伴海马硬化性内侧颞叶癫痫发病机制的研究进展

黎银潮， 陈树达， 陈立毅， 秦家明， 陈傲寒综述， 周列民，审校

伴海马硬化性内侧颞叶癫痫是最常见的癫痫综合征之一，发病人数日益增多，但其病因未明、发病机制仍不清楚，因此阐明其发病机制有利于对颞叶癫痫的理解，并为癫痫的早期风险评估、诊断、预后和治疗的临床工具开发提供依据。本文主要对其基本病理组织学特征，与癫痫相关基因，及其相关的病理生理过程等方面进行综述。

颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy，TLE)是指癫痫病灶位于颞叶、发作从颞叶起源的一种癫痫类型，是临床上最常见的难治性癫痫，约占药物难治性癫痫的60%。颞叶癫痫常常伴有海马硬化(hippocampus sclrosis，HS)，这两者之间存在着复杂的关系。伴海马硬化性内侧颞叶癫痫(Mesial temporal lobe epilepsy with hippocampus sclrosis，MTLE-HS)是最常见的癫痫综合征之一，其发病机制仍不清楚，是获得性癫痫中常见的癫痫类型，与热性惊厥密切相关。

1 内侧颞叶癫痫伴海马硬化的基本病理组织学特征

从难治性癫痫患者外科切除的标本以及尸体解剖的样本中发现MTLE-HS的基本病理组织学特征主要表现为以下几个方面：(1)神经元的丢失；(2)结构的适应性改变，如发芽、神经形成和颗粒细胞分散；(3)胶质细胞增生以及胶质细胞功能改变；(4)血脑屏障完整性丧失；(5)神经炎症[1]。这些特征也在TLE动物模型中得到了证实[2]。作为获得性癫痫，MTLE-HS 发病机制非常复杂。中枢神经系统兴奋与抑制间的不平衡导致癫痫发作，其主要与离子通道神经递质及神经胶质细胞的改变有关。离子通道是体内可兴奋性组织兴奋性调节的基础，其编码基因多态性位点的改变可影响离子通道功能，从而增加癫痫的遗传易感性。目前认为很多人类特发性癫痫是离子通道病，即有缺陷的基因编码有缺陷的离子通道蛋白而发病，其中钠离子、钾离子、钙离子通道与癫痫相关性的研究较为明确。自从1825 在癫痫患者中发现了海马硬化以后，关于海马硬化的讨论就一直持续着，海马硬化究竟是反复惊厥的结果，还是导致反复惊厥的原因？目前为止仍然没有定论[3]。主要集中在以下几个方面：(1)神经网络重构假说：由于长时间的痫性发作或反复的癫痫发作导致神经元脱失、胶质细胞增生、中间神经元增多和苔藓纤维出芽，神经元之间突触增多或形成假突触，从而导致海马神经网络结构上的重构，进而可能形成自发性的电活动增多。(2)离子通道的改变，导致神经元兴奋性增高。(3)遗传因素。在以上几种假说中，神经网络重构越来越受到重视[4]。目前认为，神经网络重构可以分为两个方面，一方面即传统意义上的形态学上变化，如神经元脱失、胶质细胞增生和苔藓纤维出芽等，另一方面为功能学上的变化，如海马细胞功能蛋白分子水平的改变，而这些功能蛋白水平的改变可能会影响重构后神经网络的自发性放电[5]。

