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

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. RESUME Nous avons etudie les relations entre l'inhibition de l'activite anhydrase carbonique (AC) dans les fractions subcellulaires cytoplasmiques, microsomiales et myeliniques obtenues au niveau du cortex, des regions sous-corticales et du cervelet, et le seuil convulsif a l'electrochoc (SCE) et les modifications du rapport extension/flexion (rapport E/F) apres crises a l'electrochoc maximal chez des souris Swiss-Webster auxquelles ont ete administres 40 et 200 mg/kg d'acetazolamide. Les parametres ont eteetudies 1, 4, et 24 heures apres l'administration d'acetazolamide. Les resultats montrent que les modifications du rapport E/F sont correlees de facon lineaire (r = 0.90) avec les modifications de l'activite AC cytoplasmique sous-corticale. Il existe cependant une correlation inverse (r = 0.94) entre le SCE et l'activite AC dans la fraction myelinique du cortex cerebral. L'evolution dans le temps de l'inhibition par l'acetazolamide de l'activite AC dans ces deux fractions est parallele a l'evolution de son effet sur le SCE et le rapport E/F. L'acetazolamide diminue la susceptibilite aux crisis (eleve le SCE) en inhibant l'AC de la myeline et previent l'extension de la crise en inhibant l'AC dans les cellues gliales. L'accumulation de CO2 resultant de l'inhibition de TAC dans ces deux fractions entraine de profondes modifications du fonctionnement cerebral. ZUSAMMENFASSUNG Die Beziehung zwischen der Inhibierung der Carboanhydrase-Aktivitat (CA) in subzellularen 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-schockkrampfen (MES) wurden an Swiss-Webster-Mausen 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, das Veranderungen im E/F Verhaltniss durch Acetazolamid linear (r = 0.90) mit Veranderungen in der CA Aktivitat des Zytoplasma des Subkortex korrelierten. Jedoch gab es eine inverse Power-Funktions-Korrelation (r = 0.94) zwischen EST und der CA-Aktivitat in der Myelinfraktion des zerebralen Kortex. Das zeitliche Verhalten der Acetazolamid-Inhibierung der CA-Aktivitat in diesen beiden Fraktionen lief parallel dem Zeitverlauf der Wirkungen auf EST und das E/F-Verhaltnis. Somit vermindert das Acetazolamid die Empfindlichkeit gegenuber Krampfen (erhoht EST) durch Inhibierung von CA im Myelin und verhindert die Ausbreitung der Anfallsaktivitat durch Inhibierung von CA im Zytoplasma der Gliazellen. Das CO2, das sich als Folge der CA-Inhibition in diesen beiden Fraktionen ansammelt, verursacht profunde Veranderungen in der Hirnfunktion.