어린 흰쥐의 해마 박편에서 마그네슘을 제거한 매체와 4-Aminopyridine에 의해 유발된 간질파에 대한 Topiramate의 효과

• 영문명: The Effects of Topiramate on Epileptiform Discharges Induced by Mg(2+)- Free Medium and 4-Aminopyridine in Hippocampal Slices of Immature Rats.
• 발행기관: 대한소아신경학회
• 저자명: 박소현(So Hyun Park) 연영흠(Young Heum Yeon) 이인구(In Goo Lee) 최병준(Byung Joon Choi) 김영훈(Young Hoon Kim) 정승연(Seung Yun Chung) 황경태(Kyung Tai Whang)
• 간행물 정보: 『Annals of Child Neurology(구 대한소아신경학회지)』대한소아신경학회지 제12권 제2호, 123~131쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2004.11.30

국문 초록

목적 : Topiramate(TPM)는 가장 최근에 개발된 항경련제 중 하나로 임상에서 난치성의 부분발작 환자 뿐 아니라 전신성 강직-간대 발작 환자에서도 사용되고 있지만 작용 기전이 완전히 밝혀져 있지 않으며 실험 모델에 따라 항경련 효과를 보이는 가장 적절한 용량 역시 결정되어 있지 않다. 이에 저자들은 어린 횐쥐의 해마 박편을 이용하여 마그네슘을 제거한 뇌척수액에서 4-amino-pyridine(AP)으로 유발되는 간질파를 억제할 수 있는 TPM의 농도와 기전을 알아보기 위하여 이 실험을 시행하였다. 방법 : 생후 19-23일 사이의 Sprague-Dawley 흰쥐를 대조군(n=12)과 실험군으로 나눈 후 실험군의 TPM의 농도에 따라 6(n=11), 20(n=7), 60(n=10), 200(n=14) μM군으로 분류하였다. 마취한 후 뇌를 꺼내어 기본 뇌척수액(NaCl 125 mM; KCl 2.5 mM; NaH2PO4 2 mM; MgSO4 1.25 mM; NaHCO3 25 mM; CaCl2 2 mM, Glucose 10 mM, and pH 7.3-7.4)에 담그고 vibratome으로 400μM 두께의 해마 박편을 만들었다. 대조군에서는 해마 박편을 MgSO4를 제거한 기본 뇌척수액에 담그고 200μM 농도가 되도록 4-AP를 첨가한 1시간 후에 CA1 영역의 피라미드 층에서 뇌파를 측정하였고, 실험군은 대조군과 같은 조건을 유지하면서 TPM을 더 첨가하여 각각 6, 20, 60, 200 μM의 TPM 농도가 되도록 하고 뇌파를 측정하였다. 결과 : 1) 간질 간기 뇌파는 대조군 TPM 6 μM군과 20 μM군의 모든 박편에서 나타났지만 TPM의 농도가 점차 증가함에 따라 출현 빈도가 줄어 60μM군에서는 90%, 200 μM군에서는 35.7%에서 나타났고, 뇌파의 진폭은 대조군에 비해 TPM을 투여한 실험군에서 현저히 작았다. 그리고 4-AP 투여 후 첫 번째 간질 간기 뇌파가 나타날 때까지의 잠복시간은 대조군에서의 52.7±7.5초였으나 TPM의 농도가 증가함에 따라 점차 길어져 60 μM군에서는 64.6±10.3초였고, 200 μM군에서는 568±113.1초였다. 또한 간질 간기 뇌파의 지속시간은 대조군에서 64.6±10.3초였고, TPM 60 μM군에서는 141±38.1초로 연장되었다(P<0.05). 2) 간질 뇌파는 대조군과 TPM 6 μM군의 모든 박편에서 나타났으나, TPM의 농도가 증가함에 따라 출현 빈도가 줄어 60 μM군에서는 55.6%, 200 μM군에서는 28.6%에서 나타났고, 뇌파의 진폭은 대조군에 비해 TPM을 투여한 실험군에서 현저히 작았다. 그리고 4-AP 투여 후 첫 번째 간질 뇌파가 나타날 때까지의 잠복시간은 대조군에서는 142.1±15.2초였으나 TPM의 농도가 증가함에 따라 점차 길어져 60 μM군에서는 431.8±157.4초, 200 투여군에서는 627.8±143.5초였다(P<0.05). 또한 간질 뇌파의 지속시간은 대조군에서 1534.7±97.9초였고, 실험군에서는 TPM의 농도가 증가함에 따라 모든 군에서 의의있게 짧아지는 경향을 보였으며, 이중 60 μM군에서 가장 짧아 155.2±65.5초를 보였다(P<0.05). 3) 간질 중첩 상태는 대조군의 58.3%와 TPM 6 μM군의 27.2%에서만 나타났다. 결론 : 어린 흰쥐의 해마 박편에서 마그네슘을 제거한 매체와 4-AP에 의해 유발된 간질파의 빈도와 잠복시간, 지속시간 및 진폭의 크기는 TPM의 농도가 20 μM일 때부터 억제되기 시작하여, 60 μM일 때 가장 큰 효과를 보이고 있었다. 이는 아마도 TPM이 GABAA 수용체에 대한 GABA의 활동을 증가시키면서, 포타슘 통로의 전도성을 강화시키는 기전에 의한 것으로 추측된다.

