非離子通道基因與癲癇

李威威綜述， 王夢陽， 劉興洲審校

癲癇的產(chǎn)生是神經(jīng)元興奮性和抑制性通路失衡的結(jié)果。神經(jīng)元電位的產(chǎn)生與離子通道密切相關，離子通道功能障礙可直接導致神經(jīng)元興奮，引起癲癇發(fā)作［1］。有研究發(fā)現(xiàn)40%的特發(fā)性癲癇與遺傳相關［2］，迄今已發(fā)現(xiàn)14個基因突變，其中大多編碼離子通道，包括電壓門控通道(Na+、Ca2+、K+、Cl-)和配體門控通道(GABA受體、煙堿乙酰膽堿受體)。典型的例子為Dravet綜合征，約70%患者可以檢測到SCN1A(編碼電壓門控鈉離子通道α-1亞基)突變，SCN1A突變已成為Dravet綜合征診斷和治療的重要證據(jù)之一［3］。然而，大多數(shù)特發(fā)性癲癇遺傳方式復雜，近年來有學者在癲癇家系中發(fā)現(xiàn)非離子通道基因，為癲癇病因?qū)W的研究開辟了新的領域。

1 LGI1與家族性顳葉外側(cè)型癲癇(ADPEAF)

1995年Kalachikov［4］等對 ADPEAF家系進行連鎖分析時將致病基因定位于10q24。并于2002年在他們報道的5個ADPEAF家系所有患者中均發(fā)現(xiàn)該位點LGI1的雜合突變，外顯率最高達71%。隨后另有西班牙學者在其所報道的2個家系病例中發(fā)現(xiàn)LGI1相關突變［5］。LGI1相關突變并非最先在癲癇患者中得到證實。早在1998年Chernova等曾發(fā)現(xiàn)高級別膠質(zhì)瘤LGI1的表達出現(xiàn)缺失或下調(diào);而低級別膠質(zhì)瘤正常，推測LGI1可加速神經(jīng)膠質(zhì)瘤的惡化。

LGI1可能參與編碼跨膜蛋白，其5’端為信號肽，中間為3個功能性富含亮氨酸的重復序列(LRR)，兩端為富含半胱氨酸重復序列。該跨膜蛋白的細胞外部分是緊密排列的一組蛋白質(zhì)，與神經(jīng)元生長發(fā)育相關，但功能并不明確，其中Slit蛋白、tartan蛋白或其他LRR粘連蛋白可能在神經(jīng)細胞遷移和神經(jīng)軸突生長中起重要作用。推測可能當正常的LGI1丟失一個單基因拷貝會影響正常神經(jīng)元的發(fā)育，導致ADPEAF的局灶性發(fā)作。而丟失兩個LGI1的拷貝可能失去對膠質(zhì)細胞增生和分化的抑制，導致神經(jīng)膠質(zhì)細胞過度生長［4］。

目前，有關LGI1致癇機制的研究結(jié)果尚不完全一致，有以下不同觀點:(1)LGI1編碼獨特的抗癲癇分泌蛋白，通過自身形成的突觸前或突觸后蛋白復合體調(diào)節(jié)突觸傳遞［6］;(2)LGI1編碼Kv1.1的亞單位，通過胞質(zhì)調(diào)節(jié)蛋白抑制通道失活，仍將LGI1歸于離子通道基因［7］。

2 MASS1與癲癇

1998年Skradski等研究發(fā)現(xiàn) Frings小鼠癲癇發(fā)作與MASS1相關，F(xiàn)rings小鼠在高頻聲音刺激下出現(xiàn)強直等發(fā)作類型［8］。MASS1與LGI1的編碼序列有共同特征，均包含與癲癇相關的重復序列(epilepsy-associated repeat，EAR)，且兩者引起的癲癇均對聲音刺激敏感，提示EAR對癲癇的產(chǎn)生可能起重要作用［9］。MASS1是巨G蛋白偶聯(lián)受體的一個片段，其中EAR為配體結(jié)合區(qū)域的一部分。推測EAR可能與未知的抗癲癇配體結(jié)合，或參與軸突生長或突觸合成。有報道MASS1與熱性發(fā)作存在連鎖，但在25個熱性發(fā)作家系中僅一個家系發(fā)現(xiàn)無義突變，故MASS1與熱性發(fā)作的關系并不確定［10］。

3 EFHC1與青少年肌陣攣癲癇(JME)

2004年Suzuki等［11］在JME患者6p12-p11研究中發(fā)現(xiàn)EFHC1突變。44個墨西哥家系中6個家系EFHC1與癲癇或多棘波產(chǎn)生共分離。進一步研究發(fā)現(xiàn)散發(fā)和家族性洪都拉斯和日本患者出現(xiàn)新的突變，突變率在3% ～9%，相對于其他JME相關基因比例是最高的［12］。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)其他種族EFHC1的突變率很低［13］。EFHC1編碼含640個氨基酸的蛋白，其結(jié)構包括一個未知功能的序列、EF-hand、Ca2+綁定序列［11］。據(jù)發(fā)現(xiàn)EF-hand與R型電壓依賴Ca通道相關，可以增加Ca離子流，相反，EFHC1過度表達則減少Ca離子流，導致神經(jīng)元凋亡被抑制及神經(jīng)元密度增加［11］。2009年Nijs等［14］認為EFHC1是微管相關蛋白質(zhì)，可以調(diào)節(jié)發(fā)育中的皮質(zhì)細胞分裂和遷移，EFHC1功能障礙將阻礙有絲分裂M期，誘導微管成束，增加細胞凋亡。事實上，有研究者通過定量核磁分析發(fā)現(xiàn)特發(fā)性癲癇患者腦內(nèi)存在細微異常，主要表現(xiàn)在神經(jīng)元密度增加和神經(jīng)元異位［15］。

