KCNT1基因相關癲癇研究進展

張 欣，李光健，林衛紅

(吉林大學第一醫院神經內科，吉林 長春 130021)

癲癇是由不同病因引起腦部神經元高度同步化，且常具有自限性的異常放電，以發作性、短暫性、重復性和刻板性的中樞神經系統功能失常為特征的綜合征。神經元之間的電活動平衡主要由興奮性和抑制性活動相互牽制形成，離子通道是擔負中樞神經系統興奮性活動即神經元動作電位的傳導以及神經元間突觸信號的傳遞的核心構件，任何離子通道的異常都有可能異化通道蛋白的正常功能，從而導致中樞神經系統電活動的失衡最終誘發異常同步化放電，引起癲癇發作。KCNTl基因編碼鈉離子(Na+)門控鉀離子(K+)通道[1]。2012年HERON等[2]首次報道KCNT1突變所致癲癇。近年來研究[3-5]顯示：KCNT1基因與多種局灶性癲癇綜合征或具有癲癇表現的疾病有關。為進一步認識KCNT1基因相關癲癇，引起臨床醫生的重視，現將該病的研究進展做一綜述。

1 KCNT1基因及其功能

KCNT1 又稱Kna1.1[6],除胼胝體和黑質外，該基因在大腦內高度表達，其中腦干、小腦和嗅球中表達最為明顯[7]。該基因位于人類染色體9q34.3，共有31個外顯子，編碼1個含有1 235種氨基酸殘基的Na+激活的K+通道(Na+activated K+channel)的α亞基，是目前已知最大的K+通道亞基，該通道由6個跨膜片段(S1～S6)組成，S5和S6形成孔道，C末端區域為K+傳導的調節結構域(regulators of K+conductance,RCK)和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)結合結構域[8]，其中RCK由2個K+結構域電導調節器組成，當Na+濃度升高時構象變化[9]；NAD+結合結構域則通過NAD+的濃度改變調節通道對Na+的需求量[10]，C末端結構通過與FMRP蛋白相互作用調節通道的開放，導致重復激發后的緩慢的超級化，從而參與細胞的信號調控[11]。

KCNT1與KCNT2同為編碼Na+激活K+通道家族蛋白的基因，有76%的結構相似性，兩者共同形成一個四聚體通道，介導一系列神經元細胞的鈉敏感性鉀電流[8]。既往認為KCNT2突變會產生與KCNT1突變相似的表現，但近期研究[12-13]表明：KCNT1與KCNT2基因的表達模式及功能有差異，并不會產生上述表現。目前KCNT1的功能已得到初步闡明，但其具體機制仍待進一步研究。

2 KCNT1基因的致病機制

近年來，KCNT1突變所致癲癇的機制備受關注，迄今為止所描述的24個癲癇相關KCNT1突變都是錯義突變，大部分位于KCNT1蛋白的功能域(圖1，見插頁一)，少部分位于功能域附近，如p.arg1106gln。其中位于NAD+結合結構域突變的患者往往表現出更嚴重的臨床癥狀[10]。

KCNT1通道亞單位參與動作電位后的緩慢超極化及動作電位重復激發后的緩慢超極化，在KCNT1突變患者中，由于K+電流的增強導致長時間超極化，導致神經元興奮及抑制失衡，從而誘發癲癇[14]。2015年BAUSCH等[15]通過小鼠模型的研究發現：KCNT1突變導致小鼠運動減少，反向學習記憶力和適應新環境的能力受損，但未出現癲癇發作。但采用人KCNT1轉錄物進行體外功能研究[16]表明：在KCNT1突變患者體內發現電流幅度增強3～22倍。除突變P.Phe932ile外，所有突變位點均表現出通道功能的增加，導致癲癇發作[16-17]。不同KCNT1亞型的電生理特性導致KCNT1突變的不同表現，KCNT1通道有2個亞型，分別為Slack-A和Slack-B[6]。Slack-A去極化后可被迅速激活，由于突變導致Slack-A功能的增加導致更快速的去極化，從而導致整個大腦動作電位的神經元放電率增高，這可能是某些癲癇患者癲癇發作的原因之一；Slack-B在額葉皮質中廣泛表達，突變導致其功能破壞，且緩慢的激活促使神經元節律性放電，從而誘發癲癇發作[8,18]。

