Studies on the Mechanism of the Epileptiform Activity Induced by U18666A. II. Concentration, Half‐Life and Distribution of Radiolabeled U18666A in the Brain

Summary: The concentration, half-life, and distribution in brain of U18666A, a drug that can drastically alter cerebral lipids and induce a chronic epileptiform state, was determined following both acute and chronic drug administration. U18666A specifically labeled with tritium was prepared by custom synthesis. Brain levels of 1 times 10-6 M and higher were reached soon after giving an acute 10-mg/kg dose (i.p. or s.c.) of U18666A containing 7-3H-U18666A of known specific activity. A steady state concentration of 1 to 2 times 10-6 M was reached with chronic injection of 10 mg/kg every 4th day, a treatment schedule that results in altered brain lipids and induction of epilepsy if begun soon after birth. The disappearance of U18666A from both brain and serum was described by two similar biexponential processes, a brief rapid clearance (t1/2= 10 h) and a sustained and much slower one (t1/2= 65 h). Brain levels of the drug were about 10 times higher than serum at all times examined. Few differences were seen in the regional distribution of radiolabeled drug in brain as determined by both direct analysis and by autoradiographic examination; but the drug did concentrate in lipid-rich subcellular fractions. For example, the synaptosome and myelin fractions each contained about 25–35% of both the total 3H-labeled drug and total lipid in whole brain. The lipid composition of these fractions was drastically altered in treated animals. In conclusion, the chronic epileptiform state induced by U18666A does not appear to involve localization of the drug in a specific brain region or particular cell type. Rather, the condition could involve localization of the drug in lipid-rich membranes and marked changes in the composition of these membranes. RESUME La concentration, la demie vie et la distribution cerebrale de I'U 18666A, substance pouvant serieusement alterer les lipides cerebraux et induire un etat epileptiforme chronique, ont ete determinees apres administration aigue et repetee de la drogue. L'U 18666A marque specifiquement au tritium est prepare par les procedes habituels de synthese. Des taux cerebraux de 1 times 10-6 M et des taux plus eleves sont atteints tout de suite apres I'administration d'une dose aigue de 10 mg/kg (i.p. ou s.c.) de U 18666A contenant une activite specifique connue de 7-3H-U18666A. Une concentration stable de 1 a 2 times 10-6 M est obtenue avec une injection chronique de 10 mg/kg tous les 4 jours, traitement qui, s'il est entrepris tout de suite apres la naissance, entraine une modification des lipides cerebrale et l'induction d'une epilepsie. Lelimination cerebrale et serique de l'U 18666A s'effectue suivant deux processus similaires biexponentiels, une clairance courte et rapide (t1/2= 10hr) et une longue et plus lente (t1/2= 65 hr). Dans tous les cas, les concentrations cerebrales de la drogue sont environ 10 fois plus elevees que celles du serum. On observe au niveau du cerveau peu de differences dans la distribution regionale de la substance marquee aussi bien apres analyse directe qu'apres autoradiographie; cependant on note une concentration plus elevee dans les fractions subcellulaires riches en lipides. Ainsi, dans tout le cerveau les fractions myeliniques et synaptosomales contiennent chacune environ 25 a 35% aussi bien de la drogue marquee que des lipides totaux. La composition lipidique de ces fractions est nettement modifieed chez les animaux traites. En conclusion Ietat epileptiforme chronique induit par I'U 18666A ne semble pas impliquer une localisation de la drogue dans une region specifique cerebrale ou un type particulier de cellule. Cet etat pourrait plutot impliquer une localisation de la drogue dans les membranes riches en lipides et une modification de la composition de ces membranes. ZUSAMMENFASSUNG Bestimmung der Konzentration, Halbwertszeit und Verteilung von U18666A im Gehirn, einem Medikament, das die cerebralen Lipide drastisch verandern und einen chronischen epileptiformen Zustand hervorrufen kann, im akuten und chronischen Versuch. Speziell mit Tritium markiertes U18666A wurde durch ubliche Synthese hergestellt. Hirnspiegel von 1 times 10-6M und hoher wurden bald nach Verabreichung von 10 mg/kg (i.p. oder s.c.) U18666A erreicht, die 7-3H-U18666A in bekannter spezifische Aktivitat enthilt. Eine steady state Konzentration von 1 bis 2 times 10-6M wurde durch chronische Injektion von 10 mg/kg jeden 4. Tag erreicht; dieses Behandlungsschema fuhrt zu einer Veranderung der Hirnlipide und einer Induktion der Epilepsie, wenn es kurz nach der Geburt begonnen wird. Das Verschwinden von U18666A sowohl vom Gehirn als aus dem Serum wurde durch 2 ahnliche biexponentielle Prozesse erklart: Eine kurze rasche Clearance (t1/2= 10 Stunden) und eine anhaltende, viel langsamere (t1/2= 65 Stunden). Die Hirnspiegel des Medikaments waren zu allen untersuchten Zeiten etwa 10 mal hoher als die Serumspiegel. In der regionalen Verteilung des radiomarkierten Medikaments im Gehirn (Bestimmung sowohl durch direkte Analyse als auch durch Autoradiographie) wurden wenig Veranderungen gesehen. Allerdings zeigte das Medikament eine Konzentration in den lipidreichen subzellularen Fraktionen. So enthielten z.B. die Synaptosomen und Myelinfraktionen je 25 bis 35% sowohl des gesamten H3-markierten Medikaments als auch der gesamten Hirnlipide. Die Lipidzusammensetzung dieser Fraktion war bei den behandelten Tieren drastisch verandert. Wir folgern, daβ der chronische epileptiforme Zustand, durch U18666A hervorgerufen, nicht die Lokalisation des Medikaments in spezifischen Hirnregionen oder spezifischen Zelltypen zu beeinflussen scheint. Vielmehr konnte dieser Zustand die Lokalisation des Medikaments in den lipidreichen Membranen betreffen und zu deutlichen Veranderungen in der Zusammensetzung dieser Membranen fuhren.