Der NMDA-Rezeptor-Antagonist D-2-Amino-5-Phosphonopentanoat (D-AP5) beeinträchtigt das räumliche Lernen und die LTP in vivo bei intrazerebralen Konzentrationen, die mit denen vergleichbar sind, die die LTP in vitro blockieren

In dieser Versuchsreihe wurde untersucht, ob der NMDA-Rezeptor-Antagonist D-2-Amino-5-Phosphonopentanoat (D-AP5) Beeinträchtigungen des räumlichen Lernens in einem Dosisbereich hervorrufen kann, der mit seiner Beeinträchtigung der Langzeitpotenzierung (LTP) im Hippocampus in vivo vergleichbar ist. Es wurden auch Schätzungen der extrazellulären Konzentration von D-AP5 im Hippocampus mittels Mikrodialyse vorgenommen, um zu vergleichen, ob diese Beeinträchtigungen bei ähnlichen Konzentrationen auftreten, wie sie für die Beeinträchtigung der LTP im in vitro Hippocampusschnitt erforderlich sind. Ratten wurde über osmotische Minipumpen chronisch D-AP5 in verschiedenen Konzentrationen (0-50 mM) in den Seitenventrikel infundiert. Sie wurden zunächst darauf trainiert, in einem offenen Wasserlabyrinth eine versteckte Plattform zu finden und zu entkommen. Nach dem Lernverhalten wurden sie mit Urethan betäubt, und es wurde versucht, eine LTP im Hippocampus hervorzurufen und zu beobachten. Anschließend wurden mittels Mikrodialyse extrazelluläre Proben von D-AP5 im Hippocampus entnommen, und schließlich wurden die Tiere getötet und Gewebeproben entnommen. Die Mikrodialyse- und Gewebeproben wurden mittels HPLC mit Fluoreszenzdetektion auf den D-AP5-Gehalt untersucht. Die Ergebnisse zeigten zunächst, dass D-AP5 das räumliche Lernen in einer linearen, dosisabhängigen Weise beeinträchtigt, die stark mit der entsprechenden Beeinträchtigung der LTP im Hippocampus in vivo korreliert. Es wurde keine Konzentration von D-AP5 beobachtet, die LTP blockiert, ohne das Lernen zu beeinträchtigen. Zweitens zeigten die Mikrodialyse-Schätzungen, dass D-AP5 unter bestimmten Annahmen diese Beeinträchtigungen bei extrazellulären Konzentrationen verursacht, die mit denen vergleichbar sind, die die LTP in vitro beeinträchtigen. Drittens ergab der Vergleich der Gesamtgewebe- und Mikrodialyseproben ein Konzentrationsverhältnis von etwa 30:1, was darauf hindeutet, dass 97 % des intrazerebralen D-AP5 für die Dialysesonden unzugänglich ist. Die Infusion von 20 mM EGTA führte zu einem siebenfachen Anstieg der D-AP5-Konzentration in den Dialyseperfusaten, was darauf hindeutet, dass zumindest ein Teil des unzugänglichen D-AP5 durch einen kalziumabhängigen Mechanismus eingeschlossen wird. Zwei weitere Verhaltenskontrollstudien deuteten darauf hin, dass die D-AP5-induzierte Beeinträchtigung des räumlichen Lernens wahrscheinlich nicht auf eine arzneimittelbedingte motorische Störung zurückzuführen ist, und dass die Leistung der D-AP5-Gruppe, deren Konzentration gerade ausreichte, um die LTP im Hippocampus vollständig zu blockieren, statistisch nicht von der Leistung einer Gruppe von Ratten mit bilateralen, durch Ibotensäure induzierten Hippocampus-Läsionen zu unterscheiden war. Zusammengenommen unterstützen diese Ergebnisse die Hypothese, dass die Aktivierung von NMDA-Rezeptoren für bestimmte Arten des Lernens notwendig ist.