SCN1A基因突變引起Dravet綜合征臨床特點分析

李 容綜述，胡 越審校（重慶醫科大學附屬兒童醫院神經內科，重慶400014）

Dravet綜合征（DS）又被稱為嬰兒嚴重肌陣攣癲癇（SMEI），是難治性癲癇性疾病之一，發病率在1/40000～1/20000[1]。DS臨床上治療效果差、死亡率高，大部分患兒伴有智力、運動發育落后及倒退，發熱、接種疫苗和光刺激等可能為其誘發因素。目前認為，DS是一種離子通道病和常染色體顯性遺傳的單基因疾病，Ⅰ型鈉離子通道α亞基（SCN1A）基因是其主要致病基因，70%～80%的DS患者存在SCN1A基因突變，其他少數突變基因包括 SCN2A[2]、STXBP1[3]、SCN9A[4]、SCN1B[5]，GABRG2[6]及 KCNA2[7]等。

1 SCN1A基因結構

SCN1A基因位于常染色體2q24.3上[8]，編碼哺乳動物電壓門控鈉離子通道基因中α1亞單位，所編碼的蛋白命名為Nav1.1，主要在抑制性中間神經元胞體或樹突上表達，在部分中間神經元起始軸突上也有表達。哺乳類動物腦內的電壓門控鈉離子通道（VGSCs）由1個α亞基（230～270 kD）和2個小的附屬β亞基構成異源性復合體，在維持腦細胞膜內外電位穩定、細胞內外各種離子的平衡等方面具有非常重要的作用。α亞基是一個大的中空糖基化的大分子蛋白質，包含1個介導離子通過的孔區，可以在沒有β亞基輔助作用下發揮鈉離子通道的功能。組成孔區的α亞基分別由同一家族的SCN1A?SCN9A共9個基因編碼。SCN1A基因編碼α1亞單位，產生Nav1.1膜整合蛋白。Nav1.1由4個高度同源重復的結構域（Ⅰ～Ⅳ）通過胞內連接環相連組成，每一個結構域又包括6個α螺旋跨膜片段（S1～S6），結構域中S4區序列高度保守且富含正電荷氨基酸，被認為是鈉離子通道激活的電壓感受器。每個同源區的細胞外S5和S6之間形成P環，其沿著中心孔區出口排列，對離子通道的選擇具有高度決定性。在大部分DS患者中，SCN1A基因的突變導致編碼的鈉離子通道結構及功能改變，引起神經元興奮性增加，并產生同步化放電，導致患者出現驚厥發作，尤其是γ?氨基丁酸（GABA）細胞。有研究發現，Nav1.1在抑制性GABA能神經元的表達量明顯高于興奮性神經元，抑制性GABA能神經元興奮性降低導致抑制作用減弱，從而引起大腦興奮性提高，引發癲癇[9]。

2 不同突變類型與臨床表型嚴重程度的相關性

PETRELLI等[10]在比較DS患者是否存在SCN1A基因研究中發現，基因突變陽性患兒在出生后1年癲癇發作次數更多，起病時間更早，癲癇持續狀態發生頻率更高，認知、行為能力更差，證實了SCN1A基因突變與DS嚴重的表型密切相關。DS中SCN1A基因致病性突變為雜合突變。有研究發現，90%以上患兒所攜帶的基因突變為新發突變[11?13]，其父母不攜帶該基因突變，少數患兒來源于父母一方的遺傳性突變，父母可為SCN1A基因突變體細胞和生殖細胞嵌合體，攜帶突變的父母一方表型較輕或正常[14]。孫慧慧等[15]對22個SCN1A突變患兒的來源分析發現，絕大部分患兒突變基因來源于父源等位基因，但在患兒父親精液中未發現基因突變，僅有3例來源于母源性等位基因，但這一來源差異具體機制暫不清楚，有待進一步研究。

SCN1A基因突變類型包括截斷突變（如無義突變和框移突變）、錯義突變、移碼突變和剪切突變等多種突變形式，其中截短突變和錯義突變發病頻率大致相當，約各占所有SCN1A基因突變陽性患者的40%～50%[15?17]。在所有基因突變類型中，截斷突變與錯義突變的基因類型引起的臨床癥狀最重[18]。錯義突變引起表型的嚴重程度與基因突變的區域密切相關，與DS相關的錯義突變多發生在編碼的核心區（S4～S6）[19]，通過影響電壓門控鈉離子通道活性、在細胞膜上的分布不同及與其他分子之間的聯系，并通過改變神經元興奮性發揮作用。截短突變大多位于SCN1A基因的起始段，提前產生終止蛋白翻譯的密碼子，從而產生沒有功能的截短蛋白[20]，使得Nav1.1的表達能力下降，引起癥狀較重的癲癇表型。

