CARATTERIZZAZIONE DI NUOVI MECCANISMI CHE SOTTENDONO ALLA COMPARSA E RICORRENZA DELLE CRISI NELL’EPILESSIA:SVILUPPO PRECLINICO DI TRATTAMENTI ANTI-INFIAMMATORI

PER CONTROLLARE LE CRISI FARMACORESISTENTI

Dr Annamaria Vezzani, PhDLaboratorio di Neurologia Sperimentale

Isitituto di Ricerche Farmacologiche “Mario Negri”, Milano, Italy

Disordine neurologico caratterizzato da convulsioni spontanee e ricorrenti che originano dalla sincronizzazione aberrante di gruppi di neuroni a sua volta

risultante da un fenomeno di alterata eccitabilità

L’epilessia affligge circa l’1% della popolazione (500.000 persone in Italia)

Epilessia

IL 30% DEI PAZIENTI NON RISPONDE AI FARMACI ANTICONVULSIVANTI

RICERCA DI NUOVE TERAPIE FARMACOLOGICHE

Bersaglio terapeutico: INFIAMMAZIONE CEREBRALEINFIAMMAZIONE CEREBRALE

Perche’ studiare l’infiammazione cerebrale nell’epilessia?

Numerose evidenze sperimentali e cliniche indicano il coinvolgimentodell’infiammazione nella eziopatogenesi delle crisi epilettiche

In risposta a eventi patologici associati con un elevato rischio di sviluppare epilessia (cioè dopo trauma cerebrale, ictus, convulsioni febbrili, infezioni, stato epilettico), nel cervello si osserva una robusta risposta infiammatoria che si manifesta con la produzione di una vasta gamma di molecole pro- ed anti-infiammatorie.

Pronunciati processi infiammatori si osservano nel tessuto umano epilettico incasi clinici di epilessia farmacoresistente.

CHE FUNZIONE SVOLGONO LE MOLECOLE INFIAMMATORIE NEL TESSUTO EPILETTICO?

STUDI NEI MODELLI ANIMALI

Le molecole infiammatorie sono rapidamente indotte nel cervello in modelli sperimentali di epilessia in seguito all’insorgenza di crisi.

Ruolo delle molecole infiammatorie nell’epilessia:studi nei modelli animali

Negli animali da laboratorio è possibile indurre crisi ricorrenti tramite iniezione di sostanze chimiche convulsivanti, oppure tramite la stimolazione elettrica di determinate aree cerebrali

La ricerca sperimentale che svolgiamo, si articola in varie fasi :

3-Meccanismo d’azione

A-Iniettare la molecola infiammatoria d’interesse ed analizzarne il suo effetto sull’eccitabiltà neuronale;B-Interferire farmacologicamente con la molecola infiammatoria ed analizzarne il suo effetto sull’eccitabilità neuronale.

1-EspressioneIn quali cellule la molecolainfiammatoria d’interesse è espressa dopo le crisi?(animali di laboratorio,evidenze cliniche)

2-Farmacologia

IL-1beta: studi di espressione nei modelli animali e nel tessuto epilettogeno umano

Nei pazienti affetti da epilessia farmacoresistente e negli animali con convulsioni spontanee, IL-1beta e IL-1R1 sono significativamente indotti nelle aree epilettogeniche .IL-1beta e IL-1R1 sono prodotti dalle cellule gliali (astrociti e microglia) e dai neuroni.

Cellule che rispondono alla IL-1beta

IL-1beta IL-1R1: recettore Cellule che producono la IL-1beta

IL-1Neun

Microglia

AstrocitiNeuroni

Astrociti

NeuroniAnimali conconvulsionispontanee

Tessutoepilettico umano Astrociti Microglia Neuroni Astrociti Microglia Neuroni

L’iniezione intracerebrale di IL-1beta ha effetti proconvulsivanti nei roditori

La somministrazione della IL-1 nel cervello del roditore, a concentrazioni paragonabili a quelle prodotte endogenamente durante le crisi, aumenta la ricorrenza delle crisi indotte da vari agenti chemoconvulsivanti.

Il trattamento con inibitori della sintesi della IL-1beta, riducono nei topi la frequenza e la durata delle crisi resistenti ai farmaci anticonvulsivanti.

L’aumento endogeno dei livelli cerebrali di IL-1 contribuisce allo sviluppo delle crisi.

L’iniezione intracerebrale dell’antagonista recettoriale della IL-1beta (IL-1ra/Anakinra) riduce in maniera significativa le crisi

Questi dati sperimentali sono alla base del recente sviluppo di un protocollo clinico che si prefigge di valutare l’effetto antiepilettico di un farmaco anti-infiammatorio che blocca la produzione della IL-1beta, in pazienti con crisi farmacoresistenti.(ClinicalTrials.gov Study of VX-765 in subjects with treatment-resistant partial epilepsy, http://clinicaltrials.gov/ct2/show/ NCT01048255, 2010).

Traslazionalità della nostra ricerca

HMGB1 è un peptide che rappresenta un segnale di pericolo rilasciato dai neuroni e dalla glia in seguito ad un danno cerebrale, allo scopo di allertare il microambiente cerebrale dell’imminente sviluppo di un processo patologico, e quindi attivare dei meccanismi omeostatici di difesa.

HMGB1 interagisce con 2 recettori: TLR4 e RAGE.La produzione cronica o incontrollata di HMGB1 contribuisce alla precipitazione e

ricorrenza delle crisi nei modelli sperimentali.

RAGE

TLR4Danno tissutaleInfiammazione

High mobility group box 1 (HMGB1)

HMGB1: studi di espressione nei modelli animali e nel tessuto epilettogeno umano

Nei pazienti affetti da epilessia farmacoresistente e negli animali con convulsioni spontanee, HMGB1 è rilasciato dalle cellule gliali, mentre TLR4 è significativamente indotto nei neuroni e negli astrociti.

Cellule che rispondono ad HMGB1

HMGB1 Cellule che rilasciano HMGB1

Tessutoepilettico umano

TLR4:recettore

Animali conconvulsionispontanee

NeuroniAstrociti

MicrogliaAstrociti

MicrogliaAstrociti

NeuroniAstrociti

La somministrazione di HMGB1 nel cervello del roditore, anticipa la comparsa delle convulsioni e aumenta la ricorrenza delle crisi indotte da vari agenti chemoconvulsivanti.

L’iniezione intracerebrale di HMGB1 ha effetti pro-convulsivanti nei roditori

L’effetto pro-convulsivante di HMGB1 è mediato dal recettore TLR4.

Farmaci che bloccano i recettori di HMGB1 e TLR4 hanno attività anticonvulsivante nei modelli sperimentali di epilessia.

Conclusioni

Queste evidenze sperimentali e cliniche indicano che l’infiammazione cerebrale è un fattore patologico associato alle crisi epilettiche che potrebbe contribuire significativamente alla patologia epilettica indipendentemente dalle cause che l’hanno

indotta.