Alumina cream‐induced Focal Motor Epilepsy in Cats

Abstract

SUMMARY The histopathological characteristics of epileptogenic lesions produced by single microinjections of alumina cream (AC) were serially studied in brains of 18 cats sacrificed during the latent, convulsive and remission stages of the spontaneous course. In addition, the thickness and cellularity of the cerebral cortex were measured quantitatively at four cortical sites: cortex adjacent to lesions (right anterior sigmoid gyrus), ipsilateral cortex 1.5 mm away from lesions (right anterior limbic area), and homologous contralateral cortices. Data from alumina cream animals were compared with those obtained from equivalent cortical regions of animals with non‐epileptogenic lesions produced by silicon and of controls (craniotomy and dural flap but no lesion). All lesions caused by alumina cream (AC) showed absence of fibrotic capsule and no gross inflammatory changes in the perilesional nervous tissue. These characteristics were independent of the stage when the brains were examined. By contrast, all non‐epileptogenic lesions caused by silicon showed intense chronic inflammatory reaction with fibrotic capsule, vascular proliferation and interstitial edema of the perilesional nervous tissue. At the right anterior sigmoid and limbic areas, an average reduction of cortical thickness and cellularity was observed in all AC‐ and silicon‐lesioned animals compared to controls. AC‐lesioned cats in the remission stage showed a significant reduction of cortical thickness and cellularity compared with those in latent and convulsive stages and compared with silicon‐lesioned animals. AC‐lesioned animals in the convulsive stage showed a significant increase in damaged neurons compared to AC‐lesioned cats in the latent and remission stages. However, silicon animals showed an even greater increase in damaged neurons. Similar though less pronounced changes were found at the left anterior sigmoid gyrus. At the left anterior limbic area no significant differences were found between intact and lesioned animals. Our results suggest that the presence of clinical and EEG seizures in AC‐lesioned animals is independent of the scar formation and inflammatory changes of the perilesional nervous tissue. They also suggest that both occurrence and remission of clinical convulsions depend upon a critical number of both intact and damaged cells in the perilesional cortical tissue. However, further investigation is required to clarify the causal relationship between these phenomena. RÉSUMÉ Chez 18 chats sacrifiés pendant la période de latence, de convulsion, et de guérison, on a étudié les caractéristiques histopathologiques des lésions épileptiques produites par des microinjections uniques de crème d'alumine (CA). De plus on a quantifyé l'épaisseur et la densité cellulaire du cortex cérébral dans 4 régions corticales: le cortex avoisinant les lésions (gyrus sigmoïde antérieur droit), le cortex ipsilatéral distant de 1.5 mm de la lésion (aire limbique antérieure droite) et les régions homologues corticales contro‐latérales. Ces données ont été compareées avec celles obtenues dans les régions corticales correspondantes chez des animaux intacts et chez des animaux avec des lésions non‐épileptogènes produites par le silicone. On a trouvé que: Toutes les lésions avec CA montraient l'absence de capsule fibrotique et d'importantes modifications inflammatoires dans le tissu périlésionnel. Ces caractéristiques étaient indépendantes de l'état de 1'animal lorsque les cerveaux étaient examinés. Par contre, toutes les lésions non épileptogènes dues au silicone, montraient une importante réaction inflammatoire chronique avec capsule fibrotique, une prolifération vasculaire et un oedème interstitiel du tissu nerveux périlésionnel. Dans les régions du gyrus sigmoïde antérieur droit et limbique, il y avait une diminution de l'épaisseur du cortex et du nombre des cellules chez les animaux avec lésions à la CA et au silicone par rapport aux animaux intacts. Des chats avec lésion à la CA sacrifiés pendant la période de guérison, montraient une réduction significative de l'épaisseur du cortex et du nombre de cellules par rapport aux animaux sacrifiés pendant les périodes de latence et de convulsion, et aux animaux porteurs de lésions au silicone. Les chats avec lésions à la CA sacrifiés pendant la période convulsive