核苷調(diào)節(jié)系統(tǒng)參與調(diào)控癲癇的相關(guān)研究進(jìn)展

劉 順綜述

癲癇是一種神經(jīng)系統(tǒng)常見(jiàn)的慢性、反復(fù)發(fā)作性疾病[1]。截至目前，癲癇的發(fā)病機(jī)制仍不明確，防治措施有限，其中30%左右的患者使用藥物治療后病情依舊不能得到有效控制[2]。長(zhǎng)期反復(fù)的癲癇發(fā)作不僅使得癲癇患者身心健康受到嚴(yán)重影響，也給其家庭帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，癲癇患者及其家庭長(zhǎng)期受他人歧視的現(xiàn)象亦不少見(jiàn)。目前神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)控失衡參與癲癇的機(jī)制研究，已成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。核苷作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，不僅參與調(diào)節(jié)腦內(nèi)不同的生理和病理過(guò)程，還與癲癇的發(fā)生發(fā)展過(guò)程有密切相關(guān)性[3]。核苷調(diào)節(jié)系統(tǒng)由核苷、核苷代謝酶、核苷受體和核苷轉(zhuǎn)運(yùn)體組成，在調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的生理和病理效應(yīng)方面具有關(guān)鍵作用[4，5]。本文擬對(duì)核苷調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)控癲癇的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 不同核苷及其受體與癲癇之間的相關(guān)性研究

核苷主要由五碳糖(核糖或脫氧核糖)與堿基(嘌呤或嘧啶堿)縮合而成，包括核糖核苷(腺苷、鳥(niǎo)苷、胞苷和尿苷)和脫氧核糖核苷(脫氧腺苷、脫氧鳥(niǎo)苷、脫氧胞苷和脫氧胸苷)兩類(lèi)，在與癲癇相關(guān)性的研究中，主要涉及腺苷、鳥(niǎo)苷、胞苷和尿苷[6]。

1.1 腺苷與癲癇的相關(guān)性研究 腺苷作為一種重要的神經(jīng)調(diào)節(jié)劑，通過(guò)介導(dǎo)相應(yīng)受體，作用于神經(jīng)免疫反應(yīng)、血腦屏障滲透性、突觸傳遞、神經(jīng)元興奮性和細(xì)胞生物能等機(jī)制[7]。胞外腺苷與胞外三磷酸腺苷(ATP)水平的維持和調(diào)節(jié)主要由胞外ATP酶、胞外二磷酸腺苷酶(胞外ADP酶)、胞外5’-核苷酸酶(胞外5’NT)、胞外腺苷激酶(胞外ADK)和胞外腺苷脫氨酶(胞外ADA)所介導(dǎo)[8]，腺苷和一磷酸腺苷(AMP)是激活嘌呤受體P1和P2的信號(hào)分子。P1受體屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族，包括A1、A2A、A2B和A3四類(lèi)亞型，主要由腺苷激活；P2受體包括P2X和P2Y兩類(lèi)，主要由核苷酸(ATP、ADP和UTP等)激活[9]。胞外腺苷通過(guò)激活A(yù)1受體，抑制突觸前興奮性神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和突觸后細(xì)胞膜的超極化，從而實(shí)現(xiàn)抗癲癇作用[10]，且A1受體蛋白在早期癲癇發(fā)作時(shí)表達(dá)增加，在晚期癲癇發(fā)作時(shí)減少[11]。腺苷的抗癲癇活性與其細(xì)胞外濃度的增加有關(guān)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)胞外腺苷的增加能有效抑制癲癇點(diǎn)燃模型、海人藻酸和荷包牡丹堿誘導(dǎo)的癲癇發(fā)作[12]，且應(yīng)用腺苷激酶(ADK)抑制劑、腺苷攝取抑制劑均對(duì)治療癲癇發(fā)作有一定效果[13]。研究還發(fā)現(xiàn)，A1受體亞型的激活與生酮飲食(KD)的抗癲癇作用有關(guān)，主要通過(guò)增加腺苷水平從而降低DNA甲基化，達(dá)到治療癲癇的目的[14]。此外，A1受體的激活還具有抗驚厥、抗抑郁等作用[15]。SD大鼠長(zhǎng)期暴露于低劑量的咖啡因會(huì)降低興奮閾值，從而增加癲癇發(fā)作的可能性，主要?dú)w因于A2A受體的拮抗作用[16]。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)A2A受體拮抗劑不僅對(duì)帕金森病的臨床前預(yù)防具有一定的效果[17]，也對(duì)大鼠癲癇持續(xù)狀態(tài)中海馬神經(jīng)元的損害具有保護(hù)作用[18]。在癌癥、腎臟疾病和糖尿病中，調(diào)控A2B受體對(duì)疾病轉(zhuǎn)歸具有一定影響，且在調(diào)節(jié)血管疾病和肺病中具有重要性[19]，A3受體則主要參與慢性神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生發(fā)展[20]，但目前暫未發(fā)現(xiàn)A2B、A3受體在癲癇的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。腺苷激活A(yù)1、A2A受體，影響癲癇活動(dòng)，是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，深入了解及剖析其中的激活及調(diào)節(jié)機(jī)制，有利于為開(kāi)發(fā)新的抗癲癇藥物奠定基礎(chǔ)。

