochen bzw. 78 Prozent der Tiere nach acht Wochen spontane Anfälle, in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe 31 Prozent bzw. 50 Prozent. Demnach hatte nach einer Dauer des SSSE von 3 Stunden nach Stimulationsende ein höherer Prozentsatz der beobachteten Tiere epileptische Anfälle als nach einer Dauer des SSSE von 5 Minuten nach Stimulationsende. Der Unterschied erreichte jedoch vermutlich aufgrund der niedrigen Anzahl untersuchter Tiere kein signifikantes Niveau. Lemos und Ca
In der vorliegenden Arbeit wurden drei Parameter ausgewertet, anhand derer sich die Schwere einer Epilepsie beurteilen lässt: Der Schweregrad der Anfälle nach der Einteilung von Racine, die Häufigkeit des Auftretens von Anfällen und die durchschnittliche Dauer der einzelnen Anfälle.
Bezüglich des Schweregrades der aufgetretenen Anfälle bestanden zwischen den beiden Gruppen mit unterschiedlicher Statusdauer keine Unterschiede, mit der Einschränkung, dass es mit Hilfe der angewandten Zeitraffervideomethode nicht möglich war zu beurteilen, ob fokale Anfälle der Schweregrade 1 und 2 nach Racine auftraten. Allerdings zeigte in der Studie von Klitgaard et al., in der das Auftreten von Anfällen anhand der sensitiveren Methode des EEG-Monitoring beurteilt wurde, nur ein Tier von insgesamt 11 epileptischen Tieren in einer von zwei Beobachtungsperioden ausschließlich fokale Anfälle der Schweregrade 1 und 2 nach Racine. Alle übrigen epileptischen Tiere zeigten alle Anfallsschweregrade (Klitgaard et al., 2002). Auch in der Studie von Bertram und Cornett war unter den nach elektrischer Hippocampusstimulation epileptisch gewordenen Tieren keines, das ausschließlich Anfälle des Schweregrades 1-2 zeigte (Bertram und Cornett, 1994). Somit ist es nicht wahrscheinlich, dass in der vorliegenden Studie eine entscheidende Anzahl von Tieren ausschließlich fokale Anfälle hatte und fälschlich als anfallsfrei eingestuft wurde.
Hinsichtlich der Dauer und der Frequenz der Anfälle bestanden zwischen den beiden Versuchsgruppen mit unterschiedlicher Statusdauer ebenfalls keine erheblichen Unterschiede. Nach acht Wochen hatten Tiere nach dreistündigem SSSE zwar im Durchschnitt häufiger Anfälle als Tiere nach fünfminütigem SSSE, der Unterschied war jedoch nicht von signifikantem Ausmaß. Aus der vorliegenden Arbeit geht somit hervor, dass die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Epilepsie mit zunehmender Statusdauer leicht anstieg. Wenn eine Epilepsie auftrat, war diese nach einem langanhaltenden Status epilepticus jedoch nicht erheblich schwerer als nach einem kurzanhaltenden.
Ob eine chronische Epilepsie, die sich nach einem Status epilepticus entwickelt, im zeitlichen Verlauf progredient ist, ist eine weitere vieldiskutierte Frage. Lange vor der Einführung von Antiepileptika machte Gowers 1881 die Beobachtung, dass das Auftreten von Anfällen von vermehrten Anfällen gefolgt war („seizures beget seizures“) (Gowers, 1881). Er postulierte somit erstmals einen progredienten Charakter bestimmter menschlicher Epilepsieformen. Die Richtigkeit dieser Hypothese konnte bis dato nicht eindeutig geklärt werden. Heute ist es, angesichts der breiten Verfügbarkeit von Antiepileptika, ethisch nicht mehr vertretbar, den zeitlichen Verlauf einer unbehandelten Epilepsie am Menschen prospektiv zu beobachten. In einer retrospektiven Untersuchung an 183 Patienten mit zwei bis fünf unbehandelten Anfällen fanden Elwes et al., dass in der Mehrzahl der Patienten die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Anfällen mit der Zeit deutlich kürzer wurden, was für einen sich selbst verstärkenden Krankheitsprozess in der frühen Phase der Epilepsie spricht (Elwes et al., 1988). Für die Progredienz einer Epilepsie sprechen auch Studien, die besagen, dass die Langzeitprognose einer chronischen Epilepsie umso schlechter ist, je länger die Krankheit besteht bzw. je mehr Anfälle vor Einsetzen einer medikamentösen Therapie aufgetreten waren (Shorvon, 1984; Di Mascio et al., 1986; Reynolds, 1987; Beghi und Tognoni, 1988).
