SCN1A基因突變引起Dravet綜合征臨床特點(diǎn)分析

李 容綜述，胡 越審校（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，重慶400014）

Dravet綜合征（DS）又被稱為嬰兒嚴(yán)重肌陣攣癲癇（SMEI），是難治性癲癇性疾病之一，發(fā)病率在1/40000～1/20000[1]。DS臨床上治療效果差、死亡率高，大部分患兒伴有智力、運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后及倒退，發(fā)熱、接種疫苗和光刺激等可能為其誘發(fā)因素。目前認(rèn)為，DS是一種離子通道病和常染色體顯性遺傳的單基因疾病，Ⅰ型鈉離子通道α亞基（SCN1A）基因是其主要致病基因，70%～80%的DS患者存在SCN1A基因突變，其他少數(shù)突變基因包括 SCN2A[2]、STXBP1[3]、SCN9A[4]、SCN1B[5]，GABRG2[6]及 KCNA2[7]等。

1 SCN1A基因結(jié)構(gòu)

SCN1A基因位于常染色體2q24.3上[8]，編碼哺乳動(dòng)物電壓門控鈉離子通道基因中α1亞單位，所編碼的蛋白命名為Nav1.1，主要在抑制性中間神經(jīng)元胞體或樹突上表達(dá)，在部分中間神經(jīng)元起始軸突上也有表達(dá)。哺乳類動(dòng)物腦內(nèi)的電壓門控鈉離子通道（VGSCs）由1個(gè)α亞基（230～270 kD）和2個(gè)小的附屬β亞基構(gòu)成異源性復(fù)合體，在維持腦細(xì)胞膜內(nèi)外電位穩(wěn)定、細(xì)胞內(nèi)外各種離子的平衡等方面具有非常重要的作用。α亞基是一個(gè)大的中空糖基化的大分子蛋白質(zhì)，包含1個(gè)介導(dǎo)離子通過(guò)的孔區(qū)，可以在沒有β亞基輔助作用下發(fā)揮鈉離子通道的功能。組成孔區(qū)的α亞基分別由同一家族的SCN1A?SCN9A共9個(gè)基因編碼。SCN1A基因編碼α1亞單位，產(chǎn)生Nav1.1膜整合蛋白。Nav1.1由4個(gè)高度同源重復(fù)的結(jié)構(gòu)域（Ⅰ～Ⅳ）通過(guò)胞內(nèi)連接環(huán)相連組成，每一個(gè)結(jié)構(gòu)域又包括6個(gè)α螺旋跨膜片段（S1～S6），結(jié)構(gòu)域中S4區(qū)序列高度保守且富含正電荷氨基酸，被認(rèn)為是鈉離子通道激活的電壓感受器。每個(gè)同源區(qū)的細(xì)胞外S5和S6之間形成P環(huán)，其沿著中心孔區(qū)出口排列，對(duì)離子通道的選擇具有高度決定性。在大部分DS患者中，SCN1A基因的突變導(dǎo)致編碼的鈉離子通道結(jié)構(gòu)及功能改變，引起神經(jīng)元興奮性增加，并產(chǎn)生同步化放電，導(dǎo)致患者出現(xiàn)驚厥發(fā)作，尤其是γ?氨基丁酸（GABA）細(xì)胞。有研究發(fā)現(xiàn)，Nav1.1在抑制性GABA能神經(jīng)元的表達(dá)量明顯高于興奮性神經(jīng)元，抑制性GABA能神經(jīng)元興奮性降低導(dǎo)致抑制作用減弱，從而引起大腦興奮性提高，引發(fā)癲癇[9]。

2 不同突變類型與臨床表型嚴(yán)重程度的相關(guān)性

PETRELLI等[10]在比較DS患者是否存在SCN1A基因研究中發(fā)現(xiàn)，基因突變陽(yáng)性患兒在出生后1年癲癇發(fā)作次數(shù)更多，起病時(shí)間更早，癲癇持續(xù)狀態(tài)發(fā)生頻率更高，認(rèn)知、行為能力更差，證實(shí)了SCN1A基因突變與DS嚴(yán)重的表型密切相關(guān)。DS中SCN1A基因致病性突變?yōu)殡s合突變。有研究發(fā)現(xiàn)，90%以上患兒所攜帶的基因突變?yōu)樾掳l(fā)突變[11?13]，其父母不攜帶該基因突變，少數(shù)患兒來(lái)源于父母一方的遺傳性突變，父母可為SCN1A基因突變體細(xì)胞和生殖細(xì)胞嵌合體，攜帶突變的父母一方表型較輕或正常[14]。孫慧慧等[15]對(duì)22個(gè)SCN1A突變患兒的來(lái)源分析發(fā)現(xiàn)，絕大部分患兒突變基因來(lái)源于父源等位基因，但在患兒父親精液中未發(fā)現(xiàn)基因突變，僅有3例來(lái)源于母源性等位基因，但這一來(lái)源差異具體機(jī)制暫不清楚，有待進(jìn)一步研究。

