外傷性癲癇發病機制的研究

劉健羽，付 玉，劉 晶

（吉林大學中日聯誼醫院 神經外二科，吉林 長春 130033）

外傷性癲癇（PTE）是頭部外傷較常見的并發癥，PTE的發生率約占全部癲癇人數的10%，外傷后首次癇性發作的患者，在隨后的兩年，高達86%的患者出現再次發作，發生PTE的高危程度跟外傷輕重相關［1－2］。目前PTE的有效治療手段仍很有限，最后大部分都轉歸成難治性癲癇，發病機制的不夠明確是其主要原因。最近幾年，學者們已體會到PTE的危害，注重PTE的研究，對PTE發病機制的研究取得巨大進展。

1 動物模型

國內學者近年發現，動物使用鐵離子誘發癲癇后與臨床過程十分相似，易成功，更可靠，是現今研究PTE的理想動物模型。額葉注射鐵離子定位簡單，符合臨床腦損傷的特點，是局灶性PTE理想的動物模型。

2 PTE的發病機制

分子生物學研究表明，致癇灶膠質細胞膜上Na＋－K＋－ATP酶的活性降低，細胞外K＋轉運受到影響，導致細胞外K＋濃度升高，細胞外高鉀引起神經細胞膜的去極化，如果K＋的濃度繼續升高將會導致Na＋和Ca2＋通道的失活，這將引起細胞膜去極化電位閾值的升高，細胞產生局部電位，出現反復的過度的同步放電，也就引起了癲癇的發作。另外，受損腦組織的大型神經元減少，中、小型神經元比大型神經元更易放電，因此，這些病理學基礎導致了癲癇發作的易感性。癲癇的病理生理學還可能包括血腦屏障的改變，腦實質出血的發生，自由基的損傷，興奮性介質如谷氨酸等的釋放和突觸重建的改變等。

2.1 自由基

腦損傷造成自由基增多，自由基抑制膠質細胞對谷氨酸的攝入作用，造成細胞外谷氨酸這種興奮性神經遞質的增加［3］，N－甲基－D－天 （門）冬氨酸（NMDA）受體由谷氨酸激活并通過誘發細胞內信號通路的轉導來調控神經細胞的壞死和凋亡。谷氨酸能的突觸后密集區存在一種腳手架蛋白為神經元的突觸內神經遞質的突觸后密度蛋白－95（PSD－95），參與神經元突觸的重建過程，可以通過其他蛋白和不同的結構域之間的作用，在介導與整合NMDA受體信號的轉導中具有關鍵作用［4］。PSD－95復合物是隨著NMDA受體激活而產生的，與酪氨酸磷酸化激酶正相相關，與神經受損有關。PSD－95表達與神經元的特異性標記免疫反應呈正相關，與癲癇的發作呈反相關。角質細胞性氨基酸轉運體的表達是由神經元死亡后活化的小膠質細胞及它所吞噬的碎片來完成的，清除谷氨酸保護受損的神經元［5］，突觸重建和維持由PSD－95細胞表達而開啟。因此PSD－95錯誤表達不但可引起神經元壞死或者凋亡，還可誘發癲癇。此外，反應性氧自由基（如過氧化氫）、反應性氮自由基（如一氧化氮）可激活谷氨酸和NMDA的興奮性氨基酸受體活性。反應性氧自由基可引起神經元膜的成分不飽和脂肪酸過氧化，后導致去極化。另外，反應性氧自由基加速腦內神經毒性胍類化合物的產生并使神經遞質發生改變，最終增加甘氨酸的釋放，減少γ－氨基丁酸（GABA）的釋放，通過此方式阻止GABA與其受體結合引起癲癇［6］。興奮毒性NMDA受體是由興奮性氨基酸釋放的增加而啟動的，隨后產生NO和反應性氧自由基，結果導致惡性循環誘發癲癇。因此，可以說明興奮性氨基酸是癲癇發作的啟動因素。另外，在癲癇動物模型中顯示，NMDA的興奮毒性氨基酸受體的刺激可引起合成和釋放NO，引起癲癇發作。有研究顯示NO也具有抗癲癇作用，以上研究表明自由基的產生是與PTE的發病機制可能有關的。

2.2 突觸重建

近些年，大腦可塑性研究是目前癲癇病因學研究主要方向。監測PTE動物模型中各突觸重建標志物是通過原位雜交和免疫組織化學的方法來完成的，其間發現突觸重建與PTE的發病機制是有關系的。外傷使海馬回路的突觸功能受損，致認知障礙與癥狀性癲癇。在神經系統發育過程中，外向性生長的軸突提供導向作用，主要通過突觸重構和苔蘚纖維發芽致癇。有學者將鐵離子注射入動物杏仁體內，結果發現注射側海馬的錐體細胞大量脫失，雙側海馬組織內均有膠質細胞增生和齒狀回突觸重建，此結果表明，海馬組織膠質增生、神經元損壞和突觸重建是PTE的病理學基礎。有學者應用注射戊四氮來建立動物模型，引起反應性膠質細胞增生和神經元可塑性變化，誘發癲癇發作。另有部分學者在實驗中證明托吡酯能抑制突觸重建來控制癲癇。以上結果表明，PTE的發病機制與異常突觸重建密切相關。

