癲癇發作對線粒體腦病的診斷價值

高杰

1.第四軍醫大學西京醫院神經內科碩士研究生 陜西 西安 710032

2.第四軍醫大學西京醫院神經內科主任醫師 陜西 西安 710032

癲癇發作對線粒體腦病的診斷價值

高杰1△(綜述)鄧艷春2※(審校)

1.第四軍醫大學西京醫院神經內科碩士研究生 陜西 西安 710032

2.第四軍醫大學西京醫院神經內科主任醫師 陜西 西安 710032

線粒體腦病在神經內科中比較常見其臨床特點比較隱匿不典型，絕大部分患者被誤診為癲癇或其他肌肉疾病，本文通過對多數患者以癲癇發作這一臨床表現形式對線粒體腦病進行系統回顧，通過論述線粒體腦病與癲癇發作的關系為臨床神經科醫師對線粒體腦病這種神經遺傳性疾病的診斷治療及最新進展提供一個全新認識，使得本病的診斷更為準確，患者得到及時正確有效的治療。

線粒體；線粒體腦病；癲癇發作；基因治療；抗癲癇藥物

線粒體是細胞內一種特殊的具有半自主性的細胞器，參與細胞內能量代謝、細胞凋亡、鈣離子的穩定性以及其他生命活動等。線粒體腦病(mitochondrial encephalomyopathy)是一組由于線粒體DNA突變導致的線粒體結構和功能異常，從而累及中樞神經系統的疾病。近些年來的研究發現線粒體DNA(mtDNA)或核DNA突變是導致人類線粒體疾病發病的重要原因。后天缺血、缺氧、感染、中毒等因素也可造成繼發性線粒體功能障礙。

線粒體腦病流行病學

線粒體腦病(mitochondrial encephalomyopathy)其神經系統主要表現為卒中樣發作、癲癇、肌陣攣、眼外肌麻痹及視神經損害等。據估計線粒體疾病的發病率大約為1/6500，每5000人中可出現1例無癥狀攜帶者。除了臨床上已經肯定的MELAS、MERRF、CPEO等臨床綜合征外，線粒體缺陷的病人還可以表現出其他不同形式的神經系統異常和其他系統的改變。芬蘭的數據顯示人群中單個點突變(3243A>G)的比率為1:6000，而英國資料表明mtDNA疾病的患病率或易患比率為1:3500[1]。目前國內還沒有這方面的詳細流行病學統計數據。

線粒體功能障礙與癲癇

線粒體結構改變與癲癇發作：線粒體的基因改變使之與正常的線粒體相比，其結構和功能發生了很大變化，從而影響神經元的興奮和抑制平衡導致癲癇發作，另一方面線粒體內膜上的呼吸鏈酶被抑制也可以激發癲癇發作，如一氧化碳、氰化物等抑制細胞色素C氧化酶。通過國內外大量的研究發現線粒體功能障礙與癲癇發作時的神經元興奮性增高之間有著密切的聯系，這種聯系可能是細胞內ATP合成減少以及神經元細胞內鈣離子平衡失衡所影響的[2]。

線粒體氧化磷酸化呼吸功能障礙與癲癇：線粒體通過自身的酶系進行氧化磷酸化供給神經元大量ATP，其內膜上的多種酶起到了至關重要的作用。其中復合物Ⅰ、復合物Ⅲ、復合物Ⅳ組成NADH呼吸鏈催化NADH的氧化脫氫，另一條由復合物Ⅱ、復合物Ⅲ、復合物Ⅳ組成琥珀酸呼吸鏈，催化琥珀酸的脫氫氧化。通過這兩條呼吸鏈使內膜產生質子電化學梯度，從而使線粒體合成大量的ATP。大腦神經元氧化磷酸化過程異常是線粒體腦病的特征性改變，并普遍存在癲癇發作，大部分都是由線粒體DNA的突變引起所編碼的蛋白發生變化導致呼吸功能障礙影響能量的合成[3-4]。

線粒體其他代謝途徑障礙與癲癇：三羧酸循環是三大營養物質的共同代謝通路，還為其他代謝提供前體物質，涉及的酶系眾多，線粒體基因的改變必然會使其編碼的任意一種酶發生缺陷導致三羧酸循環出現障礙，影響中樞神經元ATP的合成激發癲癇發作。此外，肉堿能夠將長鏈脂肪酸轉入線粒體內進行氧化，隨著人年齡的增長體內肉堿水平也會相應的下降，因此補充肉堿夠使神經元內線粒體免受毒害，減少神經損傷，增強線粒體內酶的活性，提高線粒體功能，減少癲癇的發生[5]。

