mTOR信號(hào)通路與癲癇的發(fā)生發(fā)展☆

陸波潘涼澤謝延風(fēng)

癲癇是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常見(jiàn)疾病，其發(fā)病機(jī)制現(xiàn)仍不完全清楚。目前大量研究表明哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammaliantarget of rapamycin，mTOR)信號(hào)通路與癲癇的發(fā)生發(fā)展有著重要聯(lián)系，在多種類型癲癇疾病及動(dòng)物模型中mTOR通路異常激活，在動(dòng)物模型中予以其抑制劑雷帕霉素干預(yù),不僅可控制癲癇癥狀，還可改善如神經(jīng)細(xì)胞死亡、星形膠質(zhì)細(xì)胞增生、苔蘚樣纖維出芽等與癲癇發(fā)生發(fā)展有關(guān)的分子病理改變。mTOR信號(hào)通路的異常激活已被認(rèn)為是癲癇發(fā)生發(fā)展的潛在機(jī)制，抑制mTOR信號(hào)通路將是治療癲癇新的靶點(diǎn)。本文現(xiàn)就與mTOR信號(hào)通路相關(guān)的癲癇疾病與動(dòng)物模型，以及mTOR通路參與癲癇發(fā)生發(fā)展可能的機(jī)制做一綜述，為癲癇的治療提供新的思路。

1 mTOR簡(jiǎn)述

哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是一種進(jìn)化上相對(duì)保守的非典型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，由mTORC1和mTORC2兩種蛋白質(zhì)復(fù)合體組成，上游主要包括PI3K/Akt通路及LKB1/AMPK通路，前者對(duì)mTOR有激活作用，而后者起抑制作用。在接受來(lái)自激素、生長(zhǎng)因子等多種信號(hào)后，上游信號(hào)通過(guò)磷酸化各靶點(diǎn)而作用于mTOR，mTOR主要通過(guò)調(diào)節(jié)p70S6K和4E-BP1磷酸化水平而參與細(xì)胞生長(zhǎng)、分化增殖和維持代謝穩(wěn)態(tài)，以及參與如神經(jīng)細(xì)胞死亡、星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，突觸可塑性改變等癲癇相關(guān)病理改變。生理?xiàng)l件下，mTOR通路廣泛存在于哺乳動(dòng)物各組織器官，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)呈低表達(dá)[1]。

2 mTOR信號(hào)通路異常激活的癲癇疾病及動(dòng)物模型

2.1 mTOR通路與皮質(zhì)發(fā)育畸形所致癲癇 結(jié)節(jié)性硬化癥（tuberous sclerosis complex，TSC）是常見(jiàn)的遺傳性癲癇疾病，患者中癲癇發(fā)生率極高，且多呈難治性，它是由mTOR上游抑制基因TSC1/TSC2突變引起，任一TSC基因突變都將產(chǎn)生癲癇等癥狀，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TSC2基因失活將產(chǎn)生更嚴(yán)重的癲癇[2]。在一個(gè)TSC1基因敲除實(shí)驗(yàn)中，小鼠在3周齡時(shí)出現(xiàn)典型的癲癇發(fā)作，予以mTOR抑制劑雷帕霉素可以阻止或減少癲癇發(fā)作，同時(shí)可改善甚至逆轉(zhuǎn)星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，神經(jīng)元肥大，受損髓鞘形成等癲癇相關(guān)病理改變[3]。現(xiàn)雷帕霉素衍生物治療TSC已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，并在多數(shù)患者中證實(shí)對(duì)癲癇等相關(guān)癥狀有效[4-5]。但雷帕霉素治療TSC存在的重要不足是在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中停藥數(shù)周后癲癇癥狀及相關(guān)病理異常再次出現(xiàn)[3]，在人體實(shí)驗(yàn)中長(zhǎng)期使用伴有免疫抑制等毒副作用，其治療策略需進(jìn)一步研究。

局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良（focal cortical dysplasia，F(xiàn)CD）常伴難治性癲癇，對(duì)其中亞型FCDIIb型的研究發(fā)現(xiàn)，提示PI3K/Akt/mTOR通路激活的標(biāo)志蛋白在該亞型中表達(dá)增加[6]，另外雖然對(duì)于基因多態(tài)性是否代表喪失功能的基因突變?nèi)圆豢隙?，但在FCDIIb難治性癲癇患者病理組織中發(fā)現(xiàn)TSC1基因多態(tài)性約50%，意義尚待探索[7]。

