Investigação metabolômica baseada na espectrometria de massas em Epilepsia do Lobo Temporal
Resumo
Resumo: A epilepsia é uma doença neurológica crônica com múltiplas causas caracterizada pela predisposição de gerar crises epilépticas espontâneas e recorrentes. Estima-se que aproximadamente 65 milhões de pessoas no mundo tem epilepsia, e muitas ainda convivem com a discriminação e estigma social. Dentro dos tipos de epilepsia, a epilepsia do lobo temporal (ELT) é mais comum e resistente ao tratamento com medicamentos antiepilépticos disponíveis. Evidências sugerem que o insulto inicial que desencadeia o processo de epileptogênese na ELT possa ter sido traumatismo craniano, estado de mal epiléptico (SE, status epilepticus) ou infecções entre outros. Os mecanismos de epileptogênese englobam desde alterações moleculares e celulares até uma reorganização estrutural que resultam na disfunção dos circuitos neuronais. A epileptogênese é um processo contínuo e todos os tratamentos disponíveis até o momento estão baseados em cessar as crises epilépticas, sem ter alvos que possam impedir o desenvolvimento da epilepsia. A descoberta de biomarcadores moleculares seriam úteis na identificação de pacientes com maior propensão a desenvolver crises espontâneas após um insulto inicial, além de poder identificar o processo de epileptogênese. Neste contexto, a metabolômica baseada na espectrometria de massas aplicada para estudar o metaboloma, é uma ferramenta importante para estudar os mecanismos moleculares da epileptogênese e para buscar potenciais biomarcadores Neste trabalho, foi investigado o perfil metabólico do hipocampo e do córtex cerebral de um modelo animal de epilepsia induzida por pilocarpina, durante período da epileptogênese (3h, 7 dias, e 14 dias após SE) e da epilepsia (60 dias após SE). Foram realizadas análises metabolômicas untargeted baseada na espectrometria de massas com o propósito de identificar potenciais biomarcadores. O perfil metabólico entre os períodos da epileptogênese e da epilepsia foram distintos tanto no hipocampo quanto no córtex cerebral. As vias metabólicas mais afetadas foram as vias do metabolismo dos aminoácidos e do metabolismo dos lipídios. No hipocampo e no córtex cerebral, 16 e 3 prováveis metabólitos, respectivamente, apresentaram diferenças significativas entre os períodos da epileptogênese e da epilepsia. A análise do conjunto dos prováveis metabólitos hipocampais e corticais demonstraram ter um poder discriminatório entre a epileptogênese e a epilepsia. Os resultados sugerem que os metabólitos envolvidos nos distintos perfis do metabolismo e nas alterações nas vias metabólicas durante o desenvolvimento da epilepsia podem ser candidatos a potenciais biomarcadores da epileptogênese e poderão ajudar na busca de importantes alvos na terapia precoce em epilepsia. Abstract: Epilepsy is a chronic neurological disease with multiple ethiologies characterized by the predisposition to generate spontaneous and recurrent epileptic seizures. It is estimated that approximately 65 million of people worldwide have epilepsy, and many still live with discrimination and social stigma., Temporal lobe epilepsy (TLE) is and one of the most common type of epilepsy frequently refractory to antiepileptic drugs available. Evidence suggests that the initial insult that triggers the process of epileptogenesis in TLE could be a previous head trauma, status epilepticus (SE), or infections among others. The mechanisms underlying epileptogenesis range from molecular and cellular changes to a structural reorganization that result in of neuronal circuits' dysfunction. Epileptogenesis is a continuous process and so far, the available therapies for epilepsy are based on abort or reduce epileptic seizures without having targets that can prevent the development of epilepsy. The discovery of molecular biomarkers would be useful to identify patients with high susceptibility to develop spontaneous seizures after an initial insult, and to identify the epileptogenesis. In this context, metabolomics based on mass spectrometry has been applied to study metabolome, defined as the set of metabolites of a biological system, used to investigate cellular metabolism and identify potential biomarkers. Therefore, metabolomics is an important tool to study the molecular mechanisms underlying epileptogenesis and to search for potential biomarkers. In this work, the metabolic profile of hippocampus and cerebral cortex of an animal model of epilepsy induced by pilocarpine was analysed during the period of epileptogenesis (3h, 7 days, and 14 days after SE) and the established epileptic condition (60 days after SE). Untargeted metabolomic analyses based on mass spectrometry were performed to search for potential biomarkers. The metabolic profile between the periods of epileptogenesis and the established epileptic condition were distinct in both, the hippocampus, and the cerebral cortex. The most affected metabolic pathways were the pathways of amino acid metabolism and lipid metabolism. We were able to identify 16 probable metabolites in the hippocampus and 3 in the cerebral cortex, which present significant differences between the periods of epileptogenesis and the established epileptic condition. The analysis of the set of probable hippocampal and cortical metabolites had a discriminatory power between epileptogenesis and the established epileptetic condition. The results suggest that the identified metabolites involved in the modified metabolic profiles and pathways during the development of epilepsy may be consider potential biomarkers candidates of epileptogenesis and could help in the pursuit of important targets for early therapies in epilepsy.
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