Acute and Chronic Acetazolamide Administration in DBA and C57 Mice: Effects of Age

Publisher Website
Google Scholar
Abstract
Summary: The clinical utility of the carbonic anhydrase (CA) inhibitor acetazolamide (ACTZ) is limited because of rapid development of tolerance to its effects. Tolerance is thought to develop as a result of glial cell proliferation and/or increased CA synthesis. DBA mice, susceptible to audiogenic seizures (AGSs) in an age-dependent manner, have increased CA activity as compared with C57 (non-audiogenic seizure susceptible) mice at 21 and 110 days of age. The present work utilized ACTZ to help determine the relationship between increased CA activity in brain and AGSs in DBA mice. Also, minimal electroshock seizure threshold (EST) was measured at various ages in DBA and C57 mice to determine age-related changes in CNS excitability. EST was significantly lower in DBA as compared with C57 mice at 18 days and between 40 and 115 days of age, suggesting that DBA mice remain hyperexcitable to electrical stimulation after they develop resistance to AGSs. ACTZ ED50s against maximal electroshock seizures (MES) were significantly higher in DBA as compared with C57 mice at 26, 36, and 115 days of age. This finding correlates with higher CA activity in this strain at 110 days of age, noted previously. However, at 21 days of age, when CA activity is also higher in DBA versus C57 mice, there were no significant differences in ACTZ ED50s against MES between the strains. ACTZ ED50s against AGSs in DBA mice were considerably lower than ACTZ ED50s against MES in either strain, suggesting that a particular fraction of CA is intimately involved in the production of AGSs. Chronic administration of ACTZ to both strains of mice at 26 and 114 days of age demonstrated that C57 mice were able to develop tolerance to this drug as demonstrated by increases in CA activity and ED50s. In contrast, DBA mice were not able to develop tolerance, probably because they are already producing CA at a maximal rate and cannot further induce synthesis of this enzyme. RESUME L'utilité clinique de l'acetazolamide (ACTZ) inhibiteur de l'anhydrase carbonique (AC), est limitée à cause du développement rapide d'une accoutumance à ses effets. On pense que l'accoutumance est la résultat de la prolifération de cellules gliales et/ou d'une synthèse accrue de CA. Les souris DBA, sujettes aux crises audiogènes (AGSs) age-dépendantes, avaient une activité CA accrue par rapport à celle des souris C57 (non sujettes aux crises andiogènes) à 21 et 110 jours (Engstrom et al., 1984). Ce travail a utilisé l'ACTZ pour essayer de déterminer la correlation entre l'activité CA accrue dans le cerveau et les AGs chez les souris DBA. Aussi le seuil minimal de la crise à l'électrochoc (EST) a été mesuréà divers ǎges chez les souris DBA et C57 afin de déterminer les modifications ǎge-dépendantes de l'excitabilité du SNC. L'EST est significativement plus bas chez les souris DBA par rapport aux souris C57 à 18 jours et entre 40 et 115 jours, suggérant que les souris DBA restent hyperexcitables à la stimulation électrique aprés avoir développé une résistance aux AGs. Les ED50 de l'ACTZ vis à vis du MES étaient significativement plus hautes chez les souris DBA par rapport aux souris C57 à 26, 36 et 115 jours. Ce résultat est correlé avec l'activité CA plus élevée chez cette souche à l'ǎge de 110 jours observée précédemment. Cependant à l'ǎge de 21 jours, quand l'activité CA est également plus élevée chez les souris DBA par rapport aux souris C57, il n'y avait pas de différences significatives dans les ED50 de l'ACTZ vis à vis du MES entre les souches. Le ED50 de l'ACTZ vis à vis des AGSs chez les souris DBA étaient considérablement plus basses que les ED50s de l'ACTZ vis à vis du MES dans l'une et l'autre souche, suggerant qu'une fraction particulière du CA est impliquée dans la production des AGSs. L'administration chronique d'ACTZ aux deux souches de souris à 26 et 114 jours montrait que les souris C57 étaient capables de développer une accoutumance à cette drogue démontrée par l'élevation de l'activité CA et des ED50. Au contraire, les souris DBA etaient incapables de développer une accoutumance probablement parce qu'elles produisaient déjà du CA à un taux maximal et ne pouvaient induire davantage la synthèse de cet enzyme. RESUMEN La utilidad clínica de la acetazolamida (ACTZ) como inhibidor de la carbónico-anhidrasa (CA) está limitada, debido al desarrollo rápido de la tolerancia a sus efectos. Esta tolerancia se piensa que