Andererseits zeigte eine der wenigen Studien, die an einer Population von Patienten mit einer unbehandelten Epilepsie durchgeführt wurde, dass eine Epilepsie trotz ausbleibender medikamentöser Therapie nicht unbedingt progredient verläuft (Placencia et al., 1994). Zudem konnte in dieser Studie, die in einer ländlichen Gegend in Ecuador durchgeführt wurde, in einigen Fällen auch eine seit langem unbehandelt bestehende Epilepsie erfolgreich medikamentös therapiert werden. Demnach kann die Frage, ob eine chronische Epilepsie pogredient verläuft, offensichtlich nicht für alle Patienten und alle Epilepsieformen einheitlich beantwortet werden.
Mit den in der vorliegenden Arbeit angewandten Methoden ist eine Aggravation der Epilepsie nach Status epilepticus über den untersuchten Zeitraum allenfalls
In allen bisherigen experimentellen Untersuchungen traten erste Anfälle nach Status epilepticus nicht sofort, sondern mit einer Verzögerung von einigen Tagen bis Wochen auf. Eine solche als Latenzperiode bezeichnete anfallsfreie Phase im Anschluss an den Status epilepticus fand sich auch in der vorliegenden Arbeit. Dies ist aus der Tatsache abzuleiten, dass der Anteil epileptischer Tiere mit zunehmendem zeitlichem Abstand vom Status epilepticus zunahm. Da die Versuchstiere jedoch nicht kontinuierlich auf das Auftreten von Anfällen überwacht wurden, können zur Länge der Latenzperiode keine detaillierten Angaben gemacht werden. Einzelne Tiere zeigten bereits zum ersten Beobachtungszeitpunkt,
Bei einigen Epilepsieformen des Menschen besteht ein Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Anfällen und dem Schlaf-Wach-Rhythmus (Meierkord, 1994; Dinner, 2002). Es gibt Epilepsiesyndrome, wie z.B. die benigne fokale Epilepsie des Kindesalters, bei denen Anfälle häufiger aus dem Schlaf heraus auftreten (Beaussart, 1972; Gregory und Wong, 1984). Die chronische Epilepsie, die bei Ratten nach Status epilepticus entsteht, entspricht nach klinischen und histologischen Kriterien am ehesten der menschlichen Temporallappenepilepsie (Lothman et al. 1990, Nissinen et al. 2000, Gorter et al. 2001). Bei dieser häufigen Epilepsieform treten Anfälle vermehrt bei Tage auf (Quigg et al., 1998; Crespel et al., 2000). In ähnlicher Weise traten bei den Versuchstieren der vorliegenden Arbeit Anfälle mit annähernd 90 Prozent hochsignifikant häufiger während des Tages auf. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit anderen diesbezüglichen tierexperimentellen Studien. In einer Untersuchung von Bertram und Cornett traten nach elektrisch induziertem Status epilepticus 67 Prozent aller Anfälle zwischen 7 und 19 Uhr bei Helligkeit auf (Bertram und Cornett, 1994). Arida et al. fanden im Pilocarpin-Modell ebenfalls eine hochsignifikante Häufung der Anfälle während der beleuchteten Tageshälfte (Arida et al., 1999). Das übereinstimmende tageszeitliche Auftreten von Anfällen bei Menschen mit einer Temporallappenepilepsie und Ratten nach Status epilepticus ist insofern überraschend, als der Schlaf-Wach-Zyklus der beiden Spezies genau entgegengesetzt verläuft. Tageszeitliche Schwankungen der
In der vorliegenden Arbeit wurden Feldpotenziale in der Körnerzellschicht des Gyrus dentatus in Antwort auf im Tractus perforans applizierte Einzel- und Doppelstimuli gemessen. Der Tractus perforans, der aus Axonen in der Schicht II des entorhinalen Kortex liegender Neurone besteht, bildet den größten afferenten Eingang zur hippocampalen Formation. Am sogenannten Angular bundle durchlaufen die Fasern des Tractus perforans eine Engstelle. Eine Stimulation an dieser Stelle, wie sie in der vorliegenden Arbeit durchgeführt wurde, erregt annähernd alle Körnerzellen des Gyrus dentatus (Lomo, 1971a). Daher ist es wahrscheinlich, dass die an umschriebener Stelle gemessenen Veränderungen für den gesamten Gyrus dentatus repräsentativ sind. Die Exzitation der Körnerzellen durch den Tractus perforans erfolgt monosynaptisch. Das in der Körnerzellschicht abgeleitete Summenaktionspotenzial ist Ausdruck einer nahezu synchronen Entladung einer Population von Körnerzellen, die Amplitude des Potenzials ist hierbei der Anzahl