1.2 其他核苷與癲癇的相關(guān)性研究 非腺苷核苷，如尿苷、鳥(niǎo)苷和肌苷，可通過(guò)血腦屏障進(jìn)入大腦，也可通過(guò)腦內(nèi)核苷酸酶作用于胞內(nèi)或胞外核苷酸代謝產(chǎn)生，從而降低細(xì)胞外興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的水平或增加γ-氨基丁酸(GABA)能抑制作用，參與癲癇的病理生理過(guò)程[21]。非腺苷核苷及其類(lèi)似物不僅能夠改變大腦的興奮或抑制平衡，還可以通過(guò)改變星形膠質(zhì)細(xì)胞功能，影響神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，從而調(diào)控癲癇發(fā)作[22]。實(shí)驗(yàn)已證實(shí)肌苷對(duì)喹啉酸誘導(dǎo)的癲癇發(fā)作具有抗驚厥作用，可提高戊四氮、荷包牡丹堿和印防己毒素誘導(dǎo)的癲癇發(fā)作的閾值，并對(duì)抗由犬尿氨酸、咖啡因誘導(dǎo)的癲癇發(fā)作[21]。鳥(niǎo)苷對(duì)喹啉酸誘發(fā)的癲癇發(fā)作具有保護(hù)作用[23]。尿苷對(duì)青霉素、荷包牡丹堿和戊四唑誘發(fā)的癲癇發(fā)作亦有一定保護(hù)作用，且在電休克模型和人類(lèi)癲癇研究中也具有一定的價(jià)值，并對(duì)海馬點(diǎn)燃模型、石杉?jí)A誘發(fā)的癲癇持續(xù)狀態(tài)和遺傳性癲癇大鼠均具有抗癲癇作用[24]。在荷包牡丹堿、電休克、氨基吡啶和戊四唑誘發(fā)癲癇發(fā)作后，腦內(nèi)尿苷、鳥(niǎo)苷和肌苷水平升高，這可能與它們的保護(hù)性?xún)?nèi)源性抗癲癇作用有關(guān)[3]，尿苷、鳥(niǎo)苷和肌苷也可通過(guò)不同途徑對(duì)失神性癲癇活動(dòng)產(chǎn)生影響[21]。有學(xué)者提出，尿苷、鳥(niǎo)苷和肌苷及其衍生物可能是治療癲癇的有效且安全的抗癲癇藥物，未來(lái)可能成為治療藥物難治性癲癇的潛在藥物[24]。

2 核苷轉(zhuǎn)運(yùn)體與癲癇之間的相關(guān)性研究

研究表明，腺苷和非腺苷核苷都可以通過(guò)兩種核苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，即平衡型核苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ENT)與濃度型核苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(CNT)在神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之間轉(zhuǎn)運(yùn)[25]。