PTEN基因敲除模型常用來(lái)模擬皮質(zhì)畸形所致癲癇。PTEN是mTOR上游負(fù)性調(diào)控基因，在PTEN敲除鼠模型中可見(jiàn)癇性發(fā)作，神經(jīng)肥大等表現(xiàn)，雷帕霉素可以改善癲癇、行為缺陷等癥狀以及相關(guān)病理改變[8]。在多器官錯(cuò)構(gòu)瘤等多種癲癇發(fā)病率很高的人類疾病中人們也發(fā)現(xiàn)PTEN基因的突變。

羊水過(guò)多-巨顱-癥狀性癲癇綜合征（polyhydramnios,megalencephaly,and symptomatic epilepsy syndrome，PMSE）是由STRADA基因突變引起，以局部皮質(zhì)發(fā)育畸形、嚴(yán)重的癲癇、認(rèn)知障礙為特征的一種遺傳性疾病。STRADA基因編碼的蛋白STRADα可激活LKB1/AMPK通路，從而抑制mTOR蛋白的激活，STRADA基因突變后將致mTOR及其下游的活化，在PMSE患者腦組織中發(fā)現(xiàn)mTOR通路的激活也是對(duì)其客觀的印證[9]。

2.2 mTOR通路與病毒感染所致癲癇 中樞神經(jīng)系統(tǒng)病毒感染常致熱性驚厥和癲癇，近期研究發(fā)現(xiàn)，許多病毒蛋白與mTOR通路有關(guān)，提示mTOR通路在病毒性腦炎所致癲癇中扮演重要角色。

1型單純皰疹病毒（herpes simplex virus，HSV-1）感染常使膜電位去極化減少,而使神經(jīng)元處于過(guò)度興奮狀態(tài)，其顱內(nèi)感染后常常發(fā)生癲癇[10]，HSV-1蛋白ICP0可激活mTOR下游分子4E-BP1，促進(jìn)蛋白合成[11]。腺病毒感染常發(fā)生熱性驚厥，其產(chǎn)生的蛋白E4-ORF1可以直接結(jié)合活化PI3K，而E4-ORF4可結(jié)合活化PP2A，抑制mTORC1的去磷酸化而激活mTOR通路[12]。在人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）相關(guān)腦炎所致的癲癇中，mTOR通路活化，以及GP120和mTOR的相關(guān)性也已有相關(guān)報(bào)道[13]。先天性巨細(xì)胞病毒感染患者癲癇發(fā)病率高,病毒中IE1和IE2蛋白可以活化Akt，同時(shí)病毒也可作用于AMPK影響蛋白的合成[14]，另一個(gè)蛋白PUL38可影響TSC1/TSC2而抑制宿主細(xì)胞的凋亡[15]。

2.3 mTOR通路與大腦腫瘤所致癲癇 多種類型大腦腫瘤常伴發(fā)癲癇，如神經(jīng)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤、腦膜瘤、多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤等，目前有證據(jù)表明，mTOR通路在多種大腦腫瘤相關(guān)的癲癇中異常激活并扮演著重要角色。

在神經(jīng)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者病理組織中mTOR通路激活，并表明與絡(luò)絲蛋白（Reelin）有關(guān)[16]。腦膜瘤中顯著表達(dá)纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factor,FGF）及其受體之一FGFR-3，F(xiàn)GFR-3的活化依賴于PI3K/AKt/mTORC1通路的激活[17]，同時(shí)人們還發(fā)現(xiàn)在一些腦膜瘤中mTORC1抑制因子NF2/Merlin的突變[18]。多形性膠質(zhì)細(xì)胞瘤是侵襲性很高的原發(fā)性大腦腫瘤，表現(xiàn)出PI3K-AKt依賴性，雖然目前雷帕霉素對(duì)這類患者療效欠佳[19]，但mTOR通路與該病關(guān)系仍需探索。

2.4 mTOR通路與獲得性癲癇動(dòng)物模型 海藻氨酸及匹魯卡品致癇鼠模型都是常用的顳葉癲癇模型。在海藻氨酸誘發(fā)癲癇持續(xù)狀態(tài)后mTOR通路在急性期的大鼠海馬及新皮質(zhì)區(qū)均激活，持續(xù)數(shù)小時(shí)后漸降至正常，3天后在海馬區(qū)再次檢測(cè)到mTOR通路活化，雷帕霉素預(yù)處理可以阻斷這種雙時(shí)相激活，并減少癇性發(fā)作、神經(jīng)細(xì)胞死亡及苔蘚纖維出芽，在癲癇持續(xù)狀態(tài)后使用雷帕霉素可阻斷慢性期mTOR通路的活化，減少癇性發(fā)作及苔蘚樣纖維出芽[20]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在海藻氨酸注射前一小時(shí)使用雷帕霉素mTOR通路活化程度反而增加，并伴隨著神經(jīng)細(xì)胞死亡的異常，但如果二者注射有足夠長(zhǎng)的時(shí)間間隔，又表現(xiàn)出mTOR通路抑制及抗癲癇作用[21]。在匹魯卡品致癇模型中，mTOR通路在癲癇持續(xù)狀態(tài)以及慢性自發(fā)性癲癇期激活，雷帕霉素可減少癇性發(fā)作頻率，抑制笞蘚樣纖維出芽及齒狀回異常神經(jīng)環(huán)路的形成[22]，但停止使用數(shù)周后癲癇癥狀及病理改變相繼發(fā)生[23]。

