Effects of two different peptides on pentylenetetrazole-induced seizures in larval zebrafish

Abstract

Epilepsy is a common and severe neurological disease characterized by spontaneous and recurrent seizures. Although anti-seizure treatments are effective for most patients, approximately 30% remain pharmacoresistant. Moreover, uncontrolled seizures are associated with increased health risks and shortened life expectancy in individuals with refractory epilepsy. Preclinical studies play a crucial role in drug discovery, and the zebrafish (Danio rerio) have been successfully employed for this purpose. In this study, we utilized the zebrafish PTZ-induced seizure model to evaluate the effects of two peptides on seizure responses: Tripeptide (p-BTX-I) and the CX2 (a Cx43derivated peptide). Zebrafish larvae at 6 days post-fertilization were pre-treated with these peptides at various concentrations, depending on their experimental groups, 24h prior to seizure induction. We assessed seizure frequency, quantified swimming activity, measured transcript levels of genes related to inflammation and apoptosis (il1b, tnfa, cox1, cox2a, il6, casp3a, casp9, baxa, bcl2a, and c-fos), and analyzed the biodistribution of both peptides. Our results indicate that the Tripeptide exhibited anti-inflammatory and anti-apoptotic effects, particularly through reducing the expression of il1b and casp9. CX2 pre-treatment significantly downregulated inflammatory markers (il1b, il6, tnfa, and cox1). Biodistribution analysis confirmed that the CX2 peptide reached the zebrafish brain, suggesting a direct role in modulating seizure-related pathways. Our findings demonstrate that Tripeptide and CX2 peptides can modulate gene expression and mitigate molecular response associated with epileptic seizures in the zebrafish brain. These peptides thus represent promising candidates for future research aimed at developing novel anti-epileptic therapies. However, additional studies are required to evaluate their long-term efficacy, elucidate underlying mechanisms of action, and explore potential translational applications.La epilepsia es una enfermedad neurológica común y grave caracterizada por crisis espontáneas y recurrentes. Aunque los tratamientos antiepilépticos son eficaces para la mayoría de los pacientes, aproximadamente el 30 % permanece farmacorresistente. Además, las crisis no controladas se asocian con un mayor riesgo para la salud y una esperanza de vida reducida en individuos con epilepsia refractaria. Los estudios preclínicos desempeñan un papel crucial en el descubrimiento de fármacos, y el pez cebra (*Danio rerio*) se ha empleado con éxito con este propósito. En este estudio, utilizamos el modelo de crisis inducidas por PTZ en pez cebra para evaluar los efectos de dos péptidos sobre las respuestas convulsivas: el tripéptido (p-BTX-I) y CX2 (un péptido derivado de Cx43). Las larvas de pez cebra a los 6 días post-fertilización fueron pretratadas con estos péptidos a distintas concentraciones, según sus grupos experimentales, 24 h antes de la inducción de las crisis. Evaluamos la frecuencia de las crisis, cuantificamos la actividad de nado, medimos los niveles de transcritos de genes relacionados con inflamación y apoptosis (*il1b, tnfa, cox1, cox2a, il6, casp3a, casp9, baxa, bcl2a* y *c-fos*), y analizamos la biodistribución de ambos péptidos. Nuestros resultados indican que el tripéptido mostró efectos antiinflamatorios y antiapoptóticos, particularmente mediante la reducción de la expresión de *il1b* y *casp9*. El pretratamiento con CX2 reguló significativamente a la baja marcadores inflamatorios (*il1b, il6, tnfa* y *cox1*). El análisis de biodistribución confirmó que el péptido CX2 alcanzó el cerebro del pez cebra, lo que sugiere un papel directo en la modulación de las vías relacionadas con las crisis. Nuestros hallazgos demuestran que los péptidos tripéptido y CX2 pueden modular la expresión génica y mitigar la respuesta molecular asociada a las crisis epilépticas en el cerebro del pez cebra. Estos péptidos representan, por tanto, candidatos prometedores para futuras investigaciones dirigidas al desarrollo de nuevas terapias antiepilépticas. No obstante, se requieren estudios adicionales para evaluar su eficacia a largo plazo, dilucidar los mecanismos de acción subyacentes y explorar posibles aplicaciones traslacionales.