Summary Epilepsy is often comorbid with psychiatric illnesses, including anxiety and depression. Despite the high incidence of psychiatric comorbidities in people with epilepsy, few studies address the underlying mechanisms. Stress can trigger both epilepsy and depression and significant accumulating evidence, from both human and animal studies, support that hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis dysfunction may contribute to the comorbidity of these two disorders 1 . Here we directly investigate the contribution of HPA axis dysfunction to epilepsy outcomes and psychiatric comorbidities. We generated a novel mouse model (KCC2/Crh mice) that lacks the K + /Cl - co-transporter, KCC2, in corticotropin-releasing hormone (CRH) neurons, which exhibit stress- and seizure-induced hyperactivation of the HPA axis. 2,3 Here we demonstrate that HPA axis dysfunction in KCC2/Crh mice is associated with increased vulnerability to behavioral deficits in chronically epileptic mice and more severe neuropathological features associated with chronic epilepsy (e.g. increased mossy fiber sprouting). Despite equivalent seizure burden, HPA axis dysfunction in these chronically epileptic mice increased the incidence of sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). Suppressing HPA axis hyperexcitability in this model using a pharmacological or chemogenetic approach decreased SUDEP incidence, supporting HPA axis dysfunction in SUDEP vulnerability. We also observed changes in neuroendocrine markers in individuals that died of SUDEP compared to people with epilepsy or individuals without a history of epilepsy. Together, these findings describe a novel, nongenetic mouse model of SUDEP which will benefit preclinical SUDEP research to gain a better understanding of the underlying pathological mechanisms contributing to SUDEP. HPA axis dysfunction increases vulnerability to psychiatric comorbidities in epilepsy and may be a risk factor for SUDEP.

Epilepsy is often comorbid with psychiatric illnesses, including anxiety and depression. Despite the high incidence of psychiatric comorbidities in people with epilepsy, few studies address the underlying mechanisms. Stress can trigger epilepsy and depression. Evidence from human and animal studies support that hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis dysfunction may contribute to both disorders as well as their comorbidity (Kanner, 2003). Here, we investigate if HPA axis dysfunction may influence epilepsy outcomes and psychiatric comorbidities. We generated a novel mouse model ( Kcc2 / Crh KO mice) lacking the K + /Cl - co-transporter, KCC2, in corticotropin-releasing hormone (CRH) neurons, which exhibit stress- and seizure-induced HPA axis hyperactivation (Melon et al., 2018). We used the Kcc2 / Crh KO mice to examine the impact on epilepsy outcomes, including seizure frequency/burden, comorbid behavioral deficits, and SUDEP risk. We found sex differences in HPA axis dysfunction's effect on chronically epileptic KCC2/Crh KO mice seizure burden, vulnerability to comorbid behavioral deficits, and SUDEP. Suppressing HPA axis hyperexcitability in this model using pharmacological or chemogenetic approaches decreased SUDEP incidence, suggesting that HPA axis dysfunction may contribute to SUDEP. Altered neuroendocrine markers were present in SUDEP cases compared to people with epilepsy or individuals without epilepsy. Together, these findings implicate HPA axis dysfunction in the pathophysiological mechanisms contributing to psychiatric comorbidities in epilepsy and SUDEP. Significance Statement Our work provides new insight into a potential novel pathophysiological mechanism contributing to psychiatric illnesses and SUDEP in epilepsy patients, implicating HPA axis dysfunction in negative outcomes associated with epilepsy. This study is the first to link HPA axis dysfunction to SUDEP risk. Chronically epileptic male mice with exaggerated HPA axis dysfunction had increased SUDEP incidence. The translational relevance of these findings is supported by neuroendocrine abnormalities observed in postmortem samples from individuals that died of SUDEP. These data suggest that neuroendocrine mechanisms should be further explored in psychiatric comorbidities in epilepsy and SUDEP risk. Further, neuroendocrine markers may be a biomarker for SUDEP risk.