Parenchymal Changes Related to Plasma Protein Extravasation in Experimental Seizures

Summary: To détérmine whether the transient opening of the blood‐brain barrier (BBB) during epileptic seizures may lead to permanent neuronal changes, seizures of a few minutes' duration were induced by intravenous (i.v.) administration of 0.3 mg/kg bicuculline to conscious rats with indwelling cathétérs for blood pressure (BP) and blood gas monitoring. The rats were killed 5 min to 7 days later, and the distribution of endogenous plasma albumin, fibrinogen, and fibronectin in the brain was studied by immunohistochemistry. Parallel sections were scrutinized for evidence of light‐microscopic structural changes in the tissue. Extensive multifocal extravasation of plasma proteins throughout the brain and brainstem was observed. The original clearly focal distribution became more diffuse with prolongation of the recovery time. In addition, the intensity of the immunoreactivity decreased, most likely due to drainage into the cerebrospinal fluid (CSF) in the ventricles and the subarachnoidal space of the extravasated proteins, but some antialbumin‐positive material was still visible after 7 days. In areas with extravasation, many nerve cells, especially cerebellar Purkinje cells, became strongly positive for albumin. In some of these areas, neurons apeared to be irreversibly injured. Thus, considerable amounts of plasma proteins are extravasated even during short epileptic seizures, and albumin appear to remain in the tissue for a long time, especially in Purkinje cells. The Purkinje cell loss in chronic epilepsy may be caused partly by cumulative bouts of plasma extravasations. RÉSUMÉ Afin de déterminer si I'ouverture momentanée de la barrière hémato‐encéphalique pendant les crises épileptiques peut entraîner des modifications neuronales permanentes, des crises d'une durée de plusieurs minutes ont été induites par administration IV de 0.3 mg/kg de bicuculline à des rats conscients, porteurs de cathéters à demeure permettant la surveillance de la tension artérielle et des gaz du sang. Les rats ont été sacrifiés cinq minutes à sept jours après l'épreuve, et la distribution cerebrate de l'albumine plasmatique, du fibrinogéne et de la fibronectine endogénes a étéétudiée par immunohistochimie. Des coupes paralleles ont été examinées à la recherche de modifications tissulaires en microscopie optique. Les auteurs ont observé une extravasation multifocale très prononcée des protéines plas‐matiques dans tout le cerveau et dans le tronc cérébral. La distribution de cette extravasation était à l'origine focale, mais de‐venait beaucoup plus diffuse au für et à mesure que le délai augmentait. De plus, I'intensité de la réactivité a diminué, ceci étant très vraisemblablement dûà l'absorption dans le LCR ventriculaire et dans l'espace subarachnoïdien des protéines ex‐travasées, mais il existait encore une certaine quanétéé de matériel réagissant à l'anti‐albumine après sept jours. Dans les zones d'extravasation, de nombreux neurones, spécialement les cellules de Purkinje du cervelet, réagissaient à l'anti‐albumine. Pour certaines de ces régions, les neurones apparaissaient lésés de façon irréversible. Ainsi, il semble que d'importantes quanetés de protéines plasmatiques subissent une extravasation pendant les crises épileptiques, même de courte durée, et l'albumine semble demeurer dans les tissus pendant une période prolongée, spécialement au niveau des cellules de Purkinje. La perte en cellules de Purkinje dans l'épilepsie chronique pourrait être par‐tiellement expliquée par I'accumulation des épisodes d'extravasation plasmatique. RESUMEN Para détérminar si una apertura transitoria de la barrera he‐mato‐encefáica durante ataques epilépticos puede originar cam‐bios neuronales permanentes, se han inducido ataques de unos minutos de duración mediante la administración intravenosa de 0.3 mg/kg de bicuculina a ratas conscientes a las que se moni‐torizó la presión arterial y los gases sanguineos mediante cate‐teres permanentes. Las ratas fueron sacrificadas 5 minutos y 7 dias mástarde y se estudió la distributión de albúmina plasmática endógena, fibrinógeno y fibronectina en los cerebros mediante tecnicas de immunohistoquimica. Para détéctar la evidencia de cambios estructurales en el tejido mediante microscopia óptica se analizaron secciones paraleleas. Se observó una amplia ex‐travasación de proteinas plasmáticas en el cerebro y en el tronco cerebral. La distribución focal original, que fue claramente focal, se convirtié en más difusa con prolongación del tiempo de recuperación. Además la intensidad de la immunoreactividad se redujo, probablemente debido al drenaje de las proteinas extravasadas en el liquido cefalorraquídeo ventricular y en el espacio subaracnoideo pero algún material anti‐albúmina positivo permanecía aún visible en el séptimo dia. En las áreas con extravasación, muchas células nerviosas, especialmente las células de Purkinje, mostraron alta positividad para albumina. En algu‐nas de estas áreas las neuronas parecían dañadas de modo irreversible. Así pués, se observa una extravasación de considerable cantidad de proteinas plasmáticas incluso durante ataques epilépticos de corta duración y la albúmina parace permanecer en el tejido cerebral durante largo tiempo, especialmente en las células de Purkinje. La pérdida de células de Purkinje en epilepsyía crónica puede ser causada, en parte, por un incremento de brotes de extravasación de plasma.