| Resumo: | Rationale: Bromide was the first therapeutic option in the treatment of refractory pediatric epilepsies. Despite this fact the pharmacological activity of bromides has not been profusely investigated and remains without a complete elucidation. The mechanism of action proposed suggests GABAergic activation. Bromides share ionic kinetics with chlorides. However, its activity on nonsynaptic mechanisms has not been studied yet. Purpose: This study aims to verify the effect of NaBr on epileptiform activity (EA) induced by suppression of nonsynaptic connections through perfusion with 0- Ca++ and high K+ artificial cerebrospinal fluid (ACSF). Methods and Results: The study involved experimental measures and simulation. Experiments were taken on hippocampal slices from Wistar rats (4 to 6 weeks old). The studied groups were NaBr (n=23), SITS (n=3), and control (n=3). After EA induction with 0- Ca++ and high K+ (8 mM) ACSF, Br- was applied by perfusion. We replaced choride for bromide in the following concentrations: NaCl 5, 7, 9 and 11 mM for NaBr 5, 7, 9 and 11 mM. SITS was also perfused (time: 20min). Br- reversely suppressed EA in the dentate gyrus (DG). Before full EA suppression, we observed the following changes in the extracellular field potentials (FP): (i) decrease of DC amplitude; (ii) transitory increase of population spikes amplitudes, followed by reduction until full suppression; (iii) decrease of event duration and inter-event interval. Simultaneously, we recorded the intrinsic optical signal (IOS). In accordance to FP recordings we observed decrease of event duration and inter-event interval. SITS response was similar to the NaBr one. IOS suggests partition in the region compreheding the events, pointing a reduction in spatial recruitment with NaBr. Simulations were based on mathematical modeling of subcellular and electrochemical mechanisms of neurons (sodium-potassium pump, ion channels, gap junctions, co-transporters, electrodiffusion, field effect and volume variation), comprehending a net of granular and glial cells connected to extracellular net. Reproduction of space-time behavior during blockade was possible with the assumption of competitive effect between Br- and Cl-, either in channels or contransports. Conclusion: NaBr at 9 mM is the minimum required concentration for full blockade of EA, with minimum extinction time. Computational simulations suggest two explanations for the inhibitory effect of NaBr on EA: (i) Br- competing with Cl-, decreasing permeability of the latter, which reduces efflux and influx during interical and ictal periods, respectively; (ii) Br- Nernst potential, that has inhibitory effects, favoring reduction in excitability. Possible involvement of voltage-dependent Cl- channels (FP and IOS recordings similar for NaBr and SITS).
Justificativa: Apesar do brometo ter sido a primeira terapêutica para o tratamento das epilepsias refratárias em crianças, seu mecanismo de ação ainda não foi completamente esclarecido. O mecanismo de ação proposto, sugere ação GABAérgica. Entretanto, apesar de compartilhar a cinética iônica com os cloretos sua atividade na membrana neuronal independente da atividade sináptica não foi estudada. Objetivos: Este estudo tem como objetivo verificar o efeito do NaBr sobre as atividades epileptiformes (AE), induzidas por supressão das conexões não-sinápticas por perfusão com líquido cefalorraquidiano artificial (ACSF) 0- Ca++ e alto K+. Métodos e Resultados: O estudo envolveu medidas experimentais e simulação. Os experimentos com grupo NaBr (n=23), grupo SITS (n=3), grupo controle (n=3) foram realizados em fatias de hipocampo de ratos Wistar (4 a 6 semanas). Após indução das atividades epileptiformes por perfusão com ACSF 0- Ca++ e alto K+ (8 mM), o Br- foi aplicado por substituição nas seguintes concentrações: 5, 7, 9 e 11 mM de NaCl por 5, 7, 9 e 11 mM de NaBr. O SITS também foi aplicado por perfusão (tempo: 20min). A aplicação do Br- resultou na supressão reversível das AE do giro denteado (GD). Antes da completa supressão das AE, foram observadas as seguintes alterações no potencial elétrico extracelular (PE): (i) redução da amplitude da componente DC; (ii) aumento transitório das amplitudes dos population spikes, seguido de redução até completa supressão; (iii) reduções da duração e intervalo entre eventos. Simultâneo ao potencial elétrico extracelular foi registrado o sinal óptico intrínseco (IOS). Em termos temporais, da mesma forma que o PE, observaram-se reduções da duração e do intervalo entre eventos. Espacialmente, o IOS sugere uma partição da região que compreende os eventos, sugerindo uma redução do recrutamento espacial. As simulações basearam-se na modelagem matemática de mecanismos subcelulares e eletroquímicos de neurônios (bombas de sódiopotássio, canais iônicos, gap-junctions, co-transportes, eletrodifusão, efeito de campo elétrico e variação de volume), compreendendo uma rede de células granulares e gliais interligada a uma rede extracelular. A reprodução do comportamento espaço-temporal durante o bloqueio foi possível supondo-se o efeito competitivo entre o Br- e o Cl-, tanto em canais como em cotransportes. Conclusões: 9 mM de NaBr é a concentração mínima necessária para o completo bloqueio das atividades, com tempo mínimo de extinção; Simulações computacionais sugerem duas explicações para o efeito inibitório do NaBr sobre as AE’s: (i) atuação competitiva do Br- com o Cl-, decrementando a permeabilidade deste íon que, por sua vez, reduz seus efluxo e influxo durante os períodos interictal e ictal, respectivamente; (ii) o potencial de Nernst do Br- que tem efeito inibitório, favorecendo a redução da excitabilidade. Possível envolvimento dos canais de Cl- voltagem-dependentes (semelhança dos registros do PE e sinal óptico intrínseco entre NaBr e SITS). |