3 疾病發生相關機制

KUMAR等[21]使用海馬生物科學細胞外通量分析儀，分別對正常斑馬魚基因組、SCN1A基因突變斑馬魚進行基線和4?氨基吡啶（4?AP）刺激糖酵解通量和線粒體呼吸實驗，結果發現，與正常組比較，SCN1A基因突變斑馬魚中糖酵解速率和耗氧量（OCR）降低，應用4?AP后糖酵解速率和OCR均有明顯的緩慢和夸張的增長，在SCN1A基因突變體中降低基線OCR的潛在機制并不是因為改變了電子傳遞鏈或三羧酸循環中酶的線粒體DNA含量或功能障礙。通過多聚酶鏈式反應技術檢測葡萄糖代謝發現，在SCN1A基因突變斑馬魚中，5個糖酵解基因被下調，葡萄糖和線粒體的低代謝作用可能是導致SCN1A基因突變的DS重要病理生理基礎。

目前，SCN1A基因截短突變影響鈉通道結構或功能的機制可能有2種，即單倍劑量不足和顯性負效應。前者在于產生的正常剪切轉錄本的量少，不足以維持正常的鈉離子通道功能；后者在于是否產生有害的截短突變蛋白。YU等[22]在對定向敲除小鼠SCN1A基因后得到SMEI小鼠模型的研究中發現，完全缺少Nav1.1的純合子小鼠（Scn1a?/?）自發出現癲癇發作，且在出生后1周內全部死亡，而雜合子小鼠（Scn1a?/+）攜帶有正常Nav1.1水平的一半，雖然也出現自發性癲癇發作，但近50%的小鼠可以生長到成熟期。MCARDLE等[23]在攜帶SCN1A基因突變的c.3608delA癲癇患者腦組織中檢測到正常的SCN1A基因截短突變mRNA，但沒有檢測到Nav1.1截短突變蛋白。SCN1A基因敲除得到的純合子小鼠，以及截短突變的SCN1A基因雜合突變小鼠發生嚴重的癲癇可能是導致其產生嚴重癲癇如DS的重要原因，Nav1.1蛋白表達量不足所導致的單倍體劑量不足以維持正常鈉離子通道功能，可能是導致其發病的原因之一。顯性負效應是指某些信號轉導突變蛋白不僅喪失其自身功能，還能通過抑制或阻斷同一細胞內的野生型信號轉導蛋白產生顯性負效應作用，這一作用在腫瘤的發生中表現尤為突出。SCHALLER等[24]通過體外研究發現，SCN2A基因編碼的Nav1.2（R102X）截短蛋白可能通過蛋白骨架相互作用影響鈉離子通道功能，進而對野生型鈉通道產生顯性負效應。CATTERALL 等[25]在 GFES+的 GABRG2（Q351X）中也發現顯性負效應作用現象，推測SCN1A基因可能有上述作用。徐海清等[26]通過對DS患者Nav1.1截短突變體F1237fsXl269蛋白在HEK293T細胞中總蛋白及膜蛋白的表達水平變化研究中發現，截短突變體F1237fsXl269蛋白與野生型蛋白比較，其膜蛋白表達水平明顯下降（僅為其43%左右），而且電生理檢測結果顯示，截短突變體F1237fsXl269蛋白鈉離子通道喪失其功能，提示截短突變體F1237fsXl269可能通過產生一定量的截短突變蛋白與野生型蛋白競爭B1、p2亞基形成受損害或無功能的三聚體，從而對野生型蛋白產生顯性負效應。但MCARDLE等[23]在攜帶有SCN1A基因突變的c.3608delA的DS患者腦組織中并未檢測到Nav1.1的截短蛋白。SCN1A基因截短突變是否通過顯性負作用導致鈉離子通道功能異常還需要進一步深入研究證實。

4 與SCN1A基因突變引起的其他疾病關系

目前研究發現，SCN1A基因突變除了導致DS外還可導致多種疾病的發生，最常見的是遺傳性癲癇伴熱性驚厥附加癥[27]，還可引起家族性偏癱的偏頭痛[28]、孤獨癥和嬰兒癲癇伴游走性局灶性發作[29]等。

