Novel Therapeutic Strategies for secondary prevention of Temporal Lobe Epilepsy

Mesial temporal lobe epilepsy is one of the most frequent forms of epilepsy, often burdened by comorbidities that have a significant impact on the quality of life. To date, drug therapy is only symptomatic and one third of the patients are drug resistant. This type of epilepsy often originates from a precipitating event followed by a period defined "epileptogenesis", in which multiple pathophysiological phenomena occur, including loss of neurons, neuronal plasticity and aberrant neurogenesis, modifications of glial cells, alteration of the BBB and neuroinflammation. These phenomena may lead, sometimes years later, to the development of the disease. During my PhD I investigated possible new therapeutic strategies for the of epileptogenesis: • Evaluation of the hypothesis that 7,8 dihydroxyflavone (7,8- DHF), an antioxidant agent and an agonist of the BDNF receptor TrkB, may exert an anti-epileptogenic role. To pursue this goal, the rat lithium pilocarpine model was used. The effect of 7,8- DHF was evaluated both at the onset of the disease (in terms of frequency and severity of seizures) and on epilepsy comorbidities (through the use of behavioural tests for locomotion, anxiety and memory). In addition, an ex vivo analysis was performed to understand the mechanisms underlying the effects of 7,8- DHF. We found that 7,8- DHF at low (5 mg/kg), but not at high (10 mg/kg) dosage, can exert strong anti-epileptic effects in the lithium-pilocarpine model, and that these different effects are related to differences in TrkB phosphorylation patterns and activation of TrkB-dependent signalling pathways. • Study of the effect of the Neuronal Regeneration Peptide 2945 (NRP2945) in the pilocarpine model of mTLE, using two different NRP2945 administration paradigms: (i) following pilocarpine-induced status epilepticus, to evaluate its ability to prevent epilepsy development (i.e., a presumed anti-epileptogenic effect) and (ii) in the chronic phase of epilepsy, to evaluate its effect on spontaneous seizures. We found that NRP2945 exerts a strong anti-epileptogenic effect, reducing the frequency of spontaneous seizures, exerting a significant neuroprotective effect, and attenuating anxious behaviours and cognitive impairment. These effects appear to depend on the modulation of the epileptogenesis process and not on seizure suppression, because NRP2945 did not reduce the frequency or duration of spontaneous seizures when administered to already epileptic animals.

L’epilessia del lobo temporale mesiale è una delle forme più frequenti di epilessia, spesso gravata da comorbidità che hanno un impatto significativo sulla qualità della vita. Ad oggi la terapia farmacologica è solo sintomatica e circa un terzo dei pazienti è farmaco-resistente. Questo tipo di epilessia ha frequentemente, alla base, un evento precipitante seguito da un periodo definito "epilettogenesi”, nel quale si verificano molteplici fenomeni fisiopatologici come perdita di neuroni, plasticità neuronale e neurogenesi aberrante, modificazioni delle cellule gliali, alterazione della barriera emato-encefalica, neuroinfiammazione. Tutti questi fenomeni portano, a distanza anche di anni, allo sviluppo della malattia. Durante il mio dottorato di ricerca ho indagato possibili nuove strategie terapeutiche, che potessero modulare l'epilettogenesi e prevenire lo sviluppo di epilessia:  Valutazione dell’ipotesi che il 7,8 diidrossiflavone (7,8- DHF), un agente antiossidante e agonista del recettore TrkB per BDNF, possa esercitare un ruolo anti-epilettogeno. Per raggiungere questo obiettivo, è stato utilizzato il modello litio-pilocarpina nel ratto. L'effetto del 7,8- DHF è stato valutato sia sull'esordio della malattia (in termini di frequenza e gravità delle crisi epilettiche) sia sulle co-morbidità (attraverso l'utilizzo di test comportamentali per la locomozione, l'ansia e la memoria spaziale). Inoltre, è stata eseguita un'analisi ex vivo per comprendere i meccanismi alla base degli effetti del 7,8- DHF. Abbiamo scoperto che il 7,8- DHF a basso (5 mg/kg), ma non ad alto (10 mg/kg) dosaggio, può esercitare forti effetti anti-epilettogeni nel modello litio-pilocarpina, e che questi effetti sono correlati a pattern specifici di fosforilazione di TrkB e di attivazione delle vie di segnalazione TrkB-dipendenti.  Studio dell'effetto del Peptide di rigenerazione neuronale 2945 (NRP2945) nel modello di pilocarpina di mTLE, utilizzando due diversi paradigmi di somministrazione di NRP2945: (i) a seguito di stato epilettico indotto da pilocarpina, per valutare la sua capacità di prevenire lo sviluppo di epilessia (vale a dire un possibile effetto anti-epilettogeno) e (ii) nella fase cronica dell'epilessia, per valutarne l'effetto sulle crisi spontanee. Abbiamo scoperto che NRP2945 esercita un forte effetto anti-epilettogeno, riducendo la frequenza delle convulsioni spontanee, esercitando un significativo effetto neuroprotettivo e attenuando i comportamenti ansiosi e il deterioramento cognitivo. Questi effetti sembrano dipendere dalla modulazione del processo di epilettogenesi e non dalla soppressione delle crisi, perché NRP2945 non ha ridotto la frequenza o la durata delle crisi spontanee quando somministrato ad animali già epilettici.