Correlation Between Effects of Acute Acetazolamide Administration to Mice on Electroshock Seizure Threshold and Maximal Electroshock Seizure Pattern, and on Carbonic Anhydrase Activity in Subcellular Fractions of Brain
Authors: Anderson Richard E. , Howard Rachel A. , Woodbury Dixon M. 
Published: November 2007

Summary: The relationships between inhibition of carbonic anhydrase (CA) activity in cytoplasmic, microsomal, and myelin subcellular fractions obtained from cerebral cortex, subcortex, and cerebellum and electroshock seizure threshold (EST) and modification of the extension/flexion (E/F) ratio following maximal electroshock seizures (MES) were ascertained in Swiss‐Webster mice given 40 and 200 mg/kg acetazolamide. The parameters were determined at 1,4, and 24 h after administration of acetazolamide. The results showed that changes in the E/F ratio induced by acetazolamide correlated linearly (r= 0.90) with changes in CA activity in the cytoplasm of the subcortex. However, there was an inverse power function correlation (r= 0.92) between EST and CA activity in the myelin fraction of the cerebral cortex. The time course of acetazolamide inhibition of CA activity in these two fractions also paralleled the time course of its effects on EST and E/F ratio. Thus, acetazolamide decreases susceptibility to seizures (raises EST) by inhibiting myelin CA and prevents spread of seizure activity by inhibiting CA in the cytoplasm of glial cells. The CO2 that accumulates as a result of CA inhibition in these two fractions causes profound changes in brain function.RÉSUMÉNous avons étudié les relations entre l'inhibition de l'activité anhydrase carbonique (AC) dans les fractions subcellulaires cytoplasmiques, microsomiales et myéliniques obtenues au niveau du cortex, des régions sous‐corticales et du cervelet, et le seuil convulsif à l'électrochoc (SCE) et les modifications du rapport extension/flexion (rapport E/F) après crises à l'électrochoc maximal chez des souris Swiss‐Webster auxquelles ont été administrés 40 et 200 mg/kg d'acétazolamide. Les paramétres ont étéétudiés 1, 4, et 24 heures après l'administration d'acétazolamide. Les résultats montrent que les modifications du rapport E/F sont corrélées de façon linéaire (r = 0.90) avec les modifications de l'activité AC cytoplasmique sous‐corticale. Il existe cependant une corrélation inverse (r = 0.94) entre le SCE et l'activité AC dans la fraction myélinique du cortex cérébral. L'évolution dans le temps de l'inhibition par l'acétazolamide de l'activité AC dans ces deux fractions est parallèle à l'évolution de son effet sur le SCE et le rapport E/F. L'acétazolamide diminue la susceptibilité aux crisis (élève le SCE) en inhibant l'AC de la myéline et prévient l'extension de la crise en inhibant l'AC dans les cellues gliales. L'accumulation de CO2 résultant de l'inhibition de TAC dans ces deux fractions entraine de profondes modifications du fonctionnement cérébral.ZUSAMMENFASSUNGDie Beziehung zwischen der Inhibierung der Carboanhydrase‐Aktivität (CA) in subzellulären zytoplasmatischen, mikrosomalen und Myelinfraktionen des zerebralen Kortex, des Subkortex und des Zerebellum und der Elektroschockkrampf‐schwelle (EST) sowie die Modifikation des Quotienten Extension/Flektion (E/F ratio) nach maximalen Elektro‐schockkrämpfen (MES) wurden an Swiss‐Webster‐Mäusen untersucht, die 40 und 200 mg/kg Acetazolamid erhielten. Die Parameter wurden 1, 4, und 24 Stunden nach Anwendung von Acetazolamid bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, daß Veränderungen im E/F Verhältniss durch Acetazolamid linear (r = 0.90) mit Veränderungen in der CA Aktivität des Zytoplasma des Subkortex korrelierten. Jedoch gab es eine inverse Power‐Funktions‐Korrelation (r = 0.94) zwischen EST und der CA‐Aktivität in der Myelinfraktion des zerebralen Kortex. Das zeitliche Verhalten der Acetazolamid‐Inhibierung der CA‐Aktivität in diesen beiden Fraktionen lief parallel dem Zeitverlauf der Wirkungen auf EST und das E/F‐Verhältnis. Somit vermindert das Acetazolamid die Empfindlichkeit gegenüber Krämpfen (erhöht EST) durch Inhibierung von CA im Myelin und verhindert die Ausbreitung der Anfallsaktivität durch Inhibierung von CA im Zytoplasma der Gliazellen. Das CO2, das sich als Folge der CA‐Inhibition in diesen beiden Fraktionen ansammelt, verursacht profunde Veränderungen in der Hirnfunktion.