Neben einer Erregung der Körnerzellen führt eine Stimulation des Tractus perforans über Axonkollateralen aber auch zu einer Erregung von Interneuronen, die auf die Körnerzellen inhibitorisch wirken (Vorwärtshemmung) (Zipp et al., 1989). Demnach ist das Feldpotenzial im Gyrus dentatus Ausdruck einer Überlagerung inhibitorischer und exzitatorischer synaptischer Einflüsse. Zusätzlich zur Vorwärtshemmung existiert im Gyrus dentatus eine sehr stark ausgeprägte rekurrente Hemmung, indem Körnerzellen exzitatorisch auf Interneurone wirken, die wiederum eine inhibitorische Wirkung auf die Körnerzelle ausüben (Andersen et al., 1963). Da das inhibitorische Interneuron der Körnerzelle nachgeschaltet ist, kommt die rekurrente Hemmung erst bei Applikation eines Doppelreizes zum Ausdruck. Die Paired pulse-Messung ist eine gängige und etablierte Methode zur Einschätzung der Inhibition und Potenzierung von Prinzipalzellen. Das Ausmaß der Inhibition bzw. Fazilitierung wird hierbei als das Verhältnis der Summenaktionspotenzial-Amplitude der zweiten Reizantwort zur Summenaktionspotenzial-Amplitude der ersten Reizantwort ausgedrückt. Paired pulse-Messungen im Gyrus dentatus unter Einfluss des GABAA-Agonisten Muscimol, des GABAA-Antagonisten Bicucullin sowie des GABAB-Agonisten Baclofen haben gezeigt, dass eine Paired pulse-Inhibition, ausgedrückt als ein Verhältnis der zweiten zur ersten Reizantwort kleiner als eins, durch GABAA-Rezeptoren vermittelt ist (Kapur et al., 1989; Steffen
In der vorliegenden Arbeit kam es nach Status epilepticus zu einem Verlust der Paired pulse-Inhibition im Gyrus dentatus. Das Maximum der Beeinträchtigung fand sich eine Woche nach SSSE. Insgesamt war der Inhibitionsverlust bei der Mehrzahl der Tiere innerhalb des untersuchten Zeitraums von acht Wochen nach Status epilepticus rückläufig. Bei gesonderter Betrachtung der beiden SSSE-Gruppen zeigt sich, dass der zeitliche Verlauf der Inhibition innerhalb der 5 Minu
Die Amplitude des Summenaktionspotenzials veränderte sich im zeitlichen Verlauf in keiner der Versuchsgruppen in signifikanter Weise. Es fällt jedoch auf, dass in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe acht Wochen nach Status epilepticus bei über der Hälfte der Tiere eine ausgeprägte Zunahme der SAP-Amplitude vorlag. Im gleichen Zeitraum kam es in dieser Versuchsgruppe zu einer signifikanten Verkürzung der SAP-Latenz, diese betraf mit einer Ausnahme alle Tiere. In der 3 Stunden-SSSE-Gruppe ergaben sich keine signifikanten Veränderungen der SAP-Latenz und -Amplitude. Im Gegensatz zur 5 Minuten-SSSE-Gruppe kam es jedoch in der Mehrheit der Tiere zu einer Zunahme der Latenz und einer Abnahme der Amplitude des Summenaktionspotenzials. Es ist unwahrscheinlich, dass es in den beiden Versuchsgruppen mit unterschiedlicher Dauer des SSSE zu gegensätzlichen pathophysiologischen Veränderungen kommt. Vielmehr ist zu vermuten, dass die Reduktion der SAP-Amplitude sowie die verlangsamte Erregung artefaktbedingt sind. Die langanhaltende epileptische Aktivität zusätzlich zu einer durch die Stimulation verursachten Schwellung der Zellen im frühen Stadium und eine Schrumpfung des Hilus im späteren Stadium nach SSSE (Sloviter, 1983) könnte zu einer Verschiebung der Elektroden geführt haben. In den beiden Kontrollgruppen gab es weder bezüglich der SAP-Amplitude noch der -Latenz signifikante Veränderungen. Allerdings waren beide Parameter in der Stimulationskontrollgruppe weniger konstant als in der Elektrodenkontrollgruppe.
