Nervus vagusstimulatie in de amgydala kindled rat

Neuromodulatie door middel van nervus vagusstimulatie (NVS) is een geaccepteerde behandeling voor epilepsie. De pathofysiologie van epilepsie en het werkingsmechanisme van NVS zijn niet bekend. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat de calciumhuishouding een cruciale rol speelt in het ontstaan van epilepsie (DeLorenzo et al., 2006). Tevens is herhaaldelijk aangetoond dat epileptische aanvallen gepaard gaan met acuut verhoogde cerebrale interleukine 1 (IL-1) activiteit (Ravizza et al., 2006, Vezzani et al., 1999). Het is echter niet duidelijk of IL-1 ook chronisch verhoogd tot expressie komt, wat de lange-termijn effecten zijn van verhoogde cerebrale IL-1 expressie bij epilepsie en of IL-1 bijdraagt aan de epileptogenese zelf (Rijkers et al., 2008). Uit eerder onderzoek is ook gebleken dat chemische stimulatie van de n. vagus de produktie van IL-1 door macrofagen remt (Tracey, 2002). Het is nog niet eerder onderzocht of deze remming ook optreedt na elektrische stimulatie middels NVS, en of deze remming ook in cerebro plaatsvindt. Doel van de huidige studie is meer inzicht te krijgen in het ontstaan van epilepsie enderzijds, en in het werkingsmechanisme van NVS anderzijds. Om deze doelen te bereiken wordt NVS toegepast op de amygdala kindled (AK) rat, een diermodel voor temporaalkwabepilepsie (TLE). Verwacht wordt dat 1) Epilepsie niet geassocieerd is met chronisch verhoogde IL-1 produktie maar wel met secundaire effecten van acute IL-1 activatie zoals beïnvloeding van het signaal molecuul ceramide; 2) Epileptogeniciteit geassocieerd is met SNPs in genen die en rol spelen bij de calcium-homeostase; 3) NVS een anticonvulsief effect heeft in dit epilepsiemodel; 4) NVS leidt tot neuronale activatie in primaire projectiekernen van de nervus vagus in de hersenstam. In juli 2006 werd gestart met het project. Allereerst werd het diermodel opgezet. Vervolgens werd gestart met het behandelen van de epileptische ratten door middel van acute NVS (aNVS). Hiertoe werden de ratten gedurende 3 minuten blootgesteld aan NVS. Gedurende deze 3 minuten werd een epileptische aanval opgewekt. Naast het dierexperimentele werk werd een implanteerbare microstimulator ontwikkeld, welke vervolgens gebruikt werd voor chronische NVS (cNVS). Door middel van immunohistochemische studies werden de expressie van IL-1 en de ceramide-transporter (CERT) bestudeerd in gezonde en epileptische rattenbreinen. Tevens werd bekeken of epileptische ratten een toegenomen vezeldichtheid hebben in de hippocampus laten zien. Ook werden immunohistochemische technieken gebruikt om de NVS-geinduceerde neuronale activatie in de hersenstam te kunnen kwantificeren. Als laatste werd bestudeerd of een hoge epileptogeniciteit geassocieerd is met SNPs in twee genen die een rol spelen in de calcium-homeostase: camkIId en cacna1e. MATERIAAL EN METHODEN Amygdala kindling en nervus vagusstimulatie AK leidt tot epilepsie nadat aan de ratten gedurende 1 à 2 weken tweemaal dagelijks elektrische stimuli worden toegediend aan de linker amygdala. Deze stimuli leiden initiëel tot minimale gedragsveranderingen (partiële epileptische aanvallen), welke in de loop van 1-2 weken gevolgd worden door in ernst toenemende gegeneraliseerde epileptische aanvallen, leidend tot een stabiele pro-convulsieve situatie. Op dit moment worden de AK stimuli nog 2 weken gecontinueerd. Gedurende deze 2 weken krijgen de ratten ofwel geen behandeling (controle), ofwel acute NVS (aNVS, aan het einde van de twee weken een 3 minuten durende NVS), ofwel chronische NVS (cNVS, continu cyclische stimulatie gedurende 2 weken). Voor aNVS wordt de rat aangesloten op een externe pulsgenerator. NVS wordt gestart 60 seconden vóór de AK stimulus en wordt gecontinueerd tot 120 seconden hierna.Voor cNVS wordt een subcutaan geïmplanteerde microstimulator gebruikt, die speciaal voor deze toepassing werd ontwikkeld door Medtronic Tijdens alle AK stimuli vindt video-EEG registratie plaats. Het effect van aNVS werd op verschillende manieren