Oscilações corticais e hipocampais interictais e o efeito do transplante de precursores gabaérgicos sobre atividade peri-ictal no modelo animal de epilepsia induzida por pilocarpina

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Pasquetti, Mayara Vendramin
• Orientador(a): Calcagnotto, Maria Elisa
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Epilepsia; Pilocarpina; Neurônios GABAérgicos; Eletroencefalografia; Eminência mediana; Hipocampo; Células-tronco
• Palavras-chave em Inglês: Brain Oscillations; GABAergic system; MGE precursor cells; Quantitative EEG analysis; Epilepsy
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/203893

Epilepsias refratárias com esclerose hipocampal e modelos animais de epilepsia com anormalidades na formação hipocampal, são associados com reorganização sináptica e consequente alteração do padrão de conectividade neuronal e oscilações cerebrais. Análise quantitativa do eletroencefalograma tem sido cada vez mais aplicada para estudar alterações específicas em oscilações cerebrais na epilepsia. A maioria destes estudos focam em análises durante ou no início das crises epilépticas. Contudo, a conectividade neuronal é também notavelmente alterada durante os estágios inter e pós-ictais. Neste trabalho, exploramos as alterações nos ritmos cerebrais no período interictal livre de pontas epileptiformes (IES). Estas alterações em oscilações cerebrais em epilepsia têm uma relação importante com anormalidades dos neurônios GABAérgicos, incluindo interneurônios que expressam parvalbumina e somatostatina. Realmente, a perda destes interneurônios do hipocampo é observada em epilepsia e associada com a reorganização anormal da rede neural em epileptogênese e em atividade epileptógena. Uma vez que a liberação de GABA na área hipocampal é dramaticamente reduzida quando as crises epilépticas começam a ocorrer em modelo de epilepsia induzida por pilocarpina, nós analisamos a atividade da descarboxilase do ácido glutâmico (GAD) e quantificamos o conteúdo de GABA e glutamato por HPLC. Como anormalidades do sistema GABAérgico constituem uma alteração importante em muitos tipos de epilepsia, por muitos anos terapias de reposição celular foram desenvolvidas com o intuito de restaurar a inibição em diferentes modelos animais, como a epilepsia. Nos focamos em investigar como transplantes de células precursoras da eminência gangliônica medial (MGE) afetam a rede neural anormal e, consequentemente, as oscilações cerebrais para modificar a atividade das crises epilépticas além de restaurar a inibição. Para tanto, primeiro quantificamos o potencial de campo local (LFP) in vivo em eletrodos corticais (camadas IV-CTX1 e V-ctx2) e em CA1 hipocampais (camadas oriens-Ors, piramidal-Pyr, radiada-Rad e lacunosa-molecular-LM) em ratos 5 semanas após injeção de pilocarpina. Os animais que receberam pilocarpina mas não apresentaram status epilepticus (SE) compõem o grupo não-SE (NSE). Animais que tiveram SE e posteriormente desenvolveram crises epilépticas espontâneas e recorrentes (CER) (animais epilépticos) exibiram maior potência de delta no córtex e Ors, Rad e LM no hipocampo. Eles também apresentaram menor potência de teta no córtex, Ors e LM, menor potência de gama lento em CTx1, Ctx2 e Ors, e menos gama médio e rápido no Ors. Animais NSE tiveram maior potência de delta e menor gama lento somente no Ctx1, e menor potência do teta no córtex e LM. Fundamentalmente, animais epilépticos apresentaram maior coerência córtico-hipocampal na faixa delta entre Ctx1-Ors, Ctx2-Ors, Ctx2-Pyr, Pyr-Ors e acoplamento fase-amplitude (PAC) mais forte da fase delta com todas as frequências na Rad. Animais NSE também apresentaram maior coerência córtico-hipocampal na frequência delta entre Ctx1-Ors e Ctx2-Ors, mas não houve alteração no PAC, sugerindo que há nestes animais alguma reorganização cortical. Em segundo lugar, nós analisamos a atividade da enzima GAD e quantificamos GABA e glutamato por HPLC no período crônico, uma vez que o fluxo de GABA é dramaticamente alterado na área hipocampal no modelo de pilocarpina. Contudo, não foram encontradas diferenças entre os grupos analisados, controles, NSE e animais epilépticos. Em seguida, nós analisamos os efeitos das células derivadas da MGE transplantadas no hipocampo no modelo de epilepsia induzido por pilocarpina. Para isso, realizamos a análise quantitativa de registros peri-ictais in vivo em registros corticais e hipocampais de animais epilépticos que receberam (Pilo+MGE) ou não (Pilo) transplante intra-hipocampal de precursores da MGE. As análises foram realizadas no período crônico, três meses após o transplante. Os principais achados foram: 1) As células transplantadas migraram e se diferenciaram em interneurônios maduros no parênquima cerebral hospedeiro. 2) Animais Pilo+MGE reduziram o número de crises epilépticas. 3) Animais Pilo+MGE apresentaram menor potência de delta e teta no córtex e hipocampo que Pilo, no período 5min pré-ictal, e no córtex no 5min pós-ictal. 4) Animais Pilo+MGE, no córtex, apresentaram aumento da potência de gama rápido e ripples e diminuição do acoplamento delta-gama rápido e delta-ripples nos 20s comparando com 5min antes do início da crise epiléptica. Todas as oscilações corticais estavam reduzidas nos 20s comparadas com 5min pós-ictais nos animais Pilo+MGE. 5) Animais Pilo+MGE apresentaram maior coerência córtico-hipocampal nas faixas delta e teta comparado com Pilo no período 5min pré-ictal, e maior coerência delta nos 20s pós-ictais comparado com animais Pilo. 6) Animais Pilo+MGE tiveram acoplamento delta/teta-gama lento/médio mais fraco nos 20s comparando com 5min antes da crise epiléptica e acoplamento delta-gama baixo mais forte nos 20s após o fim da crise comparando com animais Pilo. No geral, nossos dados sugerem um aumento de sincronia entre o córtex e CA1 do hipocampo em animais epilépticos, particularmente na frequência delta, com um forte acoplamento em Rad, sendo esse provavelmente um importante sítio de sincronização. A quantidade de GABA e atividade da GAD não foram alteradas, sugerindo uma possível mudança adaptativa da neurotransmissão de GABA mesmo com um número reduzido de interneurônios. As células precursoras da MGE transplantadas possivelmente induzem uma reorganização da rede neural do hospedeiro que pode ser responsável pela redução de crises e pelas alterações no padrão oscilatório. Particularmente, a diminuição da potência de delta, aumento da coerência córtico-hipocampal de delta e teta interictal e redução do acoplamento delta-oscilações de alta frequência (HFOs) na área hipocampal podem ser considerados evidências de reorganização sináptica, com consequente redução da epileptogênese. O aumento de potência e diminuição da coerência das HFOs no início da crise epiléptica são provavelmente relacionados com a integração e aumento da inibição induzida pelo transplante. Entender a organização dos ritmos cerebrais em períodos não ictais e o papel dos novos interneurônios na reorganização da rede pode nos ajudar a revelar os mecanismos por trás do controle das crises epilépticas recorrentes (CER), que claramente está além de um simples aumento da inibição.