2 与癫痫相关的遗传基因

由于近年来连锁分析、关联分析对癫痫相关疾病的研究，大量与癫痫疾病相关的新生突变基因、人群易感性基因被鉴定。在各种遗传家系中，不同临床表现的家系可有相同的基因变化，而一种基因突变并不会在同一个家系的所有成员中发现，说明了遗传的异质性。目前普遍认为TLE受遗传因素和环境因素的共同影响。其中与癫痫有关的遗传基因主要包括：(1)神经元离子通道类基因(：KCNQ2、KCNQ3、KCNT1、KCNA1、SCN1A、CACNA1A 和 SCN2A 等[6]。(2)神级元递质受体类基因：GABRA1、GABRG2、CHRNA4和CHRNB2等[7，8]。(3)能量代谢类基因：mt-tRNA Lys 和 mt CSTB 等[9]。(4)其他基因：LGI1等[10]。SCN1A基因突变与多发性癫痫综合征有关，患者常表现为长期发热发作，但有研究回顾了2005～2010年发现的所有SCN1A基因突变患者的磁共振成像(MRI)表现发现，50%的患者有明确或可能的颞叶硬化的表现，但许多人没有长期热性发作的病史，认为颞叶硬化是SCN1A突变儿童常见的发现，这些孩子中的许多人会患有Draview综合征，但并不是全部都会患该病[11]。这说明遗传因素具有异质性。

3 与伴海马硬化性内侧颞叶性癫痫发生相关的病理生理过程

3.1 神经肽能系统改变 与抑制性神经元共存的神经肽Y(neuropeptide Y；NPY)，储存在大而致密的囊泡中，半衰期比神经递质更长，能够在较长的时间内调节神经元或神经网络[12]。神经肽Y、生长抑素、甘丙肽和强啡肽具有内源性抗惊厥作用，对癫痫有保护作用，而P物质具有促癫痫作用。许多神经肽，尤其是NPY在海马结构中高表达[4]。有实验研究证实癫痫发作后NPY和生长抑素的释放和增强合成[13]。在正常海马，NPY常在 CA4门部表达，其表达细胞外分子层有密集的轴突丛，与颗粒细胞树突形成突触[14]。在HS中，观察到NPY神经元的丢失和NPY轴突的广泛发芽和串珠，延伸到颗粒细胞层并进入分子层[15]。这种NPY发芽通常与苔藓纤维发芽相关，并被认为其是通过这些复发性苔藓侧枝阻断颗粒细胞同步化而起作用的[16]。近年有研究表明，利用重组腺相关病毒载体诱导海马NPY过度表达的基因治疗能够降低慢性癫痫大鼠的自发癫痫发作，并抑制癫痫的进展，被认为是一种很有前途的新治疗策略[17]。此外，NPY还可以调节海马的神经生成，这表明NPY除了可以调节癫痫发作外，还可能影响癫痫患者的认知功能[18]。甘丙肽是一种由29个氨基酸组成的小肽，在邻近的杏仁核中含量较高[12]。它在海马中的作用是由受体GalR1和GalR2 介导的，受体GalR1和GalR2对谷氨酸传递具有突触前抑制作用，被认为是另一个有前途的治疗靶点[19]。与其他神经肽相比，对于人HS组织中甘丙氨肽网络结构改变和受体表达的研究较少。P物质已被证明具有促进癫痫的作用，在癫痫状态下表达增加[12]。这些研究都加强了神经肽能系统在HS中的重要作用；作为内源性神经调节剂和一种潜在的新的治疗选择，这些系统，包括合成神经元及其受体的分布，有可能在未来得到更广泛的研究。

3.2 苔藓纤维发芽 苔藓纤维发芽是大脑发育过程中一个常见的表现，但在癫痫发作的成年组织中也发现了苔藓纤维发芽。这种可塑性可能主要表现为对海马神经元丧失的修复反应，但最终可能促进癫痫的发生[20]。苔藓纤维发芽被认为是HS反复发作的关键因素。在正常情况下，只有不到1%苔藓纤维具有进入分子层的轴突分支，但在HS中，苔藓纤维侧枝广泛地投射到齿状回的分子层中，在分子层内与顶端树突和颗粒细胞棘形成兴奋性突触，实质上创造了一个局部的‘短路’，能够促使神经元同步化，此过程被认为是由海马癫痫活动和神经元丢失引起的[21]。另外，雷帕霉素(mTOR)通路的激活启动或促进苔藓纤维发芽研究表明雷帕霉素可减少发芽和癫痫发作，这为临床提供了一种新的治疗方法[22]。此外，在伴有海马硬化的老年癫痫患者的尸检中发现，即使癫痫活动自发停止许多年，发芽仍然持续[23]。这些研究结果多少与苔藓纤维发芽在海马癫痫发生中起到关键作用的结论相悖。因此，虽然苔藓纤维发芽是癫痫中HS的标志性病理特征，但是苔藓纤维发芽在海马癫痫发生是否起到关键作用仍有待考证。

