青少年肌陣攣癲癇相關(guān)基因及其致病機(jī)制的研究

趙麗敏 孫美珍 范秀琴

作者單位：030001 山西太原，山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院

青少年肌陣攣癲癇（Juvenile Myoclonic Epilepsy，JME）又稱Janz綜合征，1989年列入癲癇和癲癇綜合征的國際分類。JME是最常見的特發(fā)性（遺傳性）、全面性癲癇綜合征（IGEs）之一，占全部癲癇患者的5%～10%[1]，女性發(fā)病率高于男性[2]。JME于青春期前后起病，起病年齡通常為12～18歲。臨床表現(xiàn)為肌陣攣、失神、全面性強(qiáng)直陣攣發(fā)作三聯(lián)征，發(fā)作期腦電圖表現(xiàn)為雙側(cè)同步、對稱性多棘慢復(fù)合波爆發(fā)，發(fā)作間期表現(xiàn)為全面性不規(guī)則3～6Hz棘慢或多棘慢復(fù)合波發(fā)放。目前報(bào)道過的與JME相關(guān)的基因有電壓門控性鈣離子通道相關(guān)基因（CACNB4）、GABA受體相關(guān)基因（GABRA1、GABRD）、電壓門控性氯離子通道相關(guān)基因（CLCN2）、非離子通道類相關(guān)基因（EFHC1）以及其他相關(guān)基因（CASR、BRD2）。

1 鈣離子通道相關(guān)基因（CACNB4）

CACNB4是一種編碼電壓門控性鈣離子通道β4亞基的基因，位于2q22～23,其對于調(diào)節(jié)鈣離子流量、鈣離子通道激活與失活起著重要的作用，由CACNB4編碼的β4亞基在小腦中廣泛分布。鈣離子通道本質(zhì)是一種跨膜糖蛋白，形成漏斗狀的親水小孔，對離子起選擇性瓣膜作用，對于神經(jīng)信號(hào)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)、細(xì)胞興奮性的調(diào)節(jié)起著重要作用。目前認(rèn)為短暫快速的鈣離子內(nèi)流引起細(xì)胞去極化，這種去極化達(dá)到一定程度會(huì)觸發(fā)鈉離子內(nèi)流，從而爆發(fā)一系列迅速的去極化過程，最終導(dǎo)致腦神經(jīng)元異常放電[3]。1979年Traub等[4]通過建立一個(gè)大腦皮層錐體細(xì)胞相關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，第一次在鈣離子濃度降低的海馬錐體細(xì)胞上記錄到癲癇樣放電。與青少年肌陣攣癲癇相關(guān)的β4亞基突變有兩種，即C104F和R482X。Escayg 等[5]研究發(fā)現(xiàn)表達(dá)在卵母細(xì)胞上的含R482X突變的電壓門控性鈣離子通道較野生型可以多產(chǎn)生30%～40%的電流，同時(shí)失活速率也較野生型增快。C104X突變使得相關(guān)氨基酸鏈C'端38個(gè)氨基酸缺失，致電壓門控性鈣離子通道中含重要功能的結(jié)構(gòu)域喪失，導(dǎo)致鈣離子通道功能異常，最終導(dǎo)致腦內(nèi)異常放電的產(chǎn)生。2012年Tadmouri等[6]研究發(fā)現(xiàn)突變的β4亞基可影響位于其特定位點(diǎn)的偶聯(lián)磷酸酶，從而影響神經(jīng)信號(hào)的傳導(dǎo)，最終可導(dǎo)致癲癇發(fā)作。

2 GABA受體相關(guān)基因

2.1 GABRA1 GABRA1是一個(gè)編碼A型GABA受體α1亞基的基因，呈常染色體顯性遺傳，位于5q31.1～33.2。A型GABA受體是一種配體門控性離子通道，激活后可選擇性的使氯離子通過，引起神經(jīng)元的超極化，從而使得神經(jīng)信號(hào)傳遞抑制。2002年Cossette等[7]在一個(gè)龐大的法裔加拿大JME家系中發(fā)現(xiàn)位于A型GABA受體α1亞基的突變A322D，通過研究發(fā)現(xiàn)相對于野生型GABA受體，含A322D突變的GABA受體通過的電流振幅較低，并提出正是由于突變型A型GABA受體功能的神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)抑制功能降低使得癲癇發(fā)作。隨后Krampfl等[8]在人類胚胎腎細(xì)胞中（HEK293）進(jìn)一步研究含A322D突變的GABA受體的功能，他們通過超快的應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)在GABA濃度飽和的情況下，含A322D突變的GABA受體較野生型不僅通過的電流振幅明顯減小，而且和GABA的親和力大大降低、失活和復(fù)極速度也明顯加快。此研究中還發(fā)現(xiàn)用增強(qiáng)型熒光蛋白標(biāo)記的含A322D突變的GABA受體未與細(xì)胞膜表面相結(jié)合，這與野生型GABA受體情況恰恰相反。最終得出A322D突變通過影響氯離子流量、A型GABA受體失活與復(fù)極速度、在細(xì)胞膜表面的表達(dá)和與GABA的親和力等因素，最終導(dǎo)致癲癇發(fā)作。

