Effects of resveratrol and nitric oxide interaction on penicilin induced epileptiform activity

Abstract

The penicillin-induced epilepsy model is one of the most widely used focal epilepsy models. Resveratrol is a natural phytoalexin found in many different plants, especially grapes. Nitric oxide (NO) is a very important regulatory molecule naturally produced in the human body and used as a second messenger. The aim of this study is to investigate the effect of Resveratrol and nitric oxide interaction on Penicillin induced epileptiform activity. 84 male Wistar rats were used in our study (n: 6). Epileptiform activity was created by applying 500 IU Penicillin-G in a volume of 2.5 microliter to the cortex (intracortical) with a Hamilton microinjector. For electrophysiological analysis, Resveratrol 25, 50 and 100 mg / kg, L-NAME 60mg / kg, L-Arginine 500mg / kg, Aminoguanidine 100mg / kg and 7-Nitroindazole (7-NI) 40mg / kg, were administered intraperitoneally 30 minutes after Penicillin injection. The Electrocorticography was taken as Online (ECoG) record, the frequency and amplitude analysis were done offline. Resveratrol 50 mg / kg dose reduced the spike frequency of epileptiform activity induced by Penicillin (p <0.05). Therefore, it was determined as an effective dose. When 7-NI (40 mg), Aminoguanidine (100 mg) and L-Arginine (500 mg) were administered alone, spike frequency of epileptiform activity induced by Penicillin decreased (p <0.05), while L-NAME (60 mg) was no effect on spike frequency. (p> 0.05). When 7-NI, aminoguanidine and L-Arginine combined with resveratrol, they showed a statistically stronger anticonvulsive effect by potentiating their anticonvulsive effects when applied alone (p <0.05). When resveratrol (50 mg / kg) and L-NAME (60 mg) were administered together, L-NAME, which was ineffective when administered alone, largely blocked the anticonvulsive effect of resveratrol. When all experimental groups were compared with each other, no statistically significant difference was found in terms of spike amplitude. Resveratrol showed anticonvulsant effect on Penicillin-induced epileptic activity. This effect was via NO, nNOS and iNOS. The interaction of NO and resveratrol potentiated each other and more anticonvulsant effects emerged. Further studies are needed to explain the molecular mechanism of NO and resveratrol interaction.

Penisilin kaynaklı epilepsi modeli en yaygın kullanılan fokal epilepsi modellerinden birisidir. Resveratrol, üzüm başta olmak üzere birçok farklı bitkide bulunan doğal bir fitoaleksindir. Nitrik oksit (NO), insan vücudunda doğal olarak üretilen ve ikinci haberci olarak kullanılan çok önemli bir düzenleyici moleküldür. Bu çalışmanın amacı, Resveratrol-nitrik oksit etileşiminin penisilinle oluşturulan epileptiform aktivite üzerine etkisini araştırmaktır. Çalışmamızda 84 adet erkek Wistar rat kullanılmıştır (n: 6). Epileptiform aktivite, 2,5 mikrolitre hacminde 500 IU Penisilin-G'nin Hamilton mikro enjektör ile kortekse (intrakortikal) uygulanmasıyla oluşturulmuştur. Elektrofizyolojik analiz için, Resveratrol 25, 50 ve 100 mg/kg, L-NAME 60mg/kg, L-Arginin 500mg/kg, Aminoguanidine 100mg/kg ve 7-Nitroindazole (7-NI) 40mg/kg, penisilin enjeksiyonundan 30 dakika sonra intraperitoneal olarak uygulanmıştır. Online olarak alınan elektrokortikografi (ECoG) kayıtlarında, offline olarak frekans ve amplitüd analizi yapılmıştır. Resveratrolün 50 mg/kg dozu, penisilin ile oluşturulan epileptiform aktivitenin spike frekansını azalttı (p<0.05). Bu nedenle etkin doz olarak belirlendi. 7-NI (40 mg), aminoguanidin (100 mg) ve L-Arginin (500 mg) tek başına uygulandığında, penisilin ile oluşturulan epileptiform aktivitenin spike frekansını azaltırken (p<0.05), L-NAME (60 mg) spike frekansı üzerinde etkisizdi (p>0.05). 7-NI, aminoguanidin ve L-Arginin; Resveratrol ile kombine edildiğinde, tek başlarına uygulandıkları zaman oluşturdukları antikonvulsif etkilerini potansiyalize ederek istatistiksel olarak daha güçlü antikonvulsif etki gösterdiler (p<0.05). Resveratrol (50 mg/kg) ve L-NAME (60 mg) birlikte uygulandığında ise, tek başına uygulandığında etkisiz olan L-NAME, Resveratrolün antikonvulsif etkisini büyük ölçüde blokladı. Tüm deney grupları birbiriyle kıyaslandığında spike amplitüdü bakımından istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık bulunamadı. Resveratrol, Penisilin kaynaklı epileptik aktivite üzerine antikonvülsan etki göstermiştir. Bu etki; NO, nNOS ve iNOS yoluyla gerçekleşmiştir. NO ve Resveratrol etkileşimi birbirini potansiyelize etmiş ve daha fazla antikonvülsan etki ortaya çıkmıştır. NO ve Resveratol etkileşiminin moleküler mekanizmasını açıklanabilmesi için daha ileri tetkiklerle yapılacak çalışmalara ihtiyaç vardır.