The role of cerebrospinal fluid and brain imaging biomarkers in status epilepticus

Abstract

My field of research concern epilepsy and in particular patients with status epilepticus (SE), a neurological emergency and a possible life-threating condition due to recurrence of seizures. In these three years of PhD route, I focus my studies on possible predictors of neurological and epileptic outcomes in patients with SE, to improve knowledge and management. We started with prospective collection of all cases of SE in our district (follow literature criteria of definition and treatment). Then we select those patients that undergone to simultaneous serum and CSF detection, and neuroradiological brain investigation. We divided our research in three categories: 1) Analysis of possible CSF biomarkers of neuronal damage in patients with SE and possible correlation with timing from SE’s onset and SE evolution (refractory or responsive SE). 2) Analysis of serum and CSF endogenous molecules (neurosteroids) with a direct influence in neuronal activity. In animals, Allopregnanolone seems to have an anticonvulsant effect, due to GABAergic activity close to benzodiazepines’ one; on the contrary, Pregnanolone sulfate seems to have a proconvulsant activity. Evaluation of these molecules in healthy subject and in patients with SE could expand knowledge of neurosteroids panel and address new therapeutic approaches for SE, especially for resistant/refractory cases. 3) Identification of possible neuro-radiological markers of refractoriness, through serial brain MRI in cases of new onset refractory SE with early aggressive course and potential immuno-mediated aetiology (NORSE). Bilateral claustrum hyperintensity seems to represent a transient radiological markers in these cases in which unfortunately autoantibodies are not yet discovered.

Il mio ambito di ricerca ha da sempre riguardato l'epilessia e in particolare i pazienti con stato epilettico (SE), un'emergenza neurologica con possibili ripercussioni cliniche a distanza, a causa del ripetersi di crisi epilettiche, potenzialmente dannose. Durante questi tre anni di dottorato, la mia ricerca è stata incentrata sull’individuazione di possibili biomarker, in grado di predire l’outcome neurologico ed epilettologico nei pazienti con SE, al fine di migliorare la conoscenza e la gestione di questa patologia. Abbiamo iniziato con uno studio prospettico di raccolta di tutti i casi di SE afferenti al nostro distretto (seguendo i criteri di definizione e trattamento della letteratura). In seguito, abbiamo selezionato i pazienti sottoposti a simultaneo prelievo di siero e liquor, oltre alle indagini neuroradiologici cerebrali. Abbiamo suddiviso la nostra ricerca in tre ambiti: 1) Analisi di possibili biomarcatori liquorali di danno neuronale in pazienti con SE e possibile correlazione con il timing rispetto all’esordio dello SE e alla sua evoluzione (SE refrattario o responsivo). 2) Analisi su siero e liquor di molecole endogene (neurosteroidi), con una documentata influenza diretta sull’attività neuronale. Negli animali, infatti, l’allopregnanolone sembra avere un effetto anticonvulsivante, mediante un’azione GABAergica, simile alle benzodiazepine; al contrario, il pregnenolone solfato sembra avere un’attività proconvulsivante. La valutazione di queste molecole in soggetti sani e in pazienti con SE potrebbe espandere la conoscenza sui diversi neurosteroidi e rendere disponibili nuovi approcci terapeutici per lo SE, soprattutto per i casi resistenti / refrattari. 3) Individuazione di possibili marcatori neuro-radiologici di refrattarietà, attraverso lo studio di risonanza magnetica cerebrale nei casi di SE refrattario di nuova insorgenza con decorso aggressivo a possibile eziologia immuno-mediata (NORSE). Il riscontro di transitoria iperdensità bilaterale del claustrum sembra rappresentare un marcatore radiologico in questi casi, in cui purtroppo un autoanticorpo non è ancora stato scoperto.