Veränderungen der Exzitabilität und Inhibition im Gyrus dentatus nach Status epilepticus wurden auch in anderen Studien gezeigt. Doherty und Dingledine fanden
Als Ursache für die Veränderungen der Exzitabilität der Körnerzellen in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe kommt sowohl eine durch Moosfasersprossung be
Als Ursache einer gestörten Paired pulse-Inhibition nach Status epilepticus kommen verschiedene strukturelle und funktionelle Veränderungen in Frage, die zu einer verminderten GABA-vermittelten Inhibition der Körnerzellen durch Korbzellen führen. Es erscheint zunächst logisch, dass ein Inhibitionsverlust auch durch eine Steigerung exzitatorischer Mechanismen verursacht sein kann. Da jedoch die Paired pulse-Inhibition hauptsächlich auf einer rekurrenten Hemmung der Körnerzellen beruht (Sloviter, 1991a), würde eine gesteigerte Erregbarkeit der Körnerzellen auch zu einer vermehrten Erregung der nachgeschalteten Korbzellen führen, was eine gesteigerte, und nicht verminderte, Paired pulse-Inhibition zur Folge hätte (Chagnac-Amitai und Connors, 1989). Prinzipiell können einem Inhibitionsverlust die folgenden Mechanismen zugrunde liegen: 1) Ein Untergang inhibitorischer Interneurone, 2) Eine Deafferenzierung der inhibitorischen Interneurone, 3) Veränderungen der GABAergen Transmission durch prä- oder postsynaptische Mechanismen.
Nach experimentellem Status epilepticus kommt es in den hippokampalen Regionen CA3 und CA1, vor allem aber im Hilus des Gyrus dentatus zu einem ausgeprägten Zellverlust. Eine verminderte Zellzahl im Hilus, der neben exzitatorischen Mooszellen hauptsächlich inhibitorische Interneurone enthält, wird sowohl in den Chemokonvulsionsmodellen (Mello et al., 1993; Buckmaster und Dudek, 1997) als auch nach elektrischer Stimulation (Sloviter und Damiano, 1981; Mathern et al., 1997) übereinstimmend gefunden. Allerdings liefern immunhistochemische Untersuchungen zur Charakterisierung der zerstörten bzw. erhaltenen Zelltypen uneinheitliche Ergebnisse. Obenaus et al. fanden bis zu acht Wochen nach Pilocarpin-induziertem SSSE eine signifikante Abnahme von Glutamatdecarboxylase-mRNA enthaltenden Neuronen (entsprechend GABAergen Neuronen) im Hilus, inhibitorische Interneurone vom Korbzelltyp waren jedoch weitgehend erhalten geblieben (Obenaus et al., 1993). Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen Buck
Eine mögliche Erklärung für den offensichtlichen Widerspruch eines Inhibitionsverlustes trotz des Erhalts inhibitorischer Korbzellen liefert die sogenannte „dormant basket cell“ Hypothese. Sloviter beobachtete nach 24stündiger Stimulation des Tractus perforans einen anhaltenden Verlust der Paired pulse-Inhibition im Gyrus dentatus (siehe auch Kapitel 4.3.3.) (Sloviter, 1987; Sloviter, 1991b). Weiterführende Untersuchungen an Hirnschnitten der stimulierten Tiere ergaben, dass GABA-immunreaktive Korbzellen im Hilus des Gyrus dentatus zu einem großen Teil erhalten waren, andere hiläre Zellen hingegen, neben Somatostatin-positiven Interneuronen vor allem Mooszellen, weitestgehend zerstört worden waren. Sloviter postulierte daraufhin, dass der Verlust der Inhibition der Körnerzellen auf einem Untergang der die inhibitorischen Korbzellen erregenden Mooszellen beruhe. Inhibitorische Interneurone wären somit zwar erhalten und funktionell intakt, jedoch aufgrund des Verlustes der sie erregenden Afferenzen „schlafend“. Bekenstein und Lothman kamen durch elektrophysiologische Messungen zu Ergebnissen, die mit der „dormant basket cell“ Hypothese vereinbar sind, allerdings in der CA1-Region des Hippocampus (Bekenstein und Lothman, 1993). In Hirnschnitten von Ratten nach elektrisch induziertem SSSE verglichen sie intrazellulär abgeleitete Potenziale in Pyramidenzellen der CA1 in Antwort auf in direkter Nähe (≤ 200 µm) oder weiterer Entfernung (> 1 mm) von der betreffenden Zelle applizierte Reize. In Schnitten von Kontrolltieren erzeugten nah wie entfernt applizierte Stimuli exzitatorische (EPSPs) und schnelle und langsame inhibitorische Potenziale (IPSPs). Dagegen wurden IPSPs in epileptischen Tieren nur durch nahe, nicht jedoch durch weiter entfernt applizierte Stimuli ausgelöst. Hieraus folgerten die Autoren, dass in den Hirnschnitten der epileptischen Tiere inhibitorische Interneurone, die bei Stimulation nah an der Pyramidenzelle direkt gereizt wurden, vorhanden und funktionsfähig waren. Eine Exzitation der inhibitorischen Interneurone durch Afferenzen, die bei weiter entfernter Reizung erregt werden, war jedoch nicht möglich, was durch einen Verlust dieser Afferenzen erklärbar ist.
