Effects of silver nanoparticles on pentylenetetrazol-induced kindled seizures in rats

Abstract

Silver nanoparticles are used for delivering neurotropic agents to brain, increasing the bioavailability of insoluble drugs as well as for brain tumours treatment. Their effects upon brain excitability, especially under conditions of chronic epilepsy modelling are underinvestigated. The purpose of the study was to study the effects of silver nanoparticles upon pentylenetetrazol-induced kindled seizures in rats. Material and Methods. Experiments were performed on Wistar rats kindled during four weeks with pentylenetetrazol administrations in a dose of 30.0 mg/kg, i.p. Only rats, which demonstrated generalized clonic-tonic seizures in a response to each of three last epileptogen injections, were included into the study. Nanoparticles and ionized argentum were administered in a dosage of 0.2 mg/kg, i.p. Observation was performed in early and postponed period of kindling – in 24 h and three weeks from the moment of kindling induction, correspondently. Results and discussion. The calculation of the pentylenetetrazol dose, which effectively induced seizures in 50 % of kindled rats (ED50), was performed in kindled animals in 24 h from the moment of last epileptogen administration was 22.0 mg/kg. In postponed period of kindling (three weeks from the moment of last pentylenetetrazol administration in a dose of 30.0 mg/kg, i.p.), ED50 of pentylenetetrazol was 16.0 mg/kg. ED50 of pentylenetetrazol, which induced clonic seizures in 50 % animals at the early stage of kindling, was recalculated following the administration of ionized and nanoparticle forms of silver, and were less when compared with such ones determined in the control group by 13.5 % (P>0,05) and 26.0 % (P<0,05), respectively. In the postponed period of kindling ED50 of ionized and nanoparticle forms of silver were less when compared with control by 20.0 % (P<0.05) and by 42.0 %, respectively (P<0.05). Significant difference was noted between groups treated with ionized and nanoparticle silver (P<0.05). The net intensification of pentylenetetrazol seizure manifestations was seen in kindled rats treated with silver nanoparticles, when seizure discharges amplitude achieved 1.0-1.2 mV and frequency of 3/sec, which exceeded the ones in rats treated with ionized silver. Conclusion. Silver nanoparticles induce the increase in seizures severity in pentylenetetrazol-kindled rats, and this effect was more pronounced at the postponed stage of kindling development.

Наночасточки срібла застосовують з метою забезпечення біодоступності препаратів, які погано проникають через гематоенцефалічний бар’єр, для прецизійної деструкції пухлин мозку. Тому актуальним є завдання вивчення їх впливу на збудливість головного мозку. Метою дійсного дослідження було вивчення особливостей судомних реакцій у щурів із хронічною формою епілептизації мозку, викликаної методом кіндлінгу за умов застосування наночасточок срібла. У щурів лінії Вістар однократними щодобовими уведеннями пентиленететразолу в дозі 30,0 мг/кг, в/очер протягом трьох тижнів викликали генералізовані клоніко-тонічні судоми. В ранньому та віддаленому періодах кіндлінгу (відповідно через 24 г та три тижні з момента останнього введення пентиленететразолу) вводили наночасточки срібла, синтезовані цитратним методом (0,2 мг/кг, в/очер), а також розчин іонізованого срібла (0,2 мг/кг, в/очер) з наступним застосуванням тестуючої дози епілептогену. ED50 пентиленететразолу в ранньому та віддаленому періодах кіндлінга склали 22,0 і 16,0 мг/кг відповідно. Застосування наночасточок срібла знижувало ED50 в ранньому періоді кіндлінга на 26,0% (P<0,05) і в пізньому – на 42,0% (P<0,05), в той час як застосування іонізованого срібла викликало зниження ED50 на 13,5% (P>0,05) і на 20,0% (P<0,05) відповідно. Спостерігалось також достовірне зниження ED50 в групі із застосуванням наночасточок у порівнянні до групи щурів, яким вводили іонізоване срібло (P<0,05). Під впливом наночасточок срібла значно зростала амплітуда та частота судомних розрядів – до 1,0-1,2 мВ та 3/сек відповідно. Застосування наночасточок срібла викликає зростання тяжкості судомних проявів у тварин із пентиленететразолу -кіндлінгом, яке є більш виразним у віддаленому періоді його розвитку.

Наночастицы серебра применяют для обеспечения биодоступности препаратов, которые не проходят через гематоэнцефалический барьер, для избирательной деструкции опухолей мозга. Поэтому актуальной является задача изучения их влияния на возбудимость головного мозга. Целью настоящего исследования было изучение особенностей судорожных реакций у крыс с хронической формой эпилептизации мозга, вызванной методом киндлинга в условиях применения наночастиц серебра. У крыс линии Вистар однократными ежедневными введениями пентиленететразола (30,0 мг/кг, в/бр) в течение трех недель вызвали генерализованные клонико-тонические судороги. В раннем и отдаленном периодах киндлинга (24 ч и три недели с момента последнего введения пентиленететразола) животным вводили наночастицы серебра, синтезированные цитратным методом (0,2 мг/кг, в/бр), а также раствор ионизированного серебра (0,2 мг/кг, в/бр) с последующим применением тестирующей дозы пентиленететразола. ED50 пентиленететразола в раннем и позднем периоде киндлинга составила 22,0 и 16,0 мг/кг соответственно. Применение наночастиц серебра снижало ED50 в раннем периоде киндлинга на 26,0% (P<0,05) и в позднем – на 42,0% (P<0,05), в то время как применение ионизированного серебра вызывало снижение ED50 на 13,5% (P>0,05) и на 20,0% (P<0,05) соответственно. При этом отмечались достоверное снижение ED50 в группе с применением наночастиц в сравнении с группой, которым применяли ионизированное серебро (P<0,05). Также под влиянием наночастиц серебра значительно увеличивалась амплитуда и частота судорожных разрядов – до 1,0-1,2 мВ и 3/сек соответственно. Применение наночастиц серебра вызывает увеличение тяжести судорожных проявлений у животных с пентиленететразола-киндлингом, более выраженное в отдаленном периоде его развития.