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Central deficiency of norepinephrine synthesis and norepinephrinergic neurotransmission contributes to seizure-induced respiratory arrest - 19/12/20

Doi : 10.1016/j.biopha.2020.111024 
Yue Shen a, b, 1, Hai Xiang Ma c, 1, Han Lu d, Hai Ting Zhao e, Jian liang Sun a, Yuan Cheng a, Hong Hai Zhang a, b, c,
a Department of Anesthesiology, Affiliated Hangzhou First People's Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou, 310006, China 
b Department of Anesthesiology, Hangzhou First People’s Hospital, Nanjing Medical University, Hangzhou, 310006, China 
c Department of Anesthesiology, The Fourth Clinical School of Medicine, Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou, 310006, China 
d Department of Anesthesiology, Ruijin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, China 
e Department of Neurology, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410008, China 

Corresponding author at: Department of Anesthesiology, Affiliated Hangzhou First People's Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou, 310006, China.Department of AnesthesiologyAffiliated Hangzhou First People's HospitalZhejiang University School of MedicineHangzhou310006China

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Highlights

Enhancement of central norepinephrine synthesis and norepinephrinergic neurotransmission can prevent S-IRA and SUDEP.
Atomoxetine-mediated reduction of S-IRA was significantly reversed by prazosin without affecting cardiovascular function as a selective norepinephrine (NE) reuptake inhibitor.
The reversal of atomoxetine-induced suppression of S-IRA by prazosin has no effects on seizure behavior without suppressing EEG activity.
The enzyme activity of TH in the lower brainstem plays a key role in the pathogenesis of S-IRA and SUDEP.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP) is the leading cause of mortality in patients with intractable epilepsy. However, the pathogenesis of SUDEP seems to be poorly understood. Our previous findings showed that the incidence of seizure-induced respiratory arrest (S-IRA) was markedly reduced by atomoxetine in a murine SUDEP model. Because the central norepinephrine α-1 receptor (NEα-1R) plays a vital role in regulating respiratory function, we hypothesized that the suppression of S-IRA by atomoxetine was mediated by NE/NEα-1R interactions that can be reversed by NEα-1R antagonism. We examined whether atomoxetine-mediated suppression of S-IRA evoked by either acoustic stimulation or pentylenetetrazole (PTZ) in DBA/1 mice can be reversed by intraperitoneal (IP) and intracerebroventricular (ICV) administration of prazosin, a selective antagonist of NEα-1R. The content and activity of tyrosine hydroxylase (TH), a rate-limiting enzyme for NE synthesis, in the lower brainstem was measured by ELISA. Electroencephalograms (EEG) were obtained from using the PTZ-evoked SUDEP model. In our models, atomoxetine-mediated suppression of S-IRA evoked by either acoustic stimulation or PTZ was significantly reversed by low doses of IP and ICV prazosin. Neither repetitive acoustic stimulation nor S-IRA reduced TH levels in lower brainstem. However, the enzyme activity of TH levels in lower brainstem was significantly increased by mechanical ventilation with DBA/1 mice, which makes the dying DBA/1 mice suffering from S-IRA and SUDEP recover. EEG data showed that although the protective effect of atomoxetine was reversed by prazosin, neither drug suppressed EEG activity. These data suggest that deficient synthesis of NE and norepinephrinergic neurotransmission contributed to S-IRA and that the NEα-1R is a potential therapeutic target for the prevention of SUDEP.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Sudden unexpected death in epilepsy, Prazosin, Norepinephrine, Norepinephrine receptors, Tyrosine hydroxylase


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Vol 133

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