Änderungen von Ionenkonzentrationen während epileptiformer Aktivität im entorhinalen Kortex-Hippokampuspräparat der Ratte

Summary

Changes in extracellular ion concentrations during epileptiform activity were investigated in different models using a combined hippocampal-entorhinal cortex slice preparation and ion-sensitive microelectrodes. During convulsive activity an increase in extracellular IC was found but concentrations of Na⁺, Mg²⁺ and Ca²⁺ decreased. In addition, a slight increase in extracellular CI was noted. During epileptiform activity a shrinkage of the extracellular space of approximately 20 % occured and a prolonged acidotic pH-shift was found after an initial brief alkaline shift. The consequences of extracellular IO accumulation include depolarization of membrane potentials, reduced efficacy of K⁺ currents, increased synaptic transmission and decreased inhibition. In contrast, decreased extracellular Ca²⁺ and Mg²⁺ cause activation of IMMDA-receptors. Such changes caused by convulsive activity may themselves induce epileptiform activity.

Zusammenfassung

Änderungen des extrazellulären Ionenmilieus wurden in verschiedenen Modellen epileptischer Aktivität an in vitro-Hirnschnittpräparaten des entorhinalen Kortex und des Hippokampus mit Hilfe ionenselektiver Mikroelektroden untersucht. Während konvulsiver Aktivität steigt die extrazelluläre Kaliumkonzentration während Natrium-, Magnesium- und Kalzium-Konzentrationen abnehmen. Die Chlorid-Konzentration nimmt geringfügig zu. Der Extrazellulärraum schrumpft um ca 20 % und der pH verschiebt sich nach initialer Alkalose in azidotische Richtung. Die Auswirkungen der extrazellulären K⁺-Akkumulation umfassen Verschiebungen des Membranpotentials in depolarisierende Richtung, eine reduzierte Effizienz von IC-Strömen, eine vermehrte synaptische Transmission und eine verminderte synaptische Hemmung. Andererseits führen die verminderten extrazellulären Ca²⁺- und Mg²⁺-Konzentrationen zu einer Aktivierung des N-Methyl-D-Aspartat- (NMDA) Rezeptors. Solche durch epileptische Aktivität hervorgerufenen Veränderungen können selbst epileptische Aktivität verursachen.

Key words:

Epileptiform activity - Calcium-concentration - Potassium-concentration - Sodium-concentration - Magnesium-pH - Extracellular spatium