Avaliação eletrofisiológica in vitro de drogas antiepilépticas em fatias hipocampais humanas provenientes de pacientes portadores de epilepsia do lobo temporal refratária ao tratamento medicamentoso

In vitro electrophysiological assessment of antiepileptic drugs in human hippocampal slices originating from patients with refractory temporal lobe epilepsy

Resumo

The absence of a satisfactory response to antiepileptic drug (AED) therapy, is an unresolved problem in a significant number of epileptic patients. Mechanisms of intractability are not well understood but may include a combination of poor penetration of AED across a functionally altered blood-brain barrier owing to increased expression of multiple drug resistance transporters. Therefore, the aim of this work was to assess the in vitro efficacy of antiepileptic drugs through human hippocampal slices originating from patients with refractory temporal lobe epilepsy submitted to corticoamygdalohippocampectomy. Slices was prepared from a 1 cm³ block of the hippocampus body 30 min after resection. Briefly, hippocampal slices of 400 µM thickness was cut coronally. Extracellular field potentials was recorded from the st. Granulosum of the dentate gyrus. The antiepileptic drugs added in the bath were Carbamazepine, Topiramate and Phenytoin. The phenytoin was effective reducing the hyperexcitability (polispikes) in 60% of the experiments (n = 5). On the other hand, the carbamazepine promoted a decrease in evoked epileptiform activity in 37,5% of the cases (n = 8). The application of topiramate in the bath reduced in 30% the number of polispikes (n = 10). Our results showed that the phenytoin application resulted in a significant reduction in neuronal excitability, however, the carbamazepine and topiramate were not able to control of the hiperexcitability, suggesting that local neuronal alterations, as well changes in blood brain barrier, could be responsible for such behaviors.

antiepileptic drugs; in vitro electrophysiology; drug resistance


drogas antiepilépticas; electrofisiologia in vitro; drogas resistentes

antiepileptic drugs; in vitro electrophysiology; drug resistance

YOUNG INVESTIGATOR AWARDS

Avaliação eletrofisiológica in vitro de drogas antiepilépticas em fatias hipocampais humanas provenientes de pacientes portadores de epilepsia do lobo temporal refratária ao tratamento medicamentoso* * Trabalho premiado com o Prêmio "Jovem Pesquisador – Clínico e Cirúrgico", durante o XXXI Congresso Brasileiro de Epilepsia da LBE.

In vitro electrophysiological assessment of antiepileptic drugs in human hippocampal slices originating from patients with refractory temporal lobe epilepsy

André César da Silva; Elza Márcia Targas Yacubian; Américo Ceiki Sakamoto; Ricardo da Silva Centeno; Érika Sayuri Ueda; Leandro Leite Antônio; Leonardo Coutinho Faria; Margareth Rose Priel; Esper Abrão Cavalheiro

Laboratório de Neurologia Experimental, Universidade Federal de São Paulo/Escola Paulista de Medicina, SP, Brasil

Endereço para correspondência

Unitermos: drogas antiepilépticas, electrofisiologia in vitro, drogas resistentes.

ABSTRACT

The absence of a satisfactory response to antiepileptic drug (AED) therapy, is an unresolved problem in a significant number of epileptic patients. Mechanisms of intractability are not well understood but may include a combination of poor penetration of AED across a functionally altered blood-brain barrier owing to increased expression of multiple drug resistance transporters. Therefore, the aim of this work was to assess the in vitro efficacy of antiepileptic drugs through human hippocampal slices originating from patients with refractory temporal lobe epilepsy submitted to corticoamygdalohippocampectomy. Slices was prepared from a 1 cm3 block of the hippocampus body 30 min after resection. Briefly, hippocampal slices of 400 µM thickness was cut coronally. Extracellular field potentials was recorded from the st. Granulosum of the dentate gyrus. The antiepileptic drugs added in the bath were Carbamazepine, Topiramate and Phenytoin. The phenytoin was effective reducing the hyperexcitability (polispikes) in 60% of the experiments (n = 5). On the other hand, the carbamazepine promoted a decrease in evoked epileptiform activity in 37,5% of the cases (n = 8). The application of topiramate in the bath reduced in 30% the number of polispikes (n = 10). Our results showed that the phenytoin application resulted in a significant reduction in neuronal excitability, however, the carbamazepine and topiramate were not able to control of the hiperexcitability, suggesting that local neuronal alterations, as well changes in blood brain barrier, could be responsible for such behaviors.

