Hyperthermia-Induced Seizures in Rat Pups with Preexisting Ischemic Brain Injury

Abstract

Summary: To investigate the mechanism(s) relating perinatal brain injury to increased seizure sensitivity in the developmental age period, we studied hyperthermia‐induced seizures in rat pups with a preexisting unilateral ischemic cerebral injury. At 2 days of age, the pups underwent a carotid artery ligation followed by 20 min of anoxia. By light microscopy, there were no pathologic changes in the postischemic cerebral cortex at 5, 10, or 20 days of age. Seizures were induced by hyperthermia at 5, 10, 15, or 20 days of age. Seizure temperature thresholds increased with maturation in both postischemic and control animals. Temperature thresholds for behavioral seizures were significantly lower at 10, 15, and 20 days in postischemic pups, compared with control animals. By EEG criteria, seizure thresholds also were lower at 10 and 15 days in the postischemic pups compared with control animals. Preictal EEG slowing appeared at the same temperature in experimental and control animals at all ages. We conclude that the rat pup is an appropriate model for the study of enhanced epileptogenesis in the presence of a perinatal ischemic encephalopathy. RÉSUMÉ De jeunes rats ayant une lésion ischémique unilatérale préexistante ont été soumís à des crises hyperthermiques en vue d'étudier les mécanismes reliant les lésions cérébrales périnatales et la sensibilité accrue aux crises pendant l'enfance. Les jeunes rats ont subi à l'âge de 2 jours une ligature carotidienne suivie d'une anoxie de 20 minutes. L'étude en microscopie optique ne monrait pas de modification pathologique du cortex ayant subi l'ischémie aux âges de 5, 10 et 20 jours. Des crises ont été provoquées par l'hyperthermie à 5, 10, 15 et 20 jours. Le seuil thermique pour les crises augmentait avec l'âge maturatif à la fois chez les animaux contrôlés et ceux ayant subi l'ischémie. Le seuil thermique pour les crises comportementales était significativement plus bas à 10, 15 et 20 jours, chez les animaux ayant subi l'ischémie que chez les contrôlés. Le ralentissement EEG pré‐critique apparaissait à la même température chez les animaux ayant subi l'ischémie et chez les contrôlés à tous les âges. Nous concluons que le raton est un modèle approprié pour étudier l'épileptogénicité accrue en présence d'une encéphalopathie ischémique périnatale. RESUMEN Para investigar el mecanismo(s) que relaciona dañlo cerebral perinatal e incremento de la sensibilidad para ataques durante la edad de desarrollo, hemos estudiado los ataques inducidos por hipertermia en ratas cachorro con una lesión cerebral isquémica unilateral persistente. A los dos días de edad los cachorros fueron sometidos a una ligadura de la arteria carôtida seguida de veinte minos de anoxia. No se encontraron cambios en la microscopía ordinaria en la corteza cerebral postisquémica a los 5, 10 o 20 días de edad. Se indujeron ataques mediante hipertermia al 5, 10, 15 o 20 días de edad. Los umbrales para los ataques febriles se incrementaron con el proceso de maduración tanto en los animales postisquémicos como en los controles. Los umbrales de la temperatura con respecto a los ataques de comportamiento fueron significativamente más bajos a los 10, 15 y 20 días en los cachorros postisquémicos comparándolos con los controles. Utilizando criterios de EEG, los umbrales para ataques fueron también más bajos al 10 y 15 días en los cachorros postisquémicos comparándolos con los animales control. El EEG preictal mostró una lentificación que apareció a la misma temperatura en los animales experimentales y control y en todas las edades. Concluimos que el cachorro de rata es un modelo apropiado para el estudio de incremento de la epileptogénesis en presencia de encefalopatía isquémica perinatal. ZUSAMMENFASSUNG Um die Mechanismen zu studieren, die von perinatalen Hirnläsionen zu einer erhöhten Anfallsanfälligkeit während der Entwicklung führen, wurden wärmeinduzierte Anfälle bei jungen Ratten mit vorbestehender unilateraler ischämischer Hirnläsion untersucht. Im Alter von 2 Tagen wurde bei den Tieren eine Ligation der Karotis mit 2o‐minütiger Anoxie durchgeführt. Lichtmikroskophisch wurden keine pathologischen Veränderungen in dem postischämischen cerebralen Cortex gesehen im Alter von 15 oder 20 Tagen. Anfälle durch Überwärmung wurden im Alter von 15 oder 20 Tagen induziert: Die Temperaturschwelle für Anfälle stieg mit der Altersreifung in beiden Gruppen (postischämische und Kontrolltiere) an. Die Temperaturschwellen für Anfälle betreffend das Verhaltensmuster waren in den postischämischen Tieren an den Tagen 10, 15 und 20 signifikant niedriger als bei den Vergleichtieren. Auch unter Hinzuziehung von EEG‐Kriterien zeigte sich eine niedrigere Anfallsschwelle 10 und 15 Tage postischämisch. Eine präiktale EEG‐Verlangsamung erschien bei beiden Tiergruppen bei der selben Temperatur in allen Altersstufen. Heranwachsende Ratten scheinen somit ein adäquates Modell zu sein, um die erhöhte Epileptogenität bei perinataler ischämischer Encephalopathie zu untersuchen.