癲癇發作是線粒體腦病的重要早期臨床表現

大腦神經元線粒體結構和功能障礙可影響神經元發生一系列變化， 線粒體腦病的癲癇發作就與此相關。在一些不典型的線粒體腦病患者中，盡管癲癇的發作形式多種多樣，癲癇發作這一表現形式可能是最早也是最明顯的征象之一，對該病的診斷具有一定的提示意義。線粒體腦病患者癲癇發作形式多樣，以局灶發作為主者更易繼發全面發作，這也符合癲癇發作的規律，并且大部分患者可有視覺癥狀或先兆可伴有感覺、運動、精神樣癥狀，有的患者癲癇頻繁發作且持續時間較長，但每次緩解時間短數秒或數分鐘即可恢復也提示線粒體腦病的可能。基因檢測分析會發現患者線粒體內基因位點有所改變。神經科醫生應想到癲癇發作很可能是線粒體腦肌病的重要早期臨床表現，要進一步排除進行詳細的檢查。頭腦中要時刻建立這樣一種觀念才會避免誤診和漏診。

線粒體突變的遺傳學特征

非孟德爾遺傳的母系遺傳：mtDNA只能由母親傳給子代，但其子代卻可以具有不同水平的突變型mtDNA，出現不同的表型。

高突變率：mtDNA裸露無組蛋白保護且缺乏有效地修復系統，因此其突變率遠高于nDNA，并且在細胞內不斷累積。例如MERRF突變依賴于突變mtDNA的比例，當突變型mtDNA超過35%～40%時[6]，mtDNA突變會100%傳給子代。但國外也有文獻報道[7-8]，他們檢測出mtDNA突變的2例患者的母親的血細胞均未檢測到mtDNA突變，提示患者的突變可能為新生突變，推測可能是在卵母細胞期或受精卵期發生自發性的mtDNA突變，而非來自母親遺傳。

異質性：細胞內含有成千個線粒體，有害的基因突變常影響部分mtDNA.因此組織中野生型和突變型的mtDNA可同時存在。

閾值效應：子代是否發病取決于個體正常mtDNA和突變mtDNA的比例，當突變的mtDNA達到一定閾值引起引起組織器官功能異常時，患者才會發病，閾值的高低取決于患者組織器官對能量的依賴程度。

協同效應：mtDNA的表達受nDNA的約束，二者協同作用共同參與調節機體的發病。

輔助檢查

影像學檢查：CT及MRI示白質腦病、腦軟化、腦萎縮和腦室擴大雙側基底節區低密度影，部分患者伴有鈣化[9]。

實驗室生化檢查：丙酮酸，乳酸最小運動量試驗陽性，患者血清和腦脊液中乳酸含量增高。線粒體氧化呼吸酶活性降低，部分患者血清中CK、LDH升高。

腦電圖：對伴有抽搐、癲癇樣發作的線粒體腦肌病的診斷有很大幫助，表現為彌漫性腦電活動減慢，普遍或局灶性爆發的慢波、棘波、尖波以及棘慢綜合波等。光刺激引起的腦電圖反應也很常見，見于典型的MERRF 患者中，也可見于MELAS患者中。腦電圖同時還可以協助對病灶部位的判斷。

磁共振波譜(MRS)磁共振波譜可以提供腦形態和代謝方面的細微改變，即使在常規MRI顯示大腦外觀正常時，MRS也能檢測出患者的大腦高乳酸水平[10-12]。對于出現非特異性神經系統表現一些患者來說更具有診斷意義。H-MRS出現乳酸峰是ME的一個特征性表現[13]。

線粒體基因檢測：①大部分MERRF患者mtDNA8344(A→G)位點突變。②MELAS綜合征患者mtDNA-tRNA亮氨酸3243基因位點有突變。③CPEO和KSS均有DNA片段的缺失。④LHON由線粒體DNA11778、14484或3460等位點突變引起。⑤通過提取患者全血基因組DNA，依據線粒體基因組擴增參考引物采用PCR，通過對產物直接測序后分析測序結果，與NCBI數據庫中正常人線粒體基因組做比對，尋找突變位點發現線粒體疾病。這是目前比較準確可靠的手段也是發現更多線粒體疾病的一種篩查方式。

診斷

目前對于線粒體腦病國內外都缺乏明確的診斷標準但是符合以下的幾點都應考慮線粒體腦病的可能：①有無家族史、有無從兒童期開始出現不明原因癲癇發作的病史，包括不能解釋的疾病或對藥物療效不佳甚至加重癲癇發作的情況。家族成員中有難以解釋的類似情況時也有一定的提示意義。②復雜部分性發作繼發泛化、肌陣攣發作、強直陣攣發作及失神發作均提示MELAS或MERRF可能。丙酮酸、乳酸最小運動量試驗陽性、血清和腦脊液中乳酸含量增高、肌肉活檢可見破碎紅纖維、線粒體氧化呼吸酶活性降低、部分患者血清中CK、LDH升高均是診斷該病的重要指標。③影像學檢查發現腦白質病變、基底節區鈣化及低密度影、腦萎縮和腦室擴大等。MRS可以提供腦形態和代謝方面的細微改變，H-MRS出現乳酸峰是ME的一個特征性表現。④腦電圖表現為彌漫性腦電活動減慢，普遍或局灶爆發的慢波、棘波、尖波以及棘慢綜合波，這些都對線粒體腦肌病的診斷有很大的幫助。⑤基因檢測可以發現某些位點的改變，是診斷線粒體腦病的金標準，遺傳學分析在必要時也可進行，以防家族中其他人員有相似的癥狀出現。

