|
癫痫是神经系统常见疾病，全球的癫痫患病率约为5.0‰~11.2‰，全球约有5 000万的活动性癫痫患者。我国的癫痫患病率为7.2‰，其中半数以上在10岁以前起病，严重影响小儿身心健康发育。特发性全面性癫痫(Genetic generalized epilepsy，GGE)，既往称特发性全面性癫痫(Idiopathic generalized epilepsy，IGE)，是指除遗传因素以外，不具有其他潜在病因的癫痫与癫痫综合征，约占全部癫痫的40%~50%。GGE是全身性发作的类型，其所有发作一开始即为全身性，主要发作类型为典型失神发作、肌阵挛发作、全面强直-阵挛发作单独或组合出现，脑电图(EEG)表现为普遍性、两侧同步性、对称性的放电。GGE主要包括良性家族性新生儿癫痫(Benign familial neonatal sezuires BFNS)、婴儿肌阵挛癫痫(Myoclonic epilepsy of infancy，MEI)、肌阵挛-猝倒发作的癫痫、肌阵挛失神癫痫、仅全身性强直-阵挛性发作的癫痫、儿童失神癫痫(Childhood absence epilepsy，CAE)、青少年失神癫痫(Juvenile absence epilepsy，JAE)、青少年肌阵挛癫痫(Juvenile myclonic epilepsy，JME)、伴热性惊厥的全面性癫痫(GEFS+)。GGE综合征是一种常见的复杂疾病，具有几乎完全遗传病因，但具有可变的表型。随着分子生物学在临床医学中的应用，近年来GGE的基因检测和发病机制的研究是成为世界神经科学领域的热点，GGE是一类多基因共同致病的疾病，遗传方式多样，包括易感基因突变(单基因、多基因遗传、线粒体基因突变)和拷贝数变异(Copy number variations，CNV)(染色体畸变、DNA序列重复扩展)。以上突变很可能在GGE的发生过程中起重要作用。GGE患者可能拥有共同的特定易感基因，但癫痫遗传具有表型异质性、遗传异质性、外显率不定的特点，故单一易感基因不是唯一的致病因素。相关文献及资料表明，大部分GGE的易感基因突变与离子通道的病变相关，亦与溶质转运子、其他蛋白突变相关，但所占比例较少。本文总结了与GGE相关的基因突变及相应致病机制，方便应用于GGE易感基因的诊断性检测及GGE发病的预测性检测。现将GGE的相关研究(表 1)综述如下。 良性家族性新生儿癫痫 既往BFNS被分类在GGE中，现认为是一种新生儿局灶性癫痫发作。BFNS是罕见的，常染色体显性遗传性疾病，出生后2~3 d起病，4~6个月后自行缓解的无热性惊厥，主要为多发局灶性或全身强直-阵挛性抽搐，有时表现为一侧或者两侧面肌痉挛、强直姿势，可伴有呼吸暂停和紫绀，但无神经系统缺陷和器官损伤。多于生后第2~3天起病，有阵挛或呼吸暂停发作，脑电图(EEG)无特异性异常。至今研究发现，BFNS多与KCNQ2和KCNQ3基因突变相关，1989年，Leppert等对一遗传四代的家系进行连锁分析，将致病基因固定于染色体20q13.3，亦是当时第一个定位于基因的特发性癫痫。后陆续由Lewiset等将KCNQ2和KCNQ3致病基因分别定位于染色体20q13.3和8q24上。M型钾通道由2个Q2, 2个Q3亚单位组成，M通道电流是一种具有电压依赖性的慢激活/失活的外向钾电流，对于调节神经冲动发放频率、维持和稳定神经元兴奋性等起重要作用。当在体外表达时，KCNQ2和KCNQ3能形成具有与M型钾通道相同特征的异源四聚通道。KCNQ家族基因所编码的电压门控型钾通道结构都颇为相似，为4个相同或不同的α亚基构成的四聚体。M电流在控制神经元兴奋性中起主要作用。这种钾离子电流能被毒覃碱所抑制，称为M电流(IM)。IM被抑制后，细胞膜易发生去极化，神经元在接受兴奋性冲动时易爆发多个动作电位，使神经元兴奋性增高，诱发癫痫。KCNQ2和KCNQ3基因突变可以起M通道门控特性改变，致IM减少，导致BFNS。还有研究指出，编码Na+/K+转运ATP酶的基因(如ATPlA2)，也与BFNS发生相关。 