SCN1A基因突變類型包括截?cái)嗤蛔儯ㄈ鐭o(wú)義突變和框移突變）、錯(cuò)義突變、移碼突變和剪切突變等多種突變形式，其中截短突變和錯(cuò)義突變發(fā)病頻率大致相當(dāng)，約各占所有SCN1A基因突變陽(yáng)性患者的40%～50%[15?17]。在所有基因突變類型中，截?cái)嗤蛔兣c錯(cuò)義突變的基因類型引起的臨床癥狀最重[18]。錯(cuò)義突變引起表型的嚴(yán)重程度與基因突變的區(qū)域密切相關(guān)，與DS相關(guān)的錯(cuò)義突變多發(fā)生在編碼的核心區(qū)（S4～S6）[19]，通過(guò)影響電壓門控鈉離子通道活性、在細(xì)胞膜上的分布不同及與其他分子之間的聯(lián)系，并通過(guò)改變神經(jīng)元興奮性發(fā)揮作用。截短突變大多位于SCN1A基因的起始段，提前產(chǎn)生終止蛋白翻譯的密碼子，從而產(chǎn)生沒有功能的截短蛋白[20]，使得Nav1.1的表達(dá)能力下降，引起癥狀較重的癲癇表型。

3 疾病發(fā)生相關(guān)機(jī)制

KUMAR等[21]使用海馬生物科學(xué)細(xì)胞外通量分析儀，分別對(duì)正常斑馬魚基因組、SCN1A基因突變斑馬魚進(jìn)行基線和4?氨基吡啶（4?AP）刺激糖酵解通量和線粒體呼吸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常組比較，SCN1A基因突變斑馬魚中糖酵解速率和耗氧量（OCR）降低，應(yīng)用4?AP后糖酵解速率和OCR均有明顯的緩慢和夸張的增長(zhǎng)，在SCN1A基因突變體中降低基線OCR的潛在機(jī)制并不是因?yàn)楦淖兞穗娮觽鬟f鏈或三羧酸循環(huán)中酶的線粒體DNA含量或功能障礙。通過(guò)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)檢測(cè)葡萄糖代謝發(fā)現(xiàn)，在SCN1A基因突變斑馬魚中，5個(gè)糖酵解基因被下調(diào)，葡萄糖和線粒體的低代謝作用可能是導(dǎo)致SCN1A基因突變的DS重要病理生理基礎(chǔ)。

