Vol. 30-31/2021-2022 Nr 60
okładka czasopisma Child Neurology
powiększenie okładki
Journal Info

CHILD NEUROLOGY

Journal of the Polish Society of Child Neurologists

PL ISSN 1230-3690
e-ISSN 2451-1897
DOI 10.20966
Semiannual


Powrót

Survival of cultured hippocampal neurons upon hypoxia: neuroprotective effect of gabapentin


Przeżycie hodowli komórek nerwowych hipokampa w warunkach niedotlenienia: neuroprotekcyjny efekt gabapentyny




1Department of Pediatric Neurology and Rehabilitation, Medical University of Bialystok, Bialystok, Poland
2Department of Pediatric Laboratory Diagnostic, Medical University of Bialystok, Bialystok, Poland

Neurol Dziec 2011; 20, 41: 25-28
Full text PDF Survival of cultured hippocampal neurons upon hypoxia: neuroprotective effect of gabapentin



ABSTRACT
Introduction: Gabapentin (GBP) is a novel analogue of GABA used widely in the treatment of epileptic partial seizures and neuropathic pain. GBP blocks Ca2+ channels in neural cell membrane and diminishes excitation of neurons. Such mechanism of action of this drug can predict GBP as a potential neuroprotectant. Aim of the study: To investigate the putative protective effect of GBP against hypoxia-induced neurotoxicity in primary culture of rat hippocampal neurons. Material and methods: An experiment was performed on dissociated hippocampal cultures at seven day in vitro. Cell death was induced by incubation of neural cultures in hypoxic conditions over 24 hours. The cultures (except control) were treated with 30 μM, 100 μM and 300 μM concentrations of GBP to cause a neuroprotective effect. Neuronal injury was assessed by morphometric investigation of death/viable neurons in light microscopy using Trypan blue staining. Results and conclusions: None of the used concentrations of GBP exerted per se a toxic effect on cultured neural cells. Death of one third of neurons was observed in non-treated cultures upon hypoxia. GBP was found to inhibit hypoxia-induced neuronal damage in a dose-dependent manner: in cultures treated with high concentrations of the drug (100 μM and 300 μM), about two-fold higher number of neurons remained viable when compared to non-treated cultures. The results suggest that GBP has promising neuroprotective properties in vitro and prevents hypoxia-induced cell damage in primarily cultured hippocampal neurons.

Key words: gabapentin, neuroprotection, hippocampal culture, neurons


STRESZCZENIE
Wprowadzenie: Gabapentyna (GBP) jest chemicznym analogiem GABA stosowanym w leczeniu padaczki z napadami częściowymi oraz w terapii bólu neuropatycznego. GBP blokuje funkcję kanałów Ca2+ w błonie komórkowej neuronu i ogranicza napływ Ca2+ do wnętrza komórki nerwowej, czego efektem jest zmniejszenie jej pobudliwości. Taki mechanizm działania GBP sugeruje, że antyepileptyk może wykazywać działanie ochronne na komórki nerwowe poddane czynnikom wywołującym neurodegenerację. Cel pracy: Celem pracy była ocena potencjalnych właściwości neuroprotekcyjnych GBP w warunkach pierwotnej hodowli komórek nerwowych hipokampa poddanej stresowi oksydacyjnemu. Materiał i metodyka: Doświadczenie przeprowadzono na 7-dniowej rozproszonej hodowli komórek nerwowych hipokampa. Uszkodzenie neuronów wywołano 24-godzinną inkubacją hodowli w warunkach hipoksji. Do medium hodowli (z wyjątkiem hodowli kontrolnych) dodano roztwór GBP w stężeniach 30 μM, 100 μM i 300 μM celem wywołania potencjalnego efektu neuroochronnego. Uszkodzenie komórek nerwowych w poszczególnych hodowlach oceniano w mikroskopie świetlnym po zabarwieniu neuronów błękitem trypanu. Wyniki i wnioski: Żadne z zastosowanych w doświadczeniu stężeń GBP nie wywołało per se uszkodzenia neuronów. W hodowlach pozbawionych leku stres oksydacyjny spowodował śmierć 30% neuronów. Wykazano dobre, proporcjonalne do stężenia właściwości neuroochronne leku. W hodowlach zawierających wysokie stężenia GBP (100 μM i 300μM) przeżyła prawie 2-kronie większa ilość neuronów w porównaniu do hodowli kontrolnych bez leku. Uzyskane wyniki wskazują, że GBP w warunkach in vitro wykazuje efekt neuroochronny i zapobiega śmierci komórek nerwowych hipokampa w hodowli poddanej stresowi oksydacyjnemu.

