1、癫痫型脑病的基因研究进展摘要：癫痫性脑病（epileptic encephalopathies，EEs）是癫痫性异常导致进展性脑部功能障碍，是一种儿童期常见的脑部疾病，以多种严重的癫痫症候群为特征的神经系统功能紊乱性疾病。EES 病因尚不明确，多数研究将病因指向癫痫基因，本文在查阅大量国内外文献资料基础上综述癫痫基因的研究进展。关键词：癫痫型脑病;基因;突变Genetic research advances in epileptic encephalopathyAbstract: epileptic encephalopathy (epileptic encephalopathies, EEs
2、) is epileptic defect in advanced brain dysfunction, is a common childhood disease of the brain, is characterized by a variety of severe epilepsy syndrome function disorder of the nervous system.The etiology of EES is not clear. Most studies point to epilepsy genes. This paper reviews the research p
3、rogress of epilepsy genes based on a large number of domestic and foreign literature.Keywords: epilepsy encephalopathy;Genes;mutationEEs 是发生在婴儿和儿童的严重痉挛性疾病，首次发病多见儿童、青年时期，男性高于女性 1，癫痫儿童死亡率是成人的 10 倍 2，然而癫痫型脑病的病因、发病机制仍不十分明确 3，年龄依赖性是 EES 的共同特征，早发性癫痫性脑病（early-onset epileptic encephalopathies，EOEE）包括早发性肌阵挛脑
4、病（early myoclonic epileptic encephalopathy，EMEE）、大田原综合征（Ohtahara syndrome，OS）、婴儿恶性游走性部分性癫痫（malignant migrating partial seizures in infancy，MMPSI）、West 综合征及 Dravet 综合征。目前临床仍局限于对症治疗，近年来的研究将癫痫病因指向基因突变和全基因拷贝数变异，虽然缺乏确切的数据和对应的基因型-表型关系，但是随着基因检测技术的不断提高，对癫痫型脑病基因研究逐渐明朗，目前发现多种基因变异可导致癫痫型脑病的发生。1.癫痫型脑病的基因研究EEs 主要
5、是由于癫痫发作或者癫痫间隙频繁放电引起，婴幼儿时期的癫痫型脑病影响大脑发育，突触可塑性形成以及神经环路形成，可导致认知、运动功能发育迟缓，智力发育迟缓、孤独症等严重神经系统后遗症。有研究显示 70%的癫痫病因与遗传因素有关 4，目前癫痫基因研究进展速度较快，有一部分基因筛查已经在临床开展。基因研究技术从早期的微阵列技术发展到二代基因测序技术，现代的全外显子测序（whole-exome sequencing，WES）与全基因组测序，加速了癫痫基因的检出率，对癫痫基因研究提供有益的帮助，基于目标捕获的 WES 技术将为 EES 基因研究提供有力证据 5 。从遗传学的角度来看，有几十个基因与 EEs
6、 相关，而且到目前为止，很难找到一个共同机制来解释EEs6。1.1 STXBP1突触融合蛋白结合蛋白 1 基因（STXBP1 ）位于 9q34.1 编码 STXBP1 蛋白，遗传方式为显性遗传，在神经元中表达，调节神经元钙通道敏感性，负责突触间神经递质的释放，促进突触囊泡的沉淀与膜融合，参与突触囊泡循环。STXBP1 致 EES 机制为该蛋白质通过结合 syntaxin-1A（STX1A ）调节突触小泡融合和神经递质释放，改变其构象并调节 SNARE 复合物 【7】 。在蛋白质水平，该突变导致 STXBP1 的结构域 3b 和结构域 2 的部分完全丧失。STXBP1(munc18 - 1)突变
7、与各种类型的癫痫有关，目前已发现的 STXBP1 基因突变有 32 个杂合突变类型，主要发生在生命早期。Milh 等 8对 52 位早期癫痫脑病患儿进行基因筛查，MRI 脑皮质检查和阴性代谢筛查，记录标准脑电图和视频脑电图，52 例患儿中包括 38 例 Ohtahara 综合征，结果发现 5 种新的STXBP1 突变，所有出现突变的患者都表现出 Ohtahara 综合征，提示STXBP1 基因突变是 Ohtahara 综合征的可能病因。Saitsu 9-10同样在患有Ohtahara 综合征中发现 STXBP1 突变，另一项研究显示 Ohtahara 综合征患儿在婴儿晚期癫痫发作停止、脑电图表