Zudem geht die „dormant basket cell“-Hypothese davon aus, dass ein Verlust Somatostatin-positiver Interneurone nicht die Ursache einer beeinträchtigten rekurrenten Inhibition sein kann. Für Korbzellen wurde gezeigt, dass diese die anatomischen Voraussetzungen für eine Vorwärts-, vor allem aber für eine rekurrente Inhibition der Körnerzellen aufweisen (Seress et al., 2001). Diese beiden inhibitorischen Funktionsweisen wurden für diesen Zelltyp auch durch elektrophysiologische Messungen bestätigt (Kneisler und Dingledine, 1995). Für Somatostatin-positive Interneurone liegen derartige elektrophysiologische Untersuchungen nicht vor. Der Zelltyp der dendritischen inhibitorischen Zellen, der einen Großteil der Somatostatin-immunreaktiven Interneurone ausmacht, zeigt jedoch ebenfalls die anatomischen Voraussetzungen für eine Inhibition sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung (Leranth et al., 1990). Somit kann nicht ausgeschlossen werden, dass auch ein Verlust Somatostatin-positiver Interneurone eine Beeinträchtigung der rekurrenten Inhibition verursachen kann.
Theoretisch sind verschiede Mechanismen denkbar, die auf der Ebene der GABAergen Synapse zu einer gestörten Inhibition der Körnerzellen führen können. Auf präsynaptischer Seite sind hier beispielsweise eine Verminderung der Entladungsrate der Interneurone oder eine verminderte GABA-Freisetzung aus den synaptischen Endigungen zu nennen, auf postsynaptischer Seitekommen Membranveränderungen, die eine verminderte Hyperpolarisation der Körnerzelle bewirken, als Ursache eines Inhibitionsverlustes in Frage.In der Literatur existie
In der vorliegenden Studie kam es nach Status epilepticus zu einem nur vorübergehenden Verlust der rekurrenten Inhibition im Gyrus dentatus. Für eine Wiederherstellung der initial verlorenen Inhibition kommen verschiedene kompensatorische Mechanismen in Frage.
Verschiedene Autoren fanden Hinweise, dass es in der Phase der chronischen Epilepsie zu einem Aussprossen der Axone von GABAergen Interneuronen kommt. So zeigte sich im Gyrus dentatus von epileptischen Ratten 14 bis 120 Tage nach Kainat-induziertem Status epilepticus eine im Vergleich zu Kontrollen signifikant gesteigerte Immunreaktivität des GABA-Syntheseenzyms Glutamatdecarboxylase (GAD). Dieser Befund war in der inneren Molekularschicht am ausgeprägtesten (Davenport et al., 1990). Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen andere Autoren bei der immunhistochemischen Untersuchung des GAD-Gehalts im Gyrus dentatus chronisch epileptischer Ratten nach elektrisch induziertem und Pilocarpin-induziertem SSSE (Mathern et al., 1997; Esclapez und Houser, 1999). In der letztgenannten Arbeit fand sich eine verstärkte Anfärbung von Axonterminalen in der äußeren Molekular- und in der Körnerzellschicht, wobei letztere Region dem Zielgebiet der Axone von Korbzellen entspricht. Die genannten Daten sprechen entweder für eine Zunahme der Menge des GABA-Syntheseenzyms in den Axonterminalen, oder für eine Zunahme der Axonterminalen selbst. Es ist anzunehmen, wenn auch bisher für den Gyrus dentatus nicht dezidiert nachgewiesen, dass mit
Eine weitere mögliche Ursache für die in der vorliegenden Arbeit beobachtete Wiederherstellung der Inhibition ist eine Zunahme der Sensitivität der GABA-Rezeptoren von Körnerzellen im Stadium der chronischen Epilepsie. In Körnerzellen des Gyrus dentatus von Ratten nach Pilocarpin-induziertem Status epilepticus wurde eine signifikante Zunahme der Amplitude monosynaptisch übertragener IPSCs gezeigt (Bausch und Chavkin, 1997). Untersucht wurden Hirnschnitte von chronisch epileptischen Ratten 13 Tage bis sechs Wochen nach SSSE. Ähnliche Ergebnisse ergab die Einzelzellableitung von Körnerzellen unter GABA-Applikation: In den Zellen von chronisch epileptischen Tieren 3 bis 17 Wochen nach Pilocarpin-induziertem SSSE war die Amplitude GABA-evozierter Potenziale bei gleichen GABA-Konzentrationen annähernd 90 Prozent größer als in Zellen von Kontrolltieren (Gibbs, III et al., 1997). Brooks-Kayal et al. verglichen die Eigenschaften isolierter Körnerzellen von Ratten zu verschiedenen Zeitpunkten nach Pilocarpin-induziertem Status epilepticus. Auch in dieser Studie fand sich in Körnerzellen von chronisch epileptischen Tieren einen bis vier Monate nach SSSE eine ausgeprägte Verstärkung GABA-induzierter Antwortpotenziale. Hingegen war in Körnerzellen von Tieren in der anfallsfreien Latenzphase keine verstärkte GABA-Wirkung nachzuweisen (Brooks-Kayal et al., 1998). Diese Ergebnisse sprechen für eine kompensatorische Verstärkung der Sensitivität der GABA-Rezeptoren während der chronisch epileptischen Phase. Wahrscheinlich liegt der gesteigerten Effizienz der GABA-Wirkung eine Umstrukturierung des GABA-Rezeptors zugrunde. Hierfür spricht, dass Brooks-Kayal et al. im Zusammenhang mit der veränderten Antwort auf GABA signifikante Veränderungen der Zusammensetzung der für die GABA-Rezeptoruntereinheiten codierenden mRNA fanden. Aber auch eine Zunahme der Anzahl postsynaptischer GABA-Rezeptoren kommt als Ursache der genannten Veränderungen in Frage (Fritschy et al., 1999).