2.3 腦外傷后神經元的改變

癲癇發作時，動物模型反應性突觸再生過程中，海馬神經細胞黏附分子（NCAM）的表達增高。NCAM分布在：（1）門區顆粒細胞層內側邊緣；（2）顆粒細胞層的神經軸突；（3）苔蘚纖維。動物模型中，顆粒上區分子層、異常軸突出芽的部分、新產生的突觸中均出現了NCAM的表達，因而被視為顳葉癲癇海馬發生可塑性變化標記之一。苔蘚纖維是顆粒細胞的軸突由顆粒細胞層發出至區錐體層和門區神經元，分支在門區形成密集網絡。有研究表明，NCAM在內分子層陽性反應密度和苔蘚纖維出芽密度呈正比，由此判斷其免疫活性部分位于顆粒細胞生長的軸突內；而某些伸展至分子層，發生可塑性改變的顆粒細胞樹突中也發現NCAM的表達，提示突觸再發生位于癲癇性齒狀回神經元范圍內，表明復發性癲癇的發作可致海馬齒狀回顆粒上區苔蘚纖維出芽。顆粒細胞的生長相關蛋白－43（growth associated protein，GAP－43）是突觸前可塑性內在的決定因素，是一種神經元生長相關磷蛋白。有結果表明GAP－43基因表達隨著突觸連接重建而出現，并隨著重建的完成而下降，甚至消失。因此神經元發育和可塑性的分子標志物首選被認為是GAP－43。顳葉癲癇的發病機制可能與NCAM和GAP－43有關，但如何通過對抗它們去防治顳葉癲癇，尚需進一步研究［7］。

2.4 腦組織損傷后免疫機制的改變

腦損傷后導致全身急性炎性反應中大量促炎性細胞因子釋放［8］。這些因子是一類可溶性多肽，與免疫活化和炎性反應有關，并由機體的免疫細胞與非免疫細胞分泌的，主要包括 TNF－α、IL－1β、IL－6、IL－8、IL－16［9］。急性腦損傷的嚴重程度和癲癇的發作與 TNF－α、IL－1β、IL－6 的 水 平 呈 正 相 關［10］。 此外，腦損傷患者血清中TNF－α和IL－1β較IL－6變化較敏感，以此可判斷腦損傷病情的變化。C反應蛋白（CRP）是一種急性時相反應的蛋白，正常外周血中含量極少［10］。各種形式組織的損傷都會使肝臟合成的CRP在短時間內急劇增加，通過激活巨噬細胞與補體系統，促進損傷組織的清除，減少健康組織的受累［11］。因此，CRP水平變化可在一定程度上反映腦損傷患者的病情嚴重程度［10］。CRP、TNF－α、IL－1β、IL－6形成相互調控的網絡，IL－6能調控 CRP的產生，而TNF－α和IL－1β能誘導IL－6的生成與分泌［12，13］。CRP 同 TNF－α、IL－1β、IL－6 均 呈 正 相 關性，這些因素均在PTE的發病機制中起重要作用。

2.5 外傷后腦基因的表達改變

根據功能與結構同源性的不同，半胱氨酸－天門冬氨酸－蛋白酶（caspase）可以分成3類：凋亡啟動因子、凋亡執行因子、炎癥介導因子。一般細胞內存在的caspase家族都是酶原，都含QACXG五肽序列、前結構域prodomain和酶作用域。在caspase瀑布中的位置一般被認為可以決定prodomain的長短。Caspase的作用主要是通過死亡受體CD95（也稱Fas，DR2，APO－1）與 TRA LR1／R2介導的死亡信號傳導過程中所表現的。作為凋亡啟動因子，許多因素可啟動凋亡程序，最后導致細胞凋亡，比如外傷等。有研究結果提示［14］從分子水平、蛋白水平均檢測到caspase基因和蛋白在PTE組高表達，增快細胞凋亡。因此，PTE的發病原因可能與神經元細胞凋亡有關，caspase高表達在PTE的發病機制中起到促進作用。

3 結語與展望

PTE的發病機制、預防及治療仍存在許多問題有待深入研究，只有完全弄清楚外傷性癲癇的整個發生、發展過程，才能找到行之有效的防治辦法。通過學習近期文獻我們發現，大量的自由基產生和異常突觸重建與PTE的發病機制密切相關。為我們今后的研究提供了一些新的方向：第一，PSD－95被證明參與癲癇發病，但它與突觸重塑的關系尚未明確，在臨床當中研究如何干預腦內PSD－95的表達，從而控制癲癇發作是一個新的方向；第二，通過如何抑制異常的突觸重建來防治PTE；第三，如何通過抑制NCAM與GAP－43去預防癲癇發生；第四，進一步探討急性腦損傷后外周血中 TNF－α、IL－1β、IL－6、CRP的水平與PTE之間的關系。

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