小兒癲基因與精準(zhǔn)醫(yī)療相關(guān)研究進(jìn)展

令調(diào)文，王天成

蘭州大學(xué)第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，蘭州 730000

1 離子通道基因與癲治療

1.1 SCN1A 編碼電壓門控鈉通道Nav1.1，突變相關(guān)表型從良性的熱性驚厥到嚴(yán)重的癲性腦病不等，其中以Dravet綜合征(DS)及遺傳性全面性癲伴熱性驚厥附加癥(GEFS+)最常見[5]。國內(nèi)一項對670例DS患兒的基因突變篩查研究發(fā)現(xiàn)，其中SCN1A突變陽性者556例(占83.0%)，提示SCN1A是我國DS患兒的常見遺傳變異[10]。體外研究表明，抑制性中間神經(jīng)元鈉離子通道功能喪失導(dǎo)致的皮質(zhì)興奮性增加是DS的潛在致病機制，故鈉通道阻滯劑類抗癲藥如卡馬西平、苯妥英、拉莫三嗪、奧卡西平等對SCN1A突變DS患兒的癲發(fā)作控制無效，甚至?xí)又夭∏椤Ｒ虼?，對這類患兒應(yīng)避免使用鈉通道阻滯劑，可以考慮丙戊酸鹽、苯二氮 類藥物或生酮飲食替代治療[5,11]。最近一項臨床試驗結(jié)果顯示，芬氟拉明也具有較好的抗癲作用[12]。此外，能夠恢復(fù)功能性SCN1A mRNA及Nav1.1水平的反義寡核苷酸以及選擇性激活抑制性中間神經(jīng)元Nav1.1的多肽Hm1a等針對SCN1A潛在分子缺陷的創(chuàng)新性精準(zhǔn)治療方法對控制癲發(fā)作及延長DS嚙齒動物模型生存期均有效[5,13]。

1.2 SCN2A 編碼電壓門控鈉通道Nav1.2，主要在興奮性神經(jīng)元軸突起始段及未髓鞘化軸突部位表達(dá)。突變表型包括良性家族性新生兒-嬰兒癲、早發(fā)型嬰兒癲(<3月齡)、晚發(fā)型嬰兒-兒童癲以及West綜合征、Ohtahara綜合征、肌陣攣性癲、Lennox-Gastaut綜合征等癲性腦病[10,14]。SCN2A突變導(dǎo)致的蛋白功能改變與臨床表型及藥物療效密切相關(guān)。導(dǎo)致蛋白功能增強的基因突變表型大多起病較早，引起的早發(fā)型嬰兒癲患兒在使用鈉通道阻滯劑后癲發(fā)作頻率可明顯減少甚至完全控制；相反，在晚發(fā)型癲患兒中鈉通道阻滯劑的癲控制效果甚微，甚至?xí)觿“l(fā)作，推測可能與晚發(fā)型患兒中常出現(xiàn)的截斷突變有關(guān)[14]。

1.3 SCN8A 編碼電壓門控鈉通道Nav1.6，常與Lennox-Gastaut綜合征、West綜合征、Dravet綜合征等癲性腦病有關(guān)。SCN8A突變患兒多在出生后18個月內(nèi)出現(xiàn)癲發(fā)作，發(fā)作類型多樣，且伴有不同程度的智力低下，部分可能出現(xiàn)孤獨癥傾向、肌張力障礙、共濟(jì)失調(diào)及手足徐動癥等精神行為異常，約10%可能出現(xiàn)癲性猝死[5,15]。目前，大部分SCN8A突變均顯示出對鈉通道的激活效應(yīng)，故這類SCN8A突變陽性患兒對鈉通道阻滯劑反應(yīng)較好[5]。遺憾的是，尚未發(fā)現(xiàn)SCN8A突變的基因型與表型有明顯相關(guān)性。此外，鈉通道阻滯劑在SCN8A突變患兒中的療效仍需進(jìn)一步評估。

