核苷調節系統參與調控癲癇的相關研究進展

劉 順綜述

癲癇是一種神經系統常見的慢性、反復發作性疾病[1]。截至目前，癲癇的發病機制仍不明確，防治措施有限，其中30%左右的患者使用藥物治療后病情依舊不能得到有效控制[2]。長期反復的癲癇發作不僅使得癲癇患者身心健康受到嚴重影響，也給其家庭帶來了沉重的經濟負擔，癲癇患者及其家庭長期受他人歧視的現象亦不少見。目前神經遞質調控失衡參與癲癇的機制研究，已成為神經科學領域研究的重點和熱點。核苷作為一種神經遞質，不僅參與調節腦內不同的生理和病理過程，還與癲癇的發生發展過程有密切相關性[3]。核苷調節系統由核苷、核苷代謝酶、核苷受體和核苷轉運體組成，在調節神經遞質系統的生理和病理效應方面具有關鍵作用[4，5]。本文擬對核苷調節系統調控癲癇的相關研究進展作一綜述。

1 不同核苷及其受體與癲癇之間的相關性研究

核苷主要由五碳糖(核糖或脫氧核糖)與堿基(嘌呤或嘧啶堿)縮合而成，包括核糖核苷(腺苷、鳥苷、胞苷和尿苷)和脫氧核糖核苷(脫氧腺苷、脫氧鳥苷、脫氧胞苷和脫氧胸苷)兩類，在與癲癇相關性的研究中，主要涉及腺苷、鳥苷、胞苷和尿苷[6]。

1.1 腺苷與癲癇的相關性研究 腺苷作為一種重要的神經調節劑，通過介導相應受體，作用于神經免疫反應、血腦屏障滲透性、突觸傳遞、神經元興奮性和細胞生物能等機制[7]。胞外腺苷與胞外三磷酸腺苷(ATP)水平的維持和調節主要由胞外ATP酶、胞外二磷酸腺苷酶(胞外ADP酶)、胞外5’-核苷酸酶(胞外5’NT)、胞外腺苷激酶(胞外ADK)和胞外腺苷脫氨酶(胞外ADA)所介導[8]，腺苷和一磷酸腺苷(AMP)是激活嘌呤受體P1和P2的信號分子。P1受體屬于G蛋白偶聯受體家族，包括A1、A2A、A2B和A3四類亞型，主要由腺苷激活；P2受體包括P2X和P2Y兩類，主要由核苷酸(ATP、ADP和UTP等)激活[9]。胞外腺苷通過激活A1受體，抑制突觸前興奮性神經遞質的釋放和突觸后細胞膜的超極化，從而實現抗癲癇作用[10]，且A1受體蛋白在早期癲癇發作時表達增加，在晚期癲癇發作時減少[11]。腺苷的抗癲癇活性與其細胞外濃度的增加有關，實驗證實胞外腺苷的增加能有效抑制癲癇點燃模型、海人藻酸和荷包牡丹堿誘導的癲癇發作[12]，且應用腺苷激酶(ADK)抑制劑、腺苷攝取抑制劑均對治療癲癇發作有一定效果[13]。研究還發現，A1受體亞型的激活與生酮飲食(KD)的抗癲癇作用有關，主要通過增加腺苷水平從而降低DNA甲基化，達到治療癲癇的目的[14]。此外，A1受體的激活還具有抗驚厥、抗抑郁等作用[15]。SD大鼠長期暴露于低劑量的咖啡因會降低興奮閾值，從而增加癲癇發作的可能性，主要歸因于A2A受體的拮抗作用[16]。近年來，研究發現A2A受體拮抗劑不僅對帕金森病的臨床前預防具有一定的效果[17]，也對大鼠癲癇持續狀態中海馬神經元的損害具有保護作用[18]。在癌癥、腎臟疾病和糖尿病中，調控A2B受體對疾病轉歸具有一定影響，且在調節血管疾病和肺病中具有重要性[19]，A3受體則主要參與慢性神經病理性疼痛的發生發展[20]，但目前暫未發現A2B、A3受體在癲癇的發生發展中具有重要作用。腺苷激活A1、A2A受體，影響癲癇活動，是近年來研究的熱點，深入了解及剖析其中的激活及調節機制，有利于為開發新的抗癲癇藥物奠定基礎。

1.2 其他核苷與癲癇的相關性研究 非腺苷核苷，如尿苷、鳥苷和肌苷，可通過血腦屏障進入大腦，也可通過腦內核苷酸酶作用于胞內或胞外核苷酸代謝產生，從而降低細胞外興奮性神經遞質谷氨酸的水平或增加γ-氨基丁酸(GABA)能抑制作用，參與癲癇的病理生理過程[21]。非腺苷核苷及其類似物不僅能夠改變大腦的興奮或抑制平衡，還可以通過改變星形膠質細胞功能，影響神經元網絡，從而調控癲癇發作[22]。實驗已證實肌苷對喹啉酸誘導的癲癇發作具有抗驚厥作用，可提高戊四氮、荷包牡丹堿和印防己毒素誘導的癲癇發作的閾值，并對抗由犬尿氨酸、咖啡因誘導的癲癇發作[21]。鳥苷對喹啉酸誘發的癲癇發作具有保護作用[23]。尿苷對青霉素、荷包牡丹堿和戊四唑誘發的癲癇發作亦有一定保護作用，且在電休克模型和人類癲癇研究中也具有一定的價值，并對海馬點燃模型、石杉堿誘發的癲癇持續狀態和遺傳性癲癇大鼠均具有抗癲癇作用[24]。在荷包牡丹堿、電休克、氨基吡啶和戊四唑誘發癲癇發作后，腦內尿苷、鳥苷和肌苷水平升高，這可能與它們的保護性內源性抗癲癇作用有關[3]，尿苷、鳥苷和肌苷也可通過不同途徑對失神性癲癇活動產生影響[21]。有學者提出，尿苷、鳥苷和肌苷及其衍生物可能是治療癲癇的有效且安全的抗癲癇藥物，未來可能成為治療藥物難治性癲癇的潛在藥物[24]。

