氨基酸類神經遞質與智力及癲癇的關系

漆明

摘要：神經遞質在癲癇（EP）的發展過程中起著重要作用，目前發現與EP關系密切的神經遞質有抑制性氨基酸（IAAs）和興奮性氨基酸（EAAs），兩類神經遞質在體內平衡的改變不但與EP的發生發展有關，還與EP患者的智力（IQ）缺損存在一定的關系。為進一步闡明氨基酸類神經遞質在EP的發生及智力損傷中的作用機理，本文就氨基酸類神經遞質與IQ和EP的關系作一綜述。

關鍵詞：癲癇;谷氨酸;天冬氨酸;甘氨酸;γ-氨基丁酸;智力

中圖分類號：R742.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.20.010

文章編號：1006-1959（2019）20-0033-04

Relationship Between Amino Acid Neurotransmitters and Intelligence and Epilepsy

QI Ming

Abstract：Neurotransmitters play an important role in the development of epilepsy （EP）. It has been found that neurotransmitters closely related to EP have inhibitory amino acids （IAAs） and excitatory amino acids （EAAs） ， the balance of the two types of neurotransmitters in the body is not only related to the development of EP， but also the intelligence of EP patients （IQ）.There is a certain relationship between defects. In order to further elucidate the mechanism of action of amino acid neurotransmitters in EP and mental damage， this paper reviews the relationship between amino acid neurotransmitters and IQ and EP.

Key words：Epilepsy;Glutamate;Aspartic acid;Glycine;γ-aminobutyric acid;Intelligence

癲癇（epilepsy，EP）患者存在智力（IQ）下降現象，主要體現在語言水平、學習水平、瞬時注意力及記憶力降低等方面，其主要影響因素包括中樞神經系統（CNS）興奮性遞質的過多釋放、癇樣放電，致使神經功能出現異常。大腦中各類神經遞質相互影響，共同維持神經元穩定，一旦神經元穩定被打破，可能導致EP發作及IQ下降。體內抑制性氨基酸遞質如γ-氨基丁酸（GABA）、甘氨酸（Gly）和興奮性氨基酸遞質如谷氨酸（Glu）、天冬氨酸（Asp）的失衡與EP的發生及其IQ改變有關。為進一步闡明氨基酸類神經遞質在EP的發生及IQ損傷中的作用機理，現就Glu、Asp、Gly和GABA與EP和IQ的關系作一綜述。

1 EP患者智力與氨基酸類神經遞質的關系

EP患者存在認知障礙，包括注意力、警覺性、精神運動速度及其他的認知功能的損害，如記憶力及智力下降等現象。神經遞質參與維系腦部血液的循環，對神經系統的功能起著重要的介導作用。血漿和腦中氨基酸絕對水平之間存在一定的差異，但由于血腦屏障（BBB）的存在，BBB中的氨基酸轉運體系統能夠將血漿氨基酸轉運至大腦，同時能夠將腦中神經遞質類氨基酸（GABA、Asp和Gly等）逆濃度梯度轉運至血液[1]。由于靜脈血和腦脊液內氨基酸水平存在著一定的相關性[2]，因此了解神經遞質在中樞系統的作用和EP患者智力的關系及其在血漿中的濃度變化，對于研究EP的發生機理有重要意義。

劉張等[3]采用韋氏兒童智力量表對癲癇患兒和正常兒童進行測查，結果發現癲癇患兒在總智商及4個分測驗得分均低于正常兒童。孫振曉[4]對53例EP患者采用修訂的韋氏成人智力量表（WAIS-RC）進行測評發現，EP患者VIQ、PIQ和FIQ低于正常人群;彭海峰等[5]對40例EP患者進行智力測定發現，總智商偏低（FIQ≤89）患者占35%。孟景曄[6]研究結果顯示，EP患者智力狀況主要與腦脊液GABA含量、文化程度、發作類型呈正相關，與患者年齡呈負相關，其中GABA含量對言語智商（VIQ）、操作智商（PIQ）、總智商（FIQ）影響作用明顯。

谷氨酸（Glu）受體分為離子型和代謝型受體2類。其中離子型受體包括3個亞型，即NMDA亞型、AMPA亞型、KA（海人草酸）亞型，各型受體均不同程度地介入了學習記憶的形成和維持過程。其中NMDA受體被認為是學習記憶中的關鍵物質，與學習、記憶過程有關的長時程增強（LTP）是一種可塑性中樞神經系統模式。有研究表明[7]，大腦海馬LTP是記憶形成和鞏固過程，是神經元活動的客觀指標。神經元內的NMDA受體在海馬發育早期參與了LTP的建立;且一定強度和頻率的電刺激使Glu能突觸的后膜去極化移開，并阻止Ca2+內流的Mg2+，使NMDA受體通道復合體的Ca2+通道開放，Ca2+內流并觸發神經元內一系列生化反應，最終改變突觸后膜的性質，建立LTP。Wilson MA等[8]研究報道，NMDA受體的激活，引起腦內細胞外GLU濃度的升高，進而促進學習訓練后大鼠LTP的形成。當Glu遞質釋放后，通過激活NMDA受體，可以誘導LTP的形成，從而對學習、記憶行為進行調節。

