ARX related Interneuron dysfunction and intractable pediatric epilepsy

ARX相关的中间神经元功能障碍和顽固性小儿癫痫

基本信息

  • 批准号:
    8049636
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-07-01 至 2015-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The early epileptic encephalopathies are a group of syndromes characterized by intractable seizures, poor developmental outcome, and onset before six years of age. As a child neurologist specializing in pediatric epilepsy, I spend much of my clinical time counseling families whose children have these conditions. I find the conversations to be frustrating as I inform the families that our treatments are not designed for these diseases and little basic research exists to guide diagnosis and treatment. There is a pressing need for further research into the early intractable epilepsies. Developing models to study these syndromes is essential if advances in diagnosis and treatment are to be made. Recently, mutations in the aristaless-related homeobox gene (ARX), a developmental transcription factor, have been shown to cause X-linked infantile spasms syndrome and other early epileptic encephalopathies. Our experiments have shown that selective genetic deletion of Arx in interneurons (Arx CKO) results in abnormal migration of GABAergic interneurons, altered EEG activity, and spontaneous seizures. These data lead us to hypothesize that early loss of interneurons, in conditional Arx mice, alters the development of normal network function leading to intractable seizures and cognitive dysfunction modeling the early epileptic encephalopathies. This proposal both formulates experiments to examine the underlying pathophysiological processes of how interneuron dysfunction leads to seizures and encephalopathy as well as develops training opportunities to facilitate my transition to a career as an independent investigator. To study how Arx loss leads to seizures and mental retardation I first propose to determine the extent of circuit level dysfunction using a voltage sensitive dye imaging technique. Next, we will record and compare the development of control and Arx CKO mutant mice EEG and single unit activity during cortical and hippocampal rhythms to determine how rhythms are interrupted and which interneurons are involved. These studies will ascertain if interrupting interneuronal development alters the normal rhythms that bind cognitive processes. Finally, we will test the cognitive function of the mice, using a battery of behavioral techniques, to provide evidence linking circuit and network level dysfunction to the cognitive deficits of the mice. In addition to the proposed experiments, I have created a plan to help develop the skills needed for my transition to independence while working at the Children's Hospital of Philadelphia and the University of Pennsylvania. From these studies I will learn two techniques to implement in my future work. These studies will also set the foundation of a model to be used to understand how alterations in interneuronal development lead to an early epileptic encephalopathy. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: Many children are stricken with a severe form of epilepsy early in life and go on to develop medically refractory seizures and severe cognitive deficits. Recently, mutations in ARX, a protein believed to control how interneurons develop, have been linked to families with an X-linked pattern of seizures and mental retardation. Using behavioral, EEG, and physiological techniques we will determine how loss of ARX disrupts normal brain function and leads to seizures and mental retardation.
描述(由申请人提供):早期的癫痫性脑病是一组综合症,其特征是顽固性癫痫发作,发育不良和六岁之前发病。作为一名儿童神经科医生,专门从事儿科癫痫,我花了很多临床时间为孩子们患有这些条件的家庭提供咨询。我发现对话令人沮丧,因为我通知家庭,我们的治疗方法不是为这些疾病而设计的,并且很少有基础研究来指导诊断和治疗。迫切需要进一步研究早期顽固性的癫痫。如果要在诊断和治疗方面取得进步,开发研究这些综合征的模型至关重要。最近,与二号转录因子(ARX)中的突变已被证明会导致X连锁婴儿痉挛综合征和其他早期癫痫性脑病。我们的实验表明,在神经元(ARX CKO)中,ARX的选择性遗传缺失导致GABA能中神经元的异常迁移,EEG活性改变和自发性癫痫发作。这些数据导致我们假设在条件ARX小鼠中,中间神经元的早期丧失改变了正常网络功能的发展,导致顽固性癫痫发作和认知功能障碍对早期的癫痫性脑病建模。这项建议均制定了实验,以检查中间神经元功能障碍如何导致癫痫发作和脑病的潜在病理生理过程,并开发了培训机会,以促进我过渡到作为独立研究者的职业。为了研究ARX损失如何导致癫痫发作和智力低下,我首先建议使用电压敏感的染料成像技术确定电路水平功能障碍的程度。接下来,我们将记录和比较在皮质和海马节奏期间对控制和ARX CKO突变小鼠EEG的发展以及单个单位活动,以确定节奏如何中断以及涉及哪些中间神经元。这些研究将确定中断的神经元发展是否会改变结合认知过程的正常节律。最后,我们将使用一系列行为技术来测试小鼠的认知功能,以提供将电路和网络水平功能障碍与小鼠的认知缺陷联系起来的证据。除了提出的实验外,我还制定了一项计划,以帮助发展我在费城儿童医院和宾夕法尼亚大学工作时过渡到独立所需的技能。从这些研究中,我将学习两种在我未来的工作中实施的技术。这些研究还将奠定模型的基础,以了解神经元间发育的变化如何导致早期癫痫性脑病。 公共卫生相关性:许多儿童在生命的早期就以严重的癫痫病而受苦,并继续发展出医学难治性的癫痫发作和严重的认知缺陷。最近,ARX中的突变是一种蛋白质,据信控制中间神经元的发展方式,与具有X连锁性癫痫发作和智力低下的家庭有关。使用行为,脑电图和生理技术,我们将确定ARX损失如何破坏正常的大脑功能并导致癫痫发作和智力低下。

项目成果

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