Mechanisms of ictogenesis and epileptogenesis in epilepsy due to malformations of cortical development

Abstract

Mechanisms of ictogenesis and epileptogenesis in epilepsy due to malformations of cortical development Abstract Focal cortical dysplasia type II (FCD II) represents one of the main causes of drug-resistant epilepsy in children and young adults, associated with somatic mutations that hyperactivate the mTOR pathway during cortical development. The causal links between structural abnormalities, cellular dysfunction, and epileptiform activity remain incompletely understood. The focus of this thesis is an investigation of ictogenesis and epileptogenesis mechanisms in FCD II using a novel mouse model. The theoretical part of the thesis describes the known histopathological, electrographic and genetic features of FCD II. To produce a faithful model, we created our own current-limited electroporator for safe in utero electroporation to induce focal lesions. Using patient-derived mTOR mutation, we produced FCD lesions reproducing key human FCD II hallmarks. Experimental part of the thesis includes detailed quantification of FCD II lesion structural and functional abnormalities studied using immunohistochemical staining, high-resolution microscopy, in vivo calcium imaging, and multichannel EEG. Ultrastructral changes of the lesion in seizing and non-seizing animals were studied together with high-frequency...

Mechanismy iktogeneze a epileptogeneze na podkladě vrozených vývojových vad mozku Abstrakt Fokální kortikální dysplazie typu II (FCD II) představuje jednu z hlavních příčin farmakorezistentní epilepsie. Je spojována se somatickými mutacemi, které během vývoje kůry nadměrně aktivují dráhu mTOR. Kauzální vazby mezi strukturálními abnormalitami, buněčnou dysfunkcí a epileptiformní aktivitou však dosud nebyly zcela objasněny. Hlavním cílem práce je zkoumání mechanismů iktogeneze a epileptogeneze u FCD II za využití nového myšího modelu. V teoretické části práce jsou popsány histopatologické, elektrofyziologické a genetické charakteristiky FCD II. Za účelem přípravy věrného modelu byl vyvinut a ověřen NeuroPorator, proudově omezený elektroporátor umožňující bezpečnou in utero elektroporaci. Za využití mutace v mTOR identifikované v pacientské tkáni jsme úspěšně navodili fokální léze reprodukujících klíčové rysy lidské FCD II. V experimentální části práce je provedena detailní kvantifikace strukturálních abnormalit FCD II lézí pomocí imunohistochemického barvení a mikroskopie, ve vztahu k výskytu záchvatů; dále je provedena analýza vysokofrekvenčních oscilací a analýza aktivity neuronálních populací v longitudinálním kalciovém zobrazování. Výsledky objasňují, jak strukturální narušení a remodelace sítí řízené...