局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良遺傳學(xué)研究進(jìn)展☆

楊皓翔 張彥可 孔慶霞

局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良（focal cortical dysplasia，F(xiàn)CD）是腦皮質(zhì)神經(jīng)元移行障礙或細(xì)胞增殖障礙所導(dǎo)致的一種疾病，是皮質(zhì)發(fā)育畸形 （malformation cortical development，MCD）的亞型。MCD 包括：FCD、半側(cè)巨腦癥（hemimegalen cephaly，HME）、多小腦回型（polymicrogyria，PMG）等。FCD通常是散發(fā)性疾病，少數(shù)研究顯示FCD 和遺傳有關(guān)[1]。FCD引起的癲癇通常手術(shù)治療，F(xiàn)CDII 型完全切除致癇灶預(yù)后良好[2]，因此對FCD 遺傳學(xué)探究有助于發(fā)現(xiàn)新的診治思路。過去10 年對FCD 遺傳方面的報道越來越多，已有研究發(fā)現(xiàn)：mTOR基 因 突 變、PI3K-PTEN-AKT3-TSC 相 關(guān) 基因突變、PTKs 通路基因突變、GATOR突變后對 mTOR 激活增強，均可能導(dǎo)致FCD。本文對以往關(guān)于FCD 遺傳學(xué)的研究，進(jìn)行回顧總結(jié)，系統(tǒng)闡述，對堿基、氨基酸改變等綜合分析，為FCD 尋找新的治療靶點，提供臨床精準(zhǔn)治療。

1 mTOR 復(fù)合基因突變

mTOR復(fù)合基因主要控制蛋白質(zhì)和脂質(zhì)合成，細(xì)胞生長、增殖、代謝、自噬[3]。研究者發(fā)現(xiàn)mTOR突變在腦組織以鑲嵌現(xiàn)象存在，其等位基因突變頻率在FCDII 為1.06%至12.63%[4-8]，HME 為 9.7%至 44%[9-10]，但在血液中未檢測到突變。此外，突變頻率的高低與腦畸形的程度相關(guān)，梯度范圍從 FCD 到 HME 呈增高趨勢[11]（見表1）。在不同的 DNA片段，mTOR基因會產(chǎn)生錯義、置換、移碼等突變，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的表達(dá)不同，導(dǎo)致 FCDIIa、FCDIIb、HME 等不同表現(xiàn)型。mTOR基因位點c.6644C＞A、c.6644C＞T、c.7280T＞C等突變，多見于 FCD IIa[4-7]，位點c.4376C＞A、c.4375G＞T等多見于 FCD IIb[4，8]，位點c.4448C＞T、c.5005G＞T等多見于HME[9-10]（見表1）。上述堿基改變會激活mTOR 信號通

2 PI3K-PTEN-AKT3-TSC 基因突變

基因TSC、PTEN或AKT3、PIK3CA突變分別導(dǎo)致結(jié)節(jié)性硬化癥、Cowden 綜合癥、巨腦畸形綜合征[13]，它們在一部分神經(jīng)元中發(fā)生突變可能是腦發(fā)育過程中細(xì)胞嵌合性、局灶性的基礎(chǔ)[14]。在MCD 患者中，上述基因突變發(fā)揮著重要的作用[15-20，10]（見表2）。2006 年，SCHICK 等[15]通過對一例FCDIIb 患者腦組織進(jìn)行顯微解剖和 Sanger 測序，發(fā)現(xiàn)了一種PTEN嵌合型錯義突變。2012 年，PODURI 等[16]發(fā)現(xiàn)在HME 患者中，有10%的患者存在AKT3體細(xì)胞突變和嵌合三體。LEE 等[17]報告，在 HME 患者中，有25%的患者PIK3CA和AKT3的體細(xì)胞突變激活。CONTI 等[18]發(fā)現(xiàn)，在局灶性或多葉性MCD 患者中，有6%的患者AKT3鑲嵌復(fù)制。JANSEN 等[19]報告了在 FCD II 和 HME 病例中AKT3和PIK3CA激活突變。GAMA 等[10]發(fā)現(xiàn)在 FCD 或 HME 的 患者中，有 8%的患者可以檢測到PIK3CA激活突變。在PI3K-PTEN-AKT3-TSC 通路中，基因TSC1位點c.610C＞T、TSC2位點 c.4639G＞A 和PIK3CA位點 c.3140A＞G，多見于 FCD IIa[20]?；騊TEN位點c.834C＞G、TSC1位點c.64C＞T，多見于 FCD IIb[15，20]?；駻KT3位點c.49C＞T等多見于 HME[10，16，19]。綜合分析，該通路基因突變頻率在 FCDⅡ中，為 1.1%至 4.7%之間，在 HME 中，為 10%至 18%之間（見表2）。