線粒體腦病的治療

目前線粒體腦病還無法徹底治愈，由于線粒體基因改變使得氧化磷酸化呼吸鏈的完整性被破壞導致能量生成障礙，因此給予各種改善能量代謝的藥物有助于患者癥狀的緩解。最根本的治療手段還有賴于基因治療。

藥物治療：①ATP、輔酶Q10和大量B族維生素：Berbel-Garcia等報道大劑量輔酶Q10(100～3000mg/d)有一定的療效且副作用罕見，配合B族維生素、肉毒堿等合并治療可控制病情的發展[14]。左卡尼汀可改善患者能量代謝，促進脂類代謝。若并發癲癇發作需進行抗癲癇治療。國外有研究報道在“雞尾酒”療法中加入丁苯酞(恩必普)可不同程度的改善腦肌病患者的臨床癥狀，成了近些年治療腦肌病的主要方法，其確切療效還需觀察，但它給患者帶來了新的希望[15-16]。②L-精氨酸：L-精氨酸可改善線粒體能量狀態及細胞活力。使血管舒張，減少患者的卒中樣發作。

激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR)/過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(PGC-1α)信號通路：過氧化物酶體增值受體(PPAR)調控脂肪酸的氧化，調控線粒體的功能。調控PPAR/PGC-1α信號通路是一種潛在的治療選擇。目前大量研究結果認為，在眾多信號分子中PGC-1α起著中心作用[17]。PPAR/PGC-1α途徑增加線粒體的生物合成可能成為一個不錯的選擇，甚至可能成為最有希望的療法。

其他：物理治療可減少痛苦，另外也可選用中藥進行綜合調理改善癥狀如黃芪，黨參，枸杞子等。患者發病年齡越早，癥狀越多，預后則較差。

抗癲癇藥物AEDs-丙戊酸導致線粒體腦病癲癇加重的可能機制

有關丙戊酸鹽導致線粒體腦病(MELAS)患者癲癇發作加重的現象近年來國際上已有多例報道，丙戊酸鹽導致MELAS患者癲癇癥狀加重的原因目前還不是很清楚，推測可能是丙戊酸鹽導致線粒體結構發生障礙。主要體現在以下幾個方面[18-20]：①丙戊酸鹽改變線粒體內膜的結構，影響呼吸鏈中電子的傳遞，使氧化磷酸化的偶聯發生異常。②丙戊酸鹽能通過減少細胞色素氧化酶、抑制復合體Ⅳ質子泵使電子傳遞給氧這一途徑阻斷導致線粒體呼吸功能下降。③丙戊酸鹽引起肉堿吸收障礙，加重肌陣攣[21]。甚至有學者認為與特異性的mtDNA-tRNA突變有關，這些都有待于進一步的研究。合理正確的藥物治療是控制和減少癲癇發作的關鍵，當前還沒有統一的相關標準來指導臨床上線粒體腦病患者癲癇發作的藥物，但是通過近些年臨床上應用最多的新型抗癲癇藥觀察發現這些藥物對該病效果相對來說比較確切副作用少，至少不會加重線粒體腦病患者癲癇的發作。目前比較常用的有左乙拉西坦、拉莫三嗪、托吡酯它們都是通過抑制神經元依賴的鈉通道，較少興奮性氨基酸的釋放，增加GABA介導的抑制作用等來產生抗癲癇作用。卡馬西平、氨己烯酸臨床上被認為會加重肌陣攣樣癲癇的發作不建議使用[22]。

總結與展望

對癥支持治療是目前的主要措施可顯著改善癥狀。基因治療將成為最有希望的治愈方法，基因治療策略包括降低突變型mtDNA/野生型mtDNA的比例、使用錯位表達及異質表達、輸入同源基因以及利用限制性內切酶修復突變型的mtDNA等。降低突變型mtDNA的比例是根治線粒體病的根本途徑。線粒體外基因代償性表達、異質性缺陷線粒體突變基因組的去除、線粒體內基因代償性表達、構建mtDNA樣質粒、細胞融合技術及轉線粒體技術這五種技術是目前基因治療線粒體疾病的常用技術手段，但是這些技術還未在臨床上廣泛應用未有大樣本的臨床研究數據提供支持。線粒體相關疾病正越來越為人們所認識，相信在不久的將來，線粒體病基因療法的不斷提高及臨床應用會使患者得到更有效、更安全的治愈。

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鄧艷春：第四軍醫大學西京醫院神經內科主任醫師、博士研究生導師、陜西省抗癲癇協會會長

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1009-6019(2014)08-0321-02