Postoperative Untersuchungen in der Epilepsiechirurgie: Molekularbiologische Analysen

Zusammenfassung

Die posttranskriptionelle Editierung von mRNA erhöht die molekulare und funktionelle Heterogenität von Glutamatrezeptoren. So bestimmt die Q/R-Editierung u. a. die Ca²⁺-Permeabilität von AMPA- und Kainatrezeptoren, während die R/G-Editierung die Desensitisierung von AMPA-Rezeptoren beeinflusst. In der vorliegenden Untersuchung geht es um die Fragestellung, ob eine gestörte RNA-Editierung an der Q/R- bzw. R/G-Stelle zur Übererregbarkeit im chronisch-epileptischen Hirngewebe des Menschen beiträgt. Dazu wurde menschliches hippokampales und neokortikales Hirngewebe, das bei epilepsiechirurgischen Eingriffen gewonnen wurde, analysiert. Als Kontrollgewebe wurde autoptisches Hirngewebe aus homologen Arealen verwandt. Der Nachweis des Editierungsgrades der mRNA/cDNA erfolgte mit Hilfe der RT-PCR-Technik sowie eines restriktionsenzymatischen Versuchsansatzes. Die Effizienz der Q/R-Editierung an den Kainatrezeptoruntereinheiten GluR5 und GluR6 im neokortikalen Gewebe von Epilepsiepatienten war signifikant höher als im Kontrollgewebe. Diese Zunahme der R/G-Editierung könnte einen adaptiven Prozess auf die epileptische Aktivität darstellen, um einen verstärkten Ca²⁺-Einstrom in den Nervenzellen zu verhindern. Es zeigte sich weiterhin, dass die Effizienz der R/G-Editierung an der AMPA-Rezeptoruntereinheit GluR2 im hippokampalen Gewebe von Epilepsiepatienten signifikant höher war als im Kontrollgewebe. Diese Zunahme der R/G-Editierung könnte die postsynaptischen Reaktionen auf Glutamat deutlich verstärken und dadurch in den postsynaptischen Nervenzellen des Hippokampus zu einer chronischen Überladung mit Ca²⁺-Ionen beitragen.

Abstract

Post-transcriptional editing of mRNA is a phenomenon that generates molecular heterogeneity and functional variety of glutamate receptors. Thus, editing of the R/G site of the AMPA and kainate receptors leads to a reduced Ca²⁺ permeability of the receptors and editing of the R/G site causes a faster recovery rate from desensitization of AMPA receptors. To test whether RNA editing plays a role in pathological processes contribute to seizure maintenance, the present study analyses the AMPA receptor subunit GluR2 and the kainate receptor subunits GluR5 and GluR6 with respect to the expression of RNA editing at the Q/R sites and the R/G site. The investigations were performed on human hippocampal and temporal neocortical tissue, both excised from patients with pharmaco-resistant temporal lobe epilepsies. The data were compared with samples from non-epileptic human control tissue (autopsy tissue). The ratio of Q/R editing and R/G editing was analysed by means of reverse transcription-polymerase chain reaction followed by a restriction enzyme assay. The Q/R editing efficiency for the kainate receptor subunits GluR5 and GluR6 was significantly higher in temporal neocortex than in normal controls. The alteration in GluR5 and GluR6 mRNA editing in the neocortical tissue may reflect an adaptive reaction of ongoing seizure activity to prevent excessive Ca²⁺ influx. Furthermore, the R/G editing efficiency for the AMPA receptor subunits GIuR2 was significantly higher in hippocampal tissue than in control tissue. The increased editing at the R/G site of the GluR2 subunit in hippocampal tissue of epilepsy patients may enhance responses to glutamate, resulting in a synapse operating at an increased gain and eventually to a Ca²⁺ overload.

Glutamate receptors - RNA editing - epilepsy

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