婴儿肌阵挛癫痫 MEI主要或仅仅表现为肌阵挛。肌阵挛可能是自发性或者反射性，或者两种情况均有。常有惊厥或癫痫家族史，可见于1~2岁的健康婴儿，发病于6个月~3岁之间，特征是短暂爆发的全身性肌阵挛。肌阵挛发作主要累及头、眼球、上肢和膈肌，肌阵挛发作短暂，单独或者丛集出现，发作频率和强度不同。临床表现为点头，而身体的屈曲或背伸罕见。肌阵挛抽动时，上肢常常向上、向外突然抬举，而眼球可向上转动。短暂的发声，可能源于膈(肌)的收缩，有时伴肢体的肌阵挛抽动。MEI患儿可有智力发育延缓及轻度人格障碍，1/5患儿有光敏性诱因。良性MEI的EEG为双侧同步的棘慢波或者综合多棘波。适当的治疗可控制MEI的发作。根据对既往散发病例的研究及2016年5月Takehiko Inui等对两个家系研究报道，EEF1A2突变可能与MEI相关，但具体发病机制暂有待进一步研究。 儿童期失神癫痫 CAE可见于6~7岁学龄儿童，其特征是每日数次至数十次的频繁失神。CAE相关易感基因在GGE中最多，亦最具代表性。自1995年发现第一个癫痫易感基因CHRNA4(烟碱型乙酰胆碱受体)以来，迄今为止，约发现26个基因与癫痫的发病相关，其中约有15个基因为CAE的易感基因。癫痫致病基因编码的蛋白涵括了离子通道、溶质转运子和其他蛋白，包括电压依赖性离子通道(Na+、K+、Ca2+通道亚基等)，配体门控性离子通道(烟碱型乙酰胆碱受体亚基)和y氨基丁酸受体亚基(GABA)等。癫痫致病基因大多数是编码离子通道的基因，第一个非离子通道的癫痫易感基因是2002年发现的LGI1(Leucine-rich glioma inactivated 1)。众多CAE易感基因中，一类编码钙离子通道的基因，如CACNAlH基因，编码T型钙通道(Cav3.2)。CACNAlH基因突变使Cav3.2通道激活时间、失活时间均延长，最终总效应使从细胞外流入细胞内的钙离子增多，神经元兴奋性增强，导致CAE的发生。另一类与CAE密切相关的离子通道编码基因为编码GABA-A受体的相关基因。在CAE患儿中，发现了编码GABA-A受体1亚基的GABRAI基因的突变，并且在进一步的功能、形态及生化方面的研究中，均发现GABRAl突变导致了其编码的GABA-A受体的功能丧失。突变型GABA-A受体不能正常地整合在细胞膜上，使得GABA-A能突触抑制减弱，从而引发痫样放电。最新的研究还发现，GABA-A受体β3亚基(G32R)突变使GABA-A受体通道电流密度明显减小，平均通道开放时间减少。除了钙离子通道和GABA-A受体相关基因外，氯离子通道相关基因CLCN2也被认为是CAE和其他GGEs的主要易感基因之一。CLCN2编码电压依赖性氯离子通道CLC-2。CLC-2主要表达于受GABA能抑制的神经元上，维持GABA抑制性反应所需的细胞内低氯环境。CLCN2基因突变很可能导致了细胞内氯离子的蓄积，减弱了GABA能的抑制作用；而另一些突变虽未改变氯离子通道的电流，但却使氯离子通道的电压门控特性发生了变化，氯离子通道变得更易被激活具体所有易感基因及基因表达产物见表 2。 青少年期失神癫痫 JAE发生在青春发育期前后，发作频率少于儿童期失神癫痫，散发而非每天发作。常伴有全身强直-阵挛发作，对治疗反应好。一项多中心临床研究指出：是编码葡萄糖转运体的基因，发生SLC2A1突变的JAE病例约占JAE总数的10%，但4岁以后基因突变，对发病的影响可能会大幅减少。具体位点与发病机制暂未有更进一步的研究。 青少年肌阵挛癫痫 JME的特征性表现是发生在青春期的双侧臂部的单次或反复的不规则、无节律的阵挛性跳动。有些患者可突然跌倒，无意识障碍。本病可遗传，男女无差别。发作常在觉醒后不久，可为剥夺睡眠所激发。常为光敏性，对适当治疗反应好。JME的发病机制和病理生理学暂未完全明确。JME有些易感基因可能与其他GGE的亚型重叠。现阶段研究表明，位于6p12-p11的基因EFHC1、位于5q34-q35的基因GABRA1和位于8q, 3p, 3q, 1p的基因ClCN2，以上3个基因，为较明确的JME发作易感基因。