2興奮性氨基酸與EP

2.1 Glu及其受體 ?作為介導中樞神經系統快速興奮性突觸反應的重要神經遞質，Glu及其受體在大腦中分布最廣。NMDA受體活性調節紊亂是癲癇和缺血等發育中神經元疾病的基礎[9，10]。Glu離子型受體由NMDA受體與非NMDA受體組成[9]，NMDA受體可調節神經元的存活，樹突、軸突結構發育及突觸可塑性，影響神經元回路的形成及學習、記憶過程，該型受體是通過受體激活直接使離子通道開放;代謝型受體通過激活細胞內膜上G蛋白和第二信使系統間接使離子通道開放[11]。

EP是由多種原因所致的腦內興奮性神經遞質與抑制性神經遞質傳導失衡，突出表現為興奮性神經活動絕對或相對亢進，而引發的慢性反復發作性腦功能失調綜合征。神經膠質細胞功能紊亂導致胞外興奮性神經遞質Glu升高或同時伴有抑制性神經遞質GABA降低，其激活增生是EP腦中普遍存在的病理特征。EP發作以腦神經元異常放電為主要特征，其頻繁發作導致腦神經元進行性損傷，從而導致疾病的加劇發展。Glu或Glu類似物引起的EP發作和神經元丟失與人類顳葉EP相似，說明胞外Glu升高是EP產生的一個決定性因素。EP患者腦內Glu水平升高的主要原因是由于EP患者腦內激活的星型膠質細胞中與Glu谷氨酰胺循環相關酶和轉運體的功能丟失或降低，引起胞外Glu的蓄積所致[12]。在突觸傳遞過程中，Glu及其受體參與了神經元的興奮性突觸傳遞，調節多種形式的神經元和行為舉止的可塑性以及腦發育過程中多種形式的學習和記憶等[13]。

目前研究認為Glu既可導致EP發作，又可能在EP的繼發性腦損害中起重要作用。Glu完成興奮性突觸傳遞及其他生理作用的過程為，存在于神經末梢突觸前膜囊泡中的Glu主要通過末梢去極化時釋放到突觸間隙，作用于突觸后膜GluRs，進而參與神經元信號傳遞、影響神經營養、神經元可塑性及長時程增強等，多余的Glu則通過神經膠質細胞及神經元攝取而終止其作用。而在病理條件下，Glu則通過興奮GluRs介導神經毒性作用，產生興奮性毒性，引起神經系統缺血、外傷以及神經紊亂或經退行性變。在原發性EP患者或基因突變EP小鼠的研究中發現血清Glu水平增加，同時腦組織中Glu受體數目的增加。Glu促進EP發作的機理可能有：①通過與神經元上的Glu受體結合，介導G蛋白耦聯的離子通道，或與EAAs受體結合，導致大量的Ca2+和Na+內流，而K+、Mg2+則外流，產生去極化，引起EP發作;②與代謝性Glu受體結合延長同步化放電[14]。

姚君茹等[15]通過戊四唑點燃EP模型研究發現，Glu的表達隨著點燃級別的進展呈先增加后降低趨勢，提示可能是由于Glu早期胞內合成增加而后期胞外大量釋放造成EP發作。細胞內外Glu大量堆積所導致的神經細胞過度興奮是EP發作的生理基礎，EAAs對癇樣放電過程的誘導、擴散及延遲起著主要作用[16]。有研究表明[17，18]，EP發作時EAAs/IAAs比值增大、Glu和Asp水平升高、大腦皮質和海馬內的Glu免疫陽性反應神經元細胞數量增多，這可能與EEAs引起的興奮性毒性有關[19]。凌衛明[20]采用反相高效液相色譜熒光檢測法分布檢測了EP患者和健康人群血漿中Glu、Asp、Gly及GABA濃度，結果顯示EP患者血漿中Glu、Asp高于健康人群，Gly低于健康人群，說明神經遞質變化在EP的發生發展過程中起著重要的作用。王曉梅等[21]采用高效液相色譜法檢測特發性EP患者和正常對照者腦脊液中GABA、Glu、Asp水平，結果發現EP患者腦脊液中GABA含量低于正常對照者，Glu高于正常對照者，說明EP的發作與中樞神經系統（CNS）中IAAs與EAAs的失衡相關。