SCN1A基因截短突變在DS中的發病率占50%左右，可導致嚴重DS。有趣的是在FS中并未發現SCN1A基因截短突變，而在部分性癲癇伴熱性驚厥附加癥（PEFS+）和DS患者中皆發現存在截短突變。有學者對PEFS+中SCN1A基因突變類型進行統計時發現，在20個PEFS+表型SCN1A基因突變中，錯義突變17個，剪切位點突變2個，移碼突變1個。PEFS+表型SCN1A基因突變主要由錯義突變引起，同時還存在剪切位點突變和移碼突變，但不是其主要突變形式。PEFS+在SCN1A基因突變形式和突變位點介于DS和GEFS+之間，提出PEFS+可能從突變的角度作為DS和全面性癲癇伴熱性驚厥附加癥（GEFS+）過渡表型的可能[30]，其機制可能為蛋白質截短使鈉通道功能喪失，最終導致PEFS+患者發病。同時也有罕見的文獻報道，部分GEFS+家系成員可發展為DS[31]。GEFS+在遺傳過程中出現不同的發病類型，猜測其外顯率的不同可能還與其他基因的修飾或環境因素的調節有關。在PEFS+及DS患者中均發現存在截短突變，但其突變點位置有差異，引起疾病的嚴重程度也不同，猜測不同位點的截短突變可能與EFS+臨床表型輕重有關[32]。

5 DS臨床腦電圖特點

在具有SCN1A基因突變的GEFS+患者與DS患者比較研究中發現：DS組2歲以下患兒的腦電圖背景與正常對照組比較無明顯差別，但在3～5歲時，腦電背景中的α波所占比例在一些腦導聯上開始降低，而慢波所占比例在部分腦導聯上逐漸升高，6歲以后這種差異性更明顯，而GEFS+患者隨年齡增長，其腦電背景與正常對照組差異不明顯[33]。因此，SCN1A基因突變的DS患兒腦電圖更嚴重，腦電圖的惡化可能與其DS疾病預后差有很大的相關性。

6 DS治療療效與預后

DS為難治性癲癇性疾病之一，所有抗癲癇藥物對其治療效果均不佳。在我國，卡馬西平作為最常用的一線抗癲癇藥物，能降低SCN1A基因通道對Na+和Ca2+的通透性。單一作用于鈉離子通道藥物如卡馬西平、拉莫三嗪等可使患兒癲癇發作加重，而有多重作用機制或作用于鈉離子通道以外的藥物可能有一定療效。王林淦[34]在對3個DS患者（分別存在R500Q錯義突變、K1083NfsTer13截斷突變、S573R錯義突變）的研究中發現，患者在單一服用奧卡西平后癥狀均加重，而加用丙戊酸鈉、左乙拉西坦或托吡酯治療后可減少臨床發作。SCN1A基因不同部位功能性位點突變與卡馬西平血藥濃度、維持治療率和癲癇發作的控制療效相關[35?37]，SCN1A IVS5N+5GA基因多態性可能與拉莫三嗪治療癲癇的療效有關[35]。大麻二酚可減少兒童癲癇綜合征（包括DS）的發作，但具體發病機制目前暫不清楚。

MYERS等[38]對41例服用司替戊醇患者進行前瞻性、觀察性的開放性研究，結果顯示，患者中位年齡為5年7個月（11個月至22歲），平均治療時間為37個月（2～141個月）；41例患者中有20例患者的全身性強直性痙攣發作頻率長期減少超過或等于50%；23例患者中有11例患者的局灶性發作頻率長期下降超過或等于50%；26例患者中11例患者的癲癇持續狀態發作頻率下降50%或更多；1例患者沒有服用司替戊醇，癥狀發生惡化并出現肌陣攣發作；另1例患者在同時服用丙戊酸鈉期間復發胰腺炎。司替戊醇最常見的不良反應是厭食癥、體重減輕、鎮靜和行為改變。司替戊醇作為非限制性聯合用藥可改善50%DS患者的長期發作頻率，長期使用安全。超過40%患者在使用司替戊醇治療后，癲癇持續狀態發生率明顯降低。RUBIO等[39]研究發現，在明確SCN1A基因突變的DS患者中，司替戊醇的療效明顯優于沒有突變的患者，而在SCN1A基因突變患者中，無義突變明顯優于截短突變。

7 小 結

隨著年齡的增長，DS患者驚厥逐漸被控制，驚厥持續狀態發生頻率也明顯下降，這與SCN1A基因突變的類型并無明顯的相關性。在成人DS患者中，約有50%以上SCN1A基因的患者可以見到屈膝步態，而這種屈膝步態僅見于無義突變或SCN1A基因成孔區域突變的患者[40]。DS患者預后差，幾乎100%患者有智力、運動發育倒退及落后，死亡率高達14%～20%，其主要死因為癲癇持續狀態。有效預防和控制癲癇狀態可以降低DS患兒死亡率。