Genetik olarak absans epilepsili WAG/RİJ sıçanlarda görülen diken dalga deşarjlarina HCN kanallarının etkisi ve bu etkide GABA-A ve T-tipi kalsiyum iyon kanallarının rolü
The effect of HCN channels on spike wave discharges in genetically absence epileptic wag/rij rats and the role of GABA-A and type-T calcium ıon channels in this effect
Yazar: EMRE SONER TİRYAKİ
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN ARSLAN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Epilepsi = Epilepsy ; Epilepsi-absans = Epilepsy-absence ; GABA = GABA ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Reseptörler-GABA-A = Receptors-GABA-A ; Sıçanlar = Rats ; İvabradin = Ivabradine

Özet:
Giriş ve Amaç: Absans epilepsi nedeni tam olarak bilinmeyen, jeneralize, konvulsif olmayan nöbetlerle karakterize bir epilepsi türüdür. Kardiyovasküler sistem hastalıklarında kullanılan bir ilaç olan ivabradin (IVA), etkisini HCN kanallarını bloke ederek göstermektedir. Beyinde eksprese edilen HCN1, HCN2 ve HCN4 kanalları nöronal uyarılabilirliği etkilemektedir. Bu çalışmada, genetik absans epilepsili WAG/Rij sıçanlarda görülen diken dalga deşarjlarına (DDD) IVA'nın etkisini ve bu etkide T-tipi Ca+2 ile GABA-A iyon kanallarının etkisini araştırmayı amaçladık.
Gereç ve Yöntemler: Çalışmamızda elektrokortikogram (ECoG) kayıtları için WAG/Rij ve Western Blot analizleri için erkek WAG/Rij ve Wistar Albino sıçanlar kullanıldı. ECoG kayıtları için sıçanların kafataslarına tripolar elektrotlar yerleştirildi. HCN kanal blokörü IVA 7 ardışık gün boyunca (5, 10 ve 20 mg/kg i.p.) uygulandı ve sıçanlardan 0. gün, 3. gün, 6. gün ve 7. gün ECoG kayıtları elde edildi. NNC 55-0396 (NNC; 5, 10, 20, 30 ve 40 μg), müsimol (1 μg) ve bikukulin (0,5 μg) akut olarak ve 7 gün IVA uygulamasından 1 gün sonra i.s.v. olarak uygulandı. IVA'nın HCN kanal ekspresyonlarına etkisini belirlemek amacıyla, 7 gün IVA (10 mg/kg) uygulanmasından sonra sıçanların korteks ve hipokampus dokuları çıkarılarak Western Blot yöntemi ile değerlendirildi.
Bulgular: Akut uygulanan IVA toplam DDD sayısını ve ortalama DDD süresini değiştirmezken, 7 gün boyunca uygulanan IVA 10 ve 20 mg/kg dozlarında toplam DDD sayısını azalttı. Ayrıca, 7 gün boyunca 10 mg/kg dozunda uygulanan IVA, korteks ve hipokampuste HCN1 ve HCN2 protein ekspresyonlarını artırırken, HCN4 ekpresyonlarını değiştirmedi. Akut olarak uygulanan NNC (20 μg) ve bikukulin (0,5 μg) nöbetlerde azalmaya neden olurken, müsimol (1 μg) nöbetleri artırdı. 7 gün IVA enjeksiyonundan 1 gün sonra sonra uygulanan NNC'nin antiepileptik etkisi azaldı; müsimolün proepileptik etkisi ortadan kalktı, bikukulinin antiepileptik etkisi ise tersine döndü.
Tartışma ve Sonuçlar: IVA'nın 7 gün 10 mg/kg uygulanması kortekste HCN protein ekspresyonlarını artırarak absans nöbetleri azaltmaktadır. NNC, müsimol ve bikukulinin etkileri, muhtemelen artan HCN kanal ekspresyonlarından dolayı değişmektedir. Bulgularımız doğrultusunda HCN kanalları ve T-tipi Ca+2 ile GABA-A iyon kanalları arasında olası bir etkileşimin olduğunu düşünmekteyiz.
Anahtar Kelimeler: Epilepsi, ECoG, Absans epilepsi, İvabradin, HCN kanalları, T-tipi Ca+2 kanalı, GABA-A reseptörü

Abstract:
Aim: Absence epilepsy is a type of epilepsy that characterized by idiopatic, generalized and non-convulsive seizures. Ivabradine (IVA), a drug used for cardiovascular system diseases, shows its effect by blocking HCN channels. HCN1, HCN2, and HCN4 channels are expressed in the brain and they affected neuronal excitability. In the present study, we aimed to investigate the effect of IVA on spike wave discharges (SWD) in genetic absence epileptic WAG/Rij rats and the role of T-type Ca+2 and GABA-A ion channels in this effect.
Methods: Male WAG/Rij rats were used for electrocorticogram (ECoG) recordings and WAG/Rij and Wistar Albino rats were used for and Western Blot analysis in study. Tripolar electrodes were placed on the rats' skulls for ECoG recordings. HCN channel blocker IVA was administered for 7 consecutive days (5, 10, and 20 mg/kg i.p.) and ECoG recordings were obtained on day 0, day 3, day 6, and day 7 from rats. NNC 55-0396 (NNC; 5, 10, 20, 30 and 40 μg), muscimol (1 μg), and bicuculline (0.5 μg) were administered by i.c.v. acutely and 1 day after 7 days of IVA administration. In order to determine the effect of IVA on HCN channel expressions, after 7 days of IVA (10 mg/kg) administration, cortex and hippocampus tissues of rats were extracted and evaluated by Western Blot method.
Results: Acutely administered IVA did not change the total SWDs number and mean duration per SWDs while the administration of IVA at the doses of 10 and 20 mg/kg for 7 days decreased the the total SWDs number. In addition, 7 days of 10 mg/kg IVA administration increased HCN1 and HCN2 protein expressions in the cortex and hippocampus, but not alter HCN4 expressions. While, acute administration of NNC (20 μg) and bicuculline (0.5 μg) decreased the total number of SWDs, muscimol (1 μg) increased it. After 7 days of IVA injection, the antiepileptic effect of NNC decreased, the proepileptic effect of muscimol abolished, and the antiepileptic effect of bicuculline reversed. 
Discussion: Administration of 10 mg/kg IVA for 7 days decrease absence seizures by increasing HCN protein expressions in the cortex. The possibely effects of NNC, muscimol, and bicuculline are altered, possibly due to increased HCN channel expressions. In line with our findings, we suggest that there is a possible interaction between HCN channels and T-type Ca+2 and GABA-A ion channels.
Keywords: Epilepsy, ECoG, Absence epilepsy, Ivabradine, HCN channels, T-type Ca+2 channel, GABA-A receptor