Caracterização comportamental, eletrencefalográfica e neuropatológica de um novo modelo de epilepsia do lobo temporal

Abstract

Status epilepticus and brain lesions, predominantly those located in the limbic region, are known to be consequences of the intrahippocampal injection of bethanechol (Bech). However, little is known about the long-term effects of this treatment. Thus, the main objective of this study was to observe in the short, medium and long-term, behavioral, electroencephalographic and neuropathological effects induced by the injection of this cholinergic agent. Adult male Wistar rats, housed in animal facilities with controlled light and temperature conditions, underwent stereotaxic surgery for implantation of electrodes in order to obtain the electroencephalographic activity in the hippocampus, amygdala and neocortex. After surgery, animals were intrahippocampally injected with saline solution with Bech at varying concentrations. Control animals underwent the same surgical procedure and received saline injection instead. All animals had their behavior and electroencephalographic activity monitored for 180 days. After this (observational) period, the brains of all (control and experimental) animals were neuropathologically examined. The observations made in the acute period confirmed those from the literature, (that is), including the occurrence of behavioral and electrographic limbic status epilepticus, which lasted more than 3 hours. Long-term observations revealed that 50% of animals treated with intrahippocampal Bech developed spontaneous seizures, similar to those described in the pilocarpine model of epilepsy model (of experimental epilepsy induced by pilocarpine). The average latency period for the first spontaneous seizure was 80 ± 32 days. Electrographically, this seizure started in the hippocampal region with rapid involvement of the other brain areas. Neuropathological observations showed loss of neurons in various regions of the hippocampal formation, predominantly in the ipsilateral CA1 region. A moderate degree of gliosis was also observed in the same area. It was also observed a decrease in parvalbumin positive GABAergic interneurons, and the occurrence of axonal reorganization of mossy fibers in the supragranular layer bilaterally. The neuropathological changes observed in animals that did not evolve to the period of chronic seizures were similar to those observed in animals with epilepsy, although it was significantly less intense. Moreover, the occurrence of supragranular sprouting was almost nonexistent. These results indicate that intrahippocampal injection of the cholinergic agent bethanechol induces, in the long run, the occurrence of spontaneous seizures in approximately 50% of animals. The occurrence of neuropathological changes more restricted to the injected hemisphere makes this animal model closer to what is observed in most human Temporal Lobe Epilepsy. The differences between animals that developed the epileptic condition compared to those that did not evolve to the chronic period of the model might reveal the partial contribution of various mechanisms underlying epileptogenesis.

A ocorrência de estado de mal epiléptico e a presença de lesão cerebral, predominantemente límbica, são conhecidas há bastante tempo como decorrentes da injeção intrahipocampal de betanecol (BeCh). Entretanto, pouco se conhece sobre os efeitos de longo prazo deste tratamento. Assim, o objetivo central desta tese foi observar, em curto, médio e longo prazos, os efeitos comportamentais, eletrencefalográficos e neuropatológicos induzidos pela injeção desse agente colinérgico. Ratos Wistar adultos, alojados em biotério com condições controladas de luz e temperatura, foram submetidos a procedimento estereotáxico para implantação de eletrodos para registro da atividade eletrográfica do hipocampo, da amígdala e do neocortex. Uma cânula guia foi implantada na região hipocampal esquerda. Após a cirurgia, os animais foram injetados com 2μl de solução de salina com o BeCh em várias concentrações. Animais controles, submetidos ao mesmo procedimento cirúrgico, receberam injeção de salina. Todos os animais tiveram seus comportamentos e atividades eletrencefalográficas monitoradas simultaneamente por 180 dias. Após esse período de observação, os cérebros dos animais foram submetidos ao exame neuropatológico. As observações registradas no período agudo confirmaram os dados já relatados na literatura, isto é, a ocorrência de estado de mal límbico, comportamental e eletrográfico, com duração de mais de 3 horas. O estudo de longo prazo permitiu observar que 50% dos animais tratados com BeCh intrahipocampal desenvolveram crises epilépticas espontâneas semelhantes àquelas descritas no modelo experimental de epilepsia induzido por pilocarpina. A latência média para a primeira crise espontânea foi de 80 ± 32 dias. Do ponto de vista eletrográfico essas crises se iniciavam na região hipocampal com o rápido envolvimento de outras áreas estudadas. No estudo neuropatológico houve uma redução do volume hipocampal por perda neuronal em várias regiões situadas ipsilateralmente à injeção de Bech, predominantemente na região CA1. Um grau moderado de gliose foi também observado nas mesmas áreas. Foi também observado uma redução de interneurônios GABAérgicos que expressam parvalbumina, bem como reorganização axonal de fibras musgosas na região supragranular bilateralmente, mais intensamente no lado da injeção. A neuropatologia de animais tratados que não apresentaram crises tardias foram semelhantes àquelas registradas em aninais crônicos, mas a reorganização axonal não foi observada, assim como a morte neuronal e perda de volume hipocampal menos acentuados. Em conclusão, este estudo foi capaz de evidenciar que a injeção intrahipocampal do agente colinérgico betanecol induz, a longo prazo, a ocorrência de crises epilépticas e espontâneas em aproximadamente 50% dos animais tratados. A presença de alterações neuropatológicas localizadas, mais acentuadamente, em um dos hemisférios cerebrais torna esse modelo animal mais próximo do que é observado na patologia humana de Epilepsia do Lobo Temporal. As diferenças entre o grupo que evoluiu para a condição epiléptica e aquele que não evoluiu para essa condição poderá revelar os mecanismos subjacentes à epileptogênese.