Abnormale Glukosespiegel, ob zu hoch oder zu niedrig, können Anfälle verursachen. Das Problem ist insbesondere für Personen mit Diabetes relevant, deren Blutzuckerspiegel im Laufe eines Tages aufgrund von interkurrenten Erkrankungen, Schwankungen des Insulinspiegels oder anderen Stoffwechselfaktoren stark schwanken kann. Klinische Studien zeigen, dass Erwachsene mit Hyperglykämie eine erhöhte Prädisposition für Anfälle haben., Experimentelle Studien, sowohl in vivo als auch in vitro, legen nahe, dass eine Schwellenzuckerkonzentration erforderlich ist, um die synaptische Übertragung zu unterstützen. Umgekehrt scheint es, dass erhöhte extrazelluläre Glukose mit neuronaler Übererregbarkeit assoziiert ist, was darauf hinweist, dass das Glukosegleichgewicht für eine normale Neurotransmission notwendig ist. Die Bedeutung des Glukosegleichgewichts wurde in Studien nachgewiesen, die zeigen, dass Hyperglykämie Ischämie-induzierte Hirnschäden verschlimmert, während Fasten-induzierte Hypoglykämie vor dieser Neurotoxizität schützt., Die vorliegende Studie von Schwechter und Mitarbeitern geht davon aus, dass die Verringerung der extrazellulären Glukose die Anfallsaktivität durch Verringerung der neuronalen Erregbarkeit verbessern könnte.
Erste, Schwechter et al. untersuchte die Beziehung zwischen extrazellulären Glukosespiegeln und Anfälligkeit für Anfälle bei erwachsenen Ratten in vivo. Sie testeten die Hypothese, dass erhöhte Glukose im Flurothylmodell generalisierter Anfälle prokonvulsiv ist (Flurothyl ist ein gasförmiges Krampfmittel, das durch Inhalation Anfälle auslösen kann)., Hyperglykämie wurde auf zwei Arten induziert: (a) Streptozocin (STZ)-Verabreichung, die zuverlässig Hyperglykämie erzeugt und Diabetes simuliert; und (b) kurzfristige intraperitoneale Injektion von 20% Glukose, um einen Zustand nichtketotischer Hyperglykämie unabhängig von Diabetes zu erzeugen. Eine Vielzahl von gut gewählten Kontrollen wurden verwendet, um die Ergebnisse zu vergleichen. Die drei Gruppen, die „nichtdiabetische Kontrollen“ umfassten, umfassten Ratten, denen das STZ-Fahrzeug injiziert wurde, STZ-injizierte Ratten, die keinen Diabetes entwickelten, und Ratten, die keine Injektion erhielten, aber ansonsten identisch mit den anderen Tieren behandelt wurden., Eine abschließende Vergleichsgruppe bestand aus Ratten, die sich einem 24-Stunden-Fasten unterziehen mussten und somit hypoglykämisch waren.
Tests mit Flurothyl zeigten eine negative Korrelation zwischen Blutzuckerspiegel und klonischer Anfallsschwelle—wobei STZ-induzierte diabetische Ratten signifikant niedrigere Anfallsschwellen hatten als nichtdiabetische Kontrollen. Fastete, hypoglykämische Ratten hatten die höchsten Schwellenwerte., Um andere metabolische oder hormonelle Wirkungen zu kontrollieren, die sich aus der STZ-Injektion ergeben, wurde einer zusätzlichen Gruppe von Ratten 30 Minuten vor dem Flurothyltest 20% Glukose injiziert und dann mit Kontrollen mit Kochsalzlösung verglichen. Wiederum hatten die hyperglykämischen Ratten signifikant niedrigere Schwellenwerte für klonische Flurothyl-Anfälle, was darauf hindeutet, dass die Hyperglykämie selbst sowohl bei diabetischen als auch bei normalen Ratten prokonvulsiv ist., Darüber hinaus wurde unter keiner der experimentellen Bedingungen eine Schädigung der Hippocampusneuronen beobachtet, wie durch Fluro-Jade-und Silberflecktechniken beurteilt, was darauf hindeutet, dass weder STZ noch erhöhte Glukose strukturelle neuronale Verletzungen verursachen.
