Local cerebral metabolism during enflurane anesthesia: Identification of epileptogenic fociMétabolisme cérébral local au cours de l'anesthésie par enflurane: identification d'un foyer épileptogène

https://doi.org/10.1016/0013-4694(79)90217-7Get rights and content

Abstract

Electrocorticographic (ECoG) and depth recordings have previously demonstrated the epileptogenic nature of surgical concentrations of the volatile anesthetic enflurane. We contrasted ECoG activity with local cerebral glucose uptake ([14C]2-deoxyglucose autoradiography) in 23 brain structures in order to identify the epileptogenic foci. Autoradiograms were obtained from sectioned rat brain following a 30 min period of steady-state anesthesia at 1, 1.5, or 2 MAC (minimum alveolar concentration) enflurane.

Pseudo-epileptiform ECoGs were obtained at 1 MAC where bursts of slow waves and sharp waves were evoked by peripheral sensory stimulation. At 1.5 MAC, the ECoG displayed frank, spontaneous epileptiform activity with large amplitude spike-wave complexes; repetitive auditory stimulation occasionally precipitated grand-mal seizures. At 2 MAC, spike complexes were less frequent and could not be repetitively driven.

At 1 MAC enflurane, regional cerebral metabolism was generally depressed approximately 14% from the awake controls. However, metabolism in the dentate gyrus of the hippocampus and other subcortical structures in the limbic brain was increased. At 1.5 MAC this dichotomy in local cerebral metabolic rate was maximal; we observed increased metabolism in the hippocampus, habenula, habenulo-interpeduncular tract and interpeduncular nucleus and pineal. Metabolism in all other structures was significantly depressed (P < 0.05) compared to awake values. At 2 MAC, metabolism was decreased in all structures.

We conclude that the low seizure threshold hippocampus and related structures associated with the limbic system and its pathways are the epileptogenic foci for seizures induced with enflurane in the rat. At 1.5 MAC, epileptiform activity spreads throughout the visceral brain when seizure threshold is at a minimum.

Résumé

Des enregistrements électrocorticographiques (ECoG) et profonds ont antérieurement montré la nature épileptogène de concentrations chirurgicales d'enflurane anesthésique volatile. L'activité ECoG a été contrastée par renforcement cérébral local de glucose (autoradiographie [14C]2-déoxyglucose) dans 23 structures cérébrales afin d'identifier le foyer épileptogène. Les autoradiogrammes sont obtenus chez des rats dont le cerveau a été sectionné après une période de 30 min d'anesthésie stable à 1, 1,5, ou 2 MAC (concentration alvéolaire minimale) d'enflurane.

Des ECoGs pseudo-épileptiformes sont obtenus à 1 MAC, tandis que des bouffées d'ondes lentes et d'ondes pointues sont évoquées par stimulation sensorielle périphérique. A 1,5 MAC, l'ECoG montre une activité épileptiforme franche et spontanée avec des complexes pointe-ondes de grande amplitude; la stimulation auditive répétitive précipite occasionnellement des crises grandmal. A 2 MAC, les complexes de pointes sont moins fréquents et ne peuvent pas être entraînés de façon répétitive.

A 1 MAC d'enflurane, le métabolisme cérébral régional est généralement déprimé, d'environ 14% par rapport aux contrôles de veille. Cependant, le métabolisme est augmenté au niveau du gyrus dentelé de l'hippocampe et d'autres structures sous-corticales du cerveau limbique. A 1 MAC, cette dichotomie du taux métabolique cérébral local est maximale; le métabolisme est accru dans l'hippocampe, l'habenula, le tractus habenulo-interpédonculaire et le noyau interpédonculaire et pinéal. Le métabolisme dans toutes les autres structures est significativement déprimé (P < à 0,05) par comparaison aux valeurs de la veille. A 2 MAC, le métabolisme est diminué dans toutes les structures.

Les auteurs concluent que l'hippocampe et les structures associées au système limbique et ses voies constituent du fait de l'abaissement du seuil critique, le foyer épileptogène des crises induites par enflurane chez le rat. A 1,5 MAC, l'activité épileptiforme diffuse sur tout le cerveau vicéral quand le seuil critique est à son minimum.

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      Citation Excerpt :

      Moreover, sevoflurane (4%) was without effect even against this more moderate insult. Since volatile anaesthetics reduce cerebral metabolic rate [14,15] and this effect might thereby mask any preservation of cerebral metabolism, we investigated any effects persisting after anaesthetic washout. Thus, in one group of slices, the anaesthetic (sevoflurane 4%) was discontinued for the last 30 min prior to TTC staining (60 min total recovery).

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    The authors thank Messrs. Kenneth Ray, Robert Kohlenberger and Martin Ingvar for their expert technical assistance, and Ohio Medical Products for Ēthrane® and vaporizer.

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