Universität zu Köln

Alpdogan, Serdar ORCID: 0000-0002-5188-9925 (2020). Intracerebroventrikuläre Injektionen von Zink Ionen und Histidin als Carrier modulieren die Anfallsaktivität nach experimentell induzierter Epileptogenese unterschiedlich in Cav2.3-defizienten Mäusen und Kontrolltieren. PhD thesis, Universität zu Köln.

All available versions of this item

• Intracerebroventrikuläre Injektionen von Zink Ionen und Histidin als Carrier modulieren die Anfallsaktivität nach experimentell induzierter Epileptogenese unterschiedlich in Cav2.3-defizienten Mäusen und Kontrolltieren. (deposited 04 Aug 2020 09:44) [Currently Displayed]

Preview

PDF Serdar Alpdogan Dissertation Version Juni 2020.pdf - Accepted Version Download (6MB) | Preview

Abstract

Hintergrund: Epilepsie ist eine neurologische Erkrankung, an der weltweit über 50 Millionen Menschen aus allen Altersgruppen erkrankt sind. Die Erkrankung hat viele Formen und unterschiedliche Symptome. Die genauen Mechanismen für die Entstehung von epileptischen Anfällen sind sehr vielfältig. Zum einen ist der Cav2.3 Calcium-Kanal an der Generierung von epileptischen Anfällen beteiligt. Zusätzlich verdichteten sich in den letzten Jahren vermehrt Hinweise, dass die Homöostase von bestimmten Spurenmetall-Ionen, insbesondere von Zink, eine Rolle in der Epileptogenese einnehmen. Ziele: In dieser Arbeit soll die Funktion von Zink und seine Bedeutung in der Kainat induzierten Epileptogenese über den Cav2.3 Calcium-Kanal untersucht werden. Methoden: In dieser Arbeit wird daher die Zinkhomöostase manipuliert, um den Einfluss von Zink bei der Kainat induzierten Epilepsie in Mäusen mit und ohne Cav2.3 Calcium-Kanal zu untersuchen. Mäusen wird entweder 1 mM Histidin (His) allein oder in Kombination mit 10 µM Zinkchlorid (ZnCl2) zusätzlich zur intraperitonealen Injektion von 15 mg / kg Kainat (KA) zur Anfallsinduktion injiziert. Es wurde eine Methode zur intracerebroventrikulären (i.c.v.) Injektion von Histidin allein oder in Kombination mit Zink bei Mäusen entwickelt, um eine direkte Anreicherung von Zink Ionen im Gehirn zu erreichen. Wildtyp-Mäuse und Mäuse mit deletiertem Cav2.3 Ca2+-Kanal wurden in je 3 Hauptgruppen eingeteilt: A. Mäuse ohne i.c.v. Injektion (ohne Kanüle), B. mit i.c.v. Histidin Injektion (mit Kanüle) und C. mit i.c.v. Injektion von Zink mit Histidin (mit Kanüle). Jede Hauptgruppe enthielt eine Kontrollgruppe und einer Gruppe von Mäusen bei denen konvulsive Anfälle durch ein intraperitoneal (i.p.) injiziertes chemisches Läsionswerkzeug, dem Kainat (KA) ausgelöst wurden. Nach den Injektionen wurden telemetrische Messungen an der Hirnoberfläche von sich frei bewegenden Mäusen zur Erfassung von epileptischen Anfällen durchgeführt. Zusätzlich wurde für eine Gesamtbeobachtungszeit von 2 h nach Injektion der Schweregrad von Anfällen registriert und quantifiziert. Darüber hinaus wurde eine immunhistochemische Methode zum Nachweis von Schwermetall-Kationen im Gehirn angewendet, um die Ausbreitung von injiziertem Zink zu verfolgen oder den Verbleib von endogenem Zink darzustellen. Ergebnisse: Nach Kainat Injektion wurde in Cav2.3-kompetenten Mäusen schwerere Anfälle und eine höhere Sterblichkeitsrate festgestellt verglichen mit Cav2.3 KO-Mäusen. Nach zusätzlicher intracerebroventrikulärer Gabe von Histidin reduzierten sich die Sterberaten drastisch in beiden Genotypen. Jedoch zeigte sich nur in Wildtyp-Mäusen eine signifikante Verbesserung in der Anfallsintensität. Zusätzlich wurde dabei eine Abnahme der Färbeintensität nach der Methode von Timm registriert. Die zusätzliche Applikation von Zink in Verbindung mit Histidin sorgte hingegen erneut für einen Anstieg der Sterblichkeitsrate jedoch nur in Cav2.3(+|+) Wildtyp-Mäusen und zu einer intensiveren Färbung im Gehirn. Schlussfolgernd liegt es nahe, dass Zink durch die modulierenden Effekte am Cav2.3 Ca2+-Kanal Einfluss auf die Epileptogenese hat.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Intracerebroventricular injections of zinc ions and histidine as carrier modulate seizure activity after experimentally induced epileptogenesis differently in Cav2.3-deficient mice and control animals English
