癫痫生物标记物的研究现状☆

王锐 洪桢 周东

·综述·

癫痫生物标记物的研究现状☆

王锐*洪桢*周东*

癫痫 颞叶癫痫 难治性癫痫 癫痫持续状态 热性惊厥 生物标记物

癫痫是一类发作性疾病，在发作间期患者可以表现为完全正常。因此，临床上即使采用了多种方法对癫痫进行诊断，包括病史，神经影像学检查，视频脑电图，24 h动态脑电监测等，但有时对于癫痫的诊断仍存在困难。所以，在癫痫不同发作类型中，有效生物标记物的筛选，将有助于对癫痫发作、癫痫综合征作出正确诊断和分类，并可提供临床治疗靶点，改善癫痫的预后。目前，国内外对于癫痫生物标记物的研究还在不断进行中，本文总结归纳了不同类型癫痫生物标记物的研究进展。

1 颞叶癫痫

颞叶癫痫是最常见、最棘手的癫痫综合征之一，大约70%的患者具有耐药性，并且1/3的颞叶癫痫患者在应用抗癫痫药物后仍可再次发作。癫痫发作后可造成大脑损伤，进而可能导致脑脊液或血液中出现一定水平的可检测到的蛋白质。下面为在颞叶癫痫患者中研究的相关生物标记物。

1.1 Bcl-2蛋白Bcl-2（B-cell leukemia/lymphoma 2，Bcl-2）基因家族由20多种不同基因成员组成，其作用为对细胞凋亡起正性或负性调节[1]。Bcl-2蛋白为主要的抗细胞凋亡蛋白之一，可能作用机制为通过保持线粒体膜完整性、钙离子动员或抗氧化功能来提高线粒体功能和维持线粒体完整性。Kilany A等[2]研究发现，在儿童颞叶癫痫患者中，血清Bcl-2蛋白水平升高，尤其是耐药性儿童患者血清Bcl-2水平升高更明显，因而认为癫痫发作可能会影响Bcl-2基因的表达，血清Bcl-2蛋白作为细胞凋亡的标记物，也可作为癫痫发作的潜在标记物。由此可以推断，在血清中细胞凋亡相关蛋白网中可能存在更加敏感的，更容易拓展目前研究的蛋白标记物。

1.2 血清炎性因子标记物最近研究发现，在癫痫动物模型或者癫痫患者中，癫痫发作可以引起特定血清细胞因子的改变，因此，外周血中一些细胞因子可以作为癫痫生物标记物。在匹罗卡品诱发癫痫的动物实验中证实白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）血清水平升高，可以用来检测癫痫发作。尽管脓血症引起IL-1β和IL-6血清水平急剧增高，但Holtman L等[3]研究发现，在电刺激颞叶癫痫动物模型中IL-1β和IL-6血清水平并未见明显改变，包括C反应蛋白也未见有明显改变，不认为这些炎症分子可以作为标记物。Youn YA等[4]研究15例缺血缺氧性脑病导致新生儿发作的患者发现，在新生儿发作后24 h内，血清中大部分细胞因子水平升高，尤其IL-8升高更明显，而48～72 h后出现下降，IL-1Ra下降更明显，但是IL-8、IL-10仍然升高。因而认为，IL-1Ra可能作为一个脑保护性因子而发挥作用，但IL-8可以作为一个潜在的标记物监测新生儿发作对大脑的损伤。因此，某些特异性血清细胞因子的升高在特定癫痫发作类型中才有意义，由于多种疾病或致病因素均可造成炎症分子水平的异常，研究试验应制定严格的纳入和排除指标。

1.3 热休克蛋白70和可溶性蛋白-100热休克蛋白70（hot shock protein70,HSP70)是热休克蛋白家族成员之一，其作用是维持正常细胞内环境稳态，作为分子伴侣参与蛋白质空间修饰，尤其在细胞应激时表达[5]。而相关研究[6-7]表明在颞叶癫痫患者发作后HSP70表达增加，可能反应了发作时的应激状态。在癫痫持续状态动物模型中，HSP70过度表达与发作强度成正相关，表明HSP70可能反应神经元损伤的严重性。因此，在癫痫发作后，HSP70过度表达可以作为应激性生物标记物。

