Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 76-89.

Epilepsy is a chronic non-communicable disease of the brain, characterized by the presence of recurrent and unprovoked seizures as common features of the epileptic condition. These seizures are episodes that vary from brief and nearly undetectable periods to long periods of vigorous shaking, resulting in unusual behavior and sometimes loss of awareness and physical injuries
There is a possibility that epileptogenesis might be linked to a variety of changes in gene expression and function of neuro-mediators such as BDNF, CREB, GABA and glutamate, all of which contribute to deregulated neuronal circuits with a proclivity for synchronous electrical activity (Hewson et al., 2016). Since, up till now, there are no data available concerning the involvement and significance of lncRNAs; BDNF-AS and 17A as biomarkers in epilepsy. The present study was directed to investigate their serum expression levels in Egyptian patients with idiopathic generalized and symptomatic focal epilepsy. It also aimed to identify the molecular mechanism implicated in epilepsy by correlating the levels of these neuro-mediators with each other as well as the studied lncRNAs, respectively.
The study included a total of 100 Egyptian participants who were divided into three groups:
Group (I): Healthy control group, composed of 30 volunteers
Group (II): Idiopathic generalized epilepsy (IGE) group which included 35 patients
Group (III): Symptomatic focal epilepsy (SFE) group which included 35 patients
All epileptic patients were recruited from the Neurology Clinics, at Neurology Departments, of Al Kasr Al-Ainy Hospital, Cairo University, and Al Demrdash hospital, Ein Shams University from June 2019 to February 2020 and from September 2020 to November 2020, respectively. Where Full general and neurological examinations using EEG and MRI were conducted by a supervising neurologist.
Five milliliters of venous blood samples were collected from all participants using serum collection tubes. The separated sera were aliquoted and stored at −80 °C for subsequent determinations of the expression levels of LncRNAs; BDNF-AS and 17A as well as the levels of BDNF, p-CREB, GABA, glutamate, and their ratio.
Demographic and clinical characteristics of the study participants showed that all participants were relatively of matched gender and age. Regarding the etiology of the disease, the current data revealed that 91.4% of idiopathic generalized patients suffered from structural abnormality due to unknown causes, whereas symptomatic focal patients suffered mostly from 2ry structural abnormality due to tumors (91.4%). Regarding seizure types, 94.2% of idiopathic generalized and 71.4% of symptomatic focal patients suffered from focal evolved to generalized seizures. However, 94.2 % of patients in both groups maintained their cognitive abilities. All patients were using their prescribed anti-epileptic drugs (Valproic acid, Carbamazepine, Phenytoin and Levetiracetam).
The study results of this showed that the expression levels of lncRNAs; BDNF-AS and 17A were markedly upregulated in each epileptic group as compared to healthy control. Moreover, the expression levels of both lncRNAs were significantly higher in symptomatic focal patients compared to idiopathic generalized ones.
Previously, it was found that lncRNAs BDNF-AS was considerably upregulated in individuals with cerebral infarction, while its knockdown can suppress hypoxia/reoxygenation (H/R)-induced neuronal cell apoptosis. Also, an Alzheimer study confirmed that silencing BDNF-AS may exert a great regulatory effect in apoptosis via inhibition of mitochondrial pathway. Moreover, it was found that LncRNAs17A inhibited the GABA signaling pathway by decreasing GABAB R2 transcription in cerebral cortex of patients with AD. These findings might in part explain the encountered neuronal damage caused by the elevated expressions of the studied lncRNAs in epileptic patients.
The serum protein levels of BDNF and p-CREB were significantly low in patient groups compared to healthy control group. Moreover, their levels were significantly lower in symptomatic focal group than in the idiopathic generalized one.
Decrement in GABA levels along with the significant increment in glutamate levels. and the Glutamate/GABA ratio were observed in symptomatic focal patients compared to idiopathic generalized ones

يعد الصرع مرضا مزمنا غير معديا يصيب الدماغ. ويتميز هذا المرض بوجود نوبات متكررة وغير مستثارة كسمات مشتركة لجميع حالاته. وهذه النوبات هي نوبات تختلف من فترات قصيرة وغير ملحوظه إلى فترات طويلة من الاهتزاز الشديد، مما يؤدي إلى سلوك غير معتاد وفقدان الوعي وإصابات جسدية في بعض الأحيان.