1.4 KCNT1 編碼的鈉激活鉀通道，后者由6個跨膜片段(S1～S6)組成，其末端為鉀離子傳導(dǎo)調(diào)節(jié)域(RCK及NAD+結(jié)構(gòu)域)。截至目前，已發(fā)現(xiàn)20余種KCNT1變異位點，熱點突變位于RCK、NAD+結(jié)構(gòu)域及S5跨膜區(qū)域，突變表型包括嬰兒癲伴游走性局灶性發(fā)作(EIMFS)、常染色體顯性夜間額葉癲(ADNFLE)、Ohtahara綜合征及局灶性癲等，其中以EIMFS最常見[16]。一例攜帶KCNT1(Arg428Gln)功能獲得性錯義突變患兒在接受KCNT1通道拮抗劑奎尼丁的超說明書用藥后，癲發(fā)作頻率及精神運動發(fā)育明顯改善，提示奎尼丁具有抗癲的治療潛力[17]。此后，使用奎尼丁治療攜帶KCNT1功能獲得性錯義突變的2例患兒時，表現(xiàn)為EIMFS的患兒發(fā)作頻率減少近80%，但ADNFLE患兒的治療效果卻不明顯[18]。目前，國外報道的9例KCNT1突變患兒在接受奎尼丁治療后，4例出現(xiàn)癲發(fā)作減少，而國內(nèi)報道的6例中僅1例發(fā)作減少，且后續(xù)又出現(xiàn)反復(fù)發(fā)作[16]。上述結(jié)果表明，奎尼丁作為KCNT1突變的新興治療藥物，可以嘗試應(yīng)用，但需同時結(jié)合突變功能效應(yīng)及藥物潛在的不良反應(yīng)(如心律失常)來評估療效。

1.5 GRIN2A/GRIN2D N-甲基-D-天門冬氨酸受體(NMDAR)是介導(dǎo)興奮性突觸傳遞的配體門控陽離子通道。GRIN2A編碼的NR2A亞基是NMDAR的重要調(diào)節(jié)亞基，其突變主要引起遺傳性局灶性癲。 國內(nèi)一項對85例遺傳性癲患兒的突變篩查研究顯示，導(dǎo)致局灶性癲的GRIN2A突變占10.9%，而全面性癲占16.7%，表明GRIN2A也可引起全面性癲發(fā)作表型[19]。Pierson等[20]發(fā)現(xiàn)，GRIN2A功能獲得性錯義突變Leu812Met導(dǎo)致的癲性腦病患兒使用NMDAR阻滯劑美金剛治療后，疾病負(fù)擔(dān)顯著減輕。Li等[21]發(fā)現(xiàn)，GRIN2D功能獲得性突變使興奮性氨基酸效應(yīng)增加了2倍，而離子通道開放概率增加6倍，患兒在傳統(tǒng)抗癲藥物難以控制的情況下使用美金剛治療后，癲發(fā)作表現(xiàn)出輕至中度改善。上述研究均提示NMDAR阻滯劑在功能獲得性GRIN2A/GRIN2D突變患兒中的治療潛力。

2 非離子通道基因與癲治療

2.1 SLC2A1 位于染色體1p34.2，編碼的鈉依賴葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1型(GLUT1)主要分布于血腦屏障血管內(nèi)皮細(xì)胞膜及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞膜，膠質(zhì)細(xì)胞通過膜GLUT1攝取葡萄糖為腦組織供能[22-24]。SLC2A1突變導(dǎo)致GLUT1單倍體功能不足，使葡萄糖通過血腦屏障轉(zhuǎn)運受損、腦組織供能不足而出現(xiàn)一系列神經(jīng)精神癥狀。葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1缺乏癥(GLUT1-DS)是SLC2A1突變引起的以癲發(fā)作、運動障礙及發(fā)育落后為三大主征的常染色體顯性遺傳病[25]，發(fā)病率于生后1～6個月最高，癲發(fā)作多在2歲前首次出現(xiàn)，以肌陣攣及非典型失神發(fā)作最常見[23,25]，排除中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染后腦脊液葡萄糖濃度<2.2 mmol/L、 禁食狀態(tài)至少4 h后腦脊液/血清葡萄糖比明顯降低(<0.45，正常為0.62～0.68)，可作出GLUT1-DS的臨床診斷[26]?；驒z測發(fā)現(xiàn)SLC2A1突變即可確診GLUT1-DS[27]。生酮飲食是一種可以產(chǎn)生酮體的高脂低熱量飲食，而酮體可以繞過GLUT1缺陷，通過擴散進(jìn)入血腦屏障為腦代謝提供能量，提示其在治療GLUT1-DS方面的潛力。多項研究結(jié)果顯示，GLUT1-DS患兒早期開始生酮飲食療法(2:1～4:1)不僅可以明顯緩解患兒的癲發(fā)作、共濟(jì)失調(diào)及肌張力障礙等神經(jīng)癥狀，還可以提高其警覺性、注意力及積極性等認(rèn)知特征[23-24]。據(jù)此，Lebon等[28]建議對早發(fā)兒童失神癲伴發(fā)育或神經(jīng)功能異?；純盒蠸LC2A1測序篩查，以盡早診斷并使突變患兒從早期的生酮飲食治療中獲益。