可溶性蛋白-100（protein-100,S100B）是神经突生长促进因子，被广泛的用来作为神经胶质活化和血脑屏障破坏的参数指标[8]。在颞叶癫痫患者组织中，S100B在神经胶质细胞中过度表达，从而阐明了在颞叶癫痫中神经胶质细胞调节失调的的病理生理机制。有研究认为在难治性颞叶癫痫患者中，脑脊液内S100B的浓度升高，也反映了脑损伤的严重性。然而在癫痫疾病中，血清S100B是否为一个合适的标记物还没有定论[9]。一些研究说明血清S100B水平在癫痫患者组与对照组中没有明显差异，Chang CC等[6]研究试验结果提出，颞叶癫痫患者血清S100B水平明显提高，作为一个有用的生物标记物，血清S100B浓度可以用来评估颞叶癫痫的活动性。

2 难治性癫痫

难治性癫痫是指临床迁延、对抗癫痫药物治疗反应差的一组癫痫患者，即3种或以上一线药物采用“最理想”的剂量，单独或合并使用2年以上仍有每月4次以上的癫痫发作，难治性癫痫约占癫痫治疗人数的20%～30%[10-11]。

2.1 可溶性细胞间黏附分子-5细胞间黏附分子(soluble inter cell adhesion molecules，sICAM)属于免疫球蛋白超家族，共有五种成员，其中sICAM-1是脑血管动脉粥样硬化的重要危险因素[12],ICAM-5只在端脑神经元中表达，大部分在出生后合成，在结构上ICAM-5是细胞膜蛋白的一种。在脑缺血、癫痫、脑炎等情况下，体液中可检测到sICAM-1、sICAM-5，事实上，活化的T细胞可以促进ICAM-5从神经元细胞膜上裂解而成sICAM-5。sICAM5能够抑制T细胞活化而发挥抗炎作用[13]。Pollard JR等[14]研究发现，与对照组相比，在难治性癫痫患者血清中sICAM5浓度降低，同时促炎症介质IL-1β,IL-2,IL-8升高，胸腺活化调节趋化因子（thymus and activation regulated chemokine，TARC）浓度有增高的趋势，并根据统计学分析，发现在试验组与对照组之间，TARC/sICAM5比值差别明显，脑源性sICAM5在癫痫患者血清中的浓度明显下降，TARC/ sICAM5比值能够有效的区分癫痫患者与正常对照组。相反，血清神经源性营养因子水平和其他促炎症因子并没有明显改变，因此，这一比值可能是难治性癫痫的一个特异性生物标记物。

2.2 基质金属蛋白酶基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP）是一个含锌离子的肽链内切酶家族,正常生理状态下,MMPs与金属蛋白酶组织抑制因子共同调控细胞外基质的更新，维持细胞的稳定。MMPs失调可加速基质屏障的降解，在脑组织中，MMPs能够降解和破坏血脑屏障，MMP-9属于其中的明胶酶类[15]。有研究表明，MMP-9也可导致在长期的发作后细胞的死亡，MMP-9降解紧密连接蛋白，调节N-甲基-D-天冬氨酸受体信号转导和突触重塑，从而影响癫痫发生[16]。Takahashi Y等[17]通过对50例难治性部分发作性癫痫儿童的研究发现，在用普鲁斯特治疗前，癫痫患者血清中的MMP-9水平比正常对照组明显升高，治疗后MMP-9水平比治疗前明显下降。由此可知，血清MMP-9水平在癫痫发作中可以作为潜在的生物标记物，但需要进一步的试验研究。

3 癫痫持续状态

癫痫持续状态，是指癫痫连续发作之间患者意识不恢复或1次癫痫发作持续时间超过30 min以上未自行停止，或2次发作间歇期意识不恢复者[18]。现已证实，癫痫持续状态可引发血清细胞因子水平的改变和血脑屏障的破坏。Sutter R等[19]研究中，对癫痫持续状态发作开始和3 d内的血清白蛋白和C反应蛋白水平进行监测，对比与癫痫复发与死亡的关系发现，血清白蛋白水平越高的患者癫痫复发和死亡的可能性越小，而血清C反应蛋白水平与这种结果没有明显一致性。

4 热性惊厥

热性惊厥是小儿时期最常见的惊厥。2%～5%发作年龄在6个月～5岁，排除颅内感染和其他导致惊厥的器质性和代谢性疾病以及既往无热惊厥史[20]。为确定热性惊厥是否造成脑损伤及监测其复发，对其可能标记物开展了多项研究。

4.1 可溶性蛋白-100S100B是S100蛋白家族成员之一，S100蛋白是一组低分子量的钙结合蛋白，大约有20多种[21]。S100B主要分布于中枢神经系统和周围神经系统的神经胶质细胞和Schwann细胞以及某些神经元细胞、黑色素细胞中，S100B水平升高与脑损伤有关。有研究证实热性惊厥患儿的血清和脑脊液中S100B浓度与对照组相比没有明显升高，并且与惊厥复发没有相关性，说明热性惊厥并没有引起严重的血脑屏障的开放，也没有增加惊厥事件的发生，热性惊厥对发育中的大脑没有明显损伤[21-22]。可以推断脑脊液中S100B浓度与热性惊厥的发生不存在相关性，S100B可能不是热性惊厥的生物标记物，有待于进行新的探索。

