小儿癫基因与精准医疗相关研究进展

令调文，王天成

兰州大学第二医院神经内科，兰州 730000

1 离子通道基因与癫治疗

1.1 SCN1A 编码电压门控钠通道Nav1.1，突变相关表型从良性的热性惊厥到严重的癫性脑病不等，其中以Dravet综合征(DS)及遗传性全面性癫伴热性惊厥附加症(GEFS+)最常见[5]。国内一项对670例DS患儿的基因突变筛查研究发现，其中SCN1A突变阳性者556例(占83.0%)，提示SCN1A是我国DS患儿的常见遗传变异[10]。体外研究表明，抑制性中间神经元钠离子通道功能丧失导致的皮质兴奋性增加是DS的潜在致病机制，故钠通道阻滞剂类抗癫药如卡马西平、苯妥英、拉莫三嗪、奥卡西平等对SCN1A突变DS患儿的癫发作控制无效，甚至会加重病情。因此，对这类患儿应避免使用钠通道阻滞剂，可以考虑丙戊酸盐、苯二氮 类药物或生酮饮食替代治疗[5,11]。最近一项临床试验结果显示，芬氟拉明也具有较好的抗癫作用[12]。此外，能够恢复功能性SCN1A mRNA及Nav1.1水平的反义寡核苷酸以及选择性激活抑制性中间神经元Nav1.1的多肽Hm1a等针对SCN1A潜在分子缺陷的创新性精准治疗方法对控制癫发作及延长DS啮齿动物模型生存期均有效[5,13]。

1.2 SCN2A 编码电压门控钠通道Nav1.2，主要在兴奋性神经元轴突起始段及未髓鞘化轴突部位表达。突变表型包括良性家族性新生儿-婴儿癫、早发型婴儿癫(<3月龄)、晚发型婴儿-儿童癫以及West综合征、Ohtahara综合征、肌阵挛性癫、Lennox-Gastaut综合征等癫性脑病[10,14]。SCN2A突变导致的蛋白功能改变与临床表型及药物疗效密切相关。导致蛋白功能增强的基因突变表型大多起病较早，引起的早发型婴儿癫患儿在使用钠通道阻滞剂后癫发作频率可明显减少甚至完全控制；相反，在晚发型癫患儿中钠通道阻滞剂的癫控制效果甚微，甚至会加剧发作，推测可能与晚发型患儿中常出现的截断突变有关[14]。

1.3 SCN8A 编码电压门控钠通道Nav1.6，常与Lennox-Gastaut综合征、West综合征、Dravet综合征等癫性脑病有关。SCN8A突变患儿多在出生后18个月内出现癫发作，发作类型多样，且伴有不同程度的智力低下，部分可能出现孤独症倾向、肌张力障碍、共济失调及手足徐动症等精神行为异常，约10%可能出现癫性猝死[5,15]。目前，大部分SCN8A突变均显示出对钠通道的激活效应，故这类SCN8A突变阳性患儿对钠通道阻滞剂反应较好[5]。遗憾的是，尚未发现SCN8A突变的基因型与表型有明显相关性。此外，钠通道阻滞剂在SCN8A突变患儿中的疗效仍需进一步评估。

1.4 KCNT1 编码的钠激活钾通道，后者由6个跨膜片段(S1～S6)组成，其末端为钾离子传导调节域(RCK及NAD+结构域)。截至目前，已发现20余种KCNT1变异位点，热点突变位于RCK、NAD+结构域及S5跨膜区域，突变表型包括婴儿癫伴游走性局灶性发作(EIMFS)、常染色体显性夜间额叶癫(ADNFLE)、Ohtahara综合征及局灶性癫等，其中以EIMFS最常见[16]。一例携带KCNT1(Arg428Gln)功能获得性错义突变患儿在接受KCNT1通道拮抗剂奎尼丁的超说明书用药后，癫发作频率及精神运动发育明显改善，提示奎尼丁具有抗癫的治疗潜力[17]。此后，使用奎尼丁治疗携带KCNT1功能获得性错义突变的2例患儿时，表现为EIMFS的患儿发作频率减少近80%，但ADNFLE患儿的治疗效果却不明显[18]。目前，国外报道的9例KCNT1突变患儿在接受奎尼丁治疗后，4例出现癫发作减少，而国内报道的6例中仅1例发作减少，且后续又出现反复发作[16]。上述结果表明，奎尼丁作为KCNT1突变的新兴治疗药物，可以尝试应用，但需同时结合突变功能效应及药物潜在的不良反应(如心律失常)来评估疗效。