8、现为阵发性活动继而出现快节律，强烈提示 STXBP1 基因突变。然而 Deprez 等 11在 106 例癫痫发作性脑病患者中发现了 6 例 STXBP1 畸变，没有一例 STXBP1 基因突变被诊断为 Ohtahara 综合征，由此可见 STXBP1 在 Ohtahara 综合征的特异性并不明确。1.2 CDKL5细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶样-5（Cyclin-dependent kinase like 5，CDKL5) 位于 Xp22.13，其基因异常导致早期癫痫性脑病，主要累及女童，以生命早期难治性惊厥为特点，随着年龄增加可出现 Rett 样症状，例如咬手指等刻板动作、自闭症、大脑发育缓
9、慢、睡眠障碍、过度换气等，MRI 可见白质内高强信号。CDKL5 致 EES 机制目前尚无定论，CDKL5 基因突变在女性早期癫痫脑病患儿中发病率为 9-28%12-13。Melani 14对 6 例 EEs 患儿进行视频脑电图监测和基因检测，其中 2 例患有癫痫性痉挛，4 例患有固定型复杂的癫痫发作模式，5 例患儿 CDKL5 基因异常，CDKL5 异常患儿均为女童。虽然 CDKL5为 X 染色体基因，但是在部分男性癫痫脑病患儿中也发现 CDKL5 基因突变，Liang Jao-Shwann15对 125 例 EEs 患者进行基因检测发现 5%的男性患者和14%的癫痫性脑病女性患者有 CDK
10、L5 改变， Bahi-Buisson12认为表型异质性与基因突变的性质或位置无关，或与 x 染色体失活的模式有关， Liang Jao-Shwann15认为女性 CDKL5 基因异常频率高于男性原因可能为女性有两个 X 染色体。1.3 SPTAN1SPTAN1 基因位于 9q33.3-q34.11，在调节突触结构稳定性、脊髓和运动神经的髓鞘化发育过程中发挥重要作用。SPTAN1 异常在 West syndrome（WS）中被发现，患儿伴有髓鞘形成减少，不良的视觉注意力，以及发育迟缓。Campbell 16研究了 10 位 9q34.11 区域的 DNA 拷贝数丢失的儿童，10 位患儿中 4
11、例为 EES，10 位儿童都表现出中重度语言障碍，3 例出现斜视，10 例肌张力减退，部分出现张力亢进或共济失调，10 例患者均出现中至重度自闭倾向，6 例 MRI 示脑部发育不良，其中 1 例髓鞘发育迟缓，2 例小垂体，3例 Chiari 一类畸形，脑电图显示 1 例多病灶异常放电，7 例中度生理缺陷，1 例小脑患者，1 例胃肠道畸形，基因检测显示 5 位患儿 9q34.11 区域 SPTAN1 杂合子内缺失，提示 SPTAN1 突变与早期的顽固性癫痫发作之间的因果关系。Saitsu17报道了日本两例患有早期严重痉挛的儿童，两名患儿的脑 MRI 显示严重的脑血管萎缩，白质减少，脑干、脑组织发
12、育不全，胼胝体减少，在三个被试者中，1 个 SPTAN1 和 STXBP1 杂合，临床表现与 STXBP1 突变的患儿相似，如早期的痉挛，脑电图抑制-爆发模式，之后过渡到 West syndrome，严重发育迟缓，提示 SPTAN1 突变导致癫痫型脑病，可能的机制为病理聚合 /血红蛋白形成和异常轴突起始段完整性受损造成 SPTAN1 突变。1.4 ARX ARX 基因染色体位于 Xp22.13，ARX 蛋白不仅控制神经节内隆起的氨基丁酸能神经元的切向迁移，而且还可以诱导从皮层下的脑室区的径向迁移 18。ARX 基因变异主要累及男孩，至今已有 44 种不同的突变类型被报道，常见于Ohtahara
13、 综合征或早期婴儿癫痫性脑病 (EIEE)抑制破裂，Ohtahara 综合征是最严重和最早的与年龄相关的癫痫性脑病，该综合征的特点是早期发作性痉挛，与严重持续的突发活动模式有关，导致了癫痫顽固性发作和严重的智力迟钝。ARX 致 EES 突变的机制尚不清楚，Pavone 19在 Ohtahara 综合征患儿中发现了至少 4 种基因的特异性突变，其蛋白产物在较低的大脑神经元和神经元间发挥必不可少的功能，包括线粒体呼吸链在与 EIEE 无关的个体中被识别:(1)Xp22.13(EIEE - 1 变异) 的 ARX(与 aristaless 关联的)homeobox 基因;(2)Xp22(eiee -
14、 2 变种)CDKL5(SYK9) 基因 ;(3)11p15.5(eiee - 3 变种) 的SLC25A22(GC1)基因 ;(4)Stxbp1(munc18 - 1)基因 9q34 - 1(eiee - 4 变种)。Shin18研究了一个 X 连接无脑回伴有生殖器异常的婴儿，发现该患儿大脑氨基丁酸能神经元亚群中出现 ARX 基因突变，同时在神经元细胞迁移标志物化学反应试验中发现含有谷氨酸脱羧酶和钙蛋白的细胞在新皮质中明显减少。1.5 PCDH19粘附蛋白 19 基因（Protocadherin 19，PCDH19，OMIM number 300460），在神经元高度表达的跨膜蛋白，可能参与