4.2 基质金属蛋白酶MMPHaberlandt E[23]等研究发现，在热性惊厥患儿、隐源性全面性发作患儿两组病例中，血清中MMP8/9和基质金属蛋白酶抑制剂浓度无明显变化，而在感染性高热患儿血清中明显升高，从而推测MMP8/9和基质金属蛋白酶抑制剂可能不是热性惊厥的生物标记物。进一步说明热性惊厥是一个良性临床事件，并没有引起明显的脑损伤。

5 未分类癫痫生物标记物的研究

5.1 谷氨酸脱羧酶自身抗体谷氨酸脱羧酶（glutamic acid decarboxylase，GAD）是参与人体抑制性神经递质γ-氨基丁酸合成的主要酶。因此，GAD水平异常，会造成神经系统抑制性神经递质水平的异常。多个研究表明，GAD的减少与癫痫发作频率的增加有关，抗GAD抗体阳性血清注入到小鼠体内导致神经元自发性活动增加[24-25]。Stagg CJ等[25]通过试验研究发现，癫痫患者血清中GAD抗体水平增加，相应的大脑皮层中γ-氨基丁酸水平减少。

5.2 超氧化物歧化酶1超氧化物歧化酶1（superoxide dismutase，SOD1）是主要的抗氧化酶[26]，其作用是清除超氧化物自由基，形成对氧化应激及其后效的第一道防线。人体内有3种超氧化物同工酶，分别存在于细胞质、线粒体、细胞外液，其中SOD1与神经退变性疾病有关，如肌萎缩侧索硬化。癫痫发作可能导致线粒体氧化应激和功能障碍，加速神经元死亡，因此，SOD1与癫痫引发的细胞氧化应激和凋亡有关。Chen D等[26]通过试验研究表明癫痫患者脑脊液中SOD1水平降低，尤其在难治性癫痫患者中下降更明显。所以，降低的脑脊液SOD1水平可能为难治性癫痫患者的潜在生物标记物。

5.3 神经细胞黏附分子神经细胞黏附分子-1（neural cell adhesion molecule，NCAM-1）属于免疫球蛋白超家族成员之一，它是一种细胞膜表面糖蛋白，含有三种多肽亚型，作用为调节细胞之间、细胞与细胞外基质之间的黏附。NCAM-1不仅在神经元生长和突触可塑性过程中发挥重要作用，而且参与轴突生长和神经元修复[27]。Wang W等[27]试验表明，在癫痫患者脑脊液中NCAM-1浓度明显低于正常对照组，耐药性癫痫患者脑脊液NCAM-1浓度也明显低于药物治疗有效患者，而血清中NCAM-1浓度没有明显差异。说明NCAM-1可以作为判断癫痫发作后对神经系统损伤的一个潜在指标，进而作为研究癫痫发作的生物标记物。

5.4 泛素C末端水解酶-L1泛素C末端水解酶-L1(ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase L1，UCH-L1)是一种在脑内高度表达，含量丰富的去泛素化酶，UCH-L1参与维持神经元突触的正常形态及功能,对神经元具有保护作用[28]。根据其在神经系统中的特异性表达，研究发现，癫痫患者发作后血清、脑脊液中UCH-L1浓度均明显升高，全面性发作患者比部分性发作患者升高更明显[29-30]。因此，通过研究UCH-L1的结构、功能及其在神经系统的作用机制，可以为估计癫痫患者发作后神经损害的严重程度提供相关思路和借鉴，UCH-L1作为癫痫的一个潜在生物标记物具有很高的研究价值。

目前研究结果仍然显示筛选癫痫和用来对癫痫进行分类的极具潜力的生物标示物仍需大样本的验证。现代科学技术的进步，对多因素综合作用病因复杂的疾病，尤其中枢神经系统疾病的研究，无疑具有巨大推动作用，筛选有意义的生物标志物，将有利于提高临床癫痫诊断的准确性。

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2014-03-30）

（责任编辑：李立）

10.3936/j.issn.1002-0152.2014.08.015

☆国家自然科学基金（编号：30900471）；四川省科技支撑项目（编号：13ZC2155）

*四川大学华西医院第一附属医院神经内科（成都610041）