영문 초록

Purpose: Topiramate(TPM), one of the newest antiepileptic drugs, has been prescribed not only to refractory partial seizures but to generalized tonic-clonic seizures. However, its action mechanisms are not well understood and the optimal dose of antiepileptic efficacy in animal seizure models is not determined yet. In order to elucidate the action mechanisms and the optimal concentration of TPM that suppresses epileptic discharges, we observed ictal and interictal discharges from immature rat hippocampal slices in Mg(2+)-free, and 4-aminopyridine(AP) added artificial CSF with various TPM concentrations. Methods: We divided Sprague-Dawley rats of 19 to 23 days old into 5 groups; namely, a control group(n=12) and 4 TPM groups according to the concentration of TPM, 6 (n=11), 20(n=7), 60(n=10), and 200(n=14) micrometer. The rats were anesthetized and their brains were taken, and soaked in artificial CSF(NaCl 125 mM; KCl 2.5 mM; NaH2PO4 2 mM; MgSO4 1.25 mM; NaHCO3 25 mM; CaCl2 2 mM, Glucose 10 mM, and pH 7.3-7.4). Then the brains were cut into 400 micrometer hippocampal slices by a vibratome. The slices of the control group were soaked in 200 micrometer 4-AP added Mg(2+)-free medium for 1 hour, and then extracellular recordings were performed in the hippocampal CA1 pyramidal region. The slices of TPM groups were soaked in solutions containing 6, 20, 60, 200 micrometer TPM, and then extracellular recordings were performed. Results: Interictal discharges were observed in the control group and 6, 20 micrometer groups but the frequency decreased as the concentration of TPM increased:90% in 60 micrometer group, and 35.7% in 200 micrometer group. And the amplitude of TPM groups was much smaller than that of the control group. The latency to the first interictal discharge after 4-AP addition was 52.7±7.5 sec in the control group, 290.2±78 sec in 60 micrometer group, and 568±113.1 sec in 200 micrometer group. Duration of the interictal discharge was 64.6±10.3 sec in the control group, but was prolonged to 141±38.1 sec in 60 micrometer group(P<0.05). Ictal discharges were observed in all of the control and 6 micrometer groups, but the frequency decreased as the concentration of TPM increased:55.6% in 60 micrometer, and 28.6% in 200 micrometer groups. The amplitude of the TPM groups was much smaller than that of the control group. The latency to ictal discharges after 4-AP addition was 141±15.2 sec in the control group, but increased as the concentration of TPM increased:431.8±57.4 sec in 60 micrometer, and 627.8±143.5 sec in 200 micrometer group(P<0.05). The duration of ictal discharges was 1,534.7±97.9 sec in the control group, but decreased as the concentration of TPM increased, the shortest in 60 micrometer group, 155.2±65.5 sec(P<0.05). Status epilepticus was seen in 58.3% of the control and 27.2% of 6 microM groups. Conclusions: TPM suppresses the frequency, latency, and duration of epileptiform discharges induced by Mg(2+)-free, and 4-AP added artificial CSF in immature rat hippocampal slices, starting from 20 micrometer and reaching the maximal effect at over 60 micrometereter. This finding is presumably due to TPM enhancing of GABA receptor currents and/or K+ channel conductance in response to TPM.

키워드

Topiramate Mg2+ free medium 4-Aminopyridine Interictal discharge letal disharge