癫痫发作对线粒体脑病的诊断价值

高杰

1.第四军医大学西京医院神经内科硕士研究生 陕西 西安 710032

2.第四军医大学西京医院神经内科主任医师 陕西 西安 710032

癫痫发作对线粒体脑病的诊断价值

高杰1△(综述)邓艳春2※(审校)

1.第四军医大学西京医院神经内科硕士研究生 陕西 西安 710032

2.第四军医大学西京医院神经内科主任医师 陕西 西安 710032

线粒体脑病在神经内科中比较常见其临床特点比较隐匿不典型，绝大部分患者被误诊为癫痫或其他肌肉疾病，本文通过对多数患者以癫痫发作这一临床表现形式对线粒体脑病进行系统回顾，通过论述线粒体脑病与癫痫发作的关系为临床神经科医师对线粒体脑病这种神经遗传性疾病的诊断治疗及最新进展提供一个全新认识，使得本病的诊断更为准确，患者得到及时正确有效的治疗。

线粒体；线粒体脑病；癫痫发作；基因治疗；抗癫痫药物

线粒体是细胞内一种特殊的具有半自主性的细胞器，参与细胞内能量代谢、细胞凋亡、钙离子的稳定性以及其他生命活动等。线粒体脑病(mitochondrial encephalomyopathy)是一组由于线粒体DNA突变导致的线粒体结构和功能异常，从而累及中枢神经系统的疾病。近些年来的研究发现线粒体DNA(mtDNA)或核DNA突变是导致人类线粒体疾病发病的重要原因。后天缺血、缺氧、感染、中毒等因素也可造成继发性线粒体功能障碍。

线粒体脑病流行病学

线粒体脑病(mitochondrial encephalomyopathy)其神经系统主要表现为卒中样发作、癫痫、肌阵挛、眼外肌麻痹及视神经损害等。据估计线粒体疾病的发病率大约为1/6500，每5000人中可出现1例无症状携带者。除了临床上已经肯定的MELAS、MERRF、CPEO等临床综合征外，线粒体缺陷的病人还可以表现出其他不同形式的神经系统异常和其他系统的改变。芬兰的数据显示人群中单个点突变(3243A>G)的比率为1:6000，而英国资料表明mtDNA疾病的患病率或易患比率为1:3500[1]。目前国内还没有这方面的详细流行病学统计数据。

线粒体功能障碍与癫痫

线粒体结构改变与癫痫发作：线粒体的基因改变使之与正常的线粒体相比，其结构和功能发生了很大变化，从而影响神经元的兴奋和抑制平衡导致癫痫发作，另一方面线粒体内膜上的呼吸链酶被抑制也可以激发癫痫发作，如一氧化碳、氰化物等抑制细胞色素C氧化酶。通过国内外大量的研究发现线粒体功能障碍与癫痫发作时的神经元兴奋性增高之间有着密切的联系，这种联系可能是细胞内ATP合成减少以及神经元细胞内钙离子平衡失衡所影响的[2]。

线粒体氧化磷酸化呼吸功能障碍与癫痫：线粒体通过自身的酶系进行氧化磷酸化供给神经元大量ATP，其内膜上的多种酶起到了至关重要的作用。其中复合物Ⅰ、复合物Ⅲ、复合物Ⅳ组成NADH呼吸链催化NADH的氧化脱氢，另一条由复合物Ⅱ、复合物Ⅲ、复合物Ⅳ组成琥珀酸呼吸链，催化琥珀酸的脱氢氧化。通过这两条呼吸链使内膜产生质子电化学梯度，从而使线粒体合成大量的ATP。大脑神经元氧化磷酸化过程异常是线粒体脑病的特征性改变，并普遍存在癫痫发作，大部分都是由线粒体DNA的突变引起所编码的蛋白发生变化导致呼吸功能障碍影响能量的合成[3-4]。

线粒体其他代谢途径障碍与癫痫：三羧酸循环是三大营养物质的共同代谢通路，还为其他代谢提供前体物质，涉及的酶系众多，线粒体基因的改变必然会使其编码的任意一种酶发生缺陷导致三羧酸循环出现障碍，影响中枢神经元ATP的合成激发癫痫发作。此外，肉碱能够将长链脂肪酸转入线粒体内进行氧化，随着人年龄的增长体内肉碱水平也会相应的下降，因此补充肉碱够使神经元内线粒体免受毒害，减少神经损伤，增强线粒体内酶的活性，提高线粒体功能，减少癫痫的发生[5]。