2 核苷轉運體與癲癇之間的相關性研究

研究表明，腺苷和非腺苷核苷都可以通過兩種核苷轉運蛋白，即平衡型核苷轉運蛋白(ENT)與濃度型核苷轉運蛋白(CNT)在神經元和神經膠質細胞之間轉運[25]。

2.1 ENT與癲癇的相關研究 由SLC29基因編碼的平衡型核苷轉運體(ENT)是一種雙向的被動核苷轉運體，主要位于細胞膜上，它可以沿著濃度梯度方向轉運底物。迄今為止，在哺乳動物中共發現了4個ENT家族成員(ENT1-ENT4)，其中ENT1和ENT2在多種組織中是核苷跨細胞膜轉運的主要轉運體，在大多數細胞類型和組織中，ENT1和ENT2運輸廣泛的嘌呤和嘧啶核苷，ENT2則主要運輸堿基[25]，從而調節細胞內外的核苷水平，作用于中樞神經系統、心血管系統和腎臟系統的嘌呤能系統[26]。在許多病理生理條件下，如心肌缺血、炎癥或糖尿病腎病中，ENT已成為可靠的治療靶點，以減少腺苷再攝取，促進保護和抗炎作用[26]。

實驗證實ENT1不僅可以平衡細胞內外腺苷的濃度，還可以影響腺苷A1受體功能。正常生理條件下，抑制ENT1可以導致神經元胞外腺苷水平上升，而增強ENT1的活性，可以使得神經元吸收腺苷增加，神經元胞外腺苷水平下降[27]。在腦缺血缺氧后，此時ENT1的對腺苷的轉運趨勢是由胞內向胞外，可使得胞外的腺苷水平明顯升高[28]。然而，又有學者通過在體外模擬缺血缺氧條件，發現ENT1轉基因鼠的海馬腦片中ENT1對腺苷的轉運功能與正常生理情況下相一致，即腺苷的轉運趨勢是由胞外向胞內轉運[29]。我們團隊已證實了DRP1介導的線粒體動力學失衡影響ATP的生成，致腺苷生成障礙，干擾了ENT1的功能，從而導致興奮性氨基酸遞質的改變，可能是癲癇的發病機制之一[30]。近期實驗研究發現，可通過抑制ENT1，從而抑制腺苷信號傳導，減輕癲癇大鼠癲癇發作的嚴重程度，延長發作潛伏期[31]。基于病理狀態下ENT1對腺苷的轉運功能的復雜性，癲癇后ENT1對腺苷的具體轉運機制尚無明確研究報道。但不可否認的是ENT1可通過多種通路及代謝途徑影響胞外腺苷水平，在癲癇的發生發展中起著關鍵作用。ENT2的缺失對脂多糖誘導的小鼠神經炎癥和血腦屏障功能障礙具有一定的保護作用[32]，長期接觸阿片類藥物可使得海馬細胞胞外腺苷濃度顯著升高，從而損傷海馬長時程增強和空間記憶，腺苷的積累主要受腺苷攝取的改變影響，而ENT2在降低腺苷攝取中起著關鍵作用[33]。但目前研究暫未發現ENT2與癲癇之間存在密切關聯。

2.2 CNT與癲癇的相關性研究 CNT由SLC28基因所編碼，通常存在于上皮細胞和其他特殊細胞，包括中樞神經系統(CNS)細胞中，作為核苷和核苷藥物的轉運體。CNT家族由3種已知的轉運體亞型組成：CNT1、CNT2和CNT3。三類CNT亞型都能轉運尿苷，但對其他核苷具有不同的選擇性，CNT1可轉運嘧啶核苷，CNT2轉運嘌呤核苷，CNT3兩者均可轉運，此外三類亞型均可轉運抗癌、抗病毒類核苷藥物[34]。最近研究顯示，在1例無熱性強直陣攣性發作的癲癇患兒中，可能存在由SLC28 A1基因突變導致了一種新的先天性代謝障礙，其主要原因可能是CNT1的活性受到破壞[35]。

3 展 望

綜上所述，核苷調節系統與癲癇的發生與發展密切相關，在癲癇的發生發展中發揮著重要的作用，其中，腺苷激活A1、A2A受體，通過轉運體ENT1影響癲癇活動的發生及發展，是近年來研究的熱點，深入了解及剖析其中的激活及調節機制，可為抗癲癇藥物的研發，提供有價值的實驗依據。