目前，SCN1A基因截短突變影響鈉通道結(jié)構(gòu)或功能的機(jī)制可能有2種，即單倍劑量不足和顯性負(fù)效應(yīng)。前者在于產(chǎn)生的正常剪切轉(zhuǎn)錄本的量少，不足以維持正常的鈉離子通道功能；后者在于是否產(chǎn)生有害的截短突變蛋白。YU等[22]在對(duì)定向敲除小鼠SCN1A基因后得到SMEI小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，完全缺少Nav1.1的純合子小鼠（Scn1a?/?）自發(fā)出現(xiàn)癲癇發(fā)作，且在出生后1周內(nèi)全部死亡，而雜合子小鼠（Scn1a?/+）攜帶有正常Nav1.1水平的一半，雖然也出現(xiàn)自發(fā)性癲癇發(fā)作，但近50%的小鼠可以生長(zhǎng)到成熟期。MCARDLE等[23]在攜帶SCN1A基因突變的c.3608delA癲癇患者腦組織中檢測(cè)到正常的SCN1A基因截短突變mRNA，但沒有檢測(cè)到Nav1.1截短突變蛋白。SCN1A基因敲除得到的純合子小鼠，以及截短突變的SCN1A基因雜合突變小鼠發(fā)生嚴(yán)重的癲癇可能是導(dǎo)致其產(chǎn)生嚴(yán)重癲癇如DS的重要原因，Nav1.1蛋白表達(dá)量不足所導(dǎo)致的單倍體劑量不足以維持正常鈉離子通道功能，可能是導(dǎo)致其發(fā)病的原因之一。顯性負(fù)效應(yīng)是指某些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)突變蛋白不僅喪失其自身功能，還能通過(guò)抑制或阻斷同一細(xì)胞內(nèi)的野生型信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白產(chǎn)生顯性負(fù)效應(yīng)作用，這一作用在腫瘤的發(fā)生中表現(xiàn)尤為突出。SCHALLER等[24]通過(guò)體外研究發(fā)現(xiàn)，SCN2A基因編碼的Nav1.2（R102X）截短蛋白可能通過(guò)蛋白骨架相互作用影響鈉離子通道功能，進(jìn)而對(duì)野生型鈉通道產(chǎn)生顯性負(fù)效應(yīng)。CATTERALL 等[25]在 GFES+的 GABRG2（Q351X）中也發(fā)現(xiàn)顯性負(fù)效應(yīng)作用現(xiàn)象，推測(cè)SCN1A基因可能有上述作用。徐海清等[26]通過(guò)對(duì)DS患者Nav1.1截短突變體F1237fsXl269蛋白在HEK293T細(xì)胞中總蛋白及膜蛋白的表達(dá)水平變化研究中發(fā)現(xiàn)，截短突變體F1237fsXl269蛋白與野生型蛋白比較，其膜蛋白表達(dá)水平明顯下降（僅為其43%左右），而且電生理檢測(cè)結(jié)果顯示，截短突變體F1237fsXl269蛋白鈉離子通道喪失其功能，提示截短突變體F1237fsXl269可能通過(guò)產(chǎn)生一定量的截短突變蛋白與野生型蛋白競(jìng)爭(zhēng)B1、p2亞基形成受損害或無(wú)功能的三聚體，從而對(duì)野生型蛋白產(chǎn)生顯性負(fù)效應(yīng)。但MCARDLE等[23]在攜帶有SCN1A基因突變的c.3608delA的DS患者腦組織中并未檢測(cè)到Nav1.1的截短蛋白。SCN1A基因截短突變是否通過(guò)顯性負(fù)作用導(dǎo)致鈉離子通道功能異常還需要進(jìn)一步深入研究證實(shí)。

4 與SCN1A基因突變引起的其他疾病關(guān)系

目前研究發(fā)現(xiàn)，SCN1A基因突變除了導(dǎo)致DS外還可導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生，最常見的是遺傳性癲癇伴熱性驚厥附加癥[27]，還可引起家族性偏癱的偏頭痛[28]、孤獨(dú)癥和嬰兒癲癇伴游走性局灶性發(fā)作[29]等。

SCN1A基因截短突變?cè)贒S中的發(fā)病率占50%左右，可導(dǎo)致嚴(yán)重DS。有趣的是在FS中并未發(fā)現(xiàn)SCN1A基因截短突變，而在部分性癲癇伴熱性驚厥附加癥（PEFS+）和DS患者中皆發(fā)現(xiàn)存在截短突變。有學(xué)者對(duì)PEFS+中SCN1A基因突變類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在20個(gè)PEFS+表型SCN1A基因突變中，錯(cuò)義突變17個(gè)，剪切位點(diǎn)突變2個(gè)，移碼突變1個(gè)。PEFS+表型SCN1A基因突變主要由錯(cuò)義突變引起，同時(shí)還存在剪切位點(diǎn)突變和移碼突變，但不是其主要突變形式。PEFS+在SCN1A基因突變形式和突變位點(diǎn)介于DS和GEFS+之間，提出PEFS+可能從突變的角度作為DS和全面性癲癇伴熱性驚厥附加癥（GEFS+）過(guò)渡表型的可能[30]，其機(jī)制可能為蛋白質(zhì)截短使鈉通道功能喪失，最終導(dǎo)致PEFS+患者發(fā)病。同時(shí)也有罕見的文獻(xiàn)報(bào)道，部分GEFS+家系成員可發(fā)展為DS[31]。GEFS+在遺傳過(guò)程中出現(xiàn)不同的發(fā)病類型，猜測(cè)其外顯率的不同可能還與其他基因的修飾或環(huán)境因素的調(diào)節(jié)有關(guān)。在PEFS+及DS患者中均發(fā)現(xiàn)存在截短突變，但其突變點(diǎn)位置有差異，引起疾病的嚴(yán)重程度也不同，猜測(cè)不同位點(diǎn)的截短突變可能與EFS+臨床表型輕重有關(guān)[32]。