Key words: antiepileptic drugs, in vitro electrophysiology, drug resistance.

INTRODUÇÃO

É classicamente descrito que uma parcela de pacientes portadores de Epilepsia do Lobo Temporal com Esclerose Mesial desenvolve um quadro de fármaco-resistência. Inúmeras hipóteses têm sido consideradas nesse aspecto. Algumas sugerem que essa fármaco-resistência poderia ser mediada por famílias de proteínas extrusoras presentes na membrana endotelial, o que resultaria em redução da concentração e portanto da eficácia da droga. Outras sugerem a ocorrência de alterações locais, como por exemplo, mudanças no sítio de ação, o que resultaria em perda da eficácia. Portanto, estudos para o entendimento dos mecanismos envolvidos na resistência ao tratamento farmacológico são de grande valia para o desenvolvimento de fármacos mais eficazes.

OBJETIVO

Avaliar a eficácia de drogas antiepilépticas em fatias hipocampais mantidas in vitro provenientes de pacientes portadores de Epilepsia do Lobo Temporal com esclerose mesial refratária ao tratamento medicamentoso submetidos à corticoamigdalohipocampectomia.

MATERIAL E MÉTODOS

Após a ressecção cirúrgica, a estrutura hipocampal foi imediatamente submersa em Líquido Cefalorraquiano Artificial (LCRa) resfriado a 4°C. Fatias de 400 µM foram cortadas no plano coronal, usando um vibrátomo, a partir de um bloco de 1 cm3 do corpo do hipocampo. Em seguida, as fatias foram colocadas numa câmara de estabilização constantemente oxigenada com mistura carbogênica (95% O2, 5% CO2), em temperatura ambiente, por aproximadamente 2 h. O LCRa tinha como composição (em mM): NaCl 124; KCl 4; Ca Cl2 2; NaH2PO4 1.24; MgSO4 1.3; NaHCO3 26 e glicose 10. Na câmara de registro, a temperatura foi mantida a 35°C. Os microeletrodos foram estirados utilizando capilares de 1.5 mm feitos de vidro borosilicato preenchidos com NaCl 1 M (Resistência = 3-5 MW). Os potenciais de campo foram obtidos no st. Granulosum em diferentes áreas do giro dentado. Nos experimentos em que não houveram a ocorrência de atividade epileptiforme inicial, uma condição de hi-perexcitabilidade foi induzida através da aplicação de um antagonista GABAérgico (bicuculina 10 µM) combinado ao aumento da concentração do potássio (7,5 mM) extra-celular do LCRa. As drogas antiepilépticas adicionadas ao banho foram: Carbamazepina 50 µM, Topiramato 100 µM, Fenitoína 50 µM.

RESULTADOS

A Fenitoína foi efetiva reduzindo a hiperexcitabilidade do tecido (múltiplas populações de espículas) em 60% dos experimentos (n = 15). Já a Carbamazepina promoveu a redução da atividade epileptiforme evocada em 37,5% dos casos estudados (n = 8). Com a perfusão de Topiramato houve uma redução no número de espículas em apenas 30% das amostras estudadas (n = 10).

CONCLUSÕES

Nosso estudo mostrou que, apesar da fármaco-resistência apresentada pelos pacientes, a aplicação in vitro de drogas antiepilépticas, como a fenitoína, resultou em uma redução significativa da excitabilidade do tecido. Por outro lado, a carbamazepina e o topiramato não foram eficazes no controle da hiperexcitabilidade, sugerindo que tanto alterações neuronais locais, como alterações na barreira hematoencefálica poderiam ser as responsáveis por tais comportamentos.

Received Jun. 22, 2006; accepted Jun. 26, 2006.

  • Endereço para correspondência:
    André César da Silva
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    CEP 04023-900, São Paulo, SP, Brasil
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    Trabalho premiado com o Prêmio "Jovem Pesquisador – Clínico e Cirúrgico", durante o XXXI Congresso Brasileiro de Epilepsia da LBE.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    21 Maio 2007
  • Data do Fascículo
    Jun 2006

Histórico

  • Aceito
    22 Jun 2006
  • Recebido
    22 Jun 2006
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