Reduction of EEG Theta power (4-10 Hz) in rats treated with ceftriaxone

The glutamate transporter GLT-1 is responsible for clearing synaptically released glutamate from the extracellular space. By this action, it maintains low levels of ambient glutamate, thus preventing excitotoxic damage, and contributes to shape synaptic transmission. GLT-1 dysregulation has been implicated in several diseases. Recently, it has been demonstrated that ceftriaxone (CEF)-induced GLT-1 up-regulation impaired the prepulse inhibition, a simple form of information processing, and determined a strong reduction of the hippocampal mGluR-dependent long-term depression, which was reversed by dihydrokainate, a specific GLT-1 antagonist. Along this line, we hypothesize that CEF, by over-expressing GLT-1, could lead to large-scale dysfunctions involving large populations of neurons. To test this possibility, we verified whether CEF treatment was able to interfere with long-range cortical activity, by measuring the quantitative differences at electroencephalogram (EEG) of rats before and after CEF treatment. In addition, we tested out whether EEG changes could reflect some behavioural modifications. To do this, we performed EEG recordings in left and right fronto-parietal cortices, EMG and video recordings of WKY male rats. We treated the animals with CEF and we studied the time course analysis of EEG power spectra, EMG activity and motion activity detected by video recordings. We found that CEF treatment was associated to a remarkable reduction of theta power (7-9 Hz) and to an increase of motor activity. Those alterations showed a similar time course, indicating a feasible relation between EEG modifications and motor activity changes. In addition, the present results suggest that GLT-1, by controlling the efficacy of the glutamatergic transmission, might also modulate the activity of wide neural circuits.

Il trasportatore del glutammato GLT-1 e’ responsabile della ricaptazione di glutammato rilasciato a livello sinaptico. Grazie alla sua azione, il glutammato extracellulare e’ tenuto a bassi livelli di concentrazione, evitando fenomeni patologici di eccitotossicita’. Per questa ragione, GLT-1 e’ coinvolto nella patogenesi di numerose malattie. Recentemente e’ stato dimostrato che e’ possibile incrementare l’espressione di GLT-1 somministrando il ceftriaxone (CEF), un comune antibiotico. Recenti studi hanno rivelato che la somministrazione di CEF e’ in grado di alterare l’elaborazione dell’infromazione nervosa e la plasticita’ sinaptica. Date queste premesse, ipotiziamo che il CEF, aumentando l’espressione di GLT-1, alteri l’attivita’ di ampie popolazioni di neuroni. Per dimostrare questo, ci siamo avvalsi di studi elettroncefalografici (EEG), misurando differenze quantitative della potenza dello spettro del segnale EEG prima e dopo il trattamento con CEF. Inoltre abbiamo valutato se le alterazioni EEG si associavano ad alcuni aspetti comportamentali. Per fare questo, abbiamo registrato l’EEG dale cortecce frontali e parietali di ratto, abbiamo inoltre registrato l’EMG ed abbiamo video registrato gli animali. Infine abbiamo studiato l’andamento nel tempo della potenza dello spettro e dell’ativita’motoria per mezzo dell’analisi EMG e delle registrazioni video. Abbiamo scoperto che il CEF riduce la potenza del segnale nelle frequenze theta con un picco a 7-9 Hz e che incrmenta l’attivita’ locomotoria degli animali. Queste alterazioni mostravano un andamento temporale sovrapponibile, indicando un possibile legame tra le alterazioni EEG e l’aumento dell’attivita’ locomotoria. Inoltre, i dati presentati suggeriscono che il CEF e’ in grado di alterare, attraverso la modulazione della trasmissione glutammatergica, l’attivita’ di ampie popolazioni di neuroni.