KCNT1突變患者往往伴有智力和精神障礙，KCNT1突變導致與FMRP蛋白相互作用的異常目前認為與患者的認知精神障礙有關[19],當人類缺少FMRP蛋白時會導致脆性X綜合征，多表現為中度到重度的智力障礙、言語障礙和大耳朵等，具體致病機制仍需進一步研究。

3 KCNT1相關癲癇的臨床研究進展

3.1 KCNT1基因相關的遺傳性局灶性癲癇

遺傳性局灶性癲癇是一類具有單基因遺傳特點的局灶性癲癇綜合征，近年來隨著基因檢測技術的發展，有2種KCNT1相關的遺傳性局灶性癲癇被報道，分別為嬰兒惡性遷移部分發作癲癇和常染色體顯性遺傳夜間額葉癲癇(autosomal dominant nocturnal frontal lobe epilepsy, ANDFLE)。

3.1.1 嬰兒惡性遷移部分性發作癲癇 嬰兒惡性遷移部分性發作癲癇也稱嬰兒癲癇伴游走性局灶性發作(epilepsy of infancy with migrating focal seizures,EIMFS)由COPPOLA等于1995年首次報道[20],該病發病率低，臨床表現有以下幾個特點：①出生后6個月內起病;②頻繁的、游走性的和多種類型的局灶性發作;③發作期腦電圖表現為游走性和多灶性放電;④智力、運動發育落后或倒退;⑤對抗癲癇藥物療效不佳;⑥通常預后不良,死亡率高；⑦查體及影像學檢查多無特異表現[21-22]。EIMFS預后不良，部分患兒死亡原因為并發感染和呼吸系統衰竭，部分患兒死于癲癇性猝死和癲癇持續狀態。

目前已發現8個EIMFS的致病基因，分別為KCNT1、SCN1A、SCN2A、SCN8A、PLCB1、SLC25A22、TBC1D24和SLC12A5[20]，國內外共報道38例KCNT1陽性的EIMFS患兒，共18種突變，均為錯義突變。BARCIA等[23]首次通過全外顯子組測序法對12例EIMFS患兒KCNT1基因進行檢測,發現6例患兒存在該基因的突變 (P.Ar9428Gln 3例，P.Ala934Thr、P.Ar9474His和P.Ile760Met 各1例)，該基因突變影響KCNT1的C末端區域，導致K+通道的結構性激活，使通道功能增強。2013年ISHII等[24]發現2例EIMFS 患兒有KCNT1基因錯義突變，分別為C.862G>A/p.Gly288Ser，該突變影響KCNT1離子通道的結構蛋白，使K+通道功能增加。2015年MOLLER等[25]報道了10例 KCNT1基因突變的EIMFS患兒(P.Gly288Ser 3例， P.Ar9398Gin 2例，P.His257Asp、P.Ar9262Gln、P.Ar9428Gln、 P.Ala934Thr和P.Ar9950Gln各1例)；同年OHBA等[26]通過基因測序技術發現11例KCNT1突變患者，其中有9例為EIMFS。2016年LIM等[8]研究發現： KCNT1基因突變陽性率可達39%(28/71)，為EIMFS的主要致病基因。2017年MADAAN等[27]及KAWASAKI等[28]研究發現：KCNT1突變的EIMFS除有較嚴重的癲癇外，還多伴有其他并發癥，如心力衰竭和咯血等。

EIMFS患者致病基因來自有著種系嵌合體或表型較輕的雜合子的非患病父母[10]。因此臨床上多數患者可能為陰性家族史，需臨床醫生根據患者的臨床癥狀及輔助檢查綜合診斷，及早行基因檢測，以防止漏診和誤診。

3.1.2 ADNFLE ADNFLE于1981年首先由LUGARESI等[29]報道，是第一個被發現的致病基因的癲癇綜合征，其發作特點為夜間成串、刻板且短暫發生的運動發作(20～50s)[30]，查體及影像學檢查多無異常，發作期腦電圖多表現為額區或以額區為主的局灶性或繼發全面性癇樣放電，常見的節律為陣發性棘(尖)波或者棘(尖)慢波,棘波多為8～11Hz，發作間期腦電圖多正常，睡眠期腦電圖偶爾可見癲癇樣放電[10]。KCNT1突變的ADNFLE患者通常有更嚴重的臨床癥狀，包括較早的癲癇發作年齡、更頻繁的癲癇發作、智力及精神障礙、抑郁、焦慮、注意力缺陷和多動癥[8]。