Translated abstract:	Abstract Language Background: Worldwide more than 50 million people of all ages are diagnosed with epilepsy, which comes up in many forms and different symptoms. The exact mechanisms for the development of epileptic seizures are very diverse. One, the Cav2.3 calcium-channel is involved in the generation of epileptic seizures. Additionally, there has been increasing evidence in recent years that the homeostasis of certain trace metal ions, especially zinc, plays also a role in epileptogenesis. Objectives: The function of zinc and its importance in kainate-induced epileptogenesis via the Cav2.3 calcium-channel are to be investigated in this work. Methods: In this work, zinc homeostasis is manipulated in order to investigate the influence of zinc in kainate-induced epilepsy in mice with and without Cav2.3 calcium-channel. Mice are injected with either 1 mM histidine (His) alone or in combination with 10 µM zinc chloride (ZnCl2+) in addition to intraperitoneal injection of 15 mg / kg kainic acid (KA) for seizure induction. A new murine system was developed for intracerebroventricular injections of either histidine alone or in combination with zinc to ensure an instant enrichment in the brain. Wildtype-mice and mice with deleted Cav2.3 Ca2+-channel were divided into 3 main groups: A. Mice without i.c.v. Injection (without cannula), B. with i.c.v. Histidine injection (with cannula) and C. with i.c.v. zinc injection with histidine (with cannula). Each main group consisted of a control group and a group of mice in which convulsive seizures were caused by an intraperitoneally (i.p.) injected chemical lesion tool called kainate (KA). After the injections, telemetric measurements were taken from the brain of freely moving mice to detect epileptic seizures. In addition, the severity of seizures was recorded and quantified for a total observation period of 2 hours after the injections. Furthermore, an immunohistochemical method for the detection of metal cations in the brain was used to monitor the spreading of injected zinc or to localize endogenous pools of zinc. Results: Kainate injection caused more severe seizures in Cav2.3-competent mice resulting in high seizure Scores and a higher mortality rate compared to Cav2.3 KO-mice. After additional intracerebroventricular administration of histidine, death rates were drastically reduced in both genotypes. However, there was a significant reduction in seizure intensity only in wildtype-mice. In addition, a decrease in Timm’s stain was observed for this group. The additional application of zinc in combination with histidine, however, again caused an increase in the mortality rate, but only in Cav2.3(+|+)-mice. Also staining pattern in Timm´s stain was different in both genotypes. Given the above mentioned results it is obvious that zinc has an influence on epileptogenesis due to the modulating effects on the Cav2.3 Ca2+-channel. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Alpdogan, Serdar s_alpdogan@hotmail.com orcid.org/0000-0002-5188-9925 UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-114698
Date:	2020
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Medicine > Physiologie und Pathophysiologie > Institut für Neurophysiologie
Subjects:	Life sciences Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Epilepsie, spannungsgesteuerte Calcium-Kanäle, Cav2.3, Zink, Kainat German Epilepsy, voltage-gated calcium channels, Cav2.3, Zinc, Kainic acid English
Date of oral exam:	26 May 2020
Referee:	Name Academic Title Walkowiak, Wolfgang Prof. Dr. Endepols, Heike Dr.
Funders:	Deutsche Forschungsgesellschaft
Projects:	Bedeutung Spurenmetall-sensitiver spannungsgesteuerter Ca2+ Kanäle für neuroprotektive und neurotoxische Effekte von endogenem Zn2+ und Cu2+ im limbischen System
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/11469