2.2 ALDH7A1 位于染色體5q23.2，編碼的α-AASA脫氫酶是賴氨酸代謝的關(guān)鍵酶。據(jù)統(tǒng)計，約30%的歐洲患病人群存在ALDH7A1(c.1279G>C，p.G l u 4 2 7 G l n)突變，而位于第1 1 號內(nèi)含子的IVS11+1G>A在我國患兒中的突變率達(dá)31.25%，可能是我國人群的熱點突變[29-30]。ALDH7A1突變可引起體內(nèi)α-AASA及Δ1-P6C的異常累積，最終導(dǎo)致維生素B6活性形式(PLP)繼發(fā)性耗竭，而PLP是神經(jīng)傳遞酶的重要輔酶因子，同時參與腦內(nèi)γ-氨基酸穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)[29]，據(jù)此推測，此突變可能通過干擾腦內(nèi)γ-氨基丁酸(GABA)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)致癲發(fā)生。吡哆醇依賴性癲(PDE)是ALDH7A1突變引起的常染色體隱性遺傳病，以新生兒或嬰兒期出現(xiàn)的難治性癲發(fā)作、對吡哆醇(維生素B6)或5-磷酸吡哆醇反應(yīng)良好為主要特征[31]。經(jīng)典型PDE的癲發(fā)作在出生后數(shù)小時或第1個月內(nèi)出現(xiàn)，包括局灶性發(fā)作、肌陣攣發(fā)作、強直-陣攣發(fā)作等多種形式，嚴(yán)重者出現(xiàn)癲持續(xù)狀態(tài)甚至死亡；非典型性患兒癲發(fā)作開始時間較晚，部分患兒甚至至3歲才出現(xiàn)[32]。PDE患兒經(jīng)高劑量吡哆醇或5-磷酸吡哆醇治療后，癲發(fā)作能得到較好的控制，但仍有75%的患兒遺留智力障礙及發(fā)育遲緩[33]。所幸，最近有研究發(fā)現(xiàn)，限制賴氨酸飲食及賴氨酸轉(zhuǎn)運抑制劑(精氨酸)可以改善PDE引起的認(rèn)知障礙[29,31]。因此，這3種方法已被建議作為PDE患兒的聯(lián)合治療手段。

2.3 SLC46A1 位于染色體17q11.2，編碼的質(zhì)子偶聯(lián)葉酸轉(zhuǎn)運體(PCFT)在腸道攝取葉酸并轉(zhuǎn)運進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的過程中至關(guān)重要[34]。SLC46A1突變引起的PCFT蛋白缺陷可導(dǎo)致遺傳性葉酸吸收不良(HFM)，目前已在HFM患兒中發(fā)現(xiàn)近25種SLC46A1突變位點[35-36]。HFM常在嬰兒期發(fā)病，出生數(shù)月后出現(xiàn)胃腸道癥狀(喂養(yǎng)困難、腹瀉、嘔吐等)、大細(xì)胞貧血、免疫缺陷及神經(jīng)發(fā)育異常(如癲發(fā)作、智力運動落后及椎體外系等癥狀)，推測其引起的癲發(fā)作可能與腦發(fā)育異常及顱內(nèi)異常鈣化灶形成有關(guān)?；純耗X脊液葉酸及5-甲基四氫葉酸降低伴雙側(cè)顱內(nèi)廣泛鈣化通常提示HFM，而基因檢測是疾病最終診斷的關(guān)鍵[9,35-36]。HFM目前仍無確切有效的治療方案，但臨床上發(fā)現(xiàn)小劑量肌注或大劑量口服亞葉酸鈣后患兒的貧血、免疫功能障礙及胃腸道癥狀等可被緩解。對于HFM患兒的腦脊液葉酸水平低下，建議采用腸道外治療聯(lián)合口服亞葉酸鈣治療，而定期監(jiān)測腦脊液葉酸水平可作為藥物劑量調(diào)整的依據(jù)[9]。

