青少年肌阵挛癫痫相关基因及其致病机制的研究

赵丽敏 孙美珍 范秀琴

作者单位：030001 山西太原，山西医科大学第一医院

青少年肌阵挛癫痫（Juvenile Myoclonic Epilepsy，JME）又称Janz综合征，1989年列入癫痫和癫痫综合征的国际分类。JME是最常见的特发性（遗传性）、全面性癫痫综合征（IGEs）之一，占全部癫痫患者的5%～10%[1]，女性发病率高于男性[2]。JME于青春期前后起病，起病年龄通常为12～18岁。临床表现为肌阵挛、失神、全面性强直阵挛发作三联征，发作期脑电图表现为双侧同步、对称性多棘慢复合波爆发，发作间期表现为全面性不规则3～6Hz棘慢或多棘慢复合波发放。目前报道过的与JME相关的基因有电压门控性钙离子通道相关基因（CACNB4）、GABA受体相关基因（GABRA1、GABRD）、电压门控性氯离子通道相关基因（CLCN2）、非离子通道类相关基因（EFHC1）以及其他相关基因（CASR、BRD2）。

1 钙离子通道相关基因（CACNB4）

CACNB4是一种编码电压门控性钙离子通道β4亚基的基因，位于2q22～23,其对于调节钙离子流量、钙离子通道激活与失活起着重要的作用，由CACNB4编码的β4亚基在小脑中广泛分布。钙离子通道本质是一种跨膜糖蛋白，形成漏斗状的亲水小孔，对离子起选择性瓣膜作用，对于神经信号的产生和传导、细胞兴奋性的调节起着重要作用。目前认为短暂快速的钙离子内流引起细胞去极化，这种去极化达到一定程度会触发钠离子内流，从而爆发一系列迅速的去极化过程，最终导致脑神经元异常放电[3]。1979年Traub等[4]通过建立一个大脑皮层锥体细胞相关计算机系统，第一次在钙离子浓度降低的海马锥体细胞上记录到癫痫样放电。与青少年肌阵挛癫痫相关的β4亚基突变有两种，即C104F和R482X。Escayg 等[5]研究发现表达在卵母细胞上的含R482X突变的电压门控性钙离子通道较野生型可以多产生30%～40%的电流，同时失活速率也较野生型增快。C104X突变使得相关氨基酸链C'端38个氨基酸缺失，致电压门控性钙离子通道中含重要功能的结构域丧失，导致钙离子通道功能异常，最终导致脑内异常放电的产生。2012年Tadmouri等[6]研究发现突变的β4亚基可影响位于其特定位点的偶联磷酸酶，从而影响神经信号的传导，最终可导致癫痫发作。

2 GABA受体相关基因

2.1 GABRA1 GABRA1是一个编码A型GABA受体α1亚基的基因，呈常染色体显性遗传，位于5q31.1～33.2。A型GABA受体是一种配体门控性离子通道，激活后可选择性的使氯离子通过，引起神经元的超极化，从而使得神经信号传递抑制。2002年Cossette等[7]在一个庞大的法裔加拿大JME家系中发现位于A型GABA受体α1亚基的突变A322D，通过研究发现相对于野生型GABA受体，含A322D突变的GABA受体通过的电流振幅较低，并提出正是由于突变型A型GABA受体功能的神经信号传导抑制功能降低使得癫痫发作。随后Krampfl等[8]在人类胚胎肾细胞中（HEK293）进一步研究含A322D突变的GABA受体的功能，他们通过超快的应用系统发现在GABA浓度饱和的情况下，含A322D突变的GABA受体较野生型不仅通过的电流振幅明显减小，而且和GABA的亲和力大大降低、失活和复极速度也明显加快。此研究中还发现用增强型荧光蛋白标记的含A322D突变的GABA受体未与细胞膜表面相结合，这与野生型GABA受体情况恰恰相反。最终得出A322D突变通过影响氯离子流量、A型GABA受体失活与复极速度、在细胞膜表面的表达和与GABA的亲和力等因素，最终导致癫痫发作。

