Glutamatergic Regulation of the Audiogenic Seizures and Postictal Catalepsy in Krushinsky–Molodkina Strain Rats: Effects of Dizocilpine and D-Serine

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The participation of the glutamatergic neurotransmitter system in the pathogenesis of audiogenic seizures (AS) and post-ictal catalepsy (PIC) in Krushinsky-Molodkina rats was analyzed. Effects of D-serine and disocilpine administration was investigated. In intact KM rats, the intensity of AS correlates with the duration of PIC. The administration of D-serine (acute administration, doses of 200, 400 and 600 mg / kg, as well as after chronic administration – 5 days of 300 mg / kg, n = 34) had no significant effect on AS and PIC. Disocilpine (MK-801, a non-competitive NMDA antagonist) was administered in an acute experiment at doses of 0.1, 0.2 and 0.4 mg/kg (n = 41). MK-801 dose-dependently reduced the intensity of AS and caused a "two-wave pattern" of seizures in the most of animals, and removed PIC at a lower dose than AS seizures. PIC was completely eliminated already at a dose of 0.2 mg/kg, while the clonic component of AS still persisted. Thus, it was possible to show the "dissociation" of AS and PIC. It is assumed that although dopaminergic control is involved in the mechanisms of PIC development, glutamatergic neurotransmission is also taking part in the PIC expression.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. М. Surina

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: Opera_ghost@inbox.ru
Russian Federation, Moscow