وهناك احتمال أن يكون الصرع مرتبطًا بمجموعة متنوعة من التغييرات في التعبير الجيني ووظيفة بعض وسطاء الأعصاب مثل BDNF,CREB, الجابا والجلوتامات، والتي تساهم في عدم انتظام الدوائر العصبية مع ميل للنشاط الكهربائي المتزامن. وحتى الآن لا توجد بيانات متاحة بشأن مشاركة وأهمية الأحماض النووية الريبوزية غير الُمَشِفرةlncRNAs; BDNF-AS, 17A كمؤشرات حيوية في الصرع.
لذلك تهدف هذه الدراسة الى قياس مستويات التعبير الجيني هذه المؤشرات في مصل المرضى المصريين الذين يعانون من الصرع المعمم مجهول السبب والصرع البؤري العرضي. كما استهدفت ايضاﹰ تحديد الآلية الجزيئية المتورطة في الصرع من خلال ربط مستويات وسطاء الأعصاب ببعضهم البعض بالإضافة إلى الأحماض النووية الريبوزية غير الُمَشِفرة lncRNAs على التوالي.
وقد أشتملت الدراسة على مائة مشارك مصري تم تقسيمهم إلى ثلاث مجموعات:
المجموعة (الاولى): مجموعة ضابطه تتكون من ثلاثين متطوعاً من الأصحاء.
المجموعة (الثانية): مجموعة الصرع المعمم مجهول السبب والتي ضمت خمسـة وثلاثين مريضاً.
المجموعة (الثالثة): مجموعة الصرع البؤري العرضي والتي ضمت خمسة وثلاثين مريضاً.
وقد تم تجميع العينات من المرضى المترددين على عيادات الأمراض العصبية بأقسام الأمراض العصبية بمستشفى القصر العيني بجامعة القاهرة في فتره من يونيو 2019 الي فبراير 2020 ومستشفى الدمرداش بجامعة عين شمس في فتره من سبتمبر الي نوفمبر 2020، حيث تم إجراء التشخيص السريري والعصبي لهم باستخدام التصوير المقطعي المحوسب أو التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ وذلك بواسطة طبيب اخصائي أعصاب.
وتم سحب خمسة ملل من دم وريدي من جميع المشاركين وفصل مصل الدم وتقسيم العينات وتخزينها عند درجة حرارة -٨٠ درجة مئوية لحين قياس مستويات التعبير الجيني للأحماض النووية الريبوزية غير المشفرة lncRNAs; BDNF-AS, 17A بالإضافة إلى مستويات BDNF و p-CREB فضلا عن، الجابا والجلوتامات والنسبة بينهما.
وأظهرت الخصائص الديموغرافية والسريرية للمشاركين في الدراسة أن جميع المشاركين متطابقون نسبيًا في الجنس والعمر. فيما يتعلق بمسببات المرض، فقد كشفت البيانات الحالية أن 91.4 ٪ من مرضى المعمم مجهول السبب يعانون من تشوه هيكلي لأسباب غير معروفة، بينما يعاني 91.4 ٪ من مرضى الصرع البؤري العرضي من تشوه هيكلي بسبب الأورام. وأما بالنسبة لأنواع النوبات، وجد ان 94.2 ٪ من مرضى المعمم مجهولي السبب و71.4 ٪ من مرضى الصرع البؤري العرضي يعانون من تطور بؤري قد يصل إلى نوبات معممة. ومع ذلك، احتفظ 94.2٪ من المرضى في كلا المجموعتين بقدراتهم المعرفية علماﹰ بأن جميع المرضى المشاركين في هذه الدراسة يستخدمون الأدوية المضادة للصرع الموصوفة لهم (حمض فالبرويك، كاربامازيبين، فينيتوين وليفيتيراسيتام).
