常染色體顯性遺傳性夜間額葉癲癇的基因?qū)W研究進(jìn)展

陳洋，胡小偉，張秋，徐敏

·綜述·

常染色體顯性遺傳性夜間額葉癲癇的基因?qū)W研究進(jìn)展

陳洋，胡小偉，張秋，徐敏

常染色體顯性遺傳性夜間額葉癲癇(ADNFLE)是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)與特定基因缺陷有關(guān)的特發(fā)性癲癇，是常染色體顯性遺傳的家族性局灶性癲癇綜合征，多幼年時(shí)期發(fā)病，嗜睡時(shí)或睡眠中出現(xiàn)短暫的額葉運(yùn)動(dòng)性發(fā)作，多發(fā)生在非快速眼動(dòng)睡眠期，伴隨反復(fù)的睡眠中覺醒，神經(jīng)影像學(xué)檢查和發(fā)作間期EEG多正常。自1995年首次報(bào)導(dǎo)CHRNA4基因?yàn)锳DNFLE的致病基因以來[1]，到目前為止，已發(fā)現(xiàn)編碼煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)亞基α4，β2，α2(CHRNA4，CHRNB2，CHRNA2)三種基因突變導(dǎo)致ADNFLE[1-3]。雖然目前對(duì)nAChR基因突變導(dǎo)致的ADNFLE了解的最多，但在ADNFLE家族成員的研究中，nAChR基因突變導(dǎo)致ADNFLE只有少數(shù)，說明還有其他致病基因存在[4]。近年來又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了鉀離子通道KCNT1基因[5]，以及DEPDC5基因[6]。下面主要針對(duì)這些致病基因的相關(guān)性研究進(jìn)行闡述。

1 nAChR基因突變導(dǎo)致ADNFLE的相關(guān)性研究

nAChR是一個(gè)五聚體的配體門控陽(yáng)離子通道，除鈉鉀離子可以通過外，還包括鈣離子[7]。它是由各種組合的五個(gè)亞基組成的對(duì)稱的環(huán)形通道。每個(gè)亞基由三部分組成，包括細(xì)胞外結(jié)構(gòu)，細(xì)胞質(zhì)和跨膜結(jié)構(gòu)。NH2-末端為α亞基質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)，是最大的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域，位于相鄰神經(jīng)元之間，包含一些糖基化位點(diǎn)，是主要的高親和性的配體結(jié)合位點(diǎn)。每個(gè)亞基有四個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)，為TM1～TM4，四個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)可能為混合的α螺旋結(jié)構(gòu)或非螺旋二級(jí)結(jié)構(gòu)，TM2結(jié)構(gòu)構(gòu)成離子孔道的內(nèi)壁，TM3～TM4形成孔道的外殼。在哺乳動(dòng)物的大腦，9個(gè)亞基共同形成功能性nAChR：α2-α7 和β2-β4，分別由CHRNA2-CHRNA7和CHRNB2-CHRNB4基因編碼。在丘腦和新皮質(zhì)層最常見的兩亞型為(α4)2(β2)3和(α7)5[8]。不同的nAChR的功能取決于亞基的成分，以及它們?cè)谀X內(nèi)的分布和細(xì)胞的位置。突觸后的nAChR的功能主要是興奮性快速傳播；突觸前的nAChR的功能主要是促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，包括興奮性遞質(zhì)和抑制性遞質(zhì)；非突觸的nAChR可能會(huì)調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性[8]。

1.1 乙酰膽堿受體(AChR)基因突變導(dǎo)致癲癇發(fā)作的機(jī)制

1.1.1 突變受體功能增強(qiáng) 突變受體的功能增強(qiáng)在動(dòng)物模型中被觀察到，表現(xiàn)為對(duì)激動(dòng)劑的敏感性增加，一種解釋是ADNFLE亞基修改了nAChR亞基的比率，在小鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤中發(fā)現(xiàn)，有幾種ADNFLE亞基比率的調(diào)整提高了受體的親和性[9]；另外一種解釋是nAChR對(duì)細(xì)胞外鈣離子的反應(yīng)，在正常生理濃度下，鈣離子濃度增加會(huì)使nAChR通道開放，但更高濃度的鈣離子反而使受體通道關(guān)閉。突變的亞基減少了其變構(gòu)增強(qiáng)作用，影響突觸前α4β2受體，增加了在錐體神經(jīng)元同步放電時(shí)興奮性氨基酸谷氨酸釋放，從而誘發(fā)癲癇的發(fā)作[10]。

1.1.2 錐體細(xì)胞抑制后反彈 在慢波睡眠期，丘腦皮質(zhì)神經(jīng)元被抑制，在這種情況下，過度釋放的乙酰膽堿與功能亢進(jìn)的AChR(突變后)結(jié)合，導(dǎo)致前額皮質(zhì)過多的GABA釋放，從而導(dǎo)致錐體神經(jīng)元異常超極化，這將導(dǎo)致低閾值電壓門控鈣通道關(guān)閉，H電流增加，使得錐體細(xì)胞對(duì)抑制后反彈更明顯[11]。