I. B. Fedotova

Lomonosov Moscow State University

Email: Opera_ghost@inbox.ru
Russian Federation, Moscow

I. I. Poletaeva

Lomonosov Moscow State University

Email: Opera_ghost@inbox.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Федотова ИБ, Сурина НМ, Маликова ЛА, Раевский КС, Полетаева ИИ (2008) Исследование изменений мышечного тонуса (каталепсии), наступающих у крыс после аудиогенного судорожного припадка. Журн высш нервн деят 58(5): 620–627. [Fedotova IB, Surina NM, Malikova LA, Raevski KS, Poletaeva II (2008) The investigation of cataleptic muscle tonus changes in rats after audiogenic seizures. Zh Vyssh Nerv Deiat Im I P Pavlova 58(5): 620–627. (In Russ)].
  2. Долина СА, Коган БМ, Тананова ГВ (1982) Содержание катехоламинов в стриатуме, гипоталамусе и надпочечниках крыс, генетически предрасположенных к судорожным припадкам. Бюл эксп биол мед 93(2): 12–14. [Dolina SA, Cogan BM, Tananova GV (1982) Catecholamine levels in the striatum, hypothalamus, and adrenals of rats with genetic predisposition to epileptic seizures. Biull Eksp Biol Med 93(2): 12–14. (In Russ)].
  3. Косачева ЕС, Кудрин ВС, Федотова ИБ, Семиохина АФ, Раевский КС (1998) Влияние карбамазепина на содержание моноаминов и их метаболитов в структурах мозга крыс с аудиогенной эпилепсией. Эксп клин фармакол 61(3): 25–27. [Kosacheva ES, Kudrin VS, Fedotova IB, Semiokhina AF, K S Raevskiĭ KS (1998) The effect of carbamazepine on the content of monoamines and their metabolites in the brain structures of rats with audiogenic epilepsy Eksp Klin Farmakol 61(3): 25–27. (In Russ)].
  4. Фирстова ЮЮ, Абаимов ДА, Сурина НМ, Полетаева ИИ, Федотова ИБ, Ковалёв ГИ (2012) Связывание специфических лигандов D2- и NMDA-рецепторами клеток стриатума крыс двух линий, контрастных по предрасположенности к аудиогенной эпилепсии. Бюлл Эксп Биол Мед 154 (8): 158–161. [Firstova YY, Abaimov DA, Surina NM, Poletaeva II, Fedotova IB, Kovalev IB (2012) Binding of specific ligand by D2- and NMDA-receptors of striatum cells in two rat strains predisposed and resistant to audiogenic seizures. Biull Eksp Biol Med 154(2):196–198. (In Russ)]. https://doi.org/10.1007/s10517-012-1910-6.
  5. Сорокин АЯ, Кудрин ВС, Клодт ПМ, Туомисто Л, Полетаева ИИ, Раевский КС (2004) Межлинейные различия в эффектах амфетамина и раклоприда на активность дофаминергической системы в дорзальном стриатуме крыс линии КМ и Вистар (микродиализное исследование). Генетика 40(6): 846–849. [Sorokin AY, Kudrin VS, Klodt PM, Tuomisto L, Poletaeva II, Raevskiĭ KS (2004) The interstrain differences in the effects of D-amphetamine and raclopride on dorsal striatum dopaminergic system in KM and Wistar rats (microdialysis study). Genetika 40(6): 846–849. (In Russ)].
  6. Куликов АВ, Тихонова МА, Чугуй ВФ, Алехина ТА, Колпаков ВФ, Попова НК (2004) Хроническое введение имипрамина снижает время застывания у крыс, генетически предрасположенных к каталепсии. Бюлл эксп биол мед 138(4): 401–403. [Kulikov AV, Tikhonova MA, Chugui BF, Alekhina TA, Kolpakov VF, Popova NK (2004) Chronic administration of imipramine reduces the hardening time in rats genetically predisposed to catalepsy. Biull Eksp Biol Med 138(4):401–403. (In Russ)]. https://doi.org/10.1007/s10517-005-0111-y.
  7. Сурина НМ (2011) Физиолого-генетическое исследование предрасположенности к каталепсии. дисс канд биол наук: 03.03.01. – Моск. гос. университет, Москва, 2011 – 180 с. [Surina NM (2011) Fiziologo-geneticheskoe issledovanie predraspologennosti k katalepsii. PhD dissertation: 03.03.01. – Moscow State University, Moscow, 2011–180 p (In Russ)].
  8. Singh L, Oles RJ, Tricklebank MD (1990) Modulation of seizure susceptibility in the mouse by the strychnine-insensitive glycine recognition site of the NMDA receptor-ion channel complex. Br J Pharmacol 99(2): 285–288.
  9. Long KD, Mastropaolo J, Rosse RB, Deutsch SL (2007) Exogenously administered D-serine failed to potentiate the ability of MK-801 to antagonize electrically precipitated seizures in nonhandled control and stressed mice. Eur Neuropsychopharmacol 17(1): 53–57. https://doi.org/10.1016/j.euroneuro.2006.02.007.
