Subcellular Distribution of Carbonic Anhydrase and Na+,K+‐ and HCO3‐‐ATPases in Brains of DBA and C57 Mice

Summary: DBA/2J mice are susceptible to audiogenic seizures (ASs) in an age-dependent manner, susceptibility being maximal at 21 days of age and declining thereafter. DBA, as compared with AS-resistant C57BL/6J (C57) mice, had higher carbonic anhydrase (CA) activity in cerebral cortex, brainstem, and cerebellum homogenates at 21 days of age. CA activity was also increased in cyto-solic (82%), microsomal (167%), and myelin (68%) subcellular fractions from cerebral cortex, and in cytosolic (51%) and mitochondrial (102%) fractions from brainstem of DBA mice at 21 days of age. In addition, DBA mice had a higher Na+, K+-ATPase activity in myelin from cerebral cortex, and a lower HCO3--ATPase activity in mitochondria from brainstem. The differences in CA activity in the cerebral cortex and in HCO3--ATPase were not present at 110 days of age, when DBA mice are no longer susceptible to ASs. Because CA and HCO3--ATPase are involved in maintaining a proper ionic environment for neuronal function, these data suggest that alterations in activity of these enzymes are related to the age-dependent changes in AS susceptibility in DBA mice. RESUME Les souris DBA/2J sont sensibles aux crises andiogenes (ASs) d'une facon dependante de l'age, la susceptibiliteetant maximale a 21 jours, puis diminuant ensuite. La souris DBA, comparee a la souris AS resistante C57BL/6J (C57), a une activite plus elevee d'anhydrase carbonique (CA) dans les homogenats de cortex cerebral, du tronc cerebral et du cervelet a l'age de 21 jours. L'activite CA est aussi augmentee dans les fractions subcellulaires du cortex cerebral (cytosolique 82%), microsomiale (167%) et myelinique (51%) et dans les fractions cytosoliques (51%) et mitochondriales (102%) du tronc cerebral chez la souris DBA a l'age de 21 jours. De plus, la souris DBA a une NA +, K + -ATPase activite dans la myeline et au cortex cerebral, et une HCO3--ATPase activite abaissee dans les mitochondries du tronc cerebral. Les differences d'activites CA dans le cortex cerebral et dans la HCO3--ATPase n'existaient pas a l'age de 110 jours quand les souris DBA n'etaient plus predisposees aux ASs. Puisque la CA et la HCO3--ATPase sont impliquees dans le maintien d'un environnement ionique adequat pour la fonction neuronale, ces faits suggerent que des alterations de l'activite de ces enzymes sont en relation avec les modifications age-dependant de la susceptibilite aux AS chez la souris DBA. RESUMEN Los ratones DBA/2J son susceptibles a ataques audiogenicos (ASs), susceptibilidad que depende de la edad, siendo maxima a los 21 dias de edad y declinando subsiguientemente. Los ratones DBA, comparandolos con los ratones AS-resistentes C57BL/6J (C57) tenian una actividad carbonico anhidrasa (CA) mas elevada en los homogeneizados de cortezo cerebral, tronco cerebral y cerebelo a los 21 dias de edad. La actividad CA tambien estaba elevada en las fracciones subcelulares, citosolica (82%), microsomales (167%) y mielina (68%) de la corteza cerebral y en las fracciones, citosolica (51%) y mitocondrial (102%) del tronco cerebral de los ratones DBA a los 21 dias de edad. Ademas los ratones DBA tenian una mayor actividad Na+, K+-ATPasa en la mielina de la corteza cerebral y una reducida actividad HCO3--ATPasa en la mitocondria del tronco cerebral. Las diferencias de la actividad CA en la corteza cerebral y de la HCO3--ATPasa no se encontraron a los 110 dfas de edad cuando los ratones DBA ya no son susceptibles a los ASs. Puesto que la CA y la HCO3--ATPasa participan en el mantenimiento de un ambiente ionico apropiado para las funciones neuronales, esta information sugiere que las alteraciones en la actividad de estas enzimas estan relacionadas con los cambios edad-dependientes de la susceptibilidad a los AS en los ratones DBA. ZUSAMMENFASSUNG DBA/2J Mause sind gegenuber audiogenen Anfalle (ASs) altersabhangig empfanglich, am starksten im Alter von 21 Tagen, spater abnehmend. Vergleicht man DBA mit AS-resistanten C57BL/6J (C57) Mausen, so zeigen DBA Mause im Alter von 21 Tagen eine hohere Carbanhydrase Aktivitat im cerebralen Kortex, im Hirnstamm und im Kleinhirnhomogenaten. Die CA Aktivitat war auch im Zytosol (82%), in mikrosomalen (167%), und in subcellularen Myelinfraktionen (68%) des cerebralen Kortex sowie im Cytosol (51%) und in mitrochondrialen Frak-tionen (102%) des Hirnstamms von 21 Tage alten DBA Masuen erhoht. Daruber hinaus hatten DBA Mause eine hohere Natrium+, Kalium+ -ATPase Aktivitat im Myelin des cerebralen Kortex und eine niedrige HCO3-ATPase Aktivitat in Mitochon-drien des Hirnstammes. Die Unterschiede in der CA aktivitat des cerebralen Kortex Und in der HCO3-ATPase waren im Alter von 110 Tagen nicht vorhanden; das ist das Alter, in dem DBA Mause die Empfariglichkeit fur ASs verlieren. Da CA und HCO3-ATPase an der Aufrechterhaltung eines optimalen Ionenmilieus fur die neuronale Funktion beteiligt sind, lassen diese Daten ver-muten, das Alterationen in der Aktivitat dieser Enzyme eine Bedeutung fur altersabhangige Veranderungen in der AS Empfanglichkeit bei DBA Mausen besitzen.