Basic epilepsy mechanisms and altrup's membrane pollution hypothesis

• Suria Valdés García ^[1] ; José Luis Hernández Cáceres
  1. [1] Universidad de Ciencias Médicas de la Habana

     Universidad de Ciencias Médicas de la Habana

     Cuba

     
• Localización: Revista Electrónica de Biomedicina, ISSN-e 1697-090X, Nº. 1, 2018, págs. 30-48
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  • español

    Se revisan las evidencias que apoyan la "Hipótesis de Contaminación de Membrana" (HCM) propuesta por Ulrich Altrup (1943-2007).

    Altrup centró sus estudios en los mecanismos celulares de la principal manifestación electrofisiológica de la actividad epiléptica-las Despolarizaciones Paroxísticas (DPs). Sus estudios mostraron que: i) aun cuando la epilepsia se manifiesta en una intrincada red de neuronas y glías, una DP puede inducirse en una neurona aislada; ii) las DPs se acompañan de un aumento en la resistencia de membrana; iii) las DPs no son potenciales post sinápticos excitatorios gigantes, sino potenciales marcapasos gigantes; iv) la maquinaria sináptica no necesariamente está afectada durante la epileptogénesis, pero las entradas sinápticas a las neuronas marcapasos epileptizadas pueden modular el desarrollo de las DPs.

    Respecto a los mecanismos básicos, la HCM asume que: i) la actividad epiléptica resulta de la inserción descontrolada de sustancias anfifílicas en la membrana celular, conduciendo a un incremento en la presión lateral que daña mecánicamente diferentes canales iónicos, conduciendo a DPs; ii) las células gliales desempeñan una función de "descontaminación"; iii) las neuronas epilépticamente activas liberan sustancias intracelulares desde sus dendritas activando inespecíficamente las neuronas circundantes; iv) la sincronización neuronal aparece después de la despolarización epiléptica y pudiera ser la base de un foco epiléptico.

    La HCM contraviene algunos puntos de vista generalmente aceptados que conciben la epilepsia como un fenómeno a nivel de red neuronal con la DP como un potencial postsináptico gigante. Al mismo tiempo, es capaz de explicar la mayoría de los hechos conocidos acerca del desarrollo de la epilepsia y concuerda con las opiniones recientemente expresadas respecto a las insuficiencias de la concepción generalmente aceptada de la epilepsia como un desbalance excitación/inhibición. Lamentablemente, esta hipótesis es poco conocida entre los investigadores.

  • Multiple

    Evidences supporting the "Membrane Pollution Hypothesis" (MPH) for epileptogenesis - proposed by Ulrich Altrup (1943-2007)- are reviewed.

    Altrup centered his research on cellular mechanisms for the electrophysiological hallmark of epileptic activity: Paroxysmal Depolarization Shifts (PDS). His research led to the following observations: i) Even when epilepsy takes part in an intricate neuronal-glial network, a PDS can be elicited in an isolated neuron; ii) PDS is accompanied by membrane resistance increase; iii) PDSs are not gigantic excitatory postsynaptic potentials, instead, they are gigantic pacemaker potentials; iv) Synaptic machinery not necessarily is modified during epileptogenesis, but synaptic inputs to epileptized pacemaker neurons might modulate PDS development.

    Regarding basic mechanisms, the MPH assumes that: i) Epileptic activity results from uncontrolled insertion of amphiphilic substances into the cell membrane leading to an increased lateral pressure in the membrane and thus to mechanical damage to different ionic channels, which leads to PDSs; ii) Glial cells play a "housekeeping" role in this process; iii) The pacemaker neuron when epileptically active releases intracellular substances from its dendritic surface on to neighboring neurons which are unspecifically activated; iv) Neuronal synchronization follows the epileptic depolarization and this might be the basis for an epileptic focus.

    MPH counters commonly held views about epilepsy as a network phenomenon with the PDS as a gigantic postsynaptic potential. At the same time, it can explain most known facts about epilepsy development and it is congruent with recently expressed views about drawbacks in the usually accepted hypothesis of epilepsy as an excitation/inhibition misbalance.

    Unfortunately this hypothesis is rather unknown among researchers.