Effects of Magnesium Sulfate on Pentylenetetrazol‐Induced Status Epilepticus

Michael J. Link, Robert E. Anderson, Fredric B. Meyer

Research output: Contribution to journalArticle

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Abstract

Summary: The use of magnesium sulfate (MgSO4) as an anticonvulsant is controversial. Status epilepticus was induced in 0.5% halothane‐anesthetized Wistar rats with a threshold (90 mg/kg) or suprathreshold (200 mg/kg) dose of intravenous (i.v.) pentylenetetrazol (PTZ) under stereotactic hippocampal depth electrode monitoring. Fifteen minutes after seizure induction, the maximum hemo‐dynamically tolerated dose of MgSO4 (10 mg/kg/min in 22 min) was administered i.v. MgSO4 was ineffective in altering seizure discharge. A subgroup of nine animals received hypertonic mannitol before MgSO4 to open the blood‐brain barrier (BBB) to facilitate Mg2+ CNS penetration. Again MgSO4 was ineffective in attenuating epileptic activity. These results support the contention that MgSO4 is not an effective treatment for status epilepticus. We hypothesize that because Mg2+ blocks Ca2+ influx into the neuron through the JV‐methyl‐D‐aspartate (NMDA) receptor‐operated calcium channel in a voltage‐dependent manner it would be ineffective in neurons that are continuously depolarizing as in status epilepticus. L'utilisation du MgSO4 comme antiépileptique est contestée. Un état de mal épileptique a été induit chez des rats Wistar anesthésiés àľhalotane 0.5%, au moyen ďune dose seuil (90 mg/kg) ou supérieure au seuil (200 mg/kg) de pentylènetétrrazole IV, sous surveillance par électrodes profondes hippocampiques après stéréotaxic. Quinze minutes après ľinduction des crises, la dose maximale tolérée sur le plan hémodynamique de MgSO4 10 mg/kg/mn sur 22 mn) a été administerée IV. MgSO4 10 àété in‐efficace pour modifier la décharge critique. Dans un sous‐groupe de 9 animaux, du mannitol hypertonique a eaté administeré avant MgSO4 afin ďouvrir la barrière hémato‐cérébrale pour faciliter la pénétration des ions Mg2+ dans le système nerveux central. Dans ce groupe également MgSO4 a été inefficace pour atténuer ľactivité eapileptique. Ces résultats sont en faveur ďune inefficacité du MgSO4 dans le traitement de ľétat de mal épileptique. Les auteurs émettent ľhypothèse que, comme Mg2 + bloque ľentrée des cations Ca2 + dans le neurone à travers le canal calcique contrôlé par le récepteur NMDA, de façon voltage‐dépendante, le Mg2 + se montre inefficace sur des neurones qui sont en état de depolarisation permanente, comme dans ľetat de mal épileptique. La utilizatión del MgSO4 como anticonvulsive permanece bajo controversia. Mediante una monitorización realizada con electrodes profundos implantados de modo estereotáctico en el hipocampo se ha provocado un “status epilépticus” en ratas Wistar anestesiadas con 0.5% de halotane utilizando dosis de umbral epiléptico (90 mg/kg) o supraumbral (200 mg/kg) de pentilentetrazol intravenoso. A los 15 minutos de la inductión de los ataques la dosis máxima de tolerancia hemodinámica del MgSO4 (10 mg/kg/min en 22 min) se administró intravenosamente. El MgSO4 fue ineficaz en alterar la descarga epiléptica. En un subgrupo de 9 animales se administeró Manitol hipertónico, antes del MgSO4, para abrir la barrera hemato‐encefálica y facilitar la penetrateón del Mg2+ en el SNC. Nuevamente el MgSO4 fue ineficaz en la atenuación de la actividad epiléptica. Estos resultados apoyan la opinión de que el MgSO4 no es un tratamiento eficaz para el “status epilépticus”. Se plantea la hipótesis de que puesto que el Mg2+ bloquea la penetratón en la neurona del Ca2+ a través del canal del calcio operado por el receptor NMDA de modo voltaje‐dependiente, resultaría ineficaz en neu‐ronas que están contínuamente despolarizadas como ocurre en el “estatus epilépticus”. Der Einsatz von MgSO4 als Antikonvulsivum wird kontrovers diskutiert. Ein Status epilepticus (SE) wurde bei Halothan nakotisierten Wistar‐Ratten durch intravenöse Gabe von PTZ erzeugt (90 mg/kg bzw. 200 mg/kg) bei gleichzeitiger Registrierung mit hippokampalen Tiefenelektroden. 15 Minuten nach Anfallsauslösung wurde die hemodynamisch tolerierte Maxi‐maldosis von MgSO4 i.V. gegeben (10 mg/kg pro min wahrend 22 Minuten). MgSO4 war bei unregelmäßigen Anfallsentladungen unwirksam. In einer Gruppe von 9 Tieren wurde vor der MgSO4‐Gabe hypertone Mannit‐Lösung infundiert, um die Blut‐Hirn‐Schranke für den Einstrom ins Mg2+ ZNS zu öffnen. Auch hier war MgSO4 wirkungslos. Diese Ergebnisse unterstützen die Erfahrung, daß MgSO4 für die Behandlung des SE ungeeignet ist. Unsere Hypothese lautet: da Mg2+ den Ca2 +‐Einstrom in die Neurone in einer spannungsabhängigen Arbeitsweise blockiert mittels NMDA Rezeptor gesteuerten CA‐Kanälen ist es bei Neu‐ronen, die kontinuierlich durch den SE depolarisiert sind, unwirksam.