montraient une importante augmentation de l'atteinte des neurones par rapport aux chats avec lésions à la CA, sacrifiés pendant les périodes de latence et de rémission. Les chats avec lésions au silicone avaient cependant une augmentation significativement plus grande des neurones atteints. Il y avait des changements analogues quoique moins prononcés, dans le gyrus sigmoïde antérieur gauche. On n'a pas trouvé de différence significative dans la région limbique antérieure gauche chez les animaux intacts et ceux avec les crises. Ces résultats suggèrent que la présence de crises électrocliniques chez les animaux avec lésion à la CA est indépendante de la formation d'un tissu cicatriciel et des modifications inflammatoires du tissu nerveux périlésionnel. Ils suggèrent aussi que la survenue et la disparition des crises convulsives sont en relation avec un nombre critique de cellules intactes et de cellules atteintes dans le tissu cortical périlésionnel. Cependant, d'autres études sont nécessaires pour éclaircir la relation causale entre ces phénoménes. ZUSAMMENFASSUNG Untersuchung der histopathologischen Befunde nach epileptogenen Schädigungen, die durch eine einzelne Mikroinjektion von Aluminiumcreme (AC) hervorgerufen waren. Dazu wurden Serienschnitte der Gehirne von 18 Katzen angefertigt, die während des latenten Stadiums, während des konvulsiven und während des Remissionstadiums im Spontanverlauf getötet worden waren. Zusätzlich wurde die Dicke und der Zellreichtum des cerebralen Kortex quantitativ an 4 kortikalen Schnitten gemessen: An der Stelle, die unterhalb der Schädigung lag (der rechte anteriore Gyrus Sigmoideus), an der gleichen Seite 1.5 mm entfernt von der Läsion (an der rechten vorderen limbischen Region) und an homologen Stellen des Kortex der Gegenseite. Die Daten, welche man von den Tieren, die mit Aluminiumcreme vorbehandelt waren, erhielt, wurden mit solchen von gleichen kortikalen Regionen von Tieren, mit nicht epileptogenen Schädigungen durch Silicon und mit Kontrollen (Craniotomie und Duraaufklappung, jedoch keine Schädigung) verglichen. Alle Schädigungen, die durch AC verursacht worden waren, zeigten das Fehlen einer fibrotischen Kapsel und waren frei von entzündlichen Veränderungen in der Umgebung der Schädigung. Diese Charakteristika waren unabhängig von dem Stadium, in welchem die Gehirne untersucht wurden. Im Gegensatz dazu zeigten alle nicht epileptogenen, durch Silicon hervorgerufenen Schädigungen, intensive chronisch entzündliche Veränderungen mit einer fibrotischen Kapsel, Gefässproliferation und interstitiellem Ödem des Gewebes, das in der Nachbarschaft der Schädigung lag. Am rechten anterioren Sigmoid und im limbischen Bereich wurde eine durchschnittliche Verminderung der Dicke des Kortex und des Zellreichtums bei alien Tieren beobachtet, die mit AC oder Silicon behandelt worden waren, im Gegensatz zu den Kontrollen. Katzen mit AC‐Schädigungen, die sich im Stadium der Remission befanden, zeigten eine signifikante Verminderung der Dicke des Kortex und des Zellreichtums, verglichen mit solchen, die im latenten und im konvulsiven Stadium waren und verglichen mit Tieren, welche mit Silicon vorbehandelt worden waren. Ahnlich, jedoch weniger ausgeprägt waren die Veränderungen, die im Bereich des linken anterioren Gyrus Sigmoideus gefunden worden sind. Im Bereich der rechten vorderen limbischen Gegend wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen intakten und vorbehandelten Tieren gefunden. Tiere, die mit AC vorbereitet worden waren, zeigten im konvulsiven Stadium einen signifikanten Anstieg von zerstörten Neuronen, verglichen mit den Tieren in den anderen Stadien. Tiere jedoch, die mit Silicon vorbehandelt worden waren, zeigten sogar eine noch grössere Anzahl zerstörter Neuronen. Unsere Ergebnisse weisen daraufhin, dass bei Tieren, die mit AC vorbehandelt worden sind, sowohl klinische Anfälle als auch konvulsive EEG‐Veränderungen auftreten, die unabhängig yon der Narbenbildung und den entzündlichen Veränderungen in dem Nervengewebe, das die Schädigung umgibt, sind. Ebenso legen sie dar, dass sowohl das Auftreten als auch das Verschwinden von klinischen Anfällen von einer kritischen Zahl sowohl intakter als auch zerstörter Zellen in dem Gewebe um die Schädigung herum abhängt. Weitere Untersuchungen werden notwendig sein, um den Kausalzusammenhang zwischen diesen Phänomenen zu ergründen.