Chronische intrazerebrale Applikation des Antiepileptikums Vigabatrin zur Epilepsietherapie

Epilepsien sind die häufigsten chronischen Erkrankungen des Zentralnervensystems beim Menschen und Hund. Trotz des Einsatzes modernster Antiepileptika wird bei ca. 30% (Mensch) bzw. bei mehr als 50% (Hund) der Patienten keine Anfallsfreiheit erreicht. Zudem ist eine systemische Therapie mit zum Teil erheblichen Nebenwirkungen verbunden. Die Entwicklung alternativer Therapiestrategien für pharmakoresistente Epilepsiepatienten ist daher dringend notwendig. Eine vielversprechende Behandlungsoption ist die Manipulation epileptischer Netzwerke mittels intrazerebraler Pharmakotherapie, die durch den Einsatz vergleichsweise geringer Wirkstoffmengen systemische Nebenwirkungen reduzieren kann. Neben dem epileptischen Fokus gehören insbesondere die Basalganglien zu den Schlüsselregionen der Anfallsweiterleitung und -modulation. Sie stellen vorrangig bei unklarer Fokuslage oder multiplen Foki im limbischen System vielversprechende Zielregionen für die intrazerebrale Pharmakotherapie dar. Neben der Substantia nigra pars reticulata (SNr, v.a. anteriore SNr) ist hier besonders der subthalamische Nukleus (STN) von Interesse, da kürzlich in einer vergleichenden Studie zur akuten Mikroinjektion des Antiepileptikums Vigabatrin in verschiedene Basalganglienregionen gezeigt wurde, dass eine bilaterale Hemmung des STN im Pentylentetrazol-Anfallsschwellentest (PTZ-Test) in Ratten am wirksamsten war (BRÖER et al., 2012). Außerdem traten keine Nebenwirkungen auf (BRÖER et al., 2012). Hinsichtlich einer klinischen Translation ist zu überprüfen, ob eine chronische Mikroinfusion von Vigabatrin in den STN zu lang anhaltenden antikonvulsiven Effekten führt. In meiner Arbeit habe ich zu diesem Zweck eine chronische intrazerebrale Mikroinfusion mittels Minipumpen (iPrecio®, Primetech Corporation) in der Ratte etabliert. Zur Findung der geeigneten Vigabatrin-Dosis wurde zuvor eine akute Mikroinjektion von Vigabatrin in den STN oder die anteriore SNr durchgeführt, um post mortem umfassende neurochemische Untersuchungen des STN, der SNr, benachbarten Gewebes dorsal der SNr und des anterioren Striatums durchzuführen. Vigabatrin erhöht durch irreversible Hemmung des GABA-ab-bauenden Enzyms, der GABA-Transaminase (GABA-T), dosisabhängig die GABA-Konzentration im Gehirn. Durch Messung der GABA- und Vigabatrin-Konzentrationen sowie der GABA-T-Aktivität mittels HPLC bzw. fluorimetrischer Methoden, konnte ich zeigen, dass sich für die chronische intrazerebrale Mikroinfusion eine tägliche Vigabatrin-Dosis von ca. 10 µg oder weniger eignet. Während der 3-wöchigen Mikroinfusion wurden wöchentlich antikonvulsive Effekte im PTZ-Test bestimmt. Zur Erfassung möglicher Nebenwirkungen wurden gleichzeitig das Allgemeinverhalten sowie physiologische Parameter beurteilt. Am Ende der Studie erfolgte analog zur akuten Mikroinjektion von Vigabatrin eine neurochemische Analyse. Eine chronische Mikroinfusion von 5 bzw. 9-12 µg Vigabatrin/Tag bilateral in den STN erhöhte die Anfallsschwellen signifikant über 2 Wochen bzw. die gesamte Infusionszeit von 3 Wochen, eine chronische Mikroinfusion von 9-12 µg Vigabatrin/Tag bilateral in die anteriore SNr hingegen nur für die erste Behandlungswoche. Es konnten pharmakoresistente (Non-Responder) von pharmakosensitiven Tieren (Responder) unterschieden werden, bei denen zum Teil eine Toleranzentwicklung eintrat. Trotz Diffusion von Vigabatrin in alle unter-suchten Hirnregionen wurden die antikonvulsiven Effekte vermutlich vorrangig über den STN vermittelt, da hier die höchste Vigabatrin-Konzentration und der deutlichste relative GABA-Anstieg gemessen wurde. Eine chronische Mikroinfusion von 5 µg Vigabatrin/Tag bilateral in den STN war mit keinen Nebenwirkungen verbunden, während die chronische bilaterale Applikation von 9-12 µg Vigabatrin/Tag unabhängig von der Zielregion zu Sedation, Gewichtsverlust und Abnahme der Körpertemperatur führte. Nach chronischer Mikroinfusion von 9-12 µg Vigabatrin/Tag bilateral in die anteriore SNr zeigte sich zudem ein deutliches Circling-Verhalten der Ratten. In einem nächsten Schritt wird eine chronische Mikroinfusion von 10 µg Vigabatrin/Tag unilateral in den STN in einem chronischen Epilepsiemodell, dem Amydala-Kindling-Modell, durchgeführt. Präliminäre Daten weisen auf einen initialen antikonvulsiven Effekt in einigen Ratten hin. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass eine chronische Mikroinfusion mit der geeigneten Vigabatrin-Dosis in den STN ohne Nebenwirkungen zu lang anhaltenden antikonvulsiven Effekten führt. Da eine neurochurgische Manipulation des STN zur Epilepsie- und Parkinsontherapie etabliert ist, ist eine Translation der chronischen intrasubthalamischen Pharmakotherapie als alternatives Behandlungsverfahren für pharmakoresistente Epilepsien realistisch.