وقد أظهرت نتائج الدراسة أن هناك زيادة ملحوظة في مستويات التعبير الجيني للأحماض النووية lncRNAs; BDNF-AS, 17A مجموعتي الصرع مقارنة بالأصحاء. علاوة على ذلك، جاءت مستويات التعبير لكل منهما أعلى بشكل ملحوظ في مرضى الصرع البؤري العرضي مقارنة بمرضى المعمم مجهولي السبب. وأكدت دراسات سابقه أجريت على مرض الزهايمر أيضًا أن إخماد BDNF-AS قد يكون له تأثير تنظيمي كبير في موت الخلايا المبرمج عن طريق تثبيط مسار الميتوكوندريا. كما وجد أن lncRNA 17A يثبط مسار إشارات الجابا عن طريق تقليل نسخ GABAB R2 في القشرة الدماغية للمرضى المصابين بمرض الزهايمر. وتشير هذه النتائج جزئيًا الى الضرر العصبي الناجم عن التعبيرات الجينية المرتفعة للـ lncRNAs في مرضى الصرع.. كما انخفضت مستويات BDNF و p-CREB في المصل انخفاضاﹰ ملحوظاﹰ ذو قيمة إحصائية في مجموعات المرضى مقارنة بمجموعة الاصحاء. وقد جاء هذا الإنخفاض أقل بشكل ملحوظ في مجموعة الصرع البؤري العرضي عنه في مجموعة الصرع المعمم مجهول السبب.
وقد أسفرت النتائج أيضًا عن انخفاض مستويات الجابا جنبًا إلى جنب مع زيادة كبيرة في مستويات الجلوتامات، مما أدي الى ارتفاع نسبة الجلوتامات / جابا في مرضى الصرع البؤري العرضي مقارنة بمرضى الصرع المعمم مجهول السبب.
وقد يرتبط انخفاض مستوى BDNF بالتعبير الجيني الزائد لل lncRNAs; BDNF-AS, 17Aوالذي يمكن أن يقلل من تعبير BDNF وبالتالي يؤثر على مستوى البروتين الخاص به. فضلا على ذلك، فهناك تفاعلات متبادلة بين BDNF وCREB في صوره ردود فعل حلقيه إيجابية وهكذا يمكن التكهن بأن كلا من BDNF وCREB ينخفضان معًا في مرض الصرع، مما يؤدى إلى ضعف الخلايا العصبية.
وقد وجد ايضا أن تنشيط إشارات CREB / BDNF قد يعزز بقاء الخلايا العصبية ونموها. ومن ناحية أخرى، فإن انخفاض الجابا وكذلك الارتفاع الملحوظ في نسبة الجلوتامات إلى الجابا في مجموعات الصرع مقابل الاصحاء وفي المرضى الذين يعانون من الأعراض مقابل مرضى الصرع مجهولي السبب ، يشيران إلى الضرر الذي يواجهه هؤلاء المرضى و يؤكد ان الاختلال في التوازن بين النواقل الاستثارية والمثبطة يعد عاملا رئيسيا في حدوث الصرع.

وبناءً على النتائج المذكورة أعلاه، أمكن استنتاج ما يلي:
•أظهرت هذه الدراسة لأول مرة تغيير مستوى lncRNA 17A في مصل مرضى الصرع المصريين.
•يمكن استخدام مستويات التعبير الجيني لكل من lncRNAs; BDNF-AS, 17A يفرقا بكفاءة للتمييز ما بين مرض الصرع البؤري العرضي ومرضى المعمم مجهولي السبب.
• ارتبطت زيادة التعبير الجيني لكل من lncRNAs; BDNF-AS, 17A أثناء الإصابة بالصرع بتركيزات منخفضة في كل من p-CREB وBDNF والجابا، إلى جانب زيادة النسبة ما بين الجلوتامات / جابا.
• كما وجدت حلقة مترابطة اجابيه بين / p-CREB / BDNF جابا والتي تدعم دور lncRNAs في هذا المسار.
•تسلط الدراسة الضوء على الاستخدام المحتمل لهذه المؤشرات الحيوية، كأدوات واعدة لتشخيص الصرع، وخاصة النوع البؤري العرضي.
•توصي هذه الدراسة بالمزيد من الدراسات المستقبلية متعددة المراكز التي تضم مجموعة كبيرة من مرضى الصرع للتحقق من فعالية هذه المؤشرات الحيوية كأدوات تشخيص جديدة غير جراحية.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.