外伤性癫痫发病机制的研究

刘健羽，付 玉，刘 晶

（吉林大学中日联谊医院 神经外二科，吉林 长春 130033）

外伤性癫痫（PTE）是头部外伤较常见的并发症，PTE的发生率约占全部癫痫人数的10%，外伤后首次痫性发作的患者，在随后的两年，高达86%的患者出现再次发作，发生PTE的高危程度跟外伤轻重相关［1－2］。目前PTE的有效治疗手段仍很有限，最后大部分都转归成难治性癫痫，发病机制的不够明确是其主要原因。最近几年，学者们已体会到PTE的危害，注重PTE的研究，对PTE发病机制的研究取得巨大进展。

1 动物模型

国内学者近年发现，动物使用铁离子诱发癫痫后与临床过程十分相似，易成功，更可靠，是现今研究PTE的理想动物模型。额叶注射铁离子定位简单，符合临床脑损伤的特点，是局灶性PTE理想的动物模型。

2 PTE的发病机制

分子生物学研究表明，致痫灶胶质细胞膜上Na＋－K＋－ATP酶的活性降低，细胞外K＋转运受到影响，导致细胞外K＋浓度升高，细胞外高钾引起神经细胞膜的去极化，如果K＋的浓度继续升高将会导致Na＋和Ca2＋通道的失活，这将引起细胞膜去极化电位阈值的升高，细胞产生局部电位，出现反复的过度的同步放电，也就引起了癫痫的发作。另外，受损脑组织的大型神经元减少，中、小型神经元比大型神经元更易放电，因此，这些病理学基础导致了癫痫发作的易感性。癫痫的病理生理学还可能包括血脑屏障的改变，脑实质出血的发生，自由基的损伤，兴奋性介质如谷氨酸等的释放和突触重建的改变等。

2.1 自由基

脑损伤造成自由基增多，自由基抑制胶质细胞对谷氨酸的摄入作用，造成细胞外谷氨酸这种兴奋性神经递质的增加［3］，N－甲基－D－天 （门）冬氨酸（NMDA）受体由谷氨酸激活并通过诱发细胞内信号通路的转导来调控神经细胞的坏死和凋亡。谷氨酸能的突触后密集区存在一种脚手架蛋白为神经元的突触内神经递质的突触后密度蛋白－95（PSD－95），参与神经元突触的重建过程，可以通过其他蛋白和不同的结构域之间的作用，在介导与整合NMDA受体信号的转导中具有关键作用［4］。PSD－95复合物是随着NMDA受体激活而产生的，与酪氨酸磷酸化激酶正相相关，与神经受损有关。PSD－95表达与神经元的特异性标记免疫反应呈正相关，与癫痫的发作呈反相关。角质细胞性氨基酸转运体的表达是由神经元死亡后活化的小胶质细胞及它所吞噬的碎片来完成的，清除谷氨酸保护受损的神经元［5］，突触重建和维持由PSD－95细胞表达而开启。因此PSD－95错误表达不但可引起神经元坏死或者凋亡，还可诱发癫痫。此外，反应性氧自由基（如过氧化氢）、反应性氮自由基（如一氧化氮）可激活谷氨酸和NMDA的兴奋性氨基酸受体活性。反应性氧自由基可引起神经元膜的成分不饱和脂肪酸过氧化，后导致去极化。另外，反应性氧自由基加速脑内神经毒性胍类化合物的产生并使神经递质发生改变，最终增加甘氨酸的释放，减少γ－氨基丁酸（GABA）的释放，通过此方式阻止GABA与其受体结合引起癫痫［6］。兴奋毒性NMDA受体是由兴奋性氨基酸释放的增加而启动的，随后产生NO和反应性氧自由基，结果导致恶性循环诱发癫痫。因此，可以说明兴奋性氨基酸是癫痫发作的启动因素。另外，在癫痫动物模型中显示，NMDA的兴奋毒性氨基酸受体的刺激可引起合成和释放NO，引起癫痫发作。有研究显示NO也具有抗癫痫作用，以上研究表明自由基的产生是与PTE的发病机制可能有关的。

2.2 突触重建

近些年，大脑可塑性研究是目前癫痫病因学研究主要方向。监测PTE动物模型中各突触重建标志物是通过原位杂交和免疫组织化学的方法来完成的，其间发现突触重建与PTE的发病机制是有关系的。外伤使海马回路的突触功能受损，致认知障碍与症状性癫痫。在神经系统发育过程中，外向性生长的轴突提供导向作用，主要通过突触重构和苔藓纤维发芽致痫。有学者将铁离子注射入动物杏仁体内，结果发现注射侧海马的锥体细胞大量脱失，双侧海马组织内均有胶质细胞增生和齿状回突触重建，此结果表明，海马组织胶质增生、神经元损坏和突触重建是PTE的病理学基础。有学者应用注射戊四氮来建立动物模型，引起反应性胶质细胞增生和神经元可塑性变化，诱发癫痫发作。另有部分学者在实验中证明托吡酯能抑制突触重建来控制癫痫。以上结果表明，PTE的发病机制与异常突触重建密切相关。