In der vorliegenden Studie war die Inhibition zu einem Zeitpunkt wieder normalisiert, als bei einem Großteil der Tiere spontane Anfälle auftraten, sich also eine chronische Epilepsie entwickelt hatte. Wenn man davon ausgeht, dass der initiale
In der vorliegenden Arbeit traten Anfälle nicht zum Zeitpunkt des größten Inhibitionsverlustes im Gyrus dentatus auf. Im Gegenteil, der Inhibitionsverlust war eine Woche nach Status epilepticus, als sich der überwiegende Teil der Tiere noch in der anfallsfreien Latenzphase befand, maximal. Im weiteren Verlauf kam es zu einer zunehmenden Wiederherstellung der Inhibition. Acht Wochen nach Status epilepticus, als der Großteil der Tiere eine chronische Epilepsie entwickelt hatte, waren die Paired pulse-Werte annähernd auf das Ausgangsniveau zurückgekehrt. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit lässt sich demnach kein direkter Zusammenhang zwischen einem Inhibitionsverlust im Gyrus dentatus und dem Auftreten epileptischer Anfälle ableiten. Eine bessere zeitliche Übereinstimmung fand sich zwischen dem Auftreten von Anfällen und der beschleunigten Entladung von Körnerzellen in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe. Die Latenzverkürzung als Ausdruck einer gesteigerten Erregbarkeit der Körnerzellen hatte acht Wochen nach Status epilepticus ein signifikantes Niveau erreicht.
Für den entgegengerichteten Verlauf der rekurrenten Inhibition im Gyrus dentatus und der Entwicklung einer Epilepsie gibt es verschiedene Erklärungsmöglichkeiten: 1) In der direkten Folge des Status epilepticus, während der anfallsfreien Latenzphase, kommt es zu einem Inhibitionsverlust, der wahrscheinlich durch den Untergang von Interneuronen verursacht ist. Dieser Inhibitionsverlust per se ist nicht ausreichend, um Anfälle auszulösen. Gleichzeitig führen aber verschiedene
2) Ein alternativer Erklärungsansatz beruht auf der Theorie, dass der Gyrus dentatus in seiner Lokalisation am Eingang zur hippocampalen Formation eine Filterfunktion ausübt, die bei einer Aufhebung der GABAergen Inhibition nicht aufrechterhalten werden kann (Heinemann et al., 1992; Lothman et al., 1992). Auf der Basis dieser Theorie ist es denkbar, dass ein vorübergehender Zusammenbruch der Filterfunktion in nachgeschalteten limbischen Kortexarealen, die in dieser Arbeit nicht untersucht wurden, zu epileptogenen Veränderungen geführt hat.
In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, inwieweit die Dauer eines experimentellen Status epilepticus die Entwicklung von Anfällen und das Ausmaß elektrophysiologischer Veränderungen beeinflusst. Die beiden Versuchsgruppen mit unterschiedlicher Dauer des SSSE unterschieden sich weder bezüglich des Ausmaßes der Beeinträchtigung der rekurrenten Inhibition, noch bezüglich der Schwere der entwickelten Epilepsie in signifikantem Maße voneinander. Zwar entwickelte nach dreistündigem SSSE ein deutlich höherer Prozentsatz der Tiere eine chronische Epilepsie, auch dieser Unterschied erreichte jedoch kein signifikantes Niveau, vermutlich aufgrund der niedrigen Anzahl untersuchter Tiere.