1.1.3 丘腦皮質(zhì)的相互作用 另一種可能的機(jī)制為丘腦皮質(zhì)的相互作用，在非快速眼動(dòng)睡眠期二期，睡眠紡錘產(chǎn)生于丘腦，經(jīng)由丘腦網(wǎng)狀細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用傳輸?shù)角鹉X皮質(zhì)細(xì)胞[12]，使得丘腦皮質(zhì)區(qū)域皮質(zhì)神經(jīng)元的同步化。睡眠紡錘波會(huì)變成癲癇樣活動(dòng)可能由AChR依賴性刺激的谷氨酸的釋放到達(dá)丘腦網(wǎng)狀細(xì)胞，從而抑制網(wǎng)狀細(xì)胞釋放GABA[13]。

1.1.4 GABA能中間神經(jīng)元 另一種機(jī)制與GABA能中間神經(jīng)元有關(guān)，但目前研究結(jié)果不是很明確，因?yàn)镚ABA能神經(jīng)元的數(shù)目不確定，以及對(duì)它們各自在大腦皮質(zhì)的生理作用了解甚微。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[11]表明，GABA能中間神經(jīng)元支配大腦Ⅱ/Ⅲ皮質(zhì)攜帶α4β2乙酰膽堿受體的錐體細(xì)胞，ADNFLE基因突變導(dǎo)致nAChR的功能改變，從而激活更多數(shù)量的中間神經(jīng)元，使得錐體細(xì)胞同步化，局部電活動(dòng)向其他部位擴(kuò)散，最終癲癇發(fā)作。

1.2 與ADNFLE有關(guān)的nAChR基因 與CHRNA4基因突變有關(guān)，定位于20q13.2-q13.3，基因突變點(diǎn)位于5號(hào)外顯子，目前已經(jīng)在多個(gè)病例中發(fā)現(xiàn)5種基因突變，其中包括4種錯(cuò)義突變：S252F(這種突變也有被命名有S248F，因?yàn)椴煌木幪?hào)的氨基酸殘基)[14]，S252L[15](這種突變也有命名為S284L)[16]，T265I[17]，R308H[18]；1種插入突變：263insL[19]。CHRNB2是第二個(gè)被確定為ADNFLE的致病基因，定位于1q21-q22，目前已發(fā)現(xiàn)5種錯(cuò)義突變，V287L[20]，V287M[21]，I312M[22]，L301V[23]，V308A[23]。目前只發(fā)現(xiàn)一種與CHRNA2有關(guān)的錯(cuò)義突變基因I279N，定位于8p12.3-8q12.3，于2006年首次報(bào)道，在家族性夜間癲癇患者中發(fā)現(xiàn)，伴隨夢(mèng)游癥狀和驚恐發(fā)作[2]。但后來在ADNFLE的患者一系列的基因篩查中，此種基因突變導(dǎo)致的ADNFLE沒有被發(fā)現(xiàn)。有研究[24]表明，此種基因突變?cè)诎d癇發(fā)作中只起很小的作用。目前有報(bào)道[25]CHRNA2基因突變導(dǎo)致良性家族小兒癲癇。

1.3 nAChR與ADNFLE治療的相關(guān)性 卡馬西平為ADNFLE治療的首選，卡馬西平的藥理作用為阻止鈉通道，卡馬西平也能阻滯異聚體乙酰膽堿受體通道，ADNFLE突變能夠改變通道對(duì)藥物的敏感性[26]。卡馬西平的代謝產(chǎn)物有嚴(yán)重的毒副作用，近年來奧卡西平治療ADNFLE有較好的結(jié)果，且不良反應(yīng)小[27]。拉莫三嗪、奧卡西平主要通過阻滯α4β2 AChR抗癲癇治療[28-29]。常用的抗癲癇藥物對(duì)配體門控離子的影響最近才開始研究，某些治療ADNFLE的抗癲癇藥物的機(jī)理是阻滯nAChR，然而也有報(bào)道[30]指出尼古丁可用于癲癇的治療，這似乎是相互矛盾的，報(bào)道指出吸煙可緩解患者的發(fā)作，以及經(jīng)皮注射尼古丁對(duì)患者有治療效果。尼古丁治療癲癇的可能機(jī)制為：過多的尼古丁可導(dǎo)致部分的nAChR脫敏，從而抵消受體功能亢奮性的影響；同時(shí)尼古丁可充當(dāng)分子伴侶，調(diào)節(jié)nAChR亞型的表達(dá)。在體外研究[31]表明，過多尼古丁的應(yīng)用減少了高親和性(α4)2(β2)3亞型的過度表達(dá)。體外研究要想獲得癲癇的發(fā)病機(jī)制及藥理學(xué)是困難的，因?yàn)楹茈y捕獲到神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)或大腦切片中的自發(fā)性癲癇樣活動(dòng)。