1.5 GRIN2A/GRIN2D N-甲基-D-天门冬氨酸受体(NMDAR)是介导兴奋性突触传递的配体门控阳离子通道。GRIN2A编码的NR2A亚基是NMDAR的重要调节亚基，其突变主要引起遗传性局灶性癫。 国内一项对85例遗传性癫患儿的突变筛查研究显示，导致局灶性癫的GRIN2A突变占10.9%，而全面性癫占16.7%，表明GRIN2A也可引起全面性癫发作表型[19]。Pierson等[20]发现，GRIN2A功能获得性错义突变Leu812Met导致的癫性脑病患儿使用NMDAR阻滞剂美金刚治疗后，疾病负担显著减轻。Li等[21]发现，GRIN2D功能获得性突变使兴奋性氨基酸效应增加了2倍，而离子通道开放概率增加6倍，患儿在传统抗癫药物难以控制的情况下使用美金刚治疗后，癫发作表现出轻至中度改善。上述研究均提示NMDAR阻滞剂在功能获得性GRIN2A/GRIN2D突变患儿中的治疗潜力。

2 非离子通道基因与癫治疗

2.1 SLC2A1 位于染色体1p34.2，编码的钠依赖葡萄糖转运蛋白1型(GLUT1)主要分布于血脑屏障血管内皮细胞膜及神经胶质细胞膜，胶质细胞通过膜GLUT1摄取葡萄糖为脑组织供能[22-24]。SLC2A1突变导致GLUT1单倍体功能不足，使葡萄糖通过血脑屏障转运受损、脑组织供能不足而出现一系列神经精神症状。葡萄糖转运蛋白1缺乏症(GLUT1-DS)是SLC2A1突变引起的以癫发作、运动障碍及发育落后为三大主征的常染色体显性遗传病[25]，发病率于生后1～6个月最高，癫发作多在2岁前首次出现，以肌阵挛及非典型失神发作最常见[23,25]，排除中枢神经系统感染后脑脊液葡萄糖浓度<2.2 mmol/L、 禁食状态至少4 h后脑脊液/血清葡萄糖比明显降低(<0.45，正常为0.62～0.68)，可作出GLUT1-DS的临床诊断[26]。基因检测发现SLC2A1突变即可确诊GLUT1-DS[27]。生酮饮食是一种可以产生酮体的高脂低热量饮食，而酮体可以绕过GLUT1缺陷，通过扩散进入血脑屏障为脑代谢提供能量，提示其在治疗GLUT1-DS方面的潜力。多项研究结果显示，GLUT1-DS患儿早期开始生酮饮食疗法(2:1～4:1)不仅可以明显缓解患儿的癫发作、共济失调及肌张力障碍等神经症状，还可以提高其警觉性、注意力及积极性等认知特征[23-24]。据此，Lebon等[28]建议对早发儿童失神癫伴发育或神经功能异常患儿行SLC2A1测序筛查，以尽早诊断并使突变患儿从早期的生酮饮食治疗中获益。

2.2 ALDH7A1 位于染色体5q23.2，编码的α-AASA脱氢酶是赖氨酸代谢的关键酶。据统计，约30%的欧洲患病人群存在ALDH7A1(c.1279G>C，p.G l u 4 2 7 G l n)突变，而位于第1 1 号内含子的IVS11+1G>A在我国患儿中的突变率达31.25%，可能是我国人群的热点突变[29-30]。ALDH7A1突变可引起体内α-AASA及Δ1-P6C的异常累积，最终导致维生素B6活性形式(PLP)继发性耗竭，而PLP是神经传递酶的重要辅酶因子，同时参与脑内γ-氨基酸稳态调节[29]，据此推测，此突变可能通过干扰脑内γ-氨基丁酸(GABA)稳态导致癫发生。吡哆醇依赖性癫(PDE)是ALDH7A1突变引起的常染色体隐性遗传病，以新生儿或婴儿期出现的难治性癫发作、对吡哆醇(维生素B6)或5-磷酸吡哆醇反应良好为主要特征[31]。经典型PDE的癫发作在出生后数小时或第1个月内出现，包括局灶性发作、肌阵挛发作、强直-阵挛发作等多种形式，严重者出现癫持续状态甚至死亡；非典型性患儿癫发作开始时间较晚，部分患儿甚至至3岁才出现[32]。PDE患儿经高剂量吡哆醇或5-磷酸吡哆醇治疗后，癫发作能得到较好的控制，但仍有75%的患儿遗留智力障碍及发育迟缓[33]。所幸，最近有研究发现，限制赖氨酸饮食及赖氨酸转运抑制剂(精氨酸)可以改善PDE引起的认知障碍[29,31]。因此，这3种方法已被建议作为PDE患儿的联合治疗手段。

2.3 SLC46A1 位于染色体17q11.2，编码的质子偶联叶酸转运体(PCFT)在肠道摄取叶酸并转运进入中枢神经系统的过程中至关重要[34]。SLC46A1突变引起的PCFT蛋白缺陷可导致遗传性叶酸吸收不良(HFM)，目前已在HFM患儿中发现近25种SLC46A1突变位点[35-36]。HFM常在婴儿期发病，出生数月后出现胃肠道症状(喂养困难、腹泻、呕吐等)、大细胞贫血、免疫缺陷及神经发育异常(如癫发作、智力运动落后及椎体外系等症状)，推测其引起的癫发作可能与脑发育异常及颅内异常钙化灶形成有关。患儿脑脊液叶酸及5-甲基四氢叶酸降低伴双侧颅内广泛钙化通常提示HFM，而基因检测是疾病最终诊断的关键[9,35-36]。HFM目前仍无确切有效的治疗方案，但临床上发现小剂量肌注或大剂量口服亚叶酸钙后患儿的贫血、免疫功能障碍及胃肠道症状等可被缓解。对于HFM患儿的脑脊液叶酸水平低下，建议采用肠道外治疗联合口服亚叶酸钙治疗，而定期监测脑脊液叶酸水平可作为药物剂量调整的依据[9]。

