IV

JORNADA

DE

EPILEPSIA

Dra. Patricia Braga

Instituto de

Neurología Abril 2011

Epileptogénesis

proceso activo de cambio tisular, celular y molecular que conlleva la capacidad de generar crisis epilépticas en forma espontánea

Noxa• Traumática, infecciosa, vascular, tumoral, etc.• Único agresor o aditivo (2nd hit)

Período latente• Proceso fisiopatológico• Duración variable, semanas a más de 20 años

Evolución a crisis recurrentes• Crisis precoces y tardías

Modelos experimentales Modelo cortical parcial o neocórtex parcialmente

aislado (Undercut) con vasos piales conservados

• in vivo: en agudo 66% con crisis; en crónico 100%• in vitro (undercut slice)• Simulación por computadora

Inyección cortical de compuestos de hierro Impacto cortical controlado (weight drop)

Percusión cerebral con fluido (lateral-central fluid percussion)

Único modelo con crisis espontáneas demostradas foco epiléptico neocortical en el sitio de injuria (frontal

o parietal) expresivo en los primeros meses luego de la noxa segundo foco en hipocampo homolateral que

gradualmente se hace más activo y puede llegar a tomar el comando de la actividad epiléptica.

Epileptogénesis post-TECAvances en su fisiopatología

HistologíaNEURODEGENERACIÓN (estudio anatómico; undercut)• Disminución progresiva del número total de neuronas desde las

2 semanas en el córtex subyacente• Disminución predominante de interneuronas GABA >2 sem.

Falla de tratamiento con fármacos GABA por disminución del target?

DESORGANIZACIÓN CORTICAL (estudio en niños con TEC)• Post TEC las neuronas directamente lesionadas o que no

restauran conexión mueren; las que logran conexiones funcionales se reorganizan en forma anormal, con características de FCD.

ALTERACIÓN HIPOCAMPO (exp. animal; impacto directo)• Pérdida neuronal en hilus de DG,CA3,CA1 en hipocampo

ipsilateral• Hiperexcitabilidad DG bilateral (capa molecular y cél.

granulares)• Sprouting de fibras musgosas en DG bilateral a predominio

ipsilateral, progresivo

Epileptogénesis post-TEC: Avances en su fisiopatología

NeurofisiologíaAumento de excitación –

Undercut in vivo - nuevos circuitos excitatorios recurrentes (sprouting) Undercut in vitro – aumento de captación de glutamina (precursor de

glutamato y GABA). Asocia hiperexcitabilidad. TTX en undercut durante 3 días peri-injuria previene descargas

epileptógenas a las semanas y disminuye sprouting

Simulación por computadora - análisis de patrones de actividad modificando conductancias AMPA, GABA, NMDA hasta explicar descargas:

Aumento conductancia NMDA ESTÍMULOS DÉBILES GENERAN

ACTIVIDAD EXCITATORIA cambios en las propiedadesintrínsecas sinapsis de la membrana neuronal recurrentes por sprouting

Depolarizaciónsostenida: DESCARGAS

Epileptogénesis post-TEC: Avances en su fisiopatología

++

La terminación de las descargas no se explicaría por desensibilización de NMDA-R, requiriendo aumento GABAB.

Pérdida de inhibición: controvertido• Pérdida o conservación de interneuronas inhibitorias (GABA,

somatostatina) según los estudios

• Posibilidad de upregulation de inhibición y sprouting de conexiones inhibitorias, que serían reclutadas con estímulos de mayor intensidad

Plasticidad sináptica homeostática (undercut in vitro)• Desaferentación (+ hiperpolarización observada post-injuria)

desencadenaría aumento de actividad sináptica excitatoria• Desaferentación <80% + Hiperexcitabilidad intrínseca neuronal son

compensatorios y generan desincronización normal• Se requiere desaferentación casi total y upregulation de las sinapsis

excitatorias para que surjan descargas propagadasAumento farmacológico de inhibición en agudo podría aumentar

epileptogénesis . Estrategias de aumento de la actividad basal (farmacológica o eléctrica)

Genética Modificaciones en la expresión génica en epileptogénesis

Modulación de la expresión génica GABA en modelo SE: •Se ven cambios precoces y sostenidos en la expresión y localización de

membrana de las subunidades de GABA R •Fijando artificialmente la producción de subunidades α1 GABA R mediante

un vector viral, 39% de las ratas tratadas vs 100% no tratadas desarrollaron epilepsia a las 4 semanas de seguimiento.

Modulación de la expresión de factores neurotróficos en modelo SE:•La inyección de vector viral que expresa FGF-2 y BDNF en el hipocampo post

injuria atenuó levemente la pérdida neuronal, y aumentó la proliferación y diferenciación de células precursoras tempranas, favoreciendo una neurogénesis “fisiológica”.

•Todos los animales no tratados desarrollaron EH y crisis, en tanto que los tratados tenían menor pérdida neuronal, 2/11 no desarrollaron crisis y el resto tenían crisis más leves y menos frecuentes.