  10. Long KD, Mastropaolo J, Rosse RB, Manaye KF, Deutsch SL (2006) Modulatory effects of d-serine and sarcosine on NMDA receptor-mediated neurotransmission are apparent after stress in the genetically inbred BALB/c mouse strain. Brain Res Bull 69(6): 626–630. https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2006.03.007.
  11. Liu YH, Wang L, Wei LC, Huang YG, Chen LW (2009) Up-regulation of D-serine might induce GABAergic neuronal degeneration in the cerebral cortex and hippocampus in the mouse pilocarpine model of epilepsy. Neurochem Res 34(7): 1209–1218. https://doi.org/10.1007/s11064-008-9897-0.
  12. Debler EA, Lipovac MN, Lajtha A, Zlocovic BV, Dunlop DS, Jakobson AE, Rice KC, de Costa B, Reith ME (1993) Metaphit – induced audiogenic seizures in mice: 1. Pharmacologic characterization. Epilepsia 34(2): 201–210.
  13. Faingold CL, Randall ME, Naritoku DK, Boersma CA, Anderson CA (1993) Noncompetitive and competitive NMDA antagonists exert anticonvulsant effects by actions on different sites within the neuronal network for audiogenic seizures. Exp Neurol 119(2): 198–204.
  14. Verma A, Kulkarni SK (1992) D1/D2 dopamine and NMDA receptor participation in experimental catalepsy in rats. Psychopharmacology (Berl) 109(4): 477–483.
  15. Рукояткина НИ, Горбунова ЛВ, Гмиро ВЕ, Лукомская НЯ (2000) Способность антагонистов глутаматных рецепторов ослаблять экспериментальную каталепсию у крыс. Росс Физиол Журн им ИМ Сеченова 86(6): 626–633. [Rukoiatkina NI, Gorbunova LV, Gmiro VE, Lukomskaia NYa (2000) Glutamate receptor antagonists attenuate experimental catalepsy in rats. Russ Fiziol J 86(6): 626–633. (In Russ)].
  16. De Sarro GB, De Sarro A (1993) Anticonvulsant properties of non-competitive antagonists of the N–methyl–D–aspartate receptor in genetically epilepsy – prone rats: comparison with CPPene. Neuropharmacology 32(1): 51–58.
  17. Calderon SF, Sanberg PR, Norman AB (1988) Quinolinic acid lesions of rat striatum abolish D1- and D2- dopamine receptor-mediated catalepsy. Brain Res 450: 403–407.
  18. Yoshida Y, Ono T, Kawano K, Miyagishi T (1994) Distinct sites of dopaminergic and glutamatergic regulation of haloperidol-induced catalepsy within the rat caudate-putamen. Brain Res 639: 139–148.
  19. Kretschmer BD, Winterscheid B, Danysz W, Schmidt WJ (1994) Glycine site antagonists abolish dopamine D2 but not D1 receptor mediated catalepsy in rats. J Neural Transm 123–136.
  20. Gerfen CR, Engber TM, Mahan LC, Sussel Z, Chase TN, Monsma FJ, Sibley DR (1990) D1 and D2 dopamine receptor-regulated gene expression of striatonigral and striatopallidal neurons. Science 250: 1429–1432.
  21. Ferreira-Netto C, Borelli GK, Brandao ML (2007) Distinct Fos expression in the brain following freezing behavior elicited by stimulation with NMDA of the ventral or dorsal inferior colliculus. Exp Neurol 204: 693–704. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2006.12.023.
  22. Lasley SM (1991) Roles of neurotransmitter amino acids in seizure severity and experience in the genetically epilepsy-prone rat. Brain Res 560(1-2): 63–70. https://doi.org/10.1016/0006-8993(91)91215-m
  23. Jobe PC, Dailey JW, Reigel CE (1986) Noradrenergic and serotonergic determinants of seizure susceptibility and severity in genetically epilepsy-prone rats. Life Sci 39(9): 775–782. https://doi.org/10.1016/0024-3205(86)90455-8.
  24. Jobe PC, Dailey JW (2006) Genetically Epilepsy-Prone Rats (GEPRs) in Drug Research. CNS Drug Rev 6: 241–260. https://doi.org/10.1111/j.1527-3458.2000.tb00150.x
  25. Jobe PC, Mishra PK, Browning RA, Wang C, Adams-Curtis LE, Ko KH, Dailey JW (1994) Noradrenergic abnormalities in the genetically epilepsy-prone rat. Brain Res Bull 35(5-6): 493–504. https://doi.org/10.1016/0361-9230(94)90163-5.
  26. Jobe PC, Dailey JW (2006) Genetically Epilepsy-Prone Rats (GEPRs) in Drug Research. CNS Drug Rev. 6: 241–260. https://doi.org/10.1111/j.1527-3458.2000.tb00150.x.