In anderen Studien wurden neben Elektrodenkontrollen meist Tiere, die nach Stimulation im wachen Zustand keinen Status epilepticus entwickelten, als Kontrollen herangezogen (z.B. Bertram und Cornett, 1993; Gorter et al., 2001). Es wurde jedoch bisher noch nicht untersucht, inwieweit die Entwicklung einer Epilepsie und elektrophysiologische Veränderungen nach Status epilepticus durch die Stimulation verursacht sind. Zur Klärung dieses Zusammenhangs wurde daher in der vorliegenden Arbeit neben Elektrodenkontrolltieren zusätzlich Stimulationskontrolltiere untersucht, in denen eine Stimulation unter völliger Unterdrückung sowohl
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Mechanismen der Epileptogenese in der Folge eines experimentell induzierten Status epilepticus. Ein Status epilepticus wurde an erwachsenen Ratten durch kontinuierliche elektrische Stimulation des Tractus perforans ausgelöst. Das Auftreten spontaner epileptischer Anfälle als Ausdruck einer stattgehabten Epileptogenese wurde im Verlauf von acht Wochen nach Status epilepticus mittels Videoüberwachung erfasst. Zur Untersuchung pathophysiologischer Prozesse, die der Epileptogenese zugrunde liegen, wurden ebenfalls in Form einer Verlaufsbeobachtung elektrophysiologische Messungen im Gyrus dentatus durchgeführt. Im Gyrus dentatus erfolgt die erste synaptische Umschaltung der hippocampalen Afferenzen. Die Aktivität der Prinzipalzellen in dieser Struktur unterliegt unter physiologischen Bedingungen einer ausgeprägten inhibitorischen Kontrolle. Durch Analyse von Einzel- und Doppelreizantworten vor und im Verlauf nach Status epilepticus sollten daher Veränderungen der Exzitabilität der Prinzipalzellen und der inhibitorischen Kontrolle in dieser Hirnstruktur beurteilt werden. Zur Beantwortung der Frage, inwieweit die Entwicklung einer Epilepsie und die elektrophysiologisch messbaren Veränderungen von der Dauer des Status epilepticus abhängen, wurden die Untersuchungen an zwei Versuchsgruppen durchgeführt, in denen der Status epilepticus nach einer Dauer von fünf Minuten bzw. drei Stunden medikamentös beendet wurde. Zusätzlich wurden sämtliche Parameter an einer Elektroden- und einer Stimulationskontrollgruppe durchgeführt.
Im Verlauf von acht Wochen nach elektrisch induziertem Status epilepticus
entwickelte sich bei einem Großteil der Versuchstiere eine chronische Epilepsie. Zum spätesten Beobachtungszeitpunkt traten rekurrente spontane Anfälle bei 80 Prozent der Tiere nach einem dreistündigen Status epilepticus und bei 50 Prozent der Tiere nach einem fünfminütigen Status epilepticus auf. Der prozentuale Anteil der Tiere mit epileptischen Anfällen war im Verlauf nach Status epilepticus progredient, so dass auf das Vorhandensein einer initialen anfallsfreien Latenzperiode geschlossen werden kann. Tiere beider Kontrollgruppen zeigten zu keinem Zeit
Die Inhibition im Gyrus dentatus war eine Woche nach Status epilepticus massiv beeinträchtigt. Dieser Befund war in der 3 Stunden-SSSE-Gruppe ausgeprägter als in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe. Im weiteren zeitlichen Verlauf war der Inhibitionsverlust nicht anhaltend: Vier und acht Wochen nach SSSE zeigte sich eine zunehmende Wiederannäherung an die vor dem Status epilepticus erhobenen Messwerte. Dieses Ergebnis war in der 3 Stunden-SSSE-Gruppe einheitlicher als in der 5 Minuten-SSSE-Gruppe.
Die Analyse der Einzelreizantworten, die Rückschlüsse auf die Erregbarkeit der Prinzipalzellen zulässt, ergab die folgenden Ergebnisse: In der 5-Minuten-SSSE-Gruppe fand sich acht Wochen nach Status epilepticus eine signifikante Beschleunigung der Auslösung des Summenaktionspotenzials. Dieses Ergebnis wiederholte sich in der 3 Stunden-SSSE-Gruppe allerdings nicht. Hier zeigte die SAP-Latenz im Verlauf nach Status epilepticus eher unspezifische Veränderungen. Die Amplitude des Summenaktionspotenzials veränderte sich in keiner der Gruppen in signifikantem Maße. In der 5 Minuten-SSSE-Gruppe zeigte jedoch acht Wochen nach Status epilepticus die Mehrheit der Tiere eine teils massive Amplitudenzunahme. In den beiden Kontrollgruppen zeigte keiner der elektrophysiologischen Parameter erhebliche Veränderungen.
Der initial nach experimentellem Status epilepticus aufgetretene Inhibitionsverlust beruht wahrscheinlich auf einem Untergang inhibitorischer Interneurone in der Folge der massiven zeitlich ausgedehnten epileptischen Aktivität. Im weiteren zeitlichen Verlauf kommt es wahrscheinlich zu kompensatorischen Mechanismen wie einer Axonsprossung verbleibender Interneurone und einer Zunahme der Sensitivität von GABA-Rezeptoren. Offensichtlich reichen diese kompensatorischen Mechanismen jedoch nicht aus, um das Auftreten von Anfällen zu verhindern.
