一种难治性癫痫Dravet综合症的基因检测

简介:

  Dravet综合症(Dravet syndrome,DS),又名早期幼儿癫痫性脑病6型,是一种临床少见的难治性癫痫综合征。其遗传方式是常染色体显性遗传,几乎所有患儿所携带的基因突变都为新发突变,其父母均不携带该基因。总体发病率约1/20000-40000,男:女约为2:l,约占小儿各型肌阵挛性癫痫的29.5%,占3岁以内婴幼儿童癫痫的7%。

Dravet综合征可导致严重的癫痫性脑病。具有发病年龄早、发作形式复杂、发作频率高、智能损害严重、药物治疗有效率低、预后差、死亡率高等特点,也是顽固性癫痫的代表。

致病原因:

      基因SCNA(定位于染色体2q24)的突变导致,SCN1A蛋白为钠离子通道关键基因,该基因特别是门控区的突变可以导致钠离子通道通透性和导电性的变化,导致细胞的兴奋性增强,使得神经元在微小的刺激下发生放点,导致癫痫的发作。

DS致病基因SCN1A基因位于2号染色体长臂,定位于2q24~q33,该基因编码电压门控钠通道蛋白Nav1.1中的α型大亚基(260KD)和一个或多个 β 型小亚基(32～37KD)中的α型大亚基。α亚基是钠通道的功能性单位,由四个高度同源性的结构域(Ⅰ～Ⅳ)通过胞内连接环相连而成。每个结构域含有6个跨膜片段(S1～S6) ,其中S5和S6片段之间的连接环构成通道孔壁,其决定着通道离子选择性。S4片段富含正电荷残基,可充当通道的电压感受器,当膜电位去极化时可使S4片段跨膜移动从而激活通道。而当Ⅲ和Ⅳ结构域之间的胞内连接环堵塞通道内口时,便导致通道关闭,被称为“失活闸门”。

  SCN1A在出生后不久即可检测到,且继续增加至成年,其主要分布在大脑皮层和脊髓之中,有研究者在抑制性中间神经元(PV阳性,GABA能神经元的蛋白标记)胞体和树突检测到Nav1.1高水平表达,除此之外也出现在神经元轴突起始段。

SCN1A基因突变样式的致痫机制:

SCN1A基因突变导致癫痫的机制有多种,其突变的形式就是多种多样的,目 前 已经发现的与DS相关的SCN1A基因突变如:错义突变、无义突变、缺失突变 、移码突变、拷贝数变异 、剪切位点突变 、启动子区突变和嵌合突变等,一共有1259种,其中错义突变约占42.3%,多数发生在S4电压感受区和 S5— 6环形门控区上。主要导致功能缺失 (loss of function,LOF),也就是毁灭性突变 ,引起单倍剂量不足的现象。而发生在S4电压感受区的突变是一种以获得-失去功能(gain-and-loss of function, G-LoF)为主要表现的Na通道电流混合性功能障碍,动力学改变特点为低兴奋性的持续性Na电流或电流密度下降的Na通道高兴奋性。   

目前已有2种DS小鼠模型用以证明SCN1A导致DS。第一种通过有针对性的破坏小鼠SCN1A基因构建了一个DS小鼠模型。50%正常水平的Nav1.1杂合突变(SCN1A^+/-)被发现显示自发性癫痫发作,高温引起的癫痫发作的阈值降低,并且出生后4个星期有高的死亡率。完全缺乏Nav1.1 的纯合突变体(SCN1A^-/-)出现共济失调和出生后 15 天死亡。而纯合SCN1A 基因敲除小鼠的海马锥体神经细胞电生理分析显示正常钠电流水平,表明在这些神经元Nav1.1不形成主要的神经元钠电流。与此相反,海马中间神经元钠电流显著减少。海马中间神经元主要为GABA 能神经元,介导神经元抑制作用。此外,GABA 能小脑浦肯野神经元的峰电流、持续和复活钠电流都显著降低,这很可能是造成这些小鼠严重的共济失调的解释。SCN1A 基因敲除小鼠还发现有 Nav1.1同源基因表达代偿性增加。第二种DS小鼠模型由Ogiwara等建成,他们把在三个患者中发现的过早终止密码子(R1407X)整合进小鼠的SCN1A基因,纯合子和杂合子小鼠自发癫痫发作,Nav1.1的表达明显降低。PV阳性神经元轴突起始段观察到成簇的主要野生型Nav1.1 通道,在突变小鼠的这些神经元上电流减少。这两种基因敲除小鼠的结果一致,PV阳 性的抑制性中间神经元上的Nav1.1通道功能丧失 是癫痫放电的基础,这类似于单倍剂量不足现象,即单一拷贝正常SCN1A基因所翻译的蛋白质不足以维持正常功能,表明中间神经元抑制作用的减弱和DS密切相关。