  27. Garcia-Cairasco N, Umeoka EHL, Cortes de Oliveira JA (2017) The Wistar Audiogenic Rat (WAR) strain and its contributions to epileptology and related comorbidities: History and perspectives. Epilepsy Behav EB71:250–273. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2017.04.001.
  28. Poletaeva II, Surina NM, Kostina ZA, Perepelkina OV, Fedotova IB (2017) The Krushinsky-Molodkina rat strain: The study of audiogenic epilepsy for 65years Epilepsy Behav. 71(Pt B): 130–141. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2015.04.07
  29. Федотова ИБ, Костына ЗА, Сурина НМ, Полетаева ИИ (2012) Селекция лабораторных крыс по признаку “отсутствие предрасположенности к аудиогенному судорожному припадку”. Генетика 48(6): 685–691. [Fedotova IB, Kostyna ZA, Surina NM, Poletaeva II (2012) Laboratory rat selection for the trait "the absence of audiogenic seizure proneness". Genetika 48(6): 685–691. (In Russ)].
  30. Karcz-Kubicha M, Lorenz B, Danysz W (1999) GlycineB antagonists and partial agonists in rodent models of Parkinson's disease – comparison with uncompetitive N-methyl-D-aspartate receptor antagonist. Neuropharmacology 38(1):109–119. https://doi.org/10.1016/s0028-3908(98)00165-8.
  31. Adell A (2020) Brain NMDA Receptors in Schizophrenia and Depression. Biomolecules 10(6): 947. https://doi.org/10.3390/biom10060947.
  32. Bae HJ, Bae HoJ, Kim JY, Park K, Yang X, Jung SY, Park SJ, Kim DH, Shin CY, Ryu JH (2023) The effect of lansoprazole on MK-801-induced schizophrenia-like behaviors in mice. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 120:110646. https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2022.110646.
  33. Bygrave AM, Masiulis S, Nicholson E, Berkemann M, Barkus C, Sprengel R, Harrison PJ, Kullmann DM, Bannerman DM, Kätzel D (2016) Knockout of NMDA-receptors from parvalbumin interneurons sensitizes to schizophrenia-related deficits induced by MK-801. Transl Psychiatry 6(4):e778. https://doi.org/10.1038/tp.2016.44.
  34. Николаева СД, Никитина ЛС, Глазова МВ, Бахтеева ВТ, Черниговская ЕВ (2024) Анализ состояния глутамат- и ГАМКергических нейронов нижних бугров четверохолмия крыс линии Крушинского-Молодкиной на ранних этапах эпилептогенеза. Росс физиол журн им ИМ Сеченова 110(3): 480–498. [Nikolaeva SD, Nikitina LS, Glazova MV, Bakhteeva VT, Chernigovskaya EV (2024) Analysis of the state of glutamate- and GABA-ergic neurons in the inferior colliculi of Krushinsky-Molodkina strain rats at early stages of epileptogenesis. Russ Fiziol J 110(3): 480–498. (In Russ)]. https://doi.org/10.31857/S0869813924030108.
  35. Melo-Thomas L, Gil-Martínez AL, Cuenca L, Estrada C, Gonzalez-Cuello A, Schwarting RK, Herrero MT (2018) Electrical stimulation or MK-801 in the inferior colliculus improve motor deficits in MPTP-treated mice. Neurotoxicology 65:38–43. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2018.01.004.
  36. Mierzejewski P, Kolaczkowski M, Nowak N, Korkosz A, Scinska A, Sienkiewicz-Jarosz H, Samochowiec J, Kostowski W, Bienkowski P (2013) Pharmacological characteristics of zolpidem-induced catalepsy in the rat. Neurosci Lett 556:99–103. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2013.10.011.
  37. Medeiros P, Viana MB, Barbosa-Silva RC, Tonelli LC, L Melo-Thomas L (2014) Glutamatergic neurotransmission in the inferior colliculus influences intrastriatal haloperidol-induced catalepsy. Behav Brain Res. 268:8–13. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2014.03.027.
  38. Прокопец ИМ (1958) Экспериментальное исследование защитно-восстанавливающей роли функционального каталептоидного состояния. Научн докл Высш Шк Биол наук Физиол биохим жив 3: 84–89. [Prokopets IM (1958) An experimental study of the protective and restorative role of the functional cataleptoid state. Nauchn dokl Vish Shkol Biol nauk Fiziol biohim zhivotn 3: 84–89. (In Russ)].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».