迄今為止，已鑒定出ADNFLE的可能致病基因有CHRNA4、CHRNB2、CHRNA2、KCNT1、DEPDC5和CRH，目前已發現的導致ADNFLE的KCNT1突變位點有c.862G>A、c.2386T>C、c.2688G>A和c.2782C>T。2012年HERON等[2]應用全基因組外顯子測序技術結合連鎖定位分析發現KCNT1為可能的ADNFLE致病基因,2014年MILLIGAN等[18]利用逆轉錄聚合酶鏈式反應(RT-PCR)檢測發現KCNT1突變導致錐體神經元的放電頻率增加、中間神經元興奮性抑制減弱使得網絡系統去抑制，從而引起癲癇發作，2015年MOLLER等[25]發現了1例KCNT1突變的ADNFLE的散發病例，強調在偶發環境中均可能會出現KCNT1突變[25]。2017年EVELY等[31]通過全外顯子測序的方法首次證實KCNT1突變導致通道的膜表達明顯降低。

與EIMFS不同的是，ADNFLE患者的致病基因多遺傳自同樣患病的父母[10]，若家族史為陰性的ADNFLE患者臨床需考慮是否未識別家系成員的疾病，或是外顯率降低，也可能為患者新發突變或父母是種系嵌合體，需進一步行基因檢測。

3.2 KCNT1基因相關的其他癲癇

隨著基因測序技術的發展，越來越多的KCNT1基因突變導致的癲癇被發現，West 綜合征是嬰兒期常見的兒童癲癇腦病，以3～6個月為發病高峰，臨床上以抽搐發作伴精神運動發育遲緩為特征，已發現的病因多為結構性異常[32]。日本研究者OHBA等[26]于2015年發現1例West綜合征患者存在KCNT1突變(c.1421G>A)，雖然目前僅發現1例West綜合征患者存在該基因突變，但根據該病的遺傳異質性，應將KCNT1基因列入該病的致病基因中。

Ohtahara綜合征(Ohtahara syndrome)又稱大田原綜合征，發病率低，其主要特點為出生3個月內特別是新生兒期發病，患者多為先天性的腦結構異常，臨床表現多為頻繁的成串或單次強直痙攣發作，腦電圖上表現為清醒和睡眠中均可見到的爆發抑制波形，治療困難，預后差[33]。1例Ohtahara綜合征患者被發現存在KCNT1錯義突變(p.Ala966Thr)[25]，該突變使通道電流大幅增加，導致患者嚴重的癲癇發作。

ARAI-ICHINOI 等[34]在1例嚴重遲發性髓鞘形成患者、1例有難治性癲癇的白質腦病患者和2例髓鞘發育不良患者(其初始癥狀均為癲癇)中，經基因測序的方法鑒定了新發性KCNT1雜合子突變；2018年SHI等[35]在1例良性癲癇伴中央顳區棘波(BECT)患者中發現KCNT1突變；2019年RUBBOLI等[36]發現1例KCNT1突變患者有腦皮質發育不良，并認為KCNT1相關癲癇致病機制除了離子通道的異常外，還與突變所致的皮質發育畸形有關；2019年JIA等[37]在1例診斷為Lennox-Gastaut綜合征患者中發現KCNT1突變。上述發現進一步證明KCNT1突變具有多樣的表型，可引起廣泛多樣的癲癇。

3.3 KCNT1基因相關癲癇的臨床特點

根據現有的KCNT1相關癲癇的病例報道，總結出該類疾病總體上有以下幾個特點:①多為常染色體顯性遺傳；②表型多樣，KCNT1基因突變既可以導致皮質發育不良，又可以導致腦結構正常的癲癇綜合征[10]；③多為局灶性發作，臨床癥狀重，起病年齡??；④多伴有精神行為異常；⑤抗癲癇藥物療效相對較差；⑥多伴有先天性發育異常[38]。

4 KCNT1基因相關的其他疾病

KCNT1作為在全身廣泛分布的K+通道，與心臟節律有密不可分的關系，2014年1例診斷為心律不齊-布魯加達綜合征(BRS)患者通過基因測序的方法發現了一個新的KCNT1雜合子錯義突變P.arg1106gln[39]。2015年MOLLER等[25]報告了KCNT1突變的ADNFLE患者具有類似于BRS的心律失常特征，且同一家族的另一成員死于突發性癲癇(SUDEP)。上述研究[39-40]表明：KCNT1突變可能參與了心臟動作電位調節，從而導致心律失常。