3.3 神经元的丢失 癫痫发作引起的神经元损伤及丢失，主要是由于兴奋性毒性、谷氨酸能神经递质的传递、过量的Na和Ca2+，导致渗透压升高和细胞自由基的产生，最终导致神经元坏死[24]。在分子水平也发现内源性和外源性途径介导的凋亡途径影响海马神经元的丢失[25]。在HS的尸检标本中发现凋亡神经元能够诱导缺氧诱导因子1α和血管内皮生长因子的形成，这提示HIF-1α的表达与海马细胞凋亡有关，也反映HIF-1α是癫痫发生的重要影响因素[26]。

3.4 神经胶质细胞增生 神经胶质细胞增生是HS的一个显著特征，在HS患者中发现CA1区的慢性纤维性胶质细胞和齿状回的放射状胶质细胞增多[27]。少数HS病例还发现，在齿状回中有CD 34阳性的‘球囊细胞’样星形胶质细胞，局灶性皮质发育不良的患者中常观察到此类细胞，这些星形胶质细胞与齿状门明显稀疏有关，在非疱疹性边缘脑炎后的HS也发现此类细胞增加，这表明癫痫中HS的病因不同[28]。

3.5 血脑屏障功能障碍 已有研究报道癫痫患者中的血管结构异常，包括微血管增生，血管内皮生长因子受体的表达和血脑屏障完整性的丧失[29]。血管中包括IgG和白蛋白在内的蛋白质的渗漏被认为可能是癫痫患者神经元功能障碍的原因之一[30]。值得注意的是，血脑屏障上的药物转运蛋白(如p-糖蛋白和多药耐药相关蛋白)的过度表达与HS的治疗失败有关，这是因为其促进了药物的外流，并阻止抗癫痫药物到达其靶神经元[31]。

3.6 神经炎症 在IL-1β和IL-1受体在星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元的上调以及细胞间粘附分子1和激肽释放酶在胶质细胞中的表达都支持天然免疫系统和适应性免疫系统在MTLE-HS的激活[32]。有研究发现炎症反应能够诱发癫痫的发作以及增加发作的频率[33]。值得注意的是，在海马区看到局部的活动性或慢性炎症是与先前的侵入深度电极记录相关的。然而，在HS标本中发现存在着更显著的、更广泛的炎症，这能够发现潜在的或先前的边缘性脑炎以及自身免疫，在成人发作性癫痫病例中更具显著性[34]。关于HS中潜在的病毒感染的研究，Theodore在一组HS/TLE病例中发现了人类疱疹病毒6型感染，而在另一组病例中，仅在有边缘性脑炎病史的患者中发现感染[35]。这些研究表明神经性炎症在成人的MTLE发挥着重要作用。抗原能够特异性地结合抗体，因此其除了在疾病相关性预测方面有重要作用外，在诊断方面更具有重要的临床意义。在各种类型的边缘叶脑炎的诊断中，细胞表面抗原和胞内抗原发挥着重要的临床作用。有研究表明，致痫性脑炎与Hu、Ma2和谷氨酸脱羧酶等抗原密切相关，这主要是由于T淋巴细胞通过靶向海马神经元介导细胞毒性作用。这种T淋巴细胞介导的神经毒性效应与患者脑结构的进行性萎缩具有一致性[36]。另外，还有一种引起神经元过度兴奋的机制是通过IgG抗体交联后，NMDA受体内化[37]。尽管抗NMDA受体和抗AMPA受体的抗体通常与原发性肿瘤或畸胎瘤密切相关，但谷氨酸脱羧酶靶向抗体却并非如此。研究发现，与其他跟细胞内靶表位的抗体(例如谷氨酸脱羧酶靶向抗体)相关的各种疾病相比较，免疫疗法对与表面结构抗体相关的癫痫有更确切的疗效[38]。目前存在大量的边缘叶脑炎患者，却仍没有发现致病性抗体，因此发现更多的新的抗原/抗体组合有着重要的临床意义。