Epileptogénesis post-TEC: Avances en su fisiopatología

Modificaciones en la translación proteica Modulación de mTOR (protein kinasa, con hiperactivación crónica en TSC):

• SE: Activación de vía mTOR, cuyo bloqueo con rapamycin contrarresta:

• PRE INJURIA: Muerte celular, Neurogénesis, Sprouting, Crisis

• POST INJURIA PRECOZ: Sprouting, Crisis

• Reversible: suspendida rapamycin, recurrencia de sprouting

• Post-TEC: Curcumin (potente inhibidor mTOR), es remedio herbal anti-oxidante y antineoplásico, retardaría la epileptogénesis

Terapia génica – la modulación de la expresión de genes vinculados a la epileptogénesis

tiene un potencial– Debe considerarse:

• cuándo iniciarlo• duración del tratamiento• la intensidad de la modulación necesaria • efectos paralelos en otras funciones

Rol y relación con la recuperación funcional

Epileptogénesis y recuperación funcional comparten: Cronología Mecanismos excitatorios

Procesos adaptativos vs maladaptativos según intensidad? (plasticidad homeostática)

¿Comparten vía molecular ? ¿Acción anti-epileptogénica necesariamente impide la

recuperación funcional?

¿Comparten el período crítico? Posibilidad de modular el efecto de la intervención por el

período temporal de aplicación

Epileptogénesis post-TEC: Avances en su fisiopatología

Rol de la definición y medidas de outcome: Los estudios clínicos tienen la limitante práctica de la

sensibilidad para la identificación clínica de crisis menores La mayoría de los estudios experimentales no evalúan crisis

espontáneas En modelo de fluid percussion injury se observaron crisis

electrográficas muy breves (< 2 seg.) con correlato clínico sutil y sin manifestación en el EEG de superficie, identificadas por electrodos intracraneales. Describen similares hallazgos en pacientes con epilepsia refractaria. (D’Ambrosio y col, 2009)

Se demuestra una variación drástica en la prevalencia de epilepsia, en este caso post-traumática (0%-100%), y en la duración del período latente de epileptogénesis (1-20 semanas), según la definición de crisis utilizada.

Epileptogénesis post-TECPeríodo latente y evolución

Período latente demasiado breve? FPI: estas crisis muy localizadas y breves aparecen ya en la primera

semana luego de la noxa. Modelo trauma tisular in vitro: hiperexcitabilidad en la primera hora del

corte traumático, con activ. epileptógena precipitada por estímulo en el 54%, persistente.

Igual modelo con baño VPA en distintas ventanas temporales respecto a la injuria mostró reducción de actividad anormal en 63-75% de los casos si exposición dentro de los 20 min (+ demora perfusión en cámara…).

Período latente demasiado prolongado?modelo de impacto

cortical controlado en ratas inmaduras

Epileptogénesis post-TEC: Período latente y evolución

0

5

10

15

20

TEC 1 CONTROL 1

TEC 2 CONTROL 2

Máximo

Mínimo

MediaUmbral electroconvulsivomínimo para crisis clónicas

(CC50)

*(p<0.05)

Marcadores Neurofisiológicos

Ictales:

rol para la monitorización video-EEG continua o frecuente

Interictales:

descargas interictales muy localizadas y fastripples, identificados mediante registro invasivo, podrían tener valor como predictores de un ulterior desarrollo de epilepsia

Epileptogénesis post-TECMarcadores endofenotípicos

Marcadores Imagenológicos: Resonancia Magnética (RM).

Estudios clínicos con imagen en la etapa crónica post TEC identifican como factores asociados a epilepsia:

• lesiones hiperintensas en T2, con o sin hemosiderina

• MT-RM T1: gliosis alrededor de un depósito de hemosiderina (epilepsia refractaria)

Epileptogénesis post TEC: Marcadores endofenotípicos

Kumar R et al, 2003 T2*

MRI

T1 MT

T2 FLAIR FA (DTI) FA + ADC

• entre los 4-6 meses, depósito de hemosiderina rodeado por una pared gliótica incompleta (Messori A et al, 2005)

• esclerosis hipocampal frecuente asociada + secuelas corticales

• volumen del daño micro-estructural por DTI (Gupta R et al, 2005)

Evidencia experimental:

Un estudio en un modelo animal de epilepsia post-traumática con evaluación RM seriada desde las pocas horas de la injuria evidenció:

Alteración temprana (desde las 3 hs) de la difusión cuantitativa en el hipocampo ipsilateral se asoció a susceptibilidad aumentada a crisis al año. Los cambios precoces y diferidos en

la difusión se correlacionaron con un descenso del umbral de crisis a largo plazo y con sprouting como medida estructural.Kharatishvili et al, 2007

Aún no se han identificado endofenotipospredictores de epileptogenicidad, previo a la aparición de crisis clínicas evidentes, en series clínicas:

Asociados al inicio de un proceso de epileptogénesis en ventana temporal que permita definir conducta

profiláctica (período crítico)

Marcadores tempranos de un proceso de epileptogénesis en curso o establecido

Que puedan ser utilizados como medida fiel o temprana de evolución para estudios de profilaxis

Profilaxis anti-epileptogénica

En quién:

• Noxa – Factores de riesgo

Cuándo:

• Período latente

• Período crítico

Cómo:

• Mecanismos de acción genéricos

• Mecanismos de acción noxa-específicos

GRACIAS!!