DS主要临床表现:

发热、感染或疫苗接种、光以及图形刺激均是DS发病的重要诱发因素。有时光环境中的自我刺激在闭眼亦可诱发,然而光刺激到20岁时就不会再诱发DS发作; 其他的诱因包括热水浴、体育锻炼、情感反应、喧闹环境等。临床发展过程可以分为以下3期:

第1时期: 为1岁以内的初发期。首次发病通常出现在5 ~ 8个月的健康婴儿,突然出现热性或非热性惊厥,表现为全面的或一侧的阵挛发作,或者强直-阵挛发作。发作时间较长,>25min者约25%~49%,甚至可发展为癫痫持续状态。此时期非发热诱发的发作可占全部发作28%~61% ,常见于接种、感染或热水浴后。首次发作常被误认为是热性惊厥或偶发的癫痫事件而未及时诊治2周~2月后,发作反复出现,且类型逐渐增多。在发作初期,睡眠和清醒时的EEG均正常,仅在发作时间长的患儿中,可见背景脑波全面性或一侧性变慢。有少数患儿可自发或由间歇性光刺激诱发全面的棘-慢波综合,还有表现为4~5Hz的节律性波。主要见于中央-顶区或顶区。

第2时期: 2~5岁,患儿出现多种多样的发作类型,包括惊厥(全面性阵挛发作、全面性强直-阵挛发作、单侧或偏侧交替性阵挛发作) 、肌阵挛发作、非典型失神发作、局灶性发作和强直性发作。       

 1.惊厥: 可见于所有 DS 患儿。一侧性发作较常见,年幼的患儿多表现为偏侧阵挛发作,可以两侧交替出现,常发展为持续状态; 年长的一侧性发作可伴短暂的对侧强直。惊厥发作后患儿均有EEG背景活动的不对称或一过性轻偏瘫。由于延长发作很容易发展为持续状态,因此必须及时给予抗癫痫药物,并维持呼吸道的通畅。

 2.肌阵挛发作: 常由光刺激、闭眼和某种特定的图形刺激诱发,1块或数块肌肉发生阵挛,特别是轴性肌肉,均伴有同步异常脑电波阵发性发放。肌阵挛强度不一,严重者会突然抛掷手中物品或者跌倒; 仅侵犯轴性肌肉时,出现身体轻微向前或向后的动作,或表现为点头、打盹。肌阵挛发作可以是孤立的,亦可呈1~3s的群发。 有些患儿肌阵挛发作只在觉醒或倦睡时出现,慢波睡眠期消失,亦有惊厥发生前数秒到数分钟时出现。有密集肌阵挛发作或发作时间>10s的患儿可有现意识障碍。肌阵挛持续状态则较为罕见,其发作时间最长可>1d。

 3.非典型失神发作: 由光、闭眼和某种特定的图形的持续刺激导致,一旦脱离刺激可终止发作。常和肌阵挛同时或肌阵挛后发生,持续3~10s。其特征是单纯的意识障碍,常伴有或多或少的肌阵挛成份。肢体和面部有碎片样、节段性或漂浮样肌阵挛,有时还有轻度肌张力增加。因为同一时间内失神与肌阵挛在强弱、范围和持续时间不同,导致其判断困难。30%~40%的患儿发生典型失神持续状态,表现为呆滞状态,可持续数小时到数天,惊厥可以在呆滞状态初、中或结束前出现。