surge como resultado de una proliferación de la glia y/o a un incremento de la síntesis de la CA. Los ratones DBA, susceptibles a ataques audiogénicos (AGSs) segiin sus edades, poseen un incremento de la activadad de la CA cuando se comparan con los ratones C57 (susceptibles a ataques no-audiogénicos) a los 21 y 110 días de edad (Engstrom et al, 1984). En la presente comunicación se ha utilizado la ACTZ para determinar la relación que pueda existir entre la actividad de la CA en el cerebro y los AGSs en los ratones DBA. También se han medido los umbrales de los ataques para los electroshock mfnimos (EST) en diversas edades de los ratones DBA y C57 para determinar los cambios que puedan estar relacionados con la edad, en la excitabilidad del CNS (Sistema Nervioso Central). E1 EST estaba significativamente reducido en los ratones DBA comparándolo con los ratones C57 a los 18 días y entre los 40 y los 115 días de edad, lo que sugiere que los ratones DBA permanecen hiperexcitables a la estimulación eléctrica después de que desarrollan la resitencia a los AGSs. La actividad de la ACTZ ED50s contra el M ES fueron significativamente más elevadas en los ratones DBA que en los ratones C57 a los 26, 36 y 115 dias de edad. Este hallazgo está correlacionado con una actividad más elevada de CA en esta especie de ratón a los 110 días de edad, como ya se ha anotado previamente. Sin embargo, a los 21 días de edad, cuando la actividad de la CA es también más elevada en los ratones DBA que en los C57, no se encontraron diferencias significativas en la ACTZ ED50s contra el M ES entre las diferentes especies. La ACTZ ED50s contra los AGSs en los ratones DBA fue considerablemente más baja que la ACTZ ED50s contra los M ES en ambas especies, lo que sugiere que una fracción especffica de la CA está ligada fntimamente a la producción de los AGSs. La administratión crónica de ACTZ a ambas especies de ratones a los 26 y 114 días de edad, demostró que los ratones C57 fueron capaces de desarrollar tolerancia a esta droga como quedó demostrado mediante los incrementos de la actividad de CA y de los ED50s. En contraste, los ratones DBA no fueron capaces de desarrollar tolerancia, probablemente porque producen CA en grandes cantidades y no pueden inducir un incremento de la síntesis de este enzima. ZUSAMMENFASSUNG Die klinische Brauchbarkeit des Carboanhydrasehemmers (CA) Acetazolamid (ACTZ) ist aufgrund der raschen Toleranzentwicklung begrenzt. Die Toleranz entwickelt sich den Vorstellungen entsprechend als Folge einer Gliazellproliferation und/oder einer erhöhten CA-Synthese. DBA-Mäuse, die altersabhängig empfänglich gegenüber au-diogenen Krämpfen sind (AGS), zeigen gegenüber C57 Mäusen, die fur audiogene Krämpfe nicht empfänglich sind, im Alter von 21 und 110 Tagen eine erhöhte CA-Aktivität (Engstrom et al 1984). Die vorliegende Arbeit bediente sich des ACTZ um die Beziehungen zwischen erhöhter CA-Aktivität im Gehirn und AGS bei DBA-Mäusen zu bestimmen. Es wurde ebenso der Schwellenwert gegenüber minimalen Elektroschock-Krämpfen (EST) bei DBA und C57—Mäusen unter-schiedlichen Alters bestimmt um altersabhängige Veränderungen der Reizbarkeit des CNS zu erkennen. Die EST war im Alter von 18 Tagen und zwischen 40 und 115 Tagen bei DBA-Mäusen signifikant niedriger verglichen mit C57-Mäusen; das deutet darauf hin, daß DBA-Mäusen gegenüber Elektrostimulation hyperexzitabel bleiben, nachdem sie resistent gegenüber AGS werden. Die ED50 für ACTZ gegenüber MES war im Alter von 26, 36, 115 Tagen bei DBA signifikant höher als bei C57-Mäusen. Diese Befunde korrelieren mit der höheren CA-Aktivität im Alter von 110 Tagen, die bei diesem Stamm bekannt ist. Im Alter von 21 Tagen, wenn die CA-Aktivität bei DBA auch höher als bei C57-Mäusen ist, bestanden jedoch keine signifikanten Unterschiede der ED50 für ACTZ gegenüber MES zwischen beiden Stämmen. Die ED50 für ACTZ gegenüber AGS war bei DBA-Mäusen beträchtlich niedriger als die ED50 für ACTZ gegen MES in jedem Mäusestamm. Das deutet darauf hin, daß eine besondere Fraktion der CA direkten Anteil an der Produktion der AGS hat. Die chronische Anwendung des ACTZ bei beiden Mäusestammen zeigte im Alter von 26 bis 114 Tagen, daß C57-Mäuse in der Lage sind eine Toleranz gegenüber diesem Medikament zu entwickeln, was an der Erhöhung der CA-Aktivität und den ED50-Werten abzulesen ist. Im Gegensatz hierzu waren DBA-Mäuse nicht fähig eine Toleranz zu entwickeln; das mag damit zusammenhängen, daß sie CA schon maximal produzieren und die Synthese dieses Enzyms nicht weiter steigern können.