在癲癇患者中發現了2個已知的多引起心律失常的SCN5a和KCNH2基因突變。2009年AURLIEN等[41]在1例特發性癲癇患者中發現SCN5a基因突變，經過隨訪得知該患者死于SUDEP，后續在有著BRS患者和癲癇患者的家族中發現SCN5a突變[41]。2010年HERON等[42]在1例有著癲癇和長QT綜合征(LQTS)的患者中發現SCN5a基因突變。2009年JOHNSON等[43]報道了1例KCNH2基因突變導致的LQTS患者，該患者同時伴有癲癇發作。由此可見，遺傳導致的癲癇和心律失常之間有密切聯系，需要進一步的研究來闡明其中的關系，同時建議存在KCNT1基因突變所致癲癇的患者完善心臟相關輔助檢查。

5 KCNT1基因相關癲癇對臨床工作的啟示

局灶性癲癇是癲癇中最常見的類型，自1995年首個局灶性癲癇致病基因CHRNA4被鑒定以來，隨著基因測序技術的發展，越來越多的致病基因被陸續發現。近年來國內相關的病例報道提示KCNT1基因突變在我國人群中可能并非罕見，由于其臨床表現復雜多樣且不典型，需在臨床工作中高度重視。

KCNT1呈不完全外顯率。2015年OHBA等[26]報道1例早發性癲癇性腦病(EOEE)患者母親是正常人，經檢測含KCNT1基因突變的種系嵌合體，其血液、唾液和指甲樣本中的含量為14%～29%，結果表明：KCNT1基因突變的表現形式多樣，從完全正常的個體到ADNFLE，到臨床癥狀重、死亡率高且預后不良的疾病，如惡性游走性部分性癲癇(MMFSI)或其他EOEE。這不僅僅歸因于突變位點不同導致產生不同氨基酸，同時也歸因于KCNT1基因突變多樣化的表型，即使是在單一家族中，基因相似且突變位點相同的患者仍表現出差異較大的臨床癥狀。因此，在臨床上需注意KCNT1基因突變的存在，遇到可疑病例應及早行基因檢測，以助患者早期的診斷治療，同時有助于對該基因進一步的認識。

KCNT1基因相關癲癇患者中藥物難治性癲癇的比例相對較高，而目前其治療方面的研究仍較少，KCNT1相關的癲癇通常對常規抗癲癇藥不敏感，司替戊醇、苯二氮卓類、左乙拉西坦和生酮飲食通常療效良好，奎尼丁作為K+通道阻滯劑可改善異常的通道功能，從而達到治療效果。3例KCNT1基因突變的藥物難治性癲癇患者接受奎尼丁治療，2例MMFSI患者在奎尼丁治療后癲癇嚴重程度及發作頻率明顯改善，其中1例患者在用藥后4個月內無癲癇發作，另外1例患者癲癇發作頻率降低80%，該2例患者的生長發育同樣有所改善[44]。2018年YOSHITOMI等[45]報道了4例KCNT1基因突變所致癲癇，給予患者奎尼丁治療后，僅有1例患者癲癇發作頻率下降，但隨著劑量的增加，有2例患者出現心律失常。因此，在使用奎尼丁時必須謹慎，奎尼丁作用于多個K+通道，包括心臟中的K+通道，可能導致延長QT間期，導致心律失常[46]。2018年NUMIS等[47]對4例KCNT1基因突變所致EIMFS患者給予奎尼丁治療，無明顯治療效果。MULLEN等[48]研究證實：奎尼丁對成人和青少年ADNFLE患者治療無效且可導致心臟驟停等不良后果，因此，對于KCNT1基因突變的癲癇患者仍需尋找一種比奎尼丁更安全、更有效、有良好血腦屏障穿透能力和更有針對性的替代藥物。

綜上所述，KCNT1基因相關癲癇作為由離子通道編碼基因突變引起的遺傳性局灶性癲癇，具有許多不同于經典的遺傳性癲癇的特征。盡管KCNT1基因相關癲癇已日益受到關注，但其復雜的臨床表現和遺傳方式仍給該病的診斷和治療帶來挑戰。隨著基因檢測技術的進步和癲癇遺傳學研究的進展，進一步了解KCNT1基因相關癲癇致病機制和針對鉀離子通道開展精準治療研究，具有重要的臨床指導意義。