Als nächstes untersuchten Schwechter und Kollegen die Auswirkungen von erhöhter extrazellulärer Glukose auf die epileptiforme Aktivität in vitro. Scheiben des entorhinalen Kortex-Hippocampus wurden einem Mg2+-freien extrazellulären Medium ausgesetzt, was zu epileptiformen Ausbrüchen führte, für die Amplitude und Frequenz unter verschiedenen experimentellen Bedingungen gemessen und verglichen werden können., In Mg2+ – freiem Medium mit 10 mM extrazellulärer Glukose (d. H. Der üblichen Glukosekonzentration, die in Slice-Experimenten verwendet wurde) traten typische epileptiforme Entladungen auf. Wenn die Glukose auf 20 mM erhöht wurde, änderte sich die epileptiforme Burstfrequenz nicht; Die Burstamplituden nahmen jedoch signifikant zu, was auf ein verbessertes neuronales Brennen hindeutet. Der Effekt wurde umgekehrt, wenn die Glukose auf 10 mM zurückgeschaltet wurde. Darüber hinaus wurden keine epileptiformen Entladungen in normaler zerebraler Wirbelsäulenflüssigkeit (CSF), dh 2 mM Mg2+, plus einer 20 mm Glucoselösung, beobachtet., Als Vorbehalt-betrachten Sie die Tatsache, dass fast alle Gehirn-Scheibe Elektrophysiologie Experimente haben eine CSF-Glucose-Konzentration von 10 mM verwendet, anstatt die physiologische Konzentration, die näher an 5 mM. Die konventionell akzeptierte Praxis der Verwendung der höheren Glucose-Level-Lösungen basiert auf empirischen Erfahrungen, die zeigen, dass die synaptische Lebensfähigkeit von Scheiben mit der höheren Konzentration optimiert (1).
Diese gut durchdachte Studie bestätigt frühere Arbeiten mit mehreren Tiermodellen von Diabetes, die eine Verringerung der Anfallsschwelle zeigen., Die wichtige neue Erkenntnis von Schwechter und Kollegen ist, dass Hyperglykämie selbst prokonvulsiv ist. Wie kann erhöhte Glukose die Anfälligkeit für Anfälle erhöhen? Die Antwort auf diese entscheidende Frage nach dem Wirkungsmechanismus wartet auf weitere Forschungen, da der Mechanismus an sich in diesem Bericht nicht behandelt wird. Ein Hinweis auf die Antwort könnte jedoch aus der Beobachtung der Autoren stammen, dass Hypoglykämie mit einer höheren Anfallsschwelle verbunden war., Andere Studien haben gezeigt, dass die Einschränkung der Kalorien und damit die Induktion von Hypoglykämie bei der Epilepsie-anfälligen EL-Maus auch die Anfälligkeit für Anfälle verringert (2). Bei jedem Modell, das eine Hypoglykämie induziert, muss die Rolle der Ketose ausgeschlossen werden, da Ketone selbst die Anfallsschwelle beeinflussen können (3). Darüber hinaus könnten mehrere andere Mechanismen Hypoglykämie – und Hyperglykämie-induzierte Veränderungen der neuronalen Erregbarkeit erklären., Darüber hinaus müssen die Auswirkungen des Alters auf den Glukosehaushalt und die neuronale Erregbarkeit abgegrenzt werden, da Kinder mit Diabetes eher Anfälle mit Hypoglykämie als mit Hyperglykämie entwickeln. Zusätzlich zur weiteren Klärung des Zusammenhangs zwischen Hyperglykämie und Anfällen, Schwechter et al. heben Sie den Zusammenhang zwischen Stoffwechsel und neuronaler Erregbarkeit hervor und betonen Sie die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen zu den langfristigen Auswirkungen von Hyperglykämie auf verschiedene Aspekte der Gehirnfunktion (4).