2.2 Asp及其受體 ?Asp和Gly都屬于非必需氨基酸，可在體內合成。Asp主要以受體形式參與神經活動調節，由神經元末稍產生和釋放，其含量及合成速度發生變化可影響腦的功能活動，與大腦的識別、記憶、智能、情緒和警覺性有關。Cavalheiro EA等[22]研究報道，海馬Asp和Glu濃度在普魯卡品（PILO）致癇模型的急性期下降;而由于谷氨酸脫羧酶（GAD）活性下降，導致靜止期GABA合成降低;細胞外所有氨基酸水平在慢性期增加。徐國龍[23]研究發現，PTZ點燃型癲癇大鼠腦內Glu、ASP及Gly升高，而GABA降低;經柴胡加龍骨牡蠣湯治療后GABA含量升高，而Glu、ASP、Gly降低不顯著，提示癲癇的發作及柴胡加龍骨牡蠣湯抗癲癇的作用可能與腦內ASP、Glu及Gly、GABA的變化有關。

3抑制性氨基酸與EP

3.1 GABA及其受體 ?目前主要發現GABA受體有GABAA、GABAB和GABAC 3種，其中GABAA受體與EP關系最為密切，是腦內最普遍最重要的抑制性遞質受體。GABA作用于突觸后神經元的GABAA受體，使細胞內Ca2+濃度在早期中樞神經系統發育過程中增加，突觸后神經元去極化，增加了神經元的興奮性。GABA的作用隨著中樞神經系統發育成熟又轉為抑制性。海馬是組成記憶系統的重要部分，Wang Y等[24]研究表明，海馬各區域GAD神經元及小清蛋白神經元的表達在大鼠發育早期呈進行性增加趨勢，并且在第2周存在一個發育高峰;而海馬神經元的興奮性增加是由于發育早期腦缺氧后海馬神經元內鈣離子的過度內流導致細胞內鈣超載所致。GABAB受體功能異常是導致EP失神發作的主要原因，可能與GABAB受體激活能產生長時間超極化引起丘腦皮層環路中同步放電有關。田發發等[25]研究結果發現，在EP發作期，顳區腦組織GABA濃度增高，發作間期雖有所下降，但仍高于間歇期。Ding R等[26]在海人酸致癇模型中發現細胞外液GABA水平在海馬CAl、CA3區濃度增加。孟大偉等[27]采用微透析及高效液相法檢測發現，海人酸誘發顳葉EP急性、靜止期及慢性期大鼠海馬區細胞外神經遞質在急性期Glu/GABA明顯增高，興奮性與抑制性遞質明顯失衡。其興奮毒性作用在急性期引起PKC介導細胞內Ca2+濃度升高，導致突觸前末梢釋放大量的Glu，使細胞外Glu濃度升高，增強了神經元的興奮性。因此，海馬CA3區興奮性與抑制性氨基酸類遞質失衡可能是EP發生發展的重要機制之一。

3.2 Gly ?Gly受體是氯離子選擇性跨膜通道，是中樞神經系統中介導快速抑制性神經傳遞的一種重要的神經遞質。當Gly激活受體時可引起氯離子通道開放，進而引起神經元超極化。Gly還能阻止由興奮性遞質引起的去極化和神經元開放。Gly不僅可以和Gly受體相結合起興奮或抑制作用，并在特定情況下還可以與NMDA受體相結合起共同配體的作用。有研究表明[28]，Gly能與GABA交互抑制作用。Gly和Asp都是NMDA受體的天然配體，Asp是NMDA受體的內源性激動劑，而Gly是其必需的協同激動劑，兩者之間的動態平衡調節機制是生理狀態下NMDA受體功能維持正常的保證，其調節機制的紊亂是造成EP患者神經遞質相關性喪失的主要原因。

4總結

興奮性氨基酸Glu、Asp和抑制性氨基酸GABA、Gly作為神經調控的重要介質，其參與了大腦神經調節活動，并與EP的發展發生及智力改變存在密切的關系。EP患者的智力障礙與腦內抑制性神經遞質的含量下降或興奮性神經遞質的含量增高有關。目前EP患者智力缺損程度與血漿中氨基酸濃度水平關系的研究較少。因此，研究EP患者IQ缺損程度與其血漿中Glu、Asp、Gly和GABA濃度的關聯性，尋找出能在一定程度上反映EP患者智力缺損程度的血液學指標，為進一步研究EP患者智力障礙提供參考依據，為EP的臨床治療和康復提供指導。

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收稿日期：2019-4-22;修回日期：2019-5-16

編輯/杜帆