Original languageEnglish (US)
Pages (from-to)543-549
Number of pages7
JournalEpilepsia
Volume32
Issue number4
DOIs
StatePublished - 1991

Fingerprint

Magnesium Sulfate
Status Epilepticus
Neurons
N-Methylaspartate
Pentylenetetrazole
Mannitol
Wistar Rats
Electrodes
Seizures
Maximum Tolerated Dose
Calcium Channels
N-Methyl-D-Aspartate Receptors
Anticonvulsants
Cations
Ions

Keywords

  • Blood‐brain barrier
  • Magnesium
  • Pentylenetetrazol
  • Status epilepticus

ASJC Scopus subject areas

  • Neurology
  • Clinical Neurology

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Effects of Magnesium Sulfate on Pentylenetetrazol‐Induced Status Epilepticus. / Link, Michael J.; Anderson, Robert E.; Meyer, Fredric B.

In: Epilepsia, Vol. 32, No. 4, 1991, p. 543-549.

Research output: Contribution to journalArticle

Link, Michael J. ; Anderson, Robert E. ; Meyer, Fredric B. / Effects of Magnesium Sulfate on Pentylenetetrazol‐Induced Status Epilepticus. In: Epilepsia. 1991 ; Vol. 32, No. 4. pp. 543-549.
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We hypothesize that because Mg2+ blocks Ca2+ influx into the neuron through the JV‐methyl‐D‐aspartate (NMDA) receptor‐operated calcium channel in a voltage‐dependent manner it would be ineffective in neurons that are continuously depolarizing as in status epilepticus. L'utilisation du MgSO4 comme anti{\'e}pileptique est contest{\'e}e. Un {\'e}tat de mal {\'e}pileptique a {\'e}t{\'e} induit chez des rats Wistar anesth{\'e}si{\'e}s {\`a}ľhalotane 0.5{\%}, au moyen ďune dose seuil (90 mg/kg) ou sup{\'e}rieure au seuil (200 mg/kg) de pentyl{\`e}net{\'e}trrazole IV, sous surveillance par {\'e}lectrodes profondes hippocampiques apr{\`e}s st{\'e}r{\'e}otaxic. Quinze minutes apr{\`e}s ľinduction des crises, la dose maximale tol{\'e}r{\'e}e sur le plan h{\'e}modynamique de MgSO4 10 mg/kg/mn sur 22 mn) a {\'e}t{\'e} administer{\'e}e IV. MgSO4 10 {\`a}{\'e}t{\'e} in‐efficace pour modifier la d{\'e}charge critique. 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AB - Summary: The use of magnesium sulfate (MgSO4) as an anticonvulsant is controversial. Status epilepticus was induced in 0.5% halothane‐anesthetized Wistar rats with a threshold (90 mg/kg) or suprathreshold (200 mg/kg) dose of intravenous (i.v.) pentylenetetrazol (PTZ) under stereotactic hippocampal depth electrode monitoring. Fifteen minutes after seizure induction, the maximum hemo‐dynamically tolerated dose of MgSO4 (10 mg/kg/min in 22 min) was administered i.v. MgSO4 was ineffective in altering seizure discharge. A subgroup of nine animals received hypertonic mannitol before MgSO4 to open the blood‐brain barrier (BBB) to facilitate Mg2+ CNS penetration. Again MgSO4 was ineffective in attenuating epileptic activity. These results support the contention that MgSO4 is not an effective treatment for status epilepticus. We hypothesize that because Mg2+ blocks Ca2+ influx into the neuron through the JV‐methyl‐D‐aspartate (NMDA) receptor‐operated calcium channel in a voltage‐dependent manner it would be ineffective in neurons that are continuously depolarizing as in status epilepticus. L'utilisation du MgSO4 comme antiépileptique est contestée. Un état de mal épileptique a été induit chez des rats Wistar anesthésiés àľhalotane 0.5%, au moyen ďune dose seuil (90 mg/kg) ou supérieure au seuil (200 mg/kg) de pentylènetétrrazole IV, sous surveillance par électrodes profondes hippocampiques après stéréotaxic. Quinze minutes après ľinduction des crises, la dose maximale tolérée sur le