15、调节钙离子依赖细胞粘附和神经元的连接，至今作用机制不明。PCDH19 和 SCN1A 突变的患者有非常相似的临床特征，包括早期发热或不伴发热，发育缓慢和语言、行为障碍，认知退化，可导致多态性癫痫发作，特别是罕见的肌阵痉挛，主要累及女性，男性也可发病。Depienne Christel20在 Dravet 综合征(Dravet syndrome,DS)患儿中发现一名男性患儿 PCDH19 基因的染色体 Xq22.1 的半合子缺失，同时在 11 名女性患者中发现 9 个不同的点 PCDH19 基因突变(4 个错义和 5 个剪切突变) ，提示PCDH19 在癫痫性脑病中起着重要的作用。2.其它基因
16、KCNQ2 和 KCNQ3 基因突变对家族性新生癫痫 (BFNS)具有一定的影响，Sarah21对 80 例不明原因癫痫发作及相关精神运动阻滞患者进行 KCNQ2 和KCNQ3 突变分析，8 例（10%，8/80）出现异合 KCNQ2 突变。SCN1A 基因是一种最常见的突变的人类癫痫基因，尽管有超过 1200 种不同的突变报告，但仍然很难画出清晰的基因型表型关系图。Harkin 22在 188 名患有 Dravet 综合征患者中发现隐源性多灶性癫痫（22%）的特殊子组（共 5 例）中有 3 例发生SCN1A 突变，SCN1A 突变表现型的特征是早期的多焦点发作和认知能力下降，提示 Drave
17、t 综合征的诊断增加 SCN1A 检测。 Usluer23等人在土耳其 SCN1A基因的突变筛查中发现两名不明原因癫痫型脑病患者中存在 SCN1A 突变，提示 SCN1A 突变与多种表型之间存在联系， SCN1A 为建立了一种快速有效的大基因突变检测方法提供可能。田小娟 24等人对 547 例 Dravet 综合征患儿进行进行 SCN1A 基因突变筛查，69.3%患儿 SCN1A 基因发生突变，其中 92.9%为新生突变，仅 7.1%位遗传性突变，提示 SCN1A 基因突变与 Dravet 综合征的发生有密切骨关系，该基因突变以新生突变为主，在 Dravet 综合征患儿中应进行SCN1A 基因
18、突变检测，有助于早期诊断。 SCN2A 基因突变可导致 Dravet 综合征，婴儿痉挛症、新生儿良性家族性惊厥、全面性癫痫伴热性惊厥附加症等多种癫痫综合征。SCN8A、CACNB4 和 SCN9A 被认为发挥调节子的作用，这些基因的突变通常和其他癫痫表型相关，溶质载体家族 25 / 22、膜关联鸟苷酸激酶反转 2（ MAGI2)、叉头框 G1 基因(FOXG1 、肌细胞增强因子 2C（MEF2C）、GRIN1、GRIN2A、STK9 等编码的蛋白参与前脑发育和突触传递功能，与 EEs表型存在密切的关系，但是由于基因突变的多效性及异质性，缺乏灵敏度和特异性报道。3.全基因组拷贝数变异（rare
19、copy number variants, CNVs）CNVs(删除和重复)已经成为癫痫的重要危险因素,CNVs 可导致最具破坏性且往往是病因不明的癫痫。Heather 等 25对 315 例癫痫病患者进行了评估，并对其进行了高密度、外聚焦、全基因组寡核苷酸阵列的研究发现 25 例(7.9%)携带罕见的 CNVs，可能导致其表型，至少有 50%明显或有可能致病性,在 7q21和 2 例相同重复的患者中发现了 2 例有重叠缺失的患者，其重复部位为16p11.2，同样在没有患有癫痫性脑病的突变人群中发现罕见的 CNVs，提示罕见的 CNVs 在癫痫性脑病中的重要性。4.基因检测WES 技术是利用序
20、列捕获技术将全基因组外显子区域 DNA 捕捉并富集后进行高通量测序的基因组分析方法,WES 彻底改变了诊断癫痫性脑病的方式 26,用于确定未分类的 EOEEs 致病基因突变 27。WES 技术不仅有利于神经发育疾病的诊断，还有助于发现癫痫型脑病的发生机制，明确致病的突变基因。由于 EEs的临床分型和基因分型繁多、复杂，同种基因突变可致多种临床表型，同样同一临床表型可能由多种突变基因导致。因此 EEs 诊断基因检测基础上应当认真筛选临床分型，临床上若出现生命早期癫痫性痉挛，肌阵挛性发作、抗药性癫痫，不明原因癫痫持续状态、发育缓慢甚至停止，癫痫伴运动障碍，生殖器、器官畸形，脑电图呈爆发抑制、高度失
21、律，影像检查无脑回，胼胝体、髓鞘化异常、脑萎缩应考虑基因突变。5.小结与展望综上，EEs 与多种相关基因变异存在密切、复杂的关系，由于目前技术局限仍然缺乏对基因-临床表型的认知，EEs 在临床分型和基因检测时存在诸多困难，加之医疗诊断水平、技术、设备的不完善，EEs 患儿仍有多数得不到有效救治。因此，注重对 EEs 病因、病机的研究、加强产前检查、围产期检查、降低 EEs 患儿出生率可有效降低患儿家庭负担和社会负担，相信随着基因检测技术，如高通量基因检测技术、WES 技术的不断提高，为 EEs 患儿基因背景提供进一步加深了解的可能，基因变异的机制和种类会逐渐被发现。参考文献：1Sillanp
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