有学者运用连锁研究方法，提出易感基因EFHC1位于6p11-12，HLA-6p21.3，15q14和5q34区域。最近Suzuki等在荷兰进行的研究缩小其明确范围为6p11-12。伯利兹，洛杉矶和墨西哥的回顾性研究亦描述了EFHC1突变导致JME，EFHC1不像其他癫痫基因，不编码离子通道，但调控与电压依赖性钙通道，与其相互作用，并具有凋亡活性。法国-加拿大一大型家系研究表明，GABRA1同为JME的易感基因，基因位点为5q34。GABRA1编码GABA-A受体，使GABA-A受体α1亚基发生突变，改变GABA-A亚基的数目及其在配体门控氯离子通道五聚体结构内的位置，并抑制Cl-电流，从而影响神经元抑制效应。但研究同时亦发现，GABRA1编码GABA-A受体α1亚基的基因座5q34，与GABRG2的基因座重叠，而GABRG2是GEFS+综合征以及缺乏癫痫伴热性惊厥的易感基因之一。同时亦有文献报道，JME的连锁不平衡与染色体6p21，特别是在BRD2(RING3)基因，及其启动子区域内的突变密切相关。BRD2亦是JME的主要易感基因。据Haug等报道，他们在ClCN2基因中检测到一个新的多态性基因。编码CLC-2电压门控氯通道(CLCN2基因)的基因位于8q, 3p, 3q26, 1p，并被GABA所抑制。位于染色体3q26上的易感性位点最为相关。ClCN2是第一个既是罕见癫痫的主要基因突变，又是常见癫痫的序列变异，从而导致了一系列的表型效应。所有突变通过不同的功能改变导致神经元兴奋性。但在其他CLCN2的家系研究报道中：在一个家系中，先证者患有JME，而在另一个家系中，先证者患有部分性癫痫，因此推断ClCN2是多于一种类型的癫痫的主要易感基因。 伴热性惊厥的全面性癫痫 GEFS+为常染色体显性癫痫综合征，其特征在于相同家族中有多种广义的主要癫痫表型。到目前为止，主要发现有以下几个与GEFS+相关，较为明确的易感基因：SCN1A, SCN2A, SCN1B和GABRG2。SCN1A、SCN2A、SCN1B分别编码钠离子通道α1, α2 and β1亚基，GABRG2主要编码GABA-A受体γ-2亚基。大多数与GEFS+相关的基因突变已在SCN1A中发现，迄今为止，SCN1A是GEFS+发现最多易感基因位点的重要基因。非严重GEFS+表型与SCN1A中的错义突变密切相关。SCN1A和SCN1B的突变，共同占有17%的GEFS+的家族性病例的突变。不同SCN1A的功能性突变导致不同的通道状态改变，例如加快失活速度或加速从失活状态恢复。最近进行的SCN1A功能研究，该基因突变导致电压依赖性通道门控的改变，使通道过度兴奋。另一突变的研究显示，SCN1A使钠通道在激活状态时失活速度减慢。这些功能研究说明SCN1A突变通过不同的机制导致GEFS+，但主要是通过抑制钠通道失活导致神经元兴奋过度。关于SCN1B，以前在GEFS+家系研究(C121W)中描述了钠通道的β-1亚基中的突变。最近报道了与GEFS+相关的SCN1B第二突变(I70_E74del)。在另一家系研究中，6例患者为热性惊厥，热性惊厥加或仅有早发性失神发作癫痫，这表明SCN1B的突变亦可能引发失神发作。关于GABRG2，最近已在成人癫痫中描述了GABA-A受体亚基基因的突变。GEFS+和CAE伴热性惊厥，均与编码GABA-A受体γ-2亚基的GABRG2基因突变密切相关。在非洲爪蟾卵母细胞中表达的GABA-A突变体，受体的初步功能分析表明K289M基因突变导致的GABA-A受体γ-2亚基改变，降低GABA动作电位的幅度。最近一项哺乳动物细胞系电生理的研究中，重新评估了C121W突变的功能效应。该研究得出结论，C121W突变对钠离子通道功能和脑钠通道的亚细胞分布造成影响，使神经元兴奋性升高，诱发CAE。这是由钠离子通道β1亚基功能调节失调和细胞黏附能力下降引起，而不是由钠通道失活的减慢引起。具体总结见表 3。 