Genetically Epilepsy‐Prone Rats are Characterized by Altered Tissue Trace Element Concentrations
Authors: Carl G. F. , Critchfield J. W. , Thompson J. L. , Holmes G. L. , Gallagher B. B. , Keen C. L. 
Published: November 2007

Summary: Since trace element abnormalities have been found in the human epileptic population, trace element concentrations were determined in blood and tissues of genetically epilepsy‐prone rats both exposed to and unexposed to seizure‐inducing stimuli and in genetically related epilepsy‐resistant rats. Half of the epilepsy‐prone group were exposed to seizure‐inducing sound twice daily for 3 weeks. Food intake and weight gain were monitored for each animal. Genetically epilepsy prone rats with induced seizures consumed significantly less food and gained less weight than did the epilepsy resistant group. Seizure prone rats without seizures consumed the same amount of food as the resistant rats but gained less weight than the resistant strain but more than the seizure‐induced animals. Epilepsy‐prone animals had significantly altered trace element concentrations in tissues as compared with the resistant animals independent of seizure induction. Brain and liver iron, liver copper, and brain and heart manganese levels were all significantly lower in the seizure‐prone rats as compared with the seizure‐resistant rats. In the seizure‐prone rats, induction of seizures resulted in an increase in brain and heart zinc levels and a decrease in whole blood manganese levels. These results demonstrate that both genetic factors relevant to susceptibility to seizures and the seizures themselves are associated with changes in trace element concentrations.RÉSUMÉDes modifications des concentrations d'oligo‐éléments ont été constatées chez les épileptiques humains. Les auteurs ont done étudié les concentrations d'oligo‐éléments dans le sang et dans les tissus chez les rats prédisposés génétiquement à l'épilepsie, exposés ou non à des stimuli inducteurs de crises, ainsi que chez des rats voisins sur le plan génétique mais résistant à l'épilepsie. La moitié des rats du groupe prédisposéà l'épilepsie était exposée deux fois par jour pendant 3 semaines à une stimulation sonore induisant des crises. l'alimentation et le gain pondéral ont été surveiliés pour chaque animal. Les rats génétiquement prédisposés à l'épilepsie chez lesquels les crises ont été induites ont consommé significativement moins d'aliments et ont présenté un gain pondéral significativement inférieur par rapport aux rats du groupe résistant. Les rats prédisposés non stimulés ont consommé le même quantité d'aliments que les rats résistants, mais ont présenté un gain de poids inférieur que le groupe résistant, mais supérieur à celui du groupe dans lequel les crises avaient été induites. Les animaux prédisposès a l'épilepsie présentaient des concentrations tissulaires d'oligo‐éléments significativement modifiées par rapport aux animaux résistants, indépendamment de l'induction des crises. Les taux de fer cérébral et hépatique, de cuivre hépatique, et de manganèse cardiaque ont été significativement inférieurs chez les rats prédisposés, par comparaison avec les rats résistants. Chez les rats prédisposés, l'induction de crises a entraîné une augmentation des niveaux de zinc cérébral et cardiaque, et une diminution des taux de manganèse du sang total. Ce résultat démontre que les facteurs génétiques de la prédisposition aux crises et les crises elles‐mêmes s'accompagnent de modifications des concentrations d'oligoéléments.RESUMENPuesto que se nan encontrado anormalidades en los restos de los oligo‐elementos en poblaciones humanas epilépticas, las concentraciones de los restos de los oligo‐elementos nan sido determinadas en sangre y en tejidos de ratas genéticamente predispuestas a epilepsía que habian sido expuestas o no a estímulos capaces de inducir ataques y en ratas genéticamente resistentes a epilepsía. La mitad del grupo con tendencia a epilepsía fue expuesto a sonidos que inducían ataques, dos veces al día durante tres semanas. En cada animal se calcularon la cantidad de comida que tomaban y el incremento de peso corporal. Las ratas con tendencia genética a epilepsía y a ataques inducidos, consumieron cantidades significativamente menores de comida y ganaron menos peso que las ratas del grupo resistente a la epilepsía. Las ratas con tendencia a ataques pero que no mostraron ataques consumieron la misma cantidad de comida que las ratas resistentes pero ganaron menos peso que las resistentes y más que los animales con ataques inducidos. Los animales con tendencia a epilepsyía mostraron concentraciones significativamente alteradas de restos de oligo‐elementos en los tejidos comparán‐dolos con los animales resistentes, independientemente de la indución de ataques. Los niveles de hierro en cerebro y en higado, de cobre en el higado y de manganeso en el corazón estaban todos significativamente más reducidos en las ratas con tendencia a los ataques comparandolos con las ratas resistentes. En las ratas con tendencia a ataques, la indución de éstos produjó un incremento de los niveles de zinc en el cerebro y en el corazón y una reducción de niveles de manganeso en la sangre. Estos resultados demuestran que factores genéticos relevantes a la sus‐ceptibilidad de ataques y también los mismos ataques estan asociados a cambios en la concentración de los restos de los ologo‐elementos en los tejidos.ZUSAMMENFASSUNGDa Spuren‐Element‐Anomalien bei epileptische Menschen gefunden werden, wurden Spuren‐Element‐Konzentrationen im Blut und Gewebe von Ratten mit genetischer Epilepsie bestimmt und zwar mit und ohne induzierten Krämpfen, sowie bei genetische epilepsie‐resistenten Ratten. Die Hälfte der Epilepsie‐sensiblen Ratten wurden zweimal täglich Lärm‐induzierten Anfällen ausgesetzt für jeweils 3 Wochen. Nahrungsaufnahme und Gewichtszunahme wurden für jedes Tier dokumentiert. Genetisch epileptische Ratten (geR) mir provozierten Anfällen nahmen significant weniger Nahrung auf und zeigten weniger Gewichtszunahme als die epilepsie‐resistenten Ratten. GeR ohne provozierte Anfälle nahmen die selbe Menge Futter auf wie die e‐resistenten Ratten, zeigten weniger Gewichtszunahme als die e‐resistenten Ratten jedoch mehr als diejenigen mit provozierten Anfällen. Unabhängig von der Anfallsprovokation zeigten geR siginifikant andere Spuren‐Element‐Konzentrationen als die erR. Gehirn‐ und Leber‐Eisen, Leber‐Kupfer‐ und Herz‐Mangan‐Konzentrationen waren signifikant niedriger bei den geR verglichen mit den erR. Bei den geR führte die Anfallsprovokation zu einem Anstieg der Gehirn‐und Herz‐Zinkspiegel und zu einem Abfall des Gesamt‐Mangan‐Blutspiegels. Diese Ergebnisse zeigen, daß sowohl genetische Faktoren für die Emp‐findlichkeit gegenüber Anfällen als auch die Anfälle selbst mit Veränderung der Spuren‐Element‐Konzentrationen einher‐gehen.