Maldevelopment of Spinal Cord - Substance P in Spina Bifida

Abstract

Recent works have shown that the neuropeptide, substance P, is an important element of the central nervous system, functioning as a neurotransmitter as well as moderating neural development. In a previous communication (1), we provided indirect evidence that substance P played a role in the pathogenesis and pathophysiology of spina bifida by showing an elevation of CSF substance P concentrations in affected foetuses and babies. In this study, we investigated directly the occurrence of substance P in spinal cord tissues in spina bifida and compared it to that found during normal development.

Using radioimmunoassay, concentrations of substance P were measured in the spinal cords of 20 normal human foetuses (aged 9-21 weeks) and 4 foetuses with spina bifida (aged 17-19 weeks). Substance P was detected in substantial amounts in the normal foetal spinal cord as early as 9 weeks' gestation, and there was progressive accumulation with age: mean concentrations ± S. E. M. in 3 subgroups were 56.3 ± 4.9 pmol g^-1 (9-12 weeks), 59.5 ± 7.2 pmol g^-1 (13-16 weeks) and 117.3 ± 7.2 pmol g^-1 (17-21 weeks). In spina bifida, substance P was severely depleted in the dysraphic segment of the cord (mean concentration ± S. E. M. = 22.1 ± 2.3 pmol g^-1) and moderately so in the segment above the dysraphism (mean concentration ± S. E. M. = 47.2 ± 4.2 pmol g^-1).Hence, it appears that during development of spina bifida, substance P tends to leak out from its useful location in neural tissues to accumulate in the CSF where it cannot act effectively, resulting in an impairment of the important functions of neurotransmission and trophism; studies of possible pharmacological control of such leaks will have prophylactic and therapeutic value.

Zusammenfassung

Neuere Untersuchungen haben gezeigt, daß das Neuropeptid Substanz P ein wichtiges Element des zentralen Nervensystems darstellt. Substanz P ist als Transmitter sensorischer Neurone wirksam. In einer früheren Arbeit haben wir bereits darauf hingewiesen, daß die Substanz P wahrscheinlich eine Rolle in der Pathogenese und Pathophysiologie der Spina bifida spielen könnte, da wir bei Feten und Säuglingen mit Spina bifida eine erhöhte Konzentration von Substanz P im Liquor feststellten. In der vorliegenden Arbeit wurde Rückenmarksgewebe von Feten mit Spina bifida im Hinblick auf seinen Substanz P-Gehalt direkt untersucht und mit dem Rükkenmarksgewebe gesunder Feten verglichen.

Mittels Radioimmunanalyse wurde die Konzentration der Substanz P im Rückenmarksgewebe von 20 normalen Feten mit Spina bifida (im Alter von 9-21 Wochen) sowie von 4 Feten mit Spina bifida (Alter 17-19 Wochen) bestimmt. Im normalen Rückenmarksgewebe konnten beträchtliche Mengen von Substanz P nachgewiesen werden, etwa ab der 9. Schwangerschaftswoche. Mit zunehmendem Alter nahm auch der Gehalt an Substanz P zu: mittlere Konzentrationen ± SEM 56,3 ± 4,9 pmol g^-1 (9. - 12. Woche), 59,5 ± 7,2 pmol g^-1 (13. - 16. Woche) und 117,3 ± 7,2 pmol g^-1 (in der 17. - 21. Woche). Bei Feten mit Spina bifida war der Gehalt an Substanz P im dysrhaphischen Rückenmarksabschnitt deutlich herabgesetzt; (mittlere Konzentration SEM = 22,1 ± 2,3 pmol g^-1). Oberhalb des dysrhaphischen Rückenmarksegments fand sich ein leicht erniedrigter Substanz P-Titer (mittlere Konzentration ± SEM = 47,2 ± 4,2 pmol g^-1).

Daraus kann geschlossen werden, daß die Substanz P bei der Entwicklung einer Spina bifida aus dem neuralen Gewebe in die Rückenmarksflüssigkeit wandert, was zu einer Störung der Neurotransmission und Trophik des Rückenmarksgewebes fuhrt. Möglicherweise könnte der pharmakologische Nachweis von Substanz P im Liquor prophylaktische und therapeutische Bedeutung in der Behandlung von Myelomeningozelen haben.

Key words

Substance P - Neuropeptide - Spina bifida - Myelomeningocele

Schlüsselwörter

Myelomeningozele - Neuropeptide - Spina bifida - Substanz P