2.2 GABRD GABRD是一种编码GABA 受体δ亚基的基因，位于1p36.33，与JME相关的突变有3种，即 E177A，R220C，R220H。Dibbens等[9]研究发现含E177A突变的GABA受体较野生型受体通过的电流量显著减少,振幅明显降低，且较R220C、R220H两种突变情况严重。同期研究表明含E177A突变的受体较野生型受体不仅对GABA的反应性低，而且在细胞膜表达显著减少[10]。另有研究表明δ亚基构成的GABA受体介导紧张性抑制，如果发生突变则会弱化上述功能[11]。随后Lenzen等[12]对562例特发性全面性癫痫患者（IGEs）和664例健康人员行GABRD基因第6号外显子（R220H突变发生位置）测序，最终发现IGEs组和健康对照组R220H突变频率无显著差异（P＞0.05），推测GABRD基因只是JME的促发因素或少见病因。

3 氯离子通道相关基因（CLCN2）

CLCN2是一个编码电压门控性氯离子通道的基因，位于3q27.1，在GABA 抑制脑区高度表达。Haug等[13]在3个IGEs家系中确定了CLCN2的3个突变：第一个是不成熟的终止密码子突变M200fsx231,第二个为剪切突变74_117del，第三个为错义突变G715E,并提出CLCN2突变与青少年肌阵挛癫痫（JME）、青少年失神癫痫（JAE）、儿童失神癫痫（CAE）发病有关。2004年Niemeyer等[14]通过膜片钳和共聚焦显微镜技术研究了CLCN2在体外转染的人类胚胎肾细胞的作用，研究发现M200fsx231，74_117del突变均可导致氯离子通道的功能丧失，并降低对GABA抑制功能至关重要的跨膜氯离子浓度梯度。G715E突变可以改变电压门控性，可能导致神经细胞去极化和超兴奋性。

4 非离子通道相关基因（EFHC1）

EFHC1是一种编码与钙离子结合的EF手型结构域，具有钙离子感受器作用。到目前为止，EFHC1突变是与JME发病最相关的基因，定位于6p12.2上。2004年Suzuki等[15]在6个JME家族中发现了 5种错义突变：F229L，D210N，D253Y，P77T和R221H，且上述突变并未出现在382例正常对照人群中。随后Medina等[16]用异源双链分析和直接测序法筛选来自墨西哥和拉丁美洲国家的44例JME患者以及来自日本的67例JME患者，发现墨西哥和日本的JME患者EFHC1突变的检出率分别为9%和3%，研究发现3个错义突变（c.755C＞A、c.1523＞G 和 c.829C＞T），1个缺失突变（c.789del），1 个移码突变（264fsX280），和 1 个无义突变（c.829C＞T），并且提出JME的发病与大脑皮层下结构的微妙变化有关。2009年De Nijs等[17]表明EFHC1是一种微管蛋白相关基因，可以调节细胞分裂。研究发现在体外EFHC1丧失功能，可干扰有丝分裂的纺锤体，减慢有丝分裂的M期，诱导微管聚集，加速细胞凋亡，而突变的EFHC1导致了神经元向皮层径向迁移的中断。研究还发现正是由于皮层祖细胞退出细胞周期且未参与到放射状胶质神经细胞组织结构支架才导致上述结果的产生。近期Raju等[18]提出种族性和地域性在EFHC1的致病性中起着重要作用。

5 其它JME相关基因

BRD2是一个编码核转录调节因子的基因，位于6p1.3，David等[19]发现染色体位点rs3918148和rs3918150与JME发病密切相关。2014年Parihar等[20]将纯合子小鼠的BRD2基因敲除，结果发现小鼠只生存至胚胎期。研究还发现携带此基因变异的杂合子小鼠虽然可以正常发育，但是较正常小鼠发生肌阵挛和强直发作的阈值降低。CASR是一个编码钙敏感受体的基因[21]，位于3q13～21，此基因编码的蛋白是细胞膜上G蛋白偶联受体，此受体对钙离子浓度高度敏感，可以将信号传入细胞内从而调控甲状旁腺激素分泌和肾脏对钙离子的重吸收。

6 结语

随着生物分子技术的飞速发展将会有更多的JME相关基因被发现，促进对JME遗传机制的研究，同时为实现精准医疗奠定基础，为广大癫痫患者带来新的希望。随着癫痫精准医疗研究的深入，临床应用的拓展，我们发现同一疾病，同一基因、同一位点突变，治疗效果却不相同，这与种族、环境以及基因修复调节等差异密切相关，故需要引起广大临床医师的关注，能够真正实现精准化、个体化医疗。