 4.局灶性发作: 是DS常见的发作类型,发生率为43%~78.6%。局灶性发作表现为偏侧肢体和/或头部的偏转发作或阵挛发作,亦有运动性发作伴有意识障碍和自主神经症状、口自动症、肌张力降低、僵直、眼和肢体远端肌阵挛等。EEG检查发现,病灶通常位于后头部或额区,≥2个病灶者常会继发全面性发作。如果发作很轻,又缺乏EEG监测,就很难识别。

 5.强直发作:不常见,其表现和Lennox-Gastaut综合症相似,有时还伴有散发的肌阵挛。除上述类型外,患儿在2岁后可出现发育迟滞和认知功能障碍,但并非见于所有患儿。其行走和说话的开始年龄与正常儿童无明显差异,但语言学习进步慢,许多患儿不会运用语句表达。肌张力过低(60%) 、锥体束征(20%)和共济失调在这个时期开始出现。面肌张力降低可引起咀嚼和吞咽困难,共济失调随年龄增加而逐渐加重; 如共济失调与肌张力过低同时存在可导致特殊步态。其他神经系统症状还有不协调运动,构音障碍、意向性震颤及发作间期肌阵挛。患儿可因脊柱侧后凸或后凹、扁平足和爪形足导致行走困难。由于患儿活动过多、节律性肌阵挛、头眼协调差和注意力缺陷可能是学习困难的重要原因; 另外,患儿有对抗行为,无法融入群体活动。但是亦有少数能解决难题和完成高质量的作品。

 第3时期: 6~10岁,患儿惊厥发作减少,主要发生在睡眠中,肌阵挛和非典型失神发作消失,但局灶性发作持续存在或有所减少。精神发育和行为障碍有改善,但认知障碍仍不同程度的持续存在,也有少数无改善。

      儿童期后患者发作减少,病情减轻。早期出现的运动障碍在青春期后加重。多数患儿智力障碍减轻,少数加重,但人格障碍的患者转为正常的不足15%。

案例分享:

患儿1,男性,血液样本送康旭医学检验所,检测项目:癫痫及相关发作性疾病,检测到致病位点如下:

结果解读:在受检者SCN1A基因发现c.5223delT(编码区第 5223 号核苷酸 T 缺失)的杂合核苷酸变异,该变异导致从第 1741 号氨基酸 Cys 开始的氨基酸合成发生改变, 并在改变后的第38个氨基酸终止(p.Cys1741TrpfsTer38),为移码变异。该变异可能导致蛋白质功能受到影响。受检者其父母该位点均未见异常。该变异的致病性尚未见文献报道(所参考数据库:HGMD Pro 及 PubMed)。该变异不属于多态性变化,在人群中发生的频率极低(所参考数据库:1000Genomes、 dbSNP)。SCN1A基因是全面性癫痫伴热性惊厥附加症2型(Epilepsy, generalized, with febrile seizures plus, type 2)、早期婴儿型癫痫性脑病 6 型(Dravet综合征)(Epileptic encephalopathy, early infantile,6 (Dravet syndrome)、家族性高热惊厥3A型(Febrile seizures, familial, 3A)、家族性偏瘫型偏头痛3型(Migraine, familial hemiplegic, 3)的致病基因,均为常染色体显性遗传方式(AD)。对于该类遗传方式,杂合变异可能导致发病。在受检者其父母 SCN1A 基因均未发现上述变异,该变异为新生变异(De Novo),此变异有可能为致病性变异。建议结合受检者临床表现及家族史进一步分析判断。

患儿2：男性,临床表现:间断性抽搐3个月,开始无明显诱因出现抽搐,表现左上肢节律性抽搐,意识清楚,持续1分钟缓解。有时为右上肢抽动,双目向左侧斜视,目前服用奥卡西平,2018.4.3再次发作,患儿3个月抬头,目前6个月不会独坐,哥哥外伤外癫痫,目前服用奥卡西平。检测到致病位点如下:

结果解读:在受检者SCN1A基因发现 c.2209delT(编码区第2209号核苷酸 T 缺失)的杂合核苷酸变异, 该变异导致从第737号氨基酸Cys开始的氨基酸合成发生改变,并在改变后的第10个氨基酸终止(p.Cys737ValfsTer10),为移码变异。 该变异可能导致蛋白质功能受到影响。 具体家系来源验证情况请参见上表。 该变异的致病性尚未见文献报道(所参考数据库:HGMD Pro 及 PubMed)。该变异不属于多态性变化,在人群中发生的频率极低(所参考数据库:1000Genomes、 dbSNP)。SCN1A基因是全面性癫痫伴热性惊厥附加症2型(Epilepsy, generalized, with febrile seizures plus, type 2)、早期婴儿型癫痫性脑病 6 型(Dravet综合征)(Epileptic encephalopathy, early infantile,6(Dravet syndrome))、家族性高热惊厥3A型(Febrile seizures, familial, 3A)、家族性偏瘫型偏头痛3型(Migraine, familial hemiplegic,3)的致病基因,均为常染色体显性遗传方式(AD)。对于该类遗传方式,杂合变异可能导致发病。在受检者其父母 SCN1A 基因均未发现上述变异,该变异为新生变异(De Novo),此变异有可能为致病性变异。建议结合受检者临床表现及家族史进一步分析判断。

患儿3：女性,临床表现:生后6个月开始抽搐,多种发作形式,头颅MRI(-),检测到致病位点如下:

结果解读:在受检者SCN1A基因发现 c.602+1G>C(编码区第602号核苷酸后内含子中第1位核苷酸由G变为C)的杂合核苷酸变异,为剪切变异。该变异可能导致蛋白质功能受到影响。受检者其父母该位点均未见异常。该变异的致病性已经有文献报道, 与 Dravet 综合征(Dravet syndrome) 相关,参考文献:Pitfalls in genetic testing: the story of missed SCN1A mutations.PubMed: 27465585(所参考数据库:HGMD Pro 及 PubMed)。该变异不属于多态性变化,在人群中发生的频率极低(所参考数据库:1000Genomes、dbSNP)。SCN1A 基因是早期婴儿癫痫性脑病6型(Dravet 综合征) (Epilepticencephalopathy, early infantile, 6 (Dravet syndrome))家族性热性癫痫3A型(Febrile seizures, familial,3A)、泛发性癫痫伴热性惊厥附加症2型(Epilepsy, generalized, with febrile seizures plus, type2)、家族性偏瘫型偏头痛3型(Migraine, familial hemiplegic,3)的致病基因,均为常染色体显性遗传方式(AD)。对于该类遗传方式,杂合变异可能导致发病。在受检者其父母SCN1A基因均未发现上述变异,该变异为新生变异(De Novo),此变异有可能为致病性变异。建议结合受检者临床表现及家族史进一步分析判断。

治疗:

DS为难治性癫痫综合征,对抗癫痫药物治疗效果不佳,发作控制较为困难,很难达到发作完全 控制,治疗主要目的是减少发作频率及减少SE的发生,因此需要多药联合或生酮饮食(ketogenic diet,KD)治疗,并尽可能降低抗癫痫药物不良反应。

 1.一线药物:

 1.1丙戊酸:

VPA是一种广谱抗癫痫药物,通过多种机制发挥作用,包括增强GABA抑制神经元的功 能,抑制神经元的T型钙离子通道等。对DS患儿有效率(发作频率减少50%以上)可高达48%。
      1.2托吡酯:

TPM为广谱抗癫痫药物,通过多种机制发挥作用,包括阻断电压依赖的钠离子通道,抑制谷氨酸AMPA受体,增强GABA受体及碳酸酐酶抑制剂的作用等。对DS有效率高达78%,对控制全面 强直阵挛发作效果较好。需要注意的是,TPM闭汗的不良反应明显时,可导致基础体温升高,有可能诱发DS发作,必要时需减量甚至停用。如一线药物控制不满意,可添加其他抗癫痫药物。
      2.添加药物:
      2.1氯巴占

