Amilorid, CA1 piramidal nöronal eksitabilitesini anestezi altındaki sıçanlarda artırır

Amiloride enhances neuronal excitability of CA1 pyramidal neurons in the anesthetized rat

Abstract

Objective: We studied the effects of focal amiloride application on the synaptic function and excitability in rat hippocampal CA1 region, in vivo.Materials and Methods: Field potentials evoked by 0.1Hz fimbrial/commissural stimulation were recorded from hippocampal CA1 stratum pyramidale in rats under urethane anesthesia.Results: Pneumatic application of amiloride (1 mM, 5-15psi, 3s) to str. pyramidale did not change population spike amplitudes but induced multiple population spikes. Amiloride decreased the slope of excitatory postsynaptic potential by 37%, lowered the population spike threshold by 17% and shifted the input/output curve to the left. Amiloride inhibited paired-pulse depression, induced by twin pulse stimulation at 0.1Hz, over interpulse intervals of 10 to 100ms and at a fixed-pulse interval (20ms) of varying stimulus intensity. Brief tetanic stimulation of the fimbria/commissure (100Hz, 70ms) induced a negative wave with 108±20ms duration and 2.3±0.1mV amplitude. This wave was followed by irregular discharges of 18.5±1.6Hz and 2.7±0.4mV and lasted for 200-300ms. Amiloride increased posttetanic negative wave amplitude and discharge frequency.Conclusion: Our results demonstrate that, amiloride increases postsynaptic excitability in rat hippocampus with a concomitant reduction in neurotransmitter release. These effects of amiloride can be explained by Na+/Ca2+ exchanger and Ca2+ channel inhibition, which results in reduced excitatory neurotransmitter release with more prominent reduction in inhibitory effectiveness leading to hyperexcitability. Additionally, our results also implicate that amiloride and its derivates with neurotransmission enhancing capabilities can be used to improve cognitive functions in dementia resulting from vascular dysfunction of the white matter secondary to diabetes or hypertension.

Özet

Amaç: Fokal olarak uygulanan amiloridin sıçan hipokampal CA1 bölgeside nöronal eksitaston ve sinaptik fonksiyonlar üzerine etkileri in vivo olarak araştırıldı.Gereç ve Yöntem: Üretan ile anestezi edilmiş sıçanlarda, fimbria/komissür elektriksel olarak uyarıldı (0.1 Hz) ve hipokampüsün CA1 stratum piramidale bölgesinden alan cevapları kayıt edildiler.Bulgular: Amiloridin (1 mM, 5-15 psi, 3 s) pnömatik olarak str. piramidaleye uygulanması popülasyon “spike” amplitüdlerinde bir değişikliğe neden olmadı ancak çoklu popülasyon “spike”larına yol açtı. Amilorid eksitatör postsinaptik potansiyel eğimlerinde %37, popülasyon “spike” amplitüdlerinde %17 azalmaya neden oldu ve “input/output” eğrisini sola kaydırdı. Amilorid, 10 saniyede bir gelen ikili uyarılar ile oluşturulan çift-uyarı depresyonunu her intervalde (10-100ms) ve 20 ms sabit intervalli çift-uyarı depresyonunu da her uyarı şiddetlerinde inhibe etti, Kısa süreli fimbria/komissür stimülasyonu (100 Hz, 70 ms) 108±20 ms devam süreli ve 2.3±0.1 mV amplitüdünde bir negative dalga oluşturdu. Bu dalgayı 200-300 ms süren 18.5±1.6Hz ve 2.7±0.4mV'luk düzensiz deşarjlar takip etti. Amilorid posttetanik negatif dalga amplitüd ve deşarj frekansını arttırdı.Sonuç: Sonuçlarımız, amiloridin sıçan hipokampüsünde postsinaptik eksitabiliteyi artırdığını ve beraberinde nörotransmiter salıverilmesini azalttığını göstermektedir. Amiloridin bu etkileri, Na+/Ca2+ değiştokuşcusu ve Ca2+ kanal inhibisyonunun neden olduğu eksitatör nörotransmiter salıverimesinde azalma ve daha belirgin olarak da inhibitor aktivite kayıbının sonucunda gelişen hipereksitabilite ile açıklanabilir. İlaveten, sonuçlarımız diabet veya hipertansiyona ikincil olarak gelişen beyaz maddenin vasküler disfonksiyonu ile birlikte giden demanslarda, sinaptik aşırımı güçlendirici özellikleri olan amiloride ve türevlerinin kognitif fonksiyonları düzeltmekte faydalı olabileceğini işaret etmektedir.