Ich danke Herrn PD Dr. Hartmut Meierkord für die Überlassung des Themas und ihm und Herrn Dr. Martin Holtkamp für die Betreuung während des praktischen und schriftlichen Teils dieser Arbeit. Besonders erwähnen möchte ich die durch beide erwiesene Geduld während der schriftlichen Promotionsphase.
Auch bei Frau Dr. Katharina Buchheim, Herrn Dr. Florian Weissinger, Herrn Dr. Herbert Siegmund und Herrn Dr. Hans-Jürgen Gabriel möchte ich mich für Lob und Kritik, Hilfe bei der Auswertung und Formatierung und die Beratung in technischen Fragen herzlich bedanken.
Außerdem möchte ich mich bei Herrn Prof. Dr. Uwe Heinemann bedanken, in dessen Institut sämtliche Experimente durchgeführt und das Manuskript verfasst wurde.
Bei meinem Freund Jörg Breustedt bedanke ich mich sehr herzlich für gute Tipps in schwierigen Fragen der Elektrophysiologie und für seine aufmunternden und tröstenden Worte in Phasen der Verzweiflung.
Ebenso herzlich danke ich meinem Freund und Kollegen Mark Elsner, dessen Anwesenheit meinen Arbeitsalltag stets aufgeheitert hat, für die nicht nur in fachlicher Hinsicht bereichernden Gespräche.
Mein ganz besonderer Dank gilt natürlich meinen Eltern, die es mir durch ihr Verständnis und ihre großzügige und geduldige Unterstützung ermöglicht haben, in fortgeschrittenem Ausbildungsstadium noch derart ausgiebig zu promovieren.
M. Holtkamp, J. Matzen, K. Buchheim, M.C. Walker, H.Meierkord
Furosemide Terminates Limbic Status Epilepticus in Freely Moving Rats
Epilepsia 2003 44(9):1141-4
M. Holtkamp, K. Buchheim, J. Matzen, H. Meierkord
Furosemid beendet limbischen Status epilepticus
in experimentellem Ratten-Modell
75. Kongress Deutsche Gesellschaft für Neurologie
Mannheim, 25.-29. September 2002, Vortrag
Akt Neurol 2002 29(S2):100
J. Matzen, K. Buchheim, H. Meierkord, M. Holtkamp
Epileptogenesis after experimental status epilepticus in vivo
13th EUROPEAN Students` Conference 2002
Charité, Medizinische Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin
29. Oktober- 2. November 2002, Vortrag
M. Elsner, J. Matzen, M. Holtkamp, H. Siegmund, H. Meierkord, K. Buchheim
Limbic status epilepticus in vivo induces duration-dependent
functional impairment in vitro
13th EUROPEAN Students` Conference 2002
Charité, Medizinische Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin
29. Oktober- 2. November 2002, Vortrag
J. Matzen, K. Buchheim, H. Meierkord, M. Holtkamp
Epileptogenese nach experimentellem Status epilepticus in vivo
Gemeinsame Jahrestagung der Deutschen, Österreichischen
und Schweizerischen Sektion der Internationalen Liga gegen Epilepsie
Z Epileptol 2003 16(1):85
M. Elsner, J. Matzen, M. Holtkamp, H. Siegmund, H. Meierkord, K. Buchheim
Gesteigerte Exzitabilität in vitro nach limbischem Status epilepticus in vivo
Gemeinsame Jahrestagung der Deutschen, Österreichischen
und Schweizerischen Sektion der Internationalen Liga gegen Epilepsie
Berlin 3.-5. April 2003, Vortrag
Z Epileptol 2003 16(1):86
M. Holtkamp, J. Matzen, K. Buchheim, M. Walker, H. Meierkord
Furosemide Terminates Limbic Status Epilepticus in Freely Moving Rats
25th International Epilepsy Congress
Lissabon 12.-16. Oktober 2003, Poster
Epilepsia 2003 44(Suppl. 8):146
K. Buchheim, M. Elsner, J.Matzen, M.Holtkamp, H.Siegmund, H.Meierkord
Increased Vulnerability in Vitro after limbic Status epilepticus in vivo
25th International Epilepsy Congress
Lissabon 12.-16. Oktober 2003, Vortrag
Epilepsia 2003 44(Suppl. 8):45
Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne unzulässige Hilfe Dritter erarbeit und verfasst habe und hierfür ausschließlich die angegebenen Quellen und Hilfsmittel verwendet habe.
Julia Matzen