CLB为苯二氮卓类药物,作用于GABAA受体的氯离子通道,增加氯离子内流,引起神经元的超级化,终止异常放电，经肝代谢。对DS患儿有效率为28%。起始剂量0.2~0.3mg/(kg·d),目标剂量0.5~1.0mg/(kg·d),最大量可加至1.5~2.0 mg/(kg·d)。不良反应包括嗜睡或兴奋、共济失调、唾液分泌增多等。剂量越大,不良反应越明显。中国大陆目前尚无该药,也可选用另一种 苯二氮卓类药物氯硝西泮(clonazepam,CZP),作用 机制及不良反应与CLB相似,起始剂量0.01~0.03 mg/(kg·d),根据发作控制情况及药物耐受情况酌情加量,最大剂量0.2mg/(kg·d)。
      2.2 左乙拉西坦

LEV为广谱抗癫痫药物,是一种吡咯烷酮衍生物,通过突触囊泡SV2A蛋白发挥作用,协助囊泡融合或释放。对DS患儿有效率为11%~64%。对于出现情绪异常的患儿可加用维生素B6口服,少数可改善。
      2.3 司替戊醇

STP又名二氧苯庚醇,是GAB⁃AA受体的变构调节剂,该药由加拿大健康协会批准作为DS难治性全面强直阵挛发作的添加药物, 是治疗DS惟一经过随机、对照、盲法研究的药物。目前在欧洲地区、美国、加拿大和日本应用于DS患儿的治疗。目前国内尚无此药。该药作用机制复杂,包括直接作用于GABAA受体,抑制细胞色素P450的活性,提高其他抗癫痫药物的血药浓度,并具有神经保护作用。作为VPA和CLB的添加药物,有效率为54%~89%。因为该药明显抑制细胞色素P450活性,可提高CLB等药物血药浓度,因此,联合应用时应注意调整剂量。STP需与VPA和(或)CLB联合应用,可明显改善患儿发作情况,目前尚无单独应用该药治疗DS的临床数据。STP起始剂量15~20mg/(kg·d),2~4周加至目标剂量50mg/(kg·d),儿童最大剂量可用至100mg/(kg·d),成人建议剂量20~30 mg/(kg·d)。与VPA和CLB联合应用时,VPA目标剂量减至20mg/(kg·d),CLB目标剂量减至0.2~0.4mg/(kg·d)。该药不良反应为剂量依赖性,主要有嗜睡、疲劳、共济失调,食欲减低,肝损害等。建议定期监测血常规及肝功能。

 3.其他治疗
      3.1 生酮饮食

KD治疗通过改变饮食习惯,增加饱和脂肪酸摄入,减少碳水化合物,改变体内代谢环境发挥作用。对减少全面强直阵挛发作及SE发作时间有效,KD对认知影响小。既往相关回顾性研究显示,KD在DS患儿中有明确效果。若DS患儿药物控制欠佳可试用。KD要求严格控制饮食,年长儿依从性较差,更适合于婴幼儿。该方法不良反应包括恶心、呕吐、便秘、高脂血症和肾结石等。

 3.2 唑尼沙胺

ZNS是一种新型磺胺类抗癫痫药,作用机制为抑制电压依赖性的钠离子通道,抑制神经元T型钙离子通道,增强GABA神经元功能 以及有较弱的碳酸酐酶抑制作用。是一种治疗难治性癫痫的药物,对DS患儿有效率为45.5%。

 3.3 迷走神经刺激术

VNS通过发放节律性脉冲波刺激颈部迷走神经,减少癫痫患儿发作,该方法用于难治性癫痫的治疗已被美国食品药品监督管理局(FDA)批准。在DS患者尚缺少成 熟经验,仅有数篇小样本回顾性研究,有效率差异较大。DS患儿如果应用多种抗癫痫药物及KD效果不佳,仍发作频繁,可尝试应用。

 3.4 溴化物(bromides)

该药作用机制不明,认为可能激动GABAA受体的氯离子通道,终止神经元同步放电。常以溴化钾、溴化钠及溴化铵等形式应用,对全面强直阵挛发作效果好,不良反应较少,包括皮疹、嗜睡和食欲减退等。

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