Selective Metabolic Activation of the Mammillary Bodies and Their Connections During Ethosuximide‐Induced Suppression of Pentylenetetrazol Seizures

Marek A. Mirski, James A. Ferrendelli

Research output: Contribution to journalArticle

Abstract

Summary: Electroencephalographic (EEG) activity and regional [14C]2‐deoxyglucose incorporation in brain were examined in guinea pigs treated with pentylenetetrazol (PTZ), ethosuximide (ESM), phenytoin (PHT), or combinations of these drugs. Convulsant doses of PTZ induced EEG epileptiform discharges in paralyzed and ventilated animals and resulted in a large increase in labeled glucose accumulation in essentially all brain areas. ESM alone depressed EEG activity and accumulation of label, whereas PHT alone had little or no effect. Autoradio‐graphs of PTZ‐infused animals pretreated with PHT, which facilitated the onset and increased the severity of the PTZ seizures, were similar to those of animals treated with convulsant alone, with additional label uptake in the globus pallidus and substantia nigra. Pretreatment of PTZ‐infused animals with sufficient ESM to prevent most EEG spike activity reduced glucose incorporation in most brain regions, but increased it in some. Selective enhancement of label uptake was observed in the mammillary bodies, mammillothalamic tracts, the anterior nuclei of the thalamus, the mammillary peduncles, and the dorsal and ventral tegmental nuclei of the midbrain. These data suggest that the mammillary nuclei and their projections to the anterior thalamic nucleus and their reciprocal projections to and from the tegmental nuclei may be important in the mediation of seizure activity induced by PTZ and/or the anticonvulsant action of ESM. On a étudié l'activité EEG et l'incorporation régionale du (14C)2‐deoxyglucose dans le cerveau de cobayes traités par pentylenetetrazol (PTZ), ethosuximide (ESM), phénytoine (PHT) ou des combinaisons de ces drogues. Des doses convulsivantes de PTZ induisaient des décharges EEG épileptiformes chez les animaux paralysés et ventilés et entraǐnaient une augmentation importante de l'accumulation de glucose marqué dans pratiquement toute les aires cérébrales. L'ESM, seul, déprimait l'activité EEG et diminuait l'accumulation du glucose marqué, alors que la PHT, seule, n'avait que peu ou pas d'effet. Chez les animaux perfuses par le PTZ et prétraités par la PHT, qui facilitait le début et augmentait la sévérité des crises induites par PTZ, les autoradiographies étaient semblables à celles des animaux soumis seulement au produit convulsivant, mais avec une capture supplémentaire du glucose marqué dans le globulus pallidus et la substanciamigra. Chez les animaux perfuses par PTZ un traitement préalable avec une dose d'ESM suffisante pour empěcher la majorité des pointes sur l'EEG, réduisait l'incorporation du glucose dans la plupart des régions cérébrales, mais la favorisait dans certaines. Une augmentation sélective de la capture du glucose marquéétait observée dans les corps mamil‐laires, les fibres mamillo‐thalamiques, les noyaux antérieurs du thalamus, les pédoncules mamillaires, et les noyaux dorsal et ventral du tegmentum mésencéphalique. Ces données suggèrent que les noyaux mamillaires et leurs projections vers le noyau antérieur du thalamus, et leurs projections réciproques vers et des noyaux du tegmentum peuvent jouer un rǒle important en ce qui concerne l'activité critique induite par le PTZ et/ou l'action anticonvulsivante de l'ESM. Se ha estudiado la actividad electroencefalográfica (EEG) y la incorporación regional de la [14C] 2‐deoxiglucosa en cerebros de cobayas tratados con pentilentetrazol (PTZ), etosuximida (ESM), fenitoína (PHT), o combinaciones de estas medicaciones. Las dosis convulsivógenas de PTZ indujeron descargas epileptiformes en el EEG en animales paralizados y ventilados, lo que produjo un amplio incremento de la acumulación de glucosa marcada en casi la totalidad de todas las áreas cerebrales. La ESM administrada como medicación única, deprimió la actividad del EEG y el acúmulo de la glucose marcada mientras que la PHT, administrada sola, produjo escaso o ningún efecto. Las autorradiograffas de los animales infundidos con PTZ y tratados previamente con PHT, lo que facilitó el comienzo y el incremento de la severidad de los ataques secundarios al PTZ, fueron semejantes a las de los animales tratados únicamente con el convulsivante, observándose un incremento adicional de la glucosa marcada en el globo pálido y en la sustancia nigra. Un tratamiento previo de los animales infundidos con PTZ, con suficiente ESM, para evitar la mayor parte de la actividad de puntas en el EEG, redujo la incorporación de glucose en la mayor parte de las regiones cerebrales, pero la incrementó en algunas. Se observó un incremento de la captación de la droga marcada en los cuerpos mamilares, en los haces mamilotalámicos, en el núcleo anterior del tálamo, en los pedúnculos mamilares y en los núcleos del tegmento dorsal y ventral del mesencéfalo. Estas informaciones sugieren que los núcleos mamilares y sus proyecciones hacia el núcleo anterior del tálamo y las proyecciones recíprocas, hacia y desde los núcleos del tegmento, pueden ser muy importantes en la mediación de la actividad epiléptica inducida por el PTZ y/o la acción anticonvulsiva de la ESM. Die EEG‐Aktivität und der regionale (C14) 2‐Deoxyglucose‐Einbau im Gehirn wurden bei Meerschweinchen untersucht, die mit Pentylentetrazol (PTZ), Ethosuximid (ESM), Phenytoin (PHT) oder einer Kombination dieser Medikamente behandelt wurden. Konvulsive Dosen von PTZ induzierten bei immobilisierten und beatmeten Tieren im EEG epileptiforme Entladungen und riefen eine starke Anreicherung markierter Glucose in praktisch alien Hirnregionen hervor. ESM alleine verminderte die EEG‐Aktivität und die Akkumulation des Markers, während PHT alleine keinen oder wenig Effekt hatte. Die Autoradiographie von PTZ‐ infundierten Tieren, die mit PHT vorbehandelt waren—was den Beginn von PTZ‐Krämpfen erleichterte und ihre Schwere verstärkte—entsprach der von Tieren, die mit dem Konvulsivum alleine behandelt wurden: Zusätzliche Marker‐Aufnahme im Globus pallidus und in der Substantia nigra. Die Vorbehandlung von PTZ‐infundierten Tieren mit ausreichend ESM, um die spike Aktivität im EEG weitgehend zu verhindern, vermindert den Glucoseeinbau in den meisten Hirnregionen, erhöht ihn aber in einigen. Eine selektive Verstärkung der Marker‐Aufnahme wurde in den Mammillarkörpern beobachtet, den mammillothalamischen Bahnen und dem Nucl. anterior des Thalamus, den Mammillarkörperchenstielen und dem dorsalen und ventralen Nucl. tegmenti des Mittelhirns. Diese Daten lassen vermuten, daß die Mammillarkörper und ihre Projektion zu den Vorderen thalamischen Kernen und ihre reziproken Projektionen zu und von den nuclei tegmenti wichtig für die Ausbreitung der Anfallsaktivität als Folge von PTZ und/oder für die antikonvulsive Aktion von ESM sind.

Original languageEnglish (US)
Pages (from-to)194-203
Number of pages10
JournalEpilepsia
Volume27
Issue number3
DOIs
StatePublished - Jun 1986

Keywords

  • Ethosuximide
  • Generalized seizures
  • Mammillary system
  • [C]2‐Deoxyglucose autoradiography
  • entylenetetrazol

ASJC Scopus subject areas

  • Neurology
  • Clinical Neurology

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