3 PTKs 通路相關(guān)基因功能

在 FCD 畸形神經(jīng)元中 PTKs 過度表達(dá)，基因EGFR、PDGFRA和NTRK3表達(dá)上調(diào)[21]。NTRK3是夜間額葉癲癇常染色體顯性遺傳基因，下調(diào)后在癲癇發(fā)作相關(guān)突觸重塑中產(chǎn)生抑制作用[22]。PARKER 等[23]報告 ，EGFR 過度表達(dá)與TSC1基因缺失有關(guān)。RPS6KA3 因子參與核糖體、RNA的生物發(fā)生，在 mTOR 通路中表達(dá)上調(diào)[24]。PRKAA1 對mTORC1 負(fù)性調(diào)控，DLG1 在調(diào)節(jié)突觸發(fā)育時，表達(dá)上調(diào)[21]?；騍NPH表達(dá)下調(diào)后，抑制 SNARE 蛋白復(fù)合物形成，這有助于增加突觸的傳遞[25]。基因LPPR3參與軸突生長、再生和突觸重塑時表達(dá)上調(diào)[21]。NR4A3 和 NR2E1 在FCD 中表達(dá)下調(diào)，NR4A3 調(diào)節(jié)海馬軸突導(dǎo)向、 癲癇易感性，這對 FCD 有潛在影響[26]，CREB 蛋白誘導(dǎo)神經(jīng)元存活時需要NR4A3 介導(dǎo)[21]。NR2E1 缺失會損害小鼠齒狀回突觸重塑和樹突結(jié)構(gòu)[27]。FCD 中 LHX2 表達(dá)下調(diào)[21]。TIAM1 和ECT2，分別參與神經(jīng)元遷移和突觸外向生長[28]，TIAM1 表達(dá)下調(diào)、ECT2 表達(dá)上調(diào)。NOTCH1 信號通路的激活因子DNER 表達(dá)上調(diào)，介導(dǎo)神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞相互作用，在星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生過程有潛在功能[29]。PTKs 通路各基因功能總結(jié)如下（見表3）。

表1 mTOR 復(fù)合基因突變

表2 PI3K-PTEN-AKT3-TSC 相關(guān)基因突變

表3 PTKs 通路相關(guān)基因

4 GATOR 對 mTOR 復(fù)合體影響

基因DEPDC5、NPRL2和NPRL3參與 GATOR1 復(fù)合體的形成，GATOR1 復(fù)合體是 mTORC1 通路的上游因子，其突變會導(dǎo)致相應(yīng)的局灶性皮質(zhì)畸形[30-31]（見表4）。對GATOR1 通路中編碼基因測序，發(fā)現(xiàn)DEPDC5、NPRL2、NPRL3突變[32]。PELED等研究顯示，DEPDC5在體細(xì)胞和生殖細(xì)胞均會突變，繼而增強mTOR 信號通路[33]。RICOS等報道，在家族性或散發(fā)性局灶癲癇中均發(fā)現(xiàn)了NPRL2和NPRL3突變[34-36]，二者功能缺失性突變或GATOR2 功能獲得性突變，均導(dǎo)致 GATOR1 復(fù)合體激活，增強 mTOR 信號通路，引起 FCD[35]。TSC1、TSC2 結(jié)構(gòu)與功能異常，對 mTOR去抑制，從而導(dǎo)致蛋白合成、細(xì)胞生長和血管生成增加，出現(xiàn)細(xì)胞定位和移行障礙，表現(xiàn)為結(jié)節(jié)性硬化癥[37]。

5 GATOR 復(fù)合基因突變

GATOR1基因功能缺失，是遺傳相關(guān)局灶性癲癇的常見原因，在家族性局灶性癲癇伴可變灶、常染色體顯性夜間額葉癲癇和家族性顳葉癲癇均可出現(xiàn)[38]。通過查閱研讀MCD 相關(guān)文獻(xiàn)報道，對GATOR1分析回顧，總結(jié)堿基改變、氨基酸改變以及表現(xiàn)形（見表5）。DEPDC5位點c.2390delA c.3994C＞T、c.4260delG突變，多見于可疑性 FCD[39，40，32]，位點c.1264C＞T、c.715C＞T突變，多見于 FCD I 型[1]，位點c.1759C＞T、c.21C＞G突變，多見于 FCD II 型[1，41]，位點c.1265G＞A、c.128_129insC突變，多見于 HEM[10]，位點c.4689_4690delAG突變，多見于單側(cè)腦回病變[42]。NPRL2位點c.68_69delCT突變，多見于 FCD Ia 型[32]，位點c.329C＞G突變，多見于多小腦回病變[40]。NPRL3位點c.275G＞A、c.1070delC突變，多見 于 FCD II 型[32，43]。

表4 GATOR 對mTOR 影響作用

表5 GATOR 復(fù)合基因突變

6 總結(jié)與展望

目前，雖然對FCD 的研究取得了重大進(jìn)展，但仍存在局限性。多數(shù)研究是回顧性研究，少數(shù)研究為臨床觀察研究，并且隨訪時間短，樣本量小;很多研究是在2011 年國際抗癲癇聯(lián)盟制定出新的分類之前完成，從而參考起來比較困難。采取的標(biāo)本也往往是患者外科手術(shù)切取的腦組織標(biāo)本。

所以，目前的研究尚不能完全闡明其發(fā)病機制。未來，需要沿著目前已知的通路、基因，去發(fā)現(xiàn)上游下游新的突變點，多學(xué)科聯(lián)合，從各個維度對FCD 系統(tǒng)、全面的評估，不斷充實FCD 的腦組織標(biāo)本庫、 血樣本庫，進(jìn)行基因檢測，發(fā)現(xiàn)更多的基因突變信息，進(jìn)一步解開FCD 遺傳學(xué)機制，發(fā)現(xiàn)新的治療靶點。