plan hémodynamique de MgSO4 10 mg/kg/mn sur 22 mn) a été administerée IV. MgSO4 10 àété in‐efficace pour modifier la décharge critique. Dans un sous‐groupe de 9 animaux, du mannitol hypertonique a eaté administeré avant MgSO4 afin ďouvrir la barrière hémato‐cérébrale pour faciliter la pénétration des ions Mg2+ dans le système nerveux central. Dans ce groupe également MgSO4 a été inefficace pour atténuer ľactivité eapileptique. Ces résultats sont en faveur ďune inefficacité du MgSO4 dans le traitement de ľétat de mal épileptique. Les auteurs émettent ľhypothèse que, comme Mg2 + bloque ľentrée des cations Ca2 + dans le neurone à travers le canal calcique contrôlé par le récepteur NMDA, de façon voltage‐dépendante, le Mg2 + se montre inefficace sur des neurones qui sont en état de depolarisation permanente, comme dans ľetat de mal épileptique. La utilizatión del MgSO4 como anticonvulsive permanece bajo controversia. Mediante una monitorización realizada con electrodes profundos implantados de modo estereotáctico en el hipocampo se ha provocado un “status epilépticus” en ratas Wistar anestesiadas con 0.5% de halotane utilizando dosis de umbral epiléptico (90 mg/kg) o supraumbral (200 mg/kg) de pentilentetrazol intravenoso. A los 15 minutos de la inductión de los ataques la dosis máxima de tolerancia hemodinámica del MgSO4 (10 mg/kg/min en 22 min) se administró intravenosamente. El MgSO4 fue ineficaz en alterar la descarga epiléptica. En un subgrupo de 9 animales se administeró Manitol hipertónico, antes del MgSO4, para abrir la barrera hemato‐encefálica y facilitar la penetrateón del Mg2+ en el SNC. Nuevamente el MgSO4 fue ineficaz en la atenuación de la actividad epiléptica. Estos resultados apoyan la opinión de que el MgSO4 no es un tratamiento eficaz para el “status epilépticus”. Se plantea la hipótesis de que puesto que el Mg2+ bloquea la penetratón en la neurona del Ca2+ a través del canal del calcio operado por el receptor NMDA de modo voltaje‐dependiente, resultaría ineficaz en neu‐ronas que están contínuamente despolarizadas como ocurre en el “estatus epilépticus”. Der Einsatz von MgSO4 als Antikonvulsivum wird kontrovers diskutiert. Ein Status epilepticus (SE) wurde bei Halothan nakotisierten Wistar‐Ratten durch intravenöse Gabe von PTZ erzeugt (90 mg/kg bzw. 200 mg/kg) bei gleichzeitiger Registrierung mit hippokampalen Tiefenelektroden. 15 Minuten nach Anfallsauslösung wurde die hemodynamisch tolerierte Maxi‐maldosis von MgSO4 i.V. gegeben (10 mg/kg pro min wahrend 22 Minuten). MgSO4 war bei unregelmäßigen Anfallsentladungen unwirksam. In einer Gruppe von 9 Tieren wurde vor der MgSO4‐Gabe hypertone Mannit‐Lösung infundiert, um die Blut‐Hirn‐Schranke für den Einstrom ins Mg2+ ZNS zu öffnen. Auch hier war MgSO4 wirkungslos. Diese Ergebnisse unterstützen die Erfahrung, daß MgSO4 für die Behandlung des SE ungeeignet ist. Unsere Hypothese lautet: da Mg2+ den Ca2 +‐Einstrom in die Neurone in einer spannungsabhängigen Arbeitsweise blockiert mittels NMDA Rezeptor gesteuerten CA‐Kanälen ist es bei Neu‐ronen, die kontinuierlich durch den SE depolarisiert sind, unwirksam.

KW - Blood‐brain barrier

KW - Magnesium

KW - Pentylenetetrazol

KW - Status epilepticus

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=0026047519&partnerID=8YFLogxK

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U2 - 10.1111/j.1528-1157.1991.tb04690.x

DO - 10.1111/j.1528-1157.1991.tb04690.x

M3 - Article

VL - 32

SP - 543

EP - 549

JO - Epilepsia

JF - Epilepsia

SN - 0013-9580

IS - 4

ER -