2.2 GABRD GABRD是一種編碼GABA 受體δ亞基的基因，位于1p36.33，與JME相關(guān)的突變有3種，即 E177A，R220C，R220H。Dibbens等[9]研究發(fā)現(xiàn)含E177A突變的GABA受體較野生型受體通過的電流量顯著減少,振幅明顯降低，且較R220C、R220H兩種突變情況嚴(yán)重。同期研究表明含E177A突變的受體較野生型受體不僅對GABA的反應(yīng)性低，而且在細(xì)胞膜表達(dá)顯著減少[10]。另有研究表明δ亞基構(gòu)成的GABA受體介導(dǎo)緊張性抑制，如果發(fā)生突變則會(huì)弱化上述功能[11]。隨后Lenzen等[12]對562例特發(fā)性全面性癲癇患者（IGEs）和664例健康人員行GABRD基因第6號(hào)外顯子（R220H突變發(fā)生位置）測序，最終發(fā)現(xiàn)IGEs組和健康對照組R220H突變頻率無顯著差異（P＞0.05），推測GABRD基因只是JME的促發(fā)因素或少見病因。

3 氯離子通道相關(guān)基因（CLCN2）

CLCN2是一個(gè)編碼電壓門控性氯離子通道的基因，位于3q27.1，在GABA 抑制腦區(qū)高度表達(dá)。Haug等[13]在3個(gè)IGEs家系中確定了CLCN2的3個(gè)突變：第一個(gè)是不成熟的終止密碼子突變M200fsx231,第二個(gè)為剪切突變74_117del，第三個(gè)為錯(cuò)義突變G715E,并提出CLCN2突變與青少年肌陣攣癲癇（JME）、青少年失神癲癇（JAE）、兒童失神癲癇（CAE）發(fā)病有關(guān)。2004年Niemeyer等[14]通過膜片鉗和共聚焦顯微鏡技術(shù)研究了CLCN2在體外轉(zhuǎn)染的人類胚胎腎細(xì)胞的作用，研究發(fā)現(xiàn)M200fsx231，74_117del突變均可導(dǎo)致氯離子通道的功能喪失，并降低對GABA抑制功能至關(guān)重要的跨膜氯離子濃度梯度。G715E突變可以改變電壓門控性，可能導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞去極化和超興奮性。

4 非離子通道相關(guān)基因（EFHC1）

EFHC1是一種編碼與鈣離子結(jié)合的EF手型結(jié)構(gòu)域，具有鈣離子感受器作用。到目前為止，EFHC1突變是與JME發(fā)病最相關(guān)的基因，定位于6p12.2上。2004年Suzuki等[15]在6個(gè)JME家族中發(fā)現(xiàn)了 5種錯(cuò)義突變：F229L，D210N，D253Y，P77T和R221H，且上述突變并未出現(xiàn)在382例正常對照人群中。隨后Medina等[16]用異源雙鏈分析和直接測序法篩選來自墨西哥和拉丁美洲國家的44例JME患者以及來自日本的67例JME患者，發(fā)現(xiàn)墨西哥和日本的JME患者EFHC1突變的檢出率分別為9%和3%，研究發(fā)現(xiàn)3個(gè)錯(cuò)義突變（c.755C＞A、c.1523＞G 和 c.829C＞T），1個(gè)缺失突變（c.789del），1 個(gè)移碼突變（264fsX280），和 1 個(gè)無義突變（c.829C＞T），并且提出JME的發(fā)病與大腦皮層下結(jié)構(gòu)的微妙變化有關(guān)。2009年De Nijs等[17]表明EFHC1是一種微管蛋白相關(guān)基因，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂。研究發(fā)現(xiàn)在體外EFHC1喪失功能，可干擾有絲分裂的紡錘體，減慢有絲分裂的M期，誘導(dǎo)微管聚集，加速細(xì)胞凋亡，而突變的EFHC1導(dǎo)致了神經(jīng)元向皮層徑向遷移的中斷。研究還發(fā)現(xiàn)正是由于皮層祖細(xì)胞退出細(xì)胞周期且未參與到放射狀膠質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)支架才導(dǎo)致上述結(jié)果的產(chǎn)生。近期Raju等[18]提出種族性和地域性在EFHC1的致病性中起著重要作用。

5 其它JME相關(guān)基因

BRD2是一個(gè)編碼核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的基因，位于6p1.3，David等[19]發(fā)現(xiàn)染色體位點(diǎn)rs3918148和rs3918150與JME發(fā)病密切相關(guān)。2014年P(guān)arihar等[20]將純合子小鼠的BRD2基因敲除，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠只生存至胚胎期。研究還發(fā)現(xiàn)攜帶此基因變異的雜合子小鼠雖然可以正常發(fā)育，但是較正常小鼠發(fā)生肌陣攣和強(qiáng)直發(fā)作的閾值降低。CASR是一個(gè)編碼鈣敏感受體的基因[21]，位于3q13～21，此基因編碼的蛋白是細(xì)胞膜上G蛋白偶聯(lián)受體，此受體對鈣離子濃度高度敏感，可以將信號(hào)傳入細(xì)胞內(nèi)從而調(diào)控甲狀旁腺激素分泌和腎臟對鈣離子的重吸收。

6 結(jié)語

隨著生物分子技術(shù)的飛速發(fā)展將會(huì)有更多的JME相關(guān)基因被發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)對JME遺傳機(jī)制的研究，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療奠定基礎(chǔ)，為廣大癲癇患者帶來新的希望。隨著癲癇精準(zhǔn)醫(yī)療研究的深入，臨床應(yīng)用的拓展，我們發(fā)現(xiàn)同一疾病，同一基因、同一位點(diǎn)突變，治療效果卻不相同，這與種族、環(huán)境以及基因修復(fù)調(diào)節(jié)等差異密切相關(guān)，故需要引起廣大臨床醫(yī)師的關(guān)注，能夠真正實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、個(gè)體化醫(yī)療。