2 KCNT1基因突變導(dǎo)致ADNFLE的相關(guān)性研究

KCNT1基因突變導(dǎo)致癲癇于2012年首次被報(bào)道[5]，KCNT1基因突變能導(dǎo)致不同的癲癇類型，包括：ADNFLE，多局灶性癲癇，嬰兒惡性遷移局灶性發(fā)作(MMFSI)，腦白質(zhì)病[32]。KCNT1位于9q34.3，包括31個(gè)外顯子，基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生4 kb、7 kb mRNA，能夠編碼一個(gè)138 kDa的蛋白質(zhì)。完整的人類KCNT1蛋白包括1234氨基酸，是目前發(fā)現(xiàn)的最大的鉀離子通道亞單位。KCNT1蛋白由6個(gè)疏水跨膜段(S1～S6)組成，S5與S6之間形成串聯(lián)的孔環(huán)，KCNT1有一個(gè)大的羧基末端區(qū)，包含串聯(lián)的K+電導(dǎo)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域和NDA+結(jié)合域[33]。

2.1 四種錯(cuò)義突變 目前發(fā)現(xiàn)其有四種錯(cuò)義突變，分別為M896I、R398Q、Y796H、R928C。研究[5]表明KCNT1基因突變與嚴(yán)重的ADNFLE相關(guān)聯(lián)，且伴隨精神癥狀和智力障礙。其基因外顯率為100%，但最近的研究[32, 34]顯示，某些患者體內(nèi)存在體細(xì)胞鑲嵌性KCNT1突變，但是并沒有造成患者的癲癇發(fā)作。

2.2 KCNT1基因突變導(dǎo)致ADNFLE的作用機(jī)制

2.2.1 錐體神經(jīng)元的放電頻率增加 可能是功能亢進(jìn)的KCNT1通道加速動(dòng)作電位的復(fù)極化，因此增加了錐體神經(jīng)元的放電頻率[35]。

2.2.2 中間神經(jīng)元興奮性抑制減弱 研究[36]表明KCNT1也表達(dá)于中間神經(jīng)元，在快速尖波(FS)中間神經(jīng)元上的鈉離子的緩慢聚集可刺激KCNT1抑制中間神經(jīng)元興奮性，這些作用在KCNTI突變通道的情況下被增強(qiáng)，使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)去抑制,從而引起癲癇發(fā)作[35]。

2.3 治療方面 目前已了解KCNT1突變導(dǎo)致的ADNFLE為離子通道病，這就提供了一種可能性，即精確醫(yī)學(xué)。有一種藥物奎尼丁，是鉀通道(包括KCNT1)的抑制劑[37]。目前已在3個(gè)患者中實(shí)驗(yàn)，由于樣本量小，療效現(xiàn)不明確[38-39]，況且奎尼丁可導(dǎo)致長(zhǎng)QT間期，從而導(dǎo)致心臟驟停的不良后果。所以，一種易通過血-腦屏障，且對(duì)KCNT1通道有特異性的抑制作用的藥物有待進(jìn)一步的研制。

3 DEPDC5基因突變導(dǎo)致ADNFLE的相關(guān)性研究

DEPDC5位于22q12[40]，其突變導(dǎo)致不同的局灶性癲癇類型，包括ADNFLE，家族性顳葉癲癇(FTLE)，變?cè)钚约易逍跃衷钚园d癇(FFEVF)[6, 40-41]。DEPDC5既不編碼離子通道，也不編碼跨膜受體亞單位，其編碼一種在兒童及成人大腦里普遍表達(dá)的蛋白質(zhì)，其含有1603個(gè)氨基酸。最近發(fā)現(xiàn)DEPDC5有GTP酶激活蛋白活性，負(fù)性調(diào)節(jié)雷帕霉素靶標(biāo)復(fù)合體1(mTORC1)[42-43]。DEPDC5的突變不同于離子通道的基因突變，在DEPDC5的致癇突變與特定的發(fā)作起始部位無關(guān)。因此，DEPDC5似乎與整體的興奮性有關(guān)，而不是與ADNFLE有特定的關(guān)系。DEPDC5蛋白通過復(fù)雜的分子機(jī)制抑制mTORC1的活動(dòng)[43]。但是mTORC1通路怎樣產(chǎn)生癲癇發(fā)作的機(jī)制不是很明確[44]。有研究[45]顯示，mTOR抑制物可治療癲癇發(fā)作，可通過mTORC信號(hào)通路治療癲癇。基因檢測(cè)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)DEPDC5突變編碼過早終止密碼子，從而使得DEPDC5蛋白表現(xiàn)為單倍劑量不足效應(yīng)，即抑制mTORC1通路功能減弱，從而導(dǎo)致癲癇發(fā)作[6,46]。有報(bào)道[46]DEPDC5突變導(dǎo)致的ADNFLE耐藥性為78%，明顯高于既往ADNFLE耐藥性為1/3的報(bào)道。因此，需進(jìn)一步的研究其致病機(jī)制以尋求更好的治療措施。

綜上所述，ADNFLE的基因研究關(guān)注點(diǎn)以前主要是在nAChR方面，近幾年來，KCNT1基因，DEPDC5基因突變研究有了新進(jìn)展。對(duì)各種致病基因的功能性研究，致癇機(jī)制研究，向精確醫(yī)學(xué)發(fā)展，會(huì)使更多的患者獲益。

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215000 蘇州大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科

徐敏

R742.1

A

1004-1648(2017)03-0231-03

2016-09-28

2016-10-28)