癫痫发作是线粒体脑病的重要早期临床表现

大脑神经元线粒体结构和功能障碍可影响神经元发生一系列变化， 线粒体脑病的癫痫发作就与此相关。在一些不典型的线粒体脑病患者中，尽管癫痫的发作形式多种多样，癫痫发作这一表现形式可能是最早也是最明显的征象之一，对该病的诊断具有一定的提示意义。线粒体脑病患者癫痫发作形式多样，以局灶发作为主者更易继发全面发作，这也符合癫痫发作的规律，并且大部分患者可有视觉症状或先兆可伴有感觉、运动、精神样症状，有的患者癫痫频繁发作且持续时间较长，但每次缓解时间短数秒或数分钟即可恢复也提示线粒体脑病的可能。基因检测分析会发现患者线粒体内基因位点有所改变。神经科医生应想到癫痫发作很可能是线粒体脑肌病的重要早期临床表现，要进一步排除进行详细的检查。头脑中要时刻建立这样一种观念才会避免误诊和漏诊。

线粒体突变的遗传学特征

非孟德尔遗传的母系遗传：mtDNA只能由母亲传给子代，但其子代却可以具有不同水平的突变型mtDNA，出现不同的表型。

高突变率：mtDNA裸露无组蛋白保护且缺乏有效地修复系统，因此其突变率远高于nDNA，并且在细胞内不断累积。例如MERRF突变依赖于突变mtDNA的比例，当突变型mtDNA超过35%～40%时[6]，mtDNA突变会100%传给子代。但国外也有文献报道[7-8]，他们检测出mtDNA突变的2例患者的母亲的血细胞均未检测到mtDNA突变，提示患者的突变可能为新生突变，推测可能是在卵母细胞期或受精卵期发生自发性的mtDNA突变，而非来自母亲遗传。

异质性：细胞内含有成千个线粒体，有害的基因突变常影响部分mtDNA.因此组织中野生型和突变型的mtDNA可同时存在。

阈值效应：子代是否发病取决于个体正常mtDNA和突变mtDNA的比例，当突变的mtDNA达到一定阈值引起引起组织器官功能异常时，患者才会发病，阈值的高低取决于患者组织器官对能量的依赖程度。

协同效应：mtDNA的表达受nDNA的约束，二者协同作用共同参与调节机体的发病。

辅助检查

影像学检查：CT及MRI示白质脑病、脑软化、脑萎缩和脑室扩大双侧基底节区低密度影，部分患者伴有钙化[9]。

实验室生化检查：丙酮酸，乳酸最小运动量试验阳性，患者血清和脑脊液中乳酸含量增高。线粒体氧化呼吸酶活性降低，部分患者血清中CK、LDH升高。

脑电图：对伴有抽搐、癫痫样发作的线粒体脑肌病的诊断有很大帮助，表现为弥漫性脑电活动减慢，普遍或局灶性爆发的慢波、棘波、尖波以及棘慢综合波等。光刺激引起的脑电图反应也很常见，见于典型的MERRF 患者中，也可见于MELAS患者中。脑电图同时还可以协助对病灶部位的判断。

磁共振波谱(MRS)磁共振波谱可以提供脑形态和代谢方面的细微改变，即使在常规MRI显示大脑外观正常时，MRS也能检测出患者的大脑高乳酸水平[10-12]。对于出现非特异性神经系统表现一些患者来说更具有诊断意义。H-MRS出现乳酸峰是ME的一个特征性表现[13]。

线粒体基因检测：①大部分MERRF患者mtDNA8344(A→G)位点突变。②MELAS综合征患者mtDNA-tRNA亮氨酸3243基因位点有突变。③CPEO和KSS均有DNA片段的缺失。④LHON由线粒体DNA11778、14484或3460等位点突变引起。⑤通过提取患者全血基因组DNA，依据线粒体基因组扩增参考引物采用PCR，通过对产物直接测序后分析测序结果，与NCBI数据库中正常人线粒体基因组做比对，寻找突变位点发现线粒体疾病。这是目前比较准确可靠的手段也是发现更多线粒体疾病的一种筛查方式。

诊断

目前对于线粒体脑病国内外都缺乏明确的诊断标准但是符合以下的几点都应考虑线粒体脑病的可能：①有无家族史、有无从儿童期开始出现不明原因癫痫发作的病史，包括不能解释的疾病或对药物疗效不佳甚至加重癫痫发作的情况。家族成员中有难以解释的类似情况时也有一定的提示意义。②复杂部分性发作继发泛化、肌阵挛发作、强直阵挛发作及失神发作均提示MELAS或MERRF可能。丙酮酸、乳酸最小运动量试验阳性、血清和脑脊液中乳酸含量增高、肌肉活检可见破碎红纤维、线粒体氧化呼吸酶活性降低、部分患者血清中CK、LDH升高均是诊断该病的重要指标。③影像学检查发现脑白质病变、基底节区钙化及低密度影、脑萎缩和脑室扩大等。MRS可以提供脑形态和代谢方面的细微改变，H-MRS出现乳酸峰是ME的一个特征性表现。④脑电图表现为弥漫性脑电活动减慢，普遍或局灶爆发的慢波、棘波、尖波以及棘慢综合波，这些都对线粒体脑肌病的诊断有很大的帮助。⑤基因检测可以发现某些位点的改变，是诊断线粒体脑病的金标准，遗传学分析在必要时也可进行，以防家族中其他人员有相似的症状出现。