2.1 ENT與癲癇的相關(guān)研究 由SLC29基因編碼的平衡型核苷轉(zhuǎn)運(yùn)體(ENT)是一種雙向的被動(dòng)核苷轉(zhuǎn)運(yùn)體，主要位于細(xì)胞膜上，它可以沿著濃度梯度方向轉(zhuǎn)運(yùn)底物。迄今為止，在哺乳動(dòng)物中共發(fā)現(xiàn)了4個(gè)ENT家族成員(ENT1-ENT4)，其中ENT1和ENT2在多種組織中是核苷跨細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)的主要轉(zhuǎn)運(yùn)體，在大多數(shù)細(xì)胞類(lèi)型和組織中，ENT1和ENT2運(yùn)輸廣泛的嘌呤和嘧啶核苷，ENT2則主要運(yùn)輸堿基[25]，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外的核苷水平，作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和腎臟系統(tǒng)的嘌呤能系統(tǒng)[26]。在許多病理生理?xiàng)l件下，如心肌缺血、炎癥或糖尿病腎病中，ENT已成為可靠的治療靶點(diǎn)，以減少腺苷再攝取，促進(jìn)保護(hù)和抗炎作用[26]。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)ENT1不僅可以平衡細(xì)胞內(nèi)外腺苷的濃度，還可以影響腺苷A1受體功能。正常生理?xiàng)l件下，抑制ENT1可以導(dǎo)致神經(jīng)元胞外腺苷水平上升，而增強(qiáng)ENT1的活性，可以使得神經(jīng)元吸收腺苷增加，神經(jīng)元胞外腺苷水平下降[27]。在腦缺血缺氧后，此時(shí)ENT1的對(duì)腺苷的轉(zhuǎn)運(yùn)趨勢(shì)是由胞內(nèi)向胞外，可使得胞外的腺苷水平明顯升高[28]。然而，又有學(xué)者通過(guò)在體外模擬缺血缺氧條件，發(fā)現(xiàn)ENT1轉(zhuǎn)基因鼠的海馬腦片中ENT1對(duì)腺苷的轉(zhuǎn)運(yùn)功能與正常生理情況下相一致，即腺苷的轉(zhuǎn)運(yùn)趨勢(shì)是由胞外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)[29]。我們團(tuán)隊(duì)已證實(shí)了DRP1介導(dǎo)的線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)失衡影響ATP的生成，致腺苷生成障礙，干擾了ENT1的功能，從而導(dǎo)致興奮性氨基酸遞質(zhì)的改變，可能是癲癇的發(fā)病機(jī)制之一[30]。近期實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，可通過(guò)抑制ENT1，從而抑制腺苷信號(hào)傳導(dǎo)，減輕癲癇大鼠癲癇發(fā)作的嚴(yán)重程度，延長(zhǎng)發(fā)作潛伏期[31]?；诓±頎顟B(tài)下ENT1對(duì)腺苷的轉(zhuǎn)運(yùn)功能的復(fù)雜性，癲癇后ENT1對(duì)腺苷的具體轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制尚無(wú)明確研究報(bào)道。但不可否認(rèn)的是ENT1可通過(guò)多種通路及代謝途徑影響胞外腺苷水平，在癲癇的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。ENT2的缺失對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的小鼠神經(jīng)炎癥和血腦屏障功能障礙具有一定的保護(hù)作用[32]，長(zhǎng)期接觸阿片類(lèi)藥物可使得海馬細(xì)胞胞外腺苷濃度顯著升高，從而損傷海馬長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)和空間記憶，腺苷的積累主要受腺苷攝取的改變影響，而ENT2在降低腺苷攝取中起著關(guān)鍵作用[33]。但目前研究暫未發(fā)現(xiàn)ENT2與癲癇之間存在密切關(guān)聯(lián)。

2.2 CNT與癲癇的相關(guān)性研究 CNT由SLC28基因所編碼，通常存在于上皮細(xì)胞和其他特殊細(xì)胞，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)細(xì)胞中，作為核苷和核苷藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)體。CNT家族由3種已知的轉(zhuǎn)運(yùn)體亞型組成：CNT1、CNT2和CNT3。三類(lèi)CNT亞型都能轉(zhuǎn)運(yùn)尿苷，但對(duì)其他核苷具有不同的選擇性，CNT1可轉(zhuǎn)運(yùn)嘧啶核苷，CNT2轉(zhuǎn)運(yùn)嘌呤核苷，CNT3兩者均可轉(zhuǎn)運(yùn)，此外三類(lèi)亞型均可轉(zhuǎn)運(yùn)抗癌、抗病毒類(lèi)核苷藥物[34]。最近研究顯示，在1例無(wú)熱性強(qiáng)直陣攣性發(fā)作的癲癇患兒中，可能存在由SLC28 A1基因突變導(dǎo)致了一種新的先天性代謝障礙，其主要原因可能是CNT1的活性受到破壞[35]。

3 展 望

綜上所述，核苷調(diào)節(jié)系統(tǒng)與癲癇的發(fā)生與發(fā)展密切相關(guān)，在癲癇的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，其中，腺苷激活A(yù)1、A2A受體，通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)體ENT1影響癲癇活動(dòng)的發(fā)生及發(fā)展，是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，深入了解及剖析其中的激活及調(diào)節(jié)機(jī)制，可為抗癲癇藥物的研發(fā)，提供有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。