2.4 TSC1/TSC2 分别位于染色体9q34及16p13.3，编码的Hamartin及Tuberi蛋白是体内雷帕霉素复合物1 (mTORC1)的负性调控因子[37]。因此，TSC1/TSC2突变可通过过度激活体内mTOR信号通路引起结节性硬化症(TSC)。据统计，30%～40%的TSC呈常染色体显性遗传，而其余为散发病例[38]。除引起常见的皮肤症状及多器官错构瘤外，TSC还常常累及中枢神经系统，具体表现为皮层或室管膜下结节、灰质异位、白质异常及室管膜下巨细胞星形细胞瘤。癫是最常见的表现，75%～90%的TSC患儿具有该症状，其中约30%表现为婴儿痉挛症，部分可进展为严重的Lennox-Gastaut综合征[37-39]。氨已烯酸作为TSC婴儿痉挛的首选药物，可有效控制约96%的癫发作，并改善神经认知功能[37]。在上述治疗不理想的情况下，可以考虑皮质类固醇、丙戊酸盐、托吡酯、唑尼沙胺、外科手术、迷走神经刺激及生酮饮食等治疗手段。体内研究显示，纯合TSC基因敲除鼠经mTORC1抑制剂雷帕霉素及依维莫司治疗后癫发作得到显著控制，脑结构异常也明显改善，提示mTORC1抑制剂治疗TSC患儿有效[40]。Krueger等[41]开展的一项多中心回顾性开放临床试验研究结果提示，当依维莫司的血药浓度为5～15 ng/ml 时，可有效减少TSC患儿的癫发作频率，且在用药期间无严重不良事件发生。另一项研究则揭示了依维莫司可有效控制近50%的癫发作[42]。 上述结果表明，随着精准医疗时代的到来，癫的精准医疗也进入了破晓阶段。本文针对上述可用于指导小儿癫精准治疗的相关基因进行了总结 (表1)。

表1 儿童癫相关基因表型及治疗方案Tab.1 Phenotypes of epilepsy-related genes and therapeutic regime in children

表1 儿童癫相关基因表型及治疗方案Tab.1 Phenotypes of epilepsy-related genes and therapeutic regime in children

基因 编码蛋白 突变效应 癫images/BZ_123_1475_473_1506_505.png表型/发作类型 治疗方案SCN1A 电压门控钠通道Nav1.1 通道功能丧失 热性惊厥、伴有热性惊厥的遗传性全面性癫避免使用钠通道阻滞剂[3,5]SCN2A 电压门控钠通道Nav1.2 通道功能丧失或增益 良性家族性癫images/BZ_123_1612_560_1643_591.png、Dravet综合征钠通道阻滞剂[3]SCN8A 电压门控钠通道Nav1.6 通道功能获得 良性家族性婴儿癫images/BZ_123_1646_609_1677_640.pngimages/BZ_123_1732_658_1763_689.png、Lennox-Gastaut综合征、婴儿痉挛症 钠通道阻滞剂[5-6]KCNT1 钠离子激活的钾离子通道 通道功能获得 婴儿癫images/BZ_123_1545_741_1577_772.png伴游走性局灶性发作、常染色体显性夜间额叶癫奎尼丁[6-7]GRIN2A/GRIN2D N-甲基-D-天门冬氨酸受images/BZ_123_1817_778_1848_809.png体2A/2D亚基 通道功能获得 局灶性癫images/BZ_123_1581_823_1612_855.png伴失语、儿童癫images/BZ_123_1859_823_1890_855.png性脑病 美金刚[20-21]SLC2A1 钠依赖葡萄糖转运蛋白1型GLUT1单倍体功能不足 早发性失神癫images/BZ_123_1651_906_1682_937.png、儿童失神癫images/BZ_123_1894_906_1925_937.png、肌阵挛失张力癫images/BZ_123_1714_944_1746_975.png等生酮饮食[23-24]ALDH7A1 α-氨基己酸半醛(α-AASA)脱氢酶α-AASA及Δ1-四氢吡啶-6-羧酸(Δ1-P6C)异常累积，维生素B6活性形式继发性耗竭局灶性发作、肌阵挛发作、强直-阵挛发作高剂量吡哆醇、5-磷酸吡哆醇[33]枢神经系统受损 局灶性发作 肠道外联合口服亚叶酸钙[9]TSC1/TSC2 Hamartin/Tuberin mTORC1信号通路过度激活 婴儿痉挛、Lennox-Gastaut综合征SLC46A1 质子偶联叶酸转运体 肠道叶酸摄取及转运进入中雷帕霉素、依维莫司[40-41]