2.4 TSC1/TSC2 分別位于染色體9q34及16p13.3，編碼的Hamartin及Tuberi蛋白是體內(nèi)雷帕霉素復(fù)合物1 (mTORC1)的負(fù)性調(diào)控因子[37]。因此，TSC1/TSC2突變可通過過度激活體內(nèi)mTOR信號通路引起結(jié)節(jié)性硬化癥(TSC)。據(jù)統(tǒng)計，30%～40%的TSC呈常染色體顯性遺傳，而其余為散發(fā)病例[38]。除引起常見的皮膚癥狀及多器官錯構(gòu)瘤外，TSC還常常累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，具體表現(xiàn)為皮層或室管膜下結(jié)節(jié)、灰質(zhì)異位、白質(zhì)異常及室管膜下巨細(xì)胞星形細(xì)胞瘤。癲是最常見的表現(xiàn)，75%～90%的TSC患兒具有該癥狀，其中約30%表現(xiàn)為嬰兒痙攣癥，部分可進(jìn)展為嚴(yán)重的Lennox-Gastaut綜合征[37-39]。氨已烯酸作為TSC嬰兒痙攣的首選藥物，可有效控制約96%的癲發(fā)作，并改善神經(jīng)認(rèn)知功能[37]。在上述治療不理想的情況下，可以考慮皮質(zhì)類固醇、丙戊酸鹽、托吡酯、唑尼沙胺、外科手術(shù)、迷走神經(jīng)刺激及生酮飲食等治療手段。體內(nèi)研究顯示，純合TSC基因敲除鼠經(jīng)mTORC1抑制劑雷帕霉素及依維莫司治療后癲發(fā)作得到顯著控制，腦結(jié)構(gòu)異常也明顯改善，提示mTORC1抑制劑治療TSC患兒有效[40]。Krueger等[41]開展的一項多中心回顧性開放臨床試驗研究結(jié)果提示，當(dāng)依維莫司的血藥濃度為5～15 ng/ml 時，可有效減少TSC患兒的癲發(fā)作頻率，且在用藥期間無嚴(yán)重不良事件發(fā)生。另一項研究則揭示了依維莫司可有效控制近50%的癲發(fā)作[42]。 上述結(jié)果表明，隨著精準(zhǔn)醫(yī)療時代的到來，癲的精準(zhǔn)醫(yī)療也進(jìn)入了破曉階段。本文針對上述可用于指導(dǎo)小兒癲精準(zhǔn)治療的相關(guān)基因進(jìn)行了總結(jié) (表1)。

表1 兒童癲相關(guān)基因表型及治療方案Tab.1 Phenotypes of epilepsy-related genes and therapeutic regime in children

表1 兒童癲相關(guān)基因表型及治療方案Tab.1 Phenotypes of epilepsy-related genes and therapeutic regime in children

基因 編碼蛋白 突變效應(yīng) 癲images/BZ_123_1475_473_1506_505.png表型/發(fā)作類型 治療方案SCN1A 電壓門控鈉通道Nav1.1 通道功能喪失 熱性驚厥、伴有熱性驚厥的遺傳性全面性癲避免使用鈉通道阻滯劑[3,5]SCN2A 電壓門控鈉通道Nav1.2 通道功能喪失或增益 良性家族性癲images/BZ_123_1612_560_1643_591.png、Dravet綜合征鈉通道阻滯劑[3]SCN8A 電壓門控鈉通道Nav1.6 通道功能獲得 良性家族性嬰兒癲images/BZ_123_1646_609_1677_640.pngimages/BZ_123_1732_658_1763_689.png、Lennox-Gastaut綜合征、嬰兒痙攣癥 鈉通道阻滯劑[5-6]KCNT1 鈉離子激活的鉀離子通道 通道功能獲得 嬰兒癲images/BZ_123_1545_741_1577_772.png伴游走性局灶性發(fā)作、常染色體顯性夜間額葉癲奎尼丁[6-7]GRIN2A/GRIN2D N-甲基-D-天門冬氨酸受images/BZ_123_1817_778_1848_809.png體2A/2D亞基 通道功能獲得 局灶性癲images/BZ_123_1581_823_1612_855.png伴失語、兒童癲images/BZ_123_1859_823_1890_855.png性腦病 美金剛[20-21]SLC2A1 鈉依賴葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1型GLUT1單倍體功能不足 早發(fā)性失神癲images/BZ_123_1651_906_1682_937.png、兒童失神癲images/BZ_123_1894_906_1925_937.png、肌陣攣失張力癲images/BZ_123_1714_944_1746_975.png等生酮飲食[23-24]ALDH7A1 α-氨基己酸半醛(α-AASA)脫氫酶α-AASA及Δ1-四氫吡啶-6-羧酸(Δ1-P6C)異常累積，維生素B6活性形式繼發(fā)性耗竭局灶性發(fā)作、肌陣攣發(fā)作、強直-陣攣發(fā)作高劑量吡哆醇、5-磷酸吡哆醇[33]樞神經(jīng)系統(tǒng)受損 局灶性發(fā)作 腸道外聯(lián)合口服亞葉酸鈣[9]TSC1/TSC2 Hamartin/Tuberin mTORC1信號通路過度激活 嬰兒痙攣、Lennox-Gastaut綜合征SLC46A1 質(zhì)子偶聯(lián)葉酸轉(zhuǎn)運體 腸道葉酸攝取及轉(zhuǎn)運進(jìn)入中雷帕霉素、依維莫司[40-41]