3.7 表观遗传调控 脑损伤后的表观遗传动力学在触发大量异常基因的表达及抗癫痫药物干扰表观遗传学上发挥着重要作用，比如丙戊酸，可以部分地通过阻断癫痫导致的神经形成的机制而发挥作用[39]。有趣的是，有研究观察到reelin启动子甲基化与人内侧颞叶癫痫标本中颗粒细胞的离散度相关，这提示reelin信号在癫痫状态的海马异常结构重组中起着重要作用[40]。最近在一种慢性MTLE大鼠模型中的大规模平行测序发现，通过对同一动物和组织标本进行mRNA测序，异常甲基化情况与基因表达变化呈负相关。这些数据在某种程度上对治疗具有实质性的意义，即生酮的高脂饮食与低碳水化合物的饮食能够减缓癫痫的进展并拮抗DNA甲基化介导的转录改变[41]。

3.8 遗传易感性 家族性MTLE是MTLE的一个亚组，大多数患者预后良好，在一些家庭中，大部分成员在短暂的癫痫发作后都有良好的发作控制或缓解。然而，也有部分家族性MTLE患者癫痫控制不良，需要外科治疗。虽然在难治性癫痫发作中，HS的磁共振成像征象(包括海马萎缩和高信号T2信号)更为常见和显著，但这些改变在临床结果良好的患者，甚至在无症状的家庭成员中也有观察到[42]。这些迹象表明，遗传因素在家族性MTLE患者中HS的发生中起着重要作用。虽然遗传模式为常染色体不完全显性，但有家族性MTLE的遗传背景并不意味着MRI上有更广泛的结构异常。家族性MTLE患者及无症状家庭成员中HS的存在表明海马异常本身可能存在遗传性，却不一定导致癫痫[42]。从家族性MTLE手术标本中看到HS典型的病理表现：CA1、CA3和CA4选择性神经元丢失，CA2相对保存，杏仁核和海马旁区受累程度不同。最有可能的解释是，家族性MTLE有一个导致海马异常的主要基因，该表型可能被其他遗传和环境因素所干扰，包括已知和未知的原发性脑损伤[43]。虽然非家族性或散发性HS的遗传易感性基因尚未明确，但有研究发现ApoEε4基因与双侧HS的风险增加有关[44]。

4 展 望

目前尚无一种机制能够完美解释MTLE-HS的发病机制，上述各种发病机制也并非单独存在，有些机制在疾病的发生发展中相互影响，相互作用，因此需要进一步的探索MTLE-HS的发病机制。这些多发病机制表明MTLE-HS是一种多因素的疾病模式，越来越多的证据表明，癫痫中的HS在许多方面是异质性的，包括其病因、遗传学、表观遗传学、所涉及的神经网络、神经元丢失的模式以及对药物和外科治疗的反应等方面。癫痫基因和易感基因逐渐被发现，有关基因的研究技术的发展以及对癫痫疾病的遗传基础深入了解，使遗传咨询能够提供更多的信息给癫痫患者的个体化诊断治疗，患者的复发风险预测和患者家庭成员的患病风险预测。由于不同癫痫患者的发病机制异质性很大，给癫痫突变基因的发现也带来了很大的困难，能否发现癫痫发病共同的作用通路或机制，还需要进一步研究。另外神经病理学和基于组织的研究对诊断和预后生物标记物指标的发现具有重要意义，进一步的探索MTLE-HS的神经病理以及生物标记物有利于加深我们对病因的认识，并对预防这种疾病病理的发生提供依据。相信随着医学的发展，各种新技术的日益成熟等，癫痫的机制在不久的将来一定会完全阐明。