线粒体脑病的治疗

目前线粒体脑病还无法彻底治愈，由于线粒体基因改变使得氧化磷酸化呼吸链的完整性被破坏导致能量生成障碍，因此给予各种改善能量代谢的药物有助于患者症状的缓解。最根本的治疗手段还有赖于基因治疗。

药物治疗：①ATP、辅酶Q10和大量B族维生素：Berbel-Garcia等报道大剂量辅酶Q10(100～3000mg/d)有一定的疗效且副作用罕见，配合B族维生素、肉毒碱等合并治疗可控制病情的发展[14]。左卡尼汀可改善患者能量代谢，促进脂类代谢。若并发癫痫发作需进行抗癫痫治疗。国外有研究报道在“鸡尾酒”疗法中加入丁苯酞(恩必普)可不同程度的改善脑肌病患者的临床症状，成了近些年治疗脑肌病的主要方法，其确切疗效还需观察，但它给患者带来了新的希望[15-16]。②L-精氨酸：L-精氨酸可改善线粒体能量状态及细胞活力。使血管舒张，减少患者的卒中样发作。

激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPAR)/过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)信号通路：过氧化物酶体增值受体(PPAR)调控脂肪酸的氧化，调控线粒体的功能。调控PPAR/PGC-1α信号通路是一种潜在的治疗选择。目前大量研究结果认为，在众多信号分子中PGC-1α起着中心作用[17]。PPAR/PGC-1α途径增加线粒体的生物合成可能成为一个不错的选择，甚至可能成为最有希望的疗法。

其他：物理治疗可减少痛苦，另外也可选用中药进行综合调理改善症状如黄芪，党参，枸杞子等。患者发病年龄越早，症状越多，预后则较差。

抗癫痫药物AEDs-丙戊酸导致线粒体脑病癫痫加重的可能机制

有关丙戊酸盐导致线粒体脑病(MELAS)患者癫痫发作加重的现象近年来国际上已有多例报道，丙戊酸盐导致MELAS患者癫痫症状加重的原因目前还不是很清楚，推测可能是丙戊酸盐导致线粒体结构发生障碍。主要体现在以下几个方面[18-20]：①丙戊酸盐改变线粒体内膜的结构，影响呼吸链中电子的传递，使氧化磷酸化的偶联发生异常。②丙戊酸盐能通过减少细胞色素氧化酶、抑制复合体Ⅳ质子泵使电子传递给氧这一途径阻断导致线粒体呼吸功能下降。③丙戊酸盐引起肉碱吸收障碍，加重肌阵挛[21]。甚至有学者认为与特异性的mtDNA-tRNA突变有关，这些都有待于进一步的研究。合理正确的药物治疗是控制和减少癫痫发作的关键，当前还没有统一的相关标准来指导临床上线粒体脑病患者癫痫发作的药物，但是通过近些年临床上应用最多的新型抗癫痫药观察发现这些药物对该病效果相对来说比较确切副作用少，至少不会加重线粒体脑病患者癫痫的发作。目前比较常用的有左乙拉西坦、拉莫三嗪、托吡酯它们都是通过抑制神经元依赖的钠通道，较少兴奋性氨基酸的释放，增加GABA介导的抑制作用等来产生抗癫痫作用。卡马西平、氨己烯酸临床上被认为会加重肌阵挛样癫痫的发作不建议使用[22]。

总结与展望

对症支持治疗是目前的主要措施可显著改善症状。基因治疗将成为最有希望的治愈方法，基因治疗策略包括降低突变型mtDNA/野生型mtDNA的比例、使用错位表达及异质表达、输入同源基因以及利用限制性内切酶修复突变型的mtDNA等。降低突变型mtDNA的比例是根治线粒体病的根本途径。线粒体外基因代偿性表达、异质性缺陷线粒体突变基因组的去除、线粒体内基因代偿性表达、构建mtDNA样质粒、细胞融合技术及转线粒体技术这五种技术是目前基因治疗线粒体疾病的常用技术手段，但是这些技术还未在临床上广泛应用未有大样本的临床研究数据提供支持。线粒体相关疾病正越来越为人们所认识，相信在不久的将来，线粒体病基因疗法的不断提高及临床应用会使患者得到更有效、更安全的治愈。

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邓艳春：第四军医大学西京医院神经内科主任医师、博士研究生导师、陕西省抗癫痫协会会长

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1009-6019(2014)08-0321-02