控制性皮質(zhì)撞擊損傷（controlled cortical impact，CCI）模型常用來(lái)模擬外傷性癲癇，在該模型中人們檢測(cè)到異?；罨膍TOR通路，雷帕霉素可以改善癲癇癥狀，減少神經(jīng)元死亡及苔蘚樣纖維出芽[24]。另一實(shí)驗(yàn)中聯(lián)合使用Akt和mTOR抑制劑還可改善后期的認(rèn)知及運(yùn)動(dòng)功能[25]。

3 mTOR通路參與癲癇發(fā)生發(fā)展可能的分子機(jī)制

mTOR通路參與癲癇發(fā)生發(fā)展分子機(jī)制仍不清，人們推測(cè)與炎癥、離子通道、神經(jīng)遞質(zhì)受體、神經(jīng)細(xì)胞死亡、星形膠質(zhì)細(xì)胞增生和突觸可塑性等異常有關(guān)。

在人類及動(dòng)物癲癇致癇灶里炎癥因子IL-1β、TNF-α等大量存在，雷帕霉素可以抑制炎癥過(guò)程中小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，從而抑制炎癥反應(yīng)[26]，最近的報(bào)道再次證實(shí)mTOR通路通過(guò)炎癥反應(yīng)而參與癲癇發(fā)生發(fā)展的推測(cè)[27]。

mTOR涉及管理與癲癇有關(guān)的離子通道和神經(jīng)遞質(zhì)受體的活性，Gregory等[28]報(bào)告在TSC患者腦組織中NMDA受體增加及GABA受體減少并推測(cè)與mTOR通路有關(guān)。在癲癇動(dòng)物模型中人們發(fā)現(xiàn)雷帕霉素通過(guò)抑制mTOR通路可增加皮層及海馬Kv1.1鉀離子通道蛋白的表達(dá)[29]，增加GABA受體介導(dǎo)的突觸活性及減少AMPA受體表達(dá)[30]，從而達(dá)到抗癲癇作用。

另有報(bào)道稱mTOR通路通過(guò)調(diào)節(jié)凋亡、自噬方式的神經(jīng)細(xì)胞死亡，星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，苔蘚樣纖維出芽等影響大腦神經(jīng)興奮性而參與癲癇發(fā)生發(fā)展。星形膠質(zhì)細(xì)胞聚集可減少谷氨酸及鉀離子的攝取而導(dǎo)致癇性發(fā)作[31]，同時(shí)星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，神經(jīng)細(xì)胞死亡及苔蘚樣纖維出芽可形成異常的神經(jīng)環(huán)路而導(dǎo)致癲癇的發(fā)生。McMahon等[32]在TSC和PTEN動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)mTOR通路對(duì)自噬的負(fù)性調(diào)節(jié)，并提示異常的自噬過(guò)程可能參與癲癇的發(fā)生發(fā)展，同時(shí)人們?cè)诙鄠€(gè)癲癇模型中證實(shí)mTOR通路促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，星形膠質(zhì)細(xì)胞增生及苔蘚樣纖維出芽，雷帕霉素可抑制這些病理改變并阻止癲癇的發(fā)生發(fā)展[3,20-24,33]。

4 小結(jié)與展望

mTOR通路的異常激活已經(jīng)在多種類型癲癇疾病及動(dòng)物模型中證實(shí)，雷帕霉素可控制癲癇癥狀，改善甚至逆轉(zhuǎn)癲癇相關(guān)病理改變，我們相信mTOR通路在癲癇的發(fā)生發(fā)展中扮演了重要角色，但二者關(guān)系仍有待進(jìn)一步研究。首先應(yīng)進(jìn)一步探索mTOR下游通路參與癲癇的分子機(jī)制及與已知的直接導(dǎo)致癲癇發(fā)生的分子或離子通道等關(guān)系，其次探索合理使用雷帕霉素的方法，減少其抗癲癇過(guò)程的毒副作用，最后探索現(xiàn)有或正在研究的抗癲癇藥物或方法如姜黃素[34-35]、生酮飲食[36]等與mTOR通路聯(lián)系，以期找到療效更為確切、毒副作用更小的mTOR通路抑制劑用于臨床。

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