仅有全面强直-阵挛发作的特发性全面性癫痫 仅有全面强直-阵挛发作的特发性全面性癫痫(GGE-GTCS)是全面性癫痫的一个亚类, 约占癫痫患者的5%~10%。主要临床表现为意识丧失与全身强直抽搐, EEG可发现2.5~5.0 Hz棘慢复合波, 此类患者常伴有某种程度的学习障碍和社会功能下降, 对其正常生活造成严重影响。虽然GGE-GTCS的发生有一定遗传背景, 但其具体发病机制仍未明确。最近一项研究表明，常染色体3q26上CLCN2基因内含子18的146位上的1个多态性位点146TC可能是IGE-GTCS患者的一个相关性位点。其机制可能通过影响一些细胞核内的蛋白质结合，从而改变CLC-2通道氯离子电流的强弱。已知3q26该位点为CLCN2基因位点，编码电压依赖性氯离子通道CLC-2。研究发现CLCN2基因3个突变：M200fsx231、74_117del和G715E突变与IGE-GTCS发作相关。后有研究者将以上3个突变在体外转染人HEK_293细胞，进行功能研究，发现M200fsx231、74_117del突变使CLC-2通道的电流量降低；G715E突变改变了氯离子通道的电压依赖门控性，使细胞膜去极化及过度兴奋的产生，从而引起癫痫发作。而通过研究发现，不排除SCN2A基因附近的D2S111和D2S124区域的多态性变异，在IGE-GTCS的病因学中起重要作用。其机制尚未探讨完全。 结 语 随着基础医学，尤其是分子生物学在临床医学中的应用，给人类很多遗传性疾病带来很大的进展。而近年来，癫痫的基因检测便是神经科学领域中最重要的进展之一。发现癫痫的易感基因给患者带来福音，帮助明确癫痫病变类型及是否有后代遗传性。诊断性检测，检验结果呈阳性可以助于明确诊断，提供重要的预后和治疗信息，避免其他医疗检查资源的消耗。预测性检测，阴性结果可安抚患者的抑郁，焦虑心理，减少对癫痫发作的担忧及相应情绪。阳性的检测结果可让患者对癫痫发作做好准备，并且在一定程度上预测是否具有后代遗传性。但同时不可避免的是，癫痫的基因研究也有其局限性。癫痫本身就是一个复杂疾病，多基因遗传病，具有多种临床表现及分类，各种分类可能有其表现的重叠，意味着癫痫遗传具有一定的复杂性：表型异质性、遗传异质性、外显率不确定。同一种GGE亚型可能有不同的基因突变位点，多种基因突变位点共同影响发作类型；而不同的GGE亚型，可能有相同的基因突变位点，这可能是由于其临床表现重叠所导致的。GGE作为多因素、复杂性状遗传病，具有几个或许多易感基因，其通过叠加效应和与环境因素相互作用，最后产生最终的表型。即使在所谓的单基因癫痫中，家族成员之间和家族之间的表型变化，亦取决于于修饰基因与环境或发育因素相互作用的影响。多个GGE亚型，可以存在于同一家族中，甚至在具有单个基因缺陷的那些家族中。这就给癫痫的易感基因发现与研究带来挑战。 目前对GGE的基因研究方式有：全基因组测序，全外显子测序，panel目标基因突变分析，突变扫描，FISH，Array-CGH，SNP array，MLPA，连锁分析，甲基化分析，蛋白质截段监测，Southern blot等。单基因家族癫痫研究有其自身的局限性，全基因组研究消耗大，产出小，故该领域目前正转向外显子测序和panel目标突变分析，突变扫描，以在常见遗传性癫痫中寻找特殊的易感基因及基因突变位点。就目前的研究进展，发现较明确的易感基因及位点的GGE亚型为CAE，达10余种，最多，亦最有代表性，影响产物涵括各种离子通道、溶质转运子、其他蛋白突变。CAE钙通道基因的遗传学研究可能是GGE基因研究的较佳切入点。JME、BFNS、GEFS+亦有非常多的相关研究。MEI很可能是年龄依赖性GGE发作的最早形式，其发作相当一部分有光敏诱因，但现阶段分子生物学研究暂较少，未来可对MEI进行进一步研究。对于在成人癫痫中最常见的仅有全身性强直-阵挛发作的癫痫，其易感基因尚未有确切而充分的研究，希望亦可在这方面行进一步充分探讨和研究。而对于以后的基因研究，可从相关方面进行测序与基因关联分析，希望通过更大的样本量，探讨更多更明确的GGE潜在分子生物学信息。 END |
|
|