Słowa kluczowe: gabapentyna, neuroprotekcja, hodowle neuronów hipokampa, neurony


BIBLIOGRAPHY
[1] 
Formigli L., Papucci L., Tani A. et al.: Aponecrosis: morphological and biochemical exploration of a syncretic process of cell death sharing apoptosis and necrosis. J Cell Physiol. 2000; 182: 41–49.
[2] 
Artemowicz B., Sobaniec W.: Rola aminokwasów pobudzających w padaczce i drgawkach. Epileptologia 1997; 5: 189–207.
[3] 
Choi D.W.: Excitotoxic cell death. J Neurobiol 1992; 23: 1261–1276.
[4] 
Bittigau P., Ikonomidou C.: Glutamate in neurologic diseases. J Child Neurol 1997; 12: 471– 485.
[5] 
Yakovlev A.G., Faden A.I.: Mechanism of neural cell death: implications for development of neuroprotective strategies. Neuro Rx 2004; 1: 5–16.
[6] 
Dougherty J.A., Rhoney D.H.: Gabapentin: a unique anti-epileptic agent. Neurol Res 2001: 23: 821-829.
[7] 
Tzellos T.G., Papazisis G., Toulis K.A. et al.: A2delta ligands gabapentin and pregabalin: future implications in daily clinical practice. Hippokratia 2010; 14: 71-75.
[8] 
Andrews C.O., Fischer J.H.: Gabapentin: a new agent for the management of epilepsy. Ann Pharmacother 1994; 28: 1188–1196.
[9] 
Sills G.J.: The mechanism of action of gabapentin and pregabalin. Curr Opin Pharmacol 2006; 6: 108-113.
[10] 
Gee N.S., Brown J.P., Dissanayake V.U. et al.: The novel anticonvulsant drug, gabapentin (Neurontin), binds to the alpha2delta subunit of a calcium channel. J Biol Chem 1996; 271: 5768-5776.
[11] 
Fink K., Dooley D.J., Meder W.P. et al. Inhibition of neuronal Ca(2+) influx by gabapentin and pregabalin in the human neocortex. Neuropharmacology 2002; 42: 229–236.
[12] 
Sendrowski K., Sobaniec W.: New antiepileptic drugs — an overview. Rocz Akad Med Bialymst 2005; 50(Suppl 1): 96–98.
[13] 
Dooley D.J., Mieske C.A., Borosky S.A.: Inhibition of K+-evoked glutamate release from rat neocortical and hippocampal slices by gabapentin. Neurosci Lett 2000; 280:107–110.
[14] 
Sarantopoulos C., McCallum B., Sapunar D. et al.: ATP-sensitive potassium channels in rat primary afferent neurons: the effect of neuropathic injury and gabapentin. Neurosci Lett 2003; 343: 185-189.
[15] 
Sendrowski K., Sobaniec W., Iłendo E., Jałosińska I.: Primary culture of dissociated hippocampal neurons – the use of method in the experimental models of neuroprotection. Child Neurology 2008; 33: 49–54.
[16] 
Meldrum B.S.: Glutamate as a neurotransmitter in the brain. Review of Physiology and Pathology. J Nutrition 2000; 130: 1007–1015.
[17] 
Sendrowski K., Boćkowski L., Sobaniec W. et al.: Levetiracetam protects hippocampal neurons in culture against hypoxia-induced injury. Folia Histochem Cytobiol 2011,1: 148-152.
[18] 
Szydlowska K., Tymianski M.: Calcium, ischemia and excitotoxicity. Cell Calcium 2010; 47: 122-129.
[19] 
Stępień K., Tomaszewski M., Czuczwar S.J.: Profile of anticonvulsant activity and neuroprotective effects of novel and potential antiepileptic drugs — an update. Pharmacol Rep 2005; 57: 719–733.
[20] 
Sendrowski K., Sobaniec W., Sobaniec-Lotowska M.E., Artemowicz B.: Topiramate as a neuroprotectant in the experimental model of febrile seizures. Adv Med Sci 2007; 52 (Suppl 1): 161-165.
[21] 
Oka M., Itoh Y., Wada M. et al.: A comparison of Ca2+ channel blocking mode between gabapentin and verapamil: implication for protection against hypoxic injury in rat cerebrocortical slices. Br J Pharmacol 2003; 139: 435-443.
[22] 
Sills G.J.: The mechanism of action of gabapentin and pregabalin. Curr Opin Pharmacol 2006; 6: 108-113.
[23] 
Comi A.M., Traa B.S., Mulholland J.B. et al.: Gabapentin neuroprotection and seizure suppression in immature mouse brain ischemia. Pediatr Res 2008; 64: 81-85.
[24] 
Baydas G., Sonkaya E., Tuzcu M. et al.: Novel role for gabapentin in neuroprotection of central nervous system in streptozotocine-induced diabetic rats. Acta Pharmacol Sin 2005; 26: 417-422.
[25] 
KimY.S., Chang H.K., Lee J.W. et al.: Protective effect of gabapentin on N-Methyl-D-aspartate–induced excitotoxicity in rat hippocampal CA1 neurons. J Pharmacol Sci 2009; 109, 144–147.
[26] 
Dooley D.J., Mieske C.A., Borosky S.A.: Inhibition of K(+)-evoked glutamate release from rat neocortical and hippocampal slices by gabapentin. Neurosci Lett 2000; 280:107-110.
[27] 
Stefani A., Spadoni F., Bernardi G.: Gabapentin reduces voltage-gated calcium currents in central neurons. Neuropharmacology 1998; 37: 83–91.
[28] 
Davies A., Hendrich J., Van Minh A.T. et al.: Functional biology of the alpha(2)delta subunits of voltage-gated calcium channels. Trends Pharmacol Sci 2007; 28: 220–228.
Powrót
 

Most downloaded
Semiologiczna i psychiatryczna charakterystyka dzieci z psychogennymi napadami rzekomopadaczkowymi
Neurol Dziec 2018; 27, 55: 11-14
Autyzm dziecięcy – współczesne spojrzenie
Neurol Dziec 2010; 19, 38: 75-78
Obraz bólów głowy w literaturze pięknej i poezji na podstawie wybranych utworów
Neurol Dziec 2016; 25, 50: 9-17

Article tools
Export Citation
Format:

Scholar Google
Articles by:Sendrowski K
Articles by:Śmigielska-Kuzia J
Articles by:Sobaniec P
Articles by:Iłendo E
Articles by:Artemowicz B

PubMed
Articles by:Sendrowski K
Articles by:Śmigielska-Kuzia J
Articles by:Sobaniec P
Articles by:Iłendo E
Articles by:Artemowicz B


Copyright © 2017 by Polskie Towarzystwo Neurologów Dziecięcych