| Excitotoxicity, neuroinflammation and oxidant stress as molecular bases of epileptogenesis and epilepsy-derived neurodegeneration: The role of vitamin E.
Ambrogini P1, Torquato P2, Bartolini D2, Albertini MC1, Lattanzi D1, Palma MD1, Marinelli R2, Betti M1, Minelli A1, Cuppini R1, Galli F3.
Author information
1Department of Biomolecular Sciences, University of Urbino Carlo Bo, Urbino, Italy.2Department of Pharmaceutical Science, University of Perugia, Perugia, Italy.3Department of Pharmaceutical Science, University of Perugia, Perugia, Italy. Electronic address: [email protected].
Abstract
Glutamate-mediated excitotoxicity, neuroinflammation, and oxidative stress are common underlying events in neurodegeneration. This "triad" of pathogenic events characterizes the neurobiology of epilepsy, leading to seizure-induced cell death, increased susceptibility to neuronal synchronization and network alterations. Along with other maladaptive changes, these events pave the way to spontaneous recurrent seizures and progressive degeneration of the interested brain areas. In vivo models of epilepsy are available to explore such epileptogenic mechanisms, also assessing the efficacy of chemoprevention and therapy strategies at the pre-clinical level. The kainic acid model of pharmacological excitotoxicity and epileptogenesis is one of the most investigated mimicking the chronicization profile of temporal lobe epilepsy in humans. Its pathogenic cues include inflammatory and neuronal death pathway activation, mitochondrial disturbances and lipid peroxidation of several regions of the brain, the most vulnerable being the hippocampus. The importance of neuroinflammation and lipid peroxidation as underlying molecular events of brain damage was demonstrated in this model by the possibility to counteract the related maladaptive morphological and functional changes of this organ with vitamin E, the main fat-soluble cellular antioxidant and "conditional" co-factor of enzymatic pathways involved in polyunsaturated lipid metabolism and inflammatory signaling. The present review paper provides an overview of the literature supporting the potential for a timely intervention with vitamin E therapy in clinical management of seizures and epileptogenic processes associated with excitotoxicity, neuroinflammation and lipid peroxidation, i.e. the pathogenic "triad".
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30703511
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Eccitotossicità, neuroinfiammazione e stress ossidante come basi molecolari di epilettogenesi e neurodegenerazione derivata dall'epilessia: il ruolo della vitamina E.
Ambrogini P1, Torquato P2, Bartolini D2, Albertini MC1, Lattanzi D1, Palma MD1, Marinelli R2, Betti M1, Minelli A1, Cuppini R1, Galli F3.
Informazioni sull'autore
1 Dipartimento di Scienze Biomolecolari, Università di Urbino Carlo Bo, Urbino, Italia.2 Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Perugia, Perugia, Italia.3 Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Perugia, Perugia, Italia. Indirizzo elettronico: [email protected].
Astratto
L'eccitotossicità mediata dal glutammato, la neuroinfiammazione e lo stress ossidativo sono eventi alla base della neurodegenerazione. Questa "triade" di eventi patogeni caratterizza la neurobiologia dell'epilessia, portando a morte cellulare indotta da crisi, maggiore suscettibilità alla sincronizzazione neuronale e alterazioni della rete. Insieme ad altri cambiamenti disadattivi, questi eventi aprono la strada a convulsioni ricorrenti spontanee e progressiva degenerazione delle aree cerebrali interessate. Sono disponibili modelli in vivo di epilessia per esplorare tali meccanismi epilettogeni, valutando anche l'efficacia delle strategie di chemioprevenzione e terapia a livello pre-clinico. Il modello di acido kainico di eccitotossicità farmacologica ed epilettogenesi è uno dei più studiati che imita il profilo di cronicizzazione dell'epilessia del lobo temporale nell'uomo. I suoi segnali patogenetici comprendono l'attivazione dei pathway della morte infiammatoria e neuronale, i disturbi mitocondriali e la perossidazione lipidica di diverse regioni del cervello, il più vulnerabile è l'ippocampo. L'importanza della neuroinfiammazione e della perossidazione lipidica come eventi molecolari sottostanti del danno cerebrale è stata dimostrata in questo modello dalla possibilità di contrastare i relativi cambiamenti morfologici e funzionali disadattivi di questo organo con vitamina E, il principale antiossidante cellulare liposolubile e co "condizionale" -fattore delle vie enzimatiche coinvolte nel metabolismo lipidico polinsaturo e nella segnalazione infiammatoria. Il presente documento di revisione fornisce una panoramica della letteratura che supporta il potenziale per un intervento tempestivo con la terapia di vitamina E nella gestione clinica delle crisi epilettiche e dei processi epilettogeni associati a eccitotossicità, neuroinfiammazione e perossidazione lipidica, cioè la "triade" patogena.
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