5 DS臨床腦電圖特點(diǎn)

在具有SCN1A基因突變的GEFS+患者與DS患者比較研究中發(fā)現(xiàn)：DS組2歲以下患兒的腦電圖背景與正常對(duì)照組比較無(wú)明顯差別，但在3～5歲時(shí)，腦電背景中的α波所占比例在一些腦導(dǎo)聯(lián)上開始降低，而慢波所占比例在部分腦導(dǎo)聯(lián)上逐漸升高，6歲以后這種差異性更明顯，而GEFS+患者隨年齡增長(zhǎng)，其腦電背景與正常對(duì)照組差異不明顯[33]。因此，SCN1A基因突變的DS患兒腦電圖更嚴(yán)重，腦電圖的惡化可能與其DS疾病預(yù)后差有很大的相關(guān)性。

6 DS治療療效與預(yù)后

DS為難治性癲癇性疾病之一，所有抗癲癇藥物對(duì)其治療效果均不佳。在我國(guó)，卡馬西平作為最常用的一線抗癲癇藥物，能降低SCN1A基因通道對(duì)Na+和Ca2+的通透性。單一作用于鈉離子通道藥物如卡馬西平、拉莫三嗪等可使患兒癲癇發(fā)作加重，而有多重作用機(jī)制或作用于鈉離子通道以外的藥物可能有一定療效。王林淦[34]在對(duì)3個(gè)DS患者（分別存在R500Q錯(cuò)義突變、K1083NfsTer13截?cái)嗤蛔儭573R錯(cuò)義突變）的研究中發(fā)現(xiàn)，患者在單一服用奧卡西平后癥狀均加重，而加用丙戊酸鈉、左乙拉西坦或托吡酯治療后可減少臨床發(fā)作。SCN1A基因不同部位功能性位點(diǎn)突變與卡馬西平血藥濃度、維持治療率和癲癇發(fā)作的控制療效相關(guān)[35?37]，SCN1A IVS5N+5GA基因多態(tài)性可能與拉莫三嗪治療癲癇的療效有關(guān)[35]。大麻二酚可減少兒童癲癇綜合征（包括DS）的發(fā)作，但具體發(fā)病機(jī)制目前暫不清楚。

MYERS等[38]對(duì)41例服用司替戊醇患者進(jìn)行前瞻性、觀察性的開放性研究，結(jié)果顯示，患者中位年齡為5年7個(gè)月（11個(gè)月至22歲），平均治療時(shí)間為37個(gè)月（2～141個(gè)月）；41例患者中有20例患者的全身性強(qiáng)直性痙攣發(fā)作頻率長(zhǎng)期減少超過(guò)或等于50%；23例患者中有11例患者的局灶性發(fā)作頻率長(zhǎng)期下降超過(guò)或等于50%；26例患者中11例患者的癲癇持續(xù)狀態(tài)發(fā)作頻率下降50%或更多；1例患者沒有服用司替戊醇，癥狀發(fā)生惡化并出現(xiàn)肌陣攣發(fā)作；另1例患者在同時(shí)服用丙戊酸鈉期間復(fù)發(fā)胰腺炎。司替戊醇最常見的不良反應(yīng)是厭食癥、體重減輕、鎮(zhèn)靜和行為改變。司替戊醇作為非限制性聯(lián)合用藥可改善50%DS患者的長(zhǎng)期發(fā)作頻率，長(zhǎng)期使用安全。超過(guò)40%患者在使用司替戊醇治療后，癲癇持續(xù)狀態(tài)發(fā)生率明顯降低。RUBIO等[39]研究發(fā)現(xiàn)，在明確SCN1A基因突變的DS患者中，司替戊醇的療效明顯優(yōu)于沒有突變的患者，而在SCN1A基因突變患者中，無(wú)義突變明顯優(yōu)于截短突變。

7 小 結(jié)

隨著年齡的增長(zhǎng)，DS患者驚厥逐漸被控制，驚厥持續(xù)狀態(tài)發(fā)生頻率也明顯下降，這與SCN1A基因突變的類型并無(wú)明顯的相關(guān)性。在成人DS患者中，約有50%以上SCN1A基因的患者可以見到屈膝步態(tài)，而這種屈膝步態(tài)僅見于無(wú)義突變或SCN1A基因成孔區(qū)域突變的患者[40]。DS患者預(yù)后差，幾乎100%患者有智力、運(yùn)動(dòng)發(fā)育倒退及落后，死亡率高達(dá)14%～20%，其主要死因?yàn)榘d癇持續(xù)狀態(tài)。有效預(yù)防和控制癲癇狀態(tài)可以降低DS患兒死亡率。