4 BRD2與JME

2003年，Pal等［16］發(fā)現(xiàn)20個 EJM1+家系在 BRD2編碼區(qū)及其啟動子區(qū)出現(xiàn)明顯的連鎖不平衡，BRD2及其鄰近基因編碼區(qū)未發(fā)現(xiàn)任何基因突變或基因多態(tài)性，但在啟動子區(qū)發(fā)現(xiàn)2個單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)。據(jù)此認為BRD2可能是JME致病候選基因。一項多中心研究發(fā)現(xiàn)BRD2變異在不同種族間有異質(zhì)性［17］。BRD2屬于BET(bromodomain-extraterminal)家族，它具有2個溴區(qū)結(jié)構域，在羧基終端有一個單獨的ET結(jié)構域。Shang等發(fā)現(xiàn)BRD2-老鼠在胚胎11.5d死亡。死亡前，純合胚胎所有器官均顯著減小，尤其在腦和神經(jīng)組織，并出現(xiàn)神經(jīng)血管異常。BRD2缺陷鼠胚胎成纖維細胞生長較對照組緩慢，而且細胞死亡也增多。此研究充分說明BRD2對胚胎發(fā)育的重要性，證實BRD2在中樞神經(jīng)系統(tǒng)高度表達，缺乏BRD2將導致腦結(jié)構產(chǎn)生微小異常［18］。光發(fā)作反應(photoparoxysmal response，PPR)在特發(fā)性癲癇中很常見，見于30% ～35%JME患者中。2006年，Lorenz等研究發(fā)現(xiàn)PPR家系BRD2的3個核苷酸顯示出明顯的連鎖不平衡。但SNP未出現(xiàn)在啟動子區(qū)，可能與基因異質(zhì)性或表型差異有關。JME與PPR都存在BRD2變異，可能存在相同的致病機制［19］。

5 ELP4與伴中央顳區(qū)棘波的兒童良性癲癇(BECTS)

2009年Lisa等［20］對美國38個家系的68個BECTS患者進行關聯(lián)分析，第一次發(fā)現(xiàn)中央顳區(qū)棘波連鎖基因位于11p13，并證實變異位于 Elongator蛋白，似然比最高的是ELP4中內(nèi)含子5和9，另一組加拿大病例通過上述研究方法得出相同結(jié)論。這是第一個關于特發(fā)局灶性癲癇基因的報道，也是第一個與ELP4相關的人類疾病。他們認為ELP4內(nèi)含子9插入的假性基因可能導致ELP4 mRNA選擇性剪接，產(chǎn)生了新的剪接體，導致外顯子10或11的變異。ELP4是Elongator復合體的組成部分，Elongator復合體可以調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，而這些基因?qū)ι窠?jīng)細胞的生長、軸索的生長、神經(jīng)元的遷移起重要作用。此機制可解釋中央-顳區(qū)棘波(CTS)、語言障礙、注意力不集中等細微的生長發(fā)育障礙。BECTS患者中語音障礙(speech sound disorder，SSD)發(fā)生率較高，在BECTS的家族中有部分無發(fā)作者可單獨出現(xiàn)SSD。2010年Pal等發(fā)現(xiàn)CTS伴語音障礙較僅有CTS的LOD值增加2倍，認為SSD和CTS可能具有同源性。SSD的產(chǎn)生與語言運用障礙相關，而語言運用障礙與掌控語音的顳葉異常相關，間接證實BECTS為腦神經(jīng)發(fā)育障礙的結(jié)果［21］。

6 編碼ME2基因與特發(fā)性全部性癲癇(IGE)

2005年Greenberg等［22］在先前研究基礎上在156個IGE患者與126個健康對照者D18S474中35個SNPs測序中發(fā)現(xiàn)兩者之間存在明顯差異，其中在ME2區(qū)域及其啟動子區(qū)域發(fā)現(xiàn)9個SNP。ME2為腦內(nèi)線粒體核基因編碼的酶。主要功能是催化NADP-和NADPH依賴的蘋果酸鹽脫羧反應，使之轉(zhuǎn)變?yōu)楸猁}和二氧化碳。它還可以通過提供氨基丁酸間接參與GABA的合成。GABA是腦內(nèi)主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，GABA濃度改變可以調(diào)節(jié)皮質(zhì)興奮性閾值，為導致癲癇發(fā)作的重要影響因素。然而，曾有研究結(jié)果不支持編碼ME2的基因與IGE的關聯(lián)性，其樣本含量為初始研究的4倍，然而相對危險因素僅為 1.77［23］。

7 展望

上述6個基因中，除ME2參與GABA合成外，其余5個均為調(diào)節(jié)神經(jīng)元生長、遷移相關基因。這些非離子通道基因的作用主要集中在對中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育影響，其突變或變異將導致神經(jīng)結(jié)構異常，進而引起癲癇發(fā)作，這與離子通道基因突變的作用機制完全不同。但目前對非離子通道基因的研究僅處于初步探索階段，仍需要多種族、多中心的研究，關鍵是建立動物模型以證實這些基因的作用及病理機制［24］。

大多數(shù)特發(fā)性癲癇為多基因遺傳，很多機制尚未明了，例如某些癲癇綜合征只在特定年齡發(fā)病，某個基因異常只導致特定表型等［25］，而非離子通道基因的發(fā)現(xiàn)為癲癇病因?qū)W的研究提供了新的思考方式和探索途徑。

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