Eine wichtige Folge des Status epilepticus ist die Entwicklung einer chronischen Epilepsie. Die genauen Mechanismen und die Kinetik der Epileptogenese sind weitestgehend unklar. Ziel der vorliegenden Arbeit war ein besseres Verständnis des Prozesses durch die In-vitro-Analyse von Lokalisation und Kinetik funktioneller Folgen des Status epilepticus in vivo. In kombinierten Hippokampus-entorhinaler Kortex Hirnschnittpräparaten von Wistar-Ratten nach elektrisch induziertem selbsterhaltendem Status epilepticus (self-sustaining status epilepticus, SSSE) wurden im Niedrig-Magnesium-Modell anfallsartige Ereignisse (AE) ausgelöst und untersucht. Die In-vitro-Analyse der AE wurde eine, vier und acht Wochen nach SSSE durchgeführt. Um das räumliche Verhalten der epileptischen Aktivität beurteilen zu können, wurde die Messung des extrazellulären Feldpotenzials mit der Analyse intrinsischer optischer Signale kombiniert. Im Verlauf nach SSSE kam es zu einer Latenzverkürzung bis zum Auftreten epileptischer Aktivität und zu einer Zunahme der AE-Frequenz. Vier und acht Wochen nach SSSE stieg der Anteil der AE mit großflächigem Ursprung signifikant an. Im Verlauf nach SSSE wurden außerdem zunehmend diskontinuierliche Ausbreitungsmuster der Anfallsaktivität beobachtet. Acht Wochen nach SSSE zeigten 50% der Präparate zudem eine zeitlich und räumlich von den AE unabhängige, hochfrequente Aktivität im Gyrus dentatus. Zusammenfassend wurden eine Latenzverkürzung und eine Zunahme der AE-Frequenz als Hinweise für eine gesteigerte Exzitabilität des Hirngewebes nach SSSE gesehen. Neben dem großflächigen Ursprung deutet auch die Zunahme diskontinuierlicher Ausbreitungsmuster auf eine gesteigerte Synchronizität des neuronalen Netzwerkes nach SSSE hin. Die autonome Aktivität im Gyrus dentatus spricht dafür, dass die in vorangegangenen Studien beschriebenen strukturellen Änderungen in dieser Region mit einer veränderten Funktionalität einhergehen. / The development of chronic epilepsy is a serious consequence of Status epilepticus. Little is known about the mechanisms and kinetic of the epileptogenic process. The aim of this md-thesis was the analysis of localisation and kinetic of functional deficits in vitro after Status epilepticus in vivo. Using the Low-Magnesium-Model, seizure-like events (SLE) were induced in combined hippocampal-entorhinal cortex slices of wistar rats after electrically induced self-sustaining Status epilepticus (SSSE). One, four and eight weeks after SSSE the in-vitro-analysis of SLE was performed. In order to determine onset and spread-pattern of epileptic activity, the measurement of the extracellular field-potential was combined with the imaging of intrinsic optical signals (IOS). In the time course after SSSE there was a reduction of the latency to onset of seizure activity and an increase of the SLE-frequency. Four and eight weeks after SSSE a significant increase of SLE with regional onset was found. In Addition, there was an increase of non-contiguous propagation of seizure activity. Eight weeks after SSSE 50% of the brain-slices showed autonomous high-frequent activity in the dentate gyrus. In conclusion a reduction of the latency to onset of seizure activity and an increase of the SLE-frequency were found. These changes are indicators of increased excitability after SSSE. Other than the regional onset, the non-contiguous spread-pattern also indicates increased synchronicity of the neuronal network after SSSE. The autonomous activity in the dentate Gyrus shows, that the previously described structural changes in this region lead to functional deficits.

In der Pathogenese der Temporallappenepilepsie wird kindlichen hippokampalen Schädigungen eine wesentliche Rolle zugeschrieben. Epileptische Krämpfe und perinatale Asphyxie sind zwei häufige Ursachen dieser Schädigungen. Anhaltende epileptiforme Aktivität im Niedrig-Mg2+-Modell als einer experimentellen Form epileptischer Krämpfe führt in organotypischen hippokampalen Schnittkulturen (OHSK) der Ratte, die als Ersatzsystem des kindlichen Hippokampus verwendet werden, zu Zellschäden. Während dieser Untersuchungen ergab sich der Verdacht auf eine zusätzlich schädigende Wirkung erhöhter Sauerstoffspannungen. In meiner ersten Versuchsreihe konnte ich nachweisen, dass erhöhte Sauerstoffspannungen (60 %, 95 %) verglichen mit 20%-Sauerstoffspannung zu reversiblen und irreversiblen Zellschäden in OHSK führen. Die Zellschäden wurden über Veränderungen reizinduzierter Feldpotentiale, d.h. Abnahme der Amplitude, Zunahme der Latenz und Zunahme des Doppelpulsindex, sowie über die Propidium Jodid (PJ)-Fluoreszenzintensität bestimmt. In der zweiten Versuchsreihe konnte gezeigt werden, dass erhöhte Sauerstoffspannungen auch nach einer Hypoxie im Sinne einer hyperoxischen Reoxygenierung verglichen mit normoxischer Reoxygenierung vermehrt Zellschäden in OHSK zur Folge haben. In der dritten Versuchsreihe konnte ich ausschließen, dass erhöhte Sauerstoffspannungen eine notwendige Bedingung für Zellschäden infolge anhaltender epileptiformer Aktivität sind. Um die zellschädigende Rolle von Spreading Depressions (SDs), die während epileptiformer Aktivität auftreten, zu bestimmen, wurde in der vierten Versuchsreihe eine Methode etabliert, SD-ähnliche Ereignisse isoliert und zuverlässig in normoxischen OHSK auszulösen. Auf diese Weise wiederholt ausgelöste SD-ähnliche Ereignisse führten zu Zellschäden, bestimmt über die Veränderung elektrophysiologischer Eigenschaften von SD-ähnlichen Ereignissen, Abnahme der Feldpotentialamplitude und PJ-Fluoreszenzintensität. / Hippocampal damage during infancy is thought to play an important role in the pathogenesis of temporal lobe epilepsy. Epileptic seizures and perinatal asphyxia are two frequent causes of these damages. Sustained epileptiform activity induced in the low Mg2+-model of epileptic seizures leads to cell damage in organotypic hippocampal slice cultures (OHSC) of the rat, which are used as a surrogate for the infantile hippocampus. During a previous study utilising this model the suspicion arose that increased oxygen tension could have an additional damaging effect. My first series of experiments proved that increased oxygen tension (60 %, 95 %) lead to reversible and irreversible cell damage in OHSC compared to 20%-oxygen tension. Cell damage was determined by alterations of evoked field potentials, i.e. decrement of amplitude, increment of latency and paired pulse index, as well as by propidium iodide fluorescence. The second series of experiments showed that increased oxygen tension applied after an hypoxic period (hyperoxic reoxygenation) result in augmented cell damage compared to normoxic reoxygenation. With the third series of experiments it could be excluded that increased oxygen tension is an essential condition for the occurrence of cell damage due to sustained epileptiform activity. In order to elucidate the damaging role of spreading depressions (SD), which emerge during epileptiform activity, a method was established in the fourth series of experiments that allowed the reliable induction of SD-like events in normoxic OHSC. Repetitive SD-like events induced by this method led to cell damage, assessed by alterations of electrophysiological characteristics of SD-like events, decrement of evoked field potential amplitude and propidium iodide fluorescence.