2.3 脑外伤后神经元的改变

癫痫发作时，动物模型反应性突触再生过程中，海马神经细胞黏附分子（NCAM）的表达增高。NCAM分布在：（1）门区颗粒细胞层内侧边缘；（2）颗粒细胞层的神经轴突；（3）苔藓纤维。动物模型中，颗粒上区分子层、异常轴突出芽的部分、新产生的突触中均出现了NCAM的表达，因而被视为颞叶癫痫海马发生可塑性变化标记之一。苔藓纤维是颗粒细胞的轴突由颗粒细胞层发出至区锥体层和门区神经元，分支在门区形成密集网络。有研究表明，NCAM在内分子层阳性反应密度和苔藓纤维出芽密度呈正比，由此判断其免疫活性部分位于颗粒细胞生长的轴突内；而某些伸展至分子层，发生可塑性改变的颗粒细胞树突中也发现NCAM的表达，提示突触再发生位于癫痫性齿状回神经元范围内，表明复发性癫痫的发作可致海马齿状回颗粒上区苔藓纤维出芽。颗粒细胞的生长相关蛋白－43（growth associated protein，GAP－43）是突触前可塑性内在的决定因素，是一种神经元生长相关磷蛋白。有结果表明GAP－43基因表达随着突触连接重建而出现，并随着重建的完成而下降，甚至消失。因此神经元发育和可塑性的分子标志物首选被认为是GAP－43。颞叶癫痫的发病机制可能与NCAM和GAP－43有关，但如何通过对抗它们去防治颞叶癫痫，尚需进一步研究［7］。

2.4 脑组织损伤后免疫机制的改变

脑损伤后导致全身急性炎性反应中大量促炎性细胞因子释放［8］。这些因子是一类可溶性多肽，与免疫活化和炎性反应有关，并由机体的免疫细胞与非免疫细胞分泌的，主要包括 TNF－α、IL－1β、IL－6、IL－8、IL－16［9］。急性脑损伤的严重程度和癫痫的发作与 TNF－α、IL－1β、IL－6 的 水 平 呈 正 相 关［10］。 此外，脑损伤患者血清中TNF－α和IL－1β较IL－6变化较敏感，以此可判断脑损伤病情的变化。C反应蛋白（CRP）是一种急性时相反应的蛋白，正常外周血中含量极少［10］。各种形式组织的损伤都会使肝脏合成的CRP在短时间内急剧增加，通过激活巨噬细胞与补体系统，促进损伤组织的清除，减少健康组织的受累［11］。因此，CRP水平变化可在一定程度上反映脑损伤患者的病情严重程度［10］。CRP、TNF－α、IL－1β、IL－6形成相互调控的网络，IL－6能调控 CRP的产生，而TNF－α和IL－1β能诱导IL－6的生成与分泌［12，13］。CRP 同 TNF－α、IL－1β、IL－6 均 呈 正 相 关性，这些因素均在PTE的发病机制中起重要作用。

2.5 外伤后脑基因的表达改变

根据功能与结构同源性的不同，半胱氨酸－天门冬氨酸－蛋白酶（caspase）可以分成3类：凋亡启动因子、凋亡执行因子、炎症介导因子。一般细胞内存在的caspase家族都是酶原，都含QACXG五肽序列、前结构域prodomain和酶作用域。在caspase瀑布中的位置一般被认为可以决定prodomain的长短。Caspase的作用主要是通过死亡受体CD95（也称Fas，DR2，APO－1）与 TRA LR1／R2介导的死亡信号传导过程中所表现的。作为凋亡启动因子，许多因素可启动凋亡程序，最后导致细胞凋亡，比如外伤等。有研究结果提示［14］从分子水平、蛋白水平均检测到caspase基因和蛋白在PTE组高表达，增快细胞凋亡。因此，PTE的发病原因可能与神经元细胞凋亡有关，caspase高表达在PTE的发病机制中起到促进作用。

3 结语与展望

PTE的发病机制、预防及治疗仍存在许多问题有待深入研究，只有完全弄清楚外伤性癫痫的整个发生、发展过程，才能找到行之有效的防治办法。通过学习近期文献我们发现，大量的自由基产生和异常突触重建与PTE的发病机制密切相关。为我们今后的研究提供了一些新的方向：第一，PSD－95被证明参与癫痫发病，但它与突触重塑的关系尚未明确，在临床当中研究如何干预脑内PSD－95的表达，从而控制癫痫发作是一个新的方向；第二，通过如何抑制异常的突触重建来防治PTE；第三，如何通过抑制NCAM与GAP－43去预防癫痫发生；第四，进一步探讨急性脑损伤后外周血中 TNF－α、IL－1β、IL－6、CRP的水平与PTE之间的关系。

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