PCDH19 相关癫痫综合征的研究进展

2022-12-07沈裕高峰

现代实用医学 2022年7期

沈裕，高峰

Protocadherin 19（PCDH19）基因突变最早由Dibbens等[1]于2008 年在一癫痫伴智力低下的家系中报道，患者仅限于女性，也称之为仅限于女性的癫痫伴智力低下（EFMR）。近年来有文献报道了PCDH19 基因嵌合突变的男性患者[2]。PCDH19-相关癫痫综合征作为一种特殊的X 连锁遗传性癫痫，通常于婴儿及儿童早期发病。本文就近年来PCDH19 相关癫痫综合征的分子机制、临床特点及治疗的进展进行综述。

1 PCDH19 的结构及功能

PCDH19 基因位于Xq22.1 上，有6个外显子，其中1 号外显子最大，编码6个钙粘蛋白（EC）重复结构，形成PCDH19 蛋白的整个胞外段，而其余5个外显子则相继编码跨膜结构及细胞内的2 个保守基序（CM）[3-4]。查阅人类基因突变数据库（HGMD），发现90%以上的PCDH19 基因突变发生在1 号外显子，且以新生突变为主[5]。HGMD 目前共报道了314 个PCDH19 基因突变，包含多种突变类型，其中c.1019A ＞G（p.Asn340Ser）突变是最常见的错义突变[6]。截止目前，全球共报道了16 例男性PCDH19 嵌合体患者，均为新生突变[7-9]，其基因型和突变位置分布与女性患者基本一致。PCDH19 基因编码由1148 个氨基酸组成的原钙粘蛋白19，属钙粘蛋白超家族2-原钙粘蛋白成员之一。在空间上，PCDH19 在肾、肺和气管等器官中均有表达，但在神经系统中表达最高，包括脑室下区、中间区、亚板、大脑皮层的特定层（第二、第四、第五和第六层）、海马和海马下托[10-13]；在时间上，PCDH19 在发育期胚胎和成年期均表达于神经元和神经胶质细胞，其主要通过胞外EC 结构域的同种亲和性结合介导钙依赖性细胞间黏附。神经结构和神经元连接的正确发展需要有效的细胞间相互作用，而原钙粘蛋白的改变可能导致早期脑形态发生的严重破坏。有研究提出了PCDH19 在神经元祖细胞增殖、神经元回路的形成和神经元活动的调节、连接中都发挥着作用[14]。Homan 等[15]则利用患者来源的诱导多能干细胞（hiPSC）进行体外实验，发现PCDH19 蛋白功能丧失，可提前或加速神经发生。但PCDH19 突变如何导致癫痫的发生机制尚未完全清楚。

2 遗传方式及可能的致病机制

PCDH19 相关癫痫综合征是一种特殊的X 连锁遗传模式的癫痫。通常来说，无论是X 连锁的显性或隐性遗传疾病，在男性中都会引起更严重的表型或更高的致死率，但PCDH19 相关癫痫综合征主要累及杂合子女性，而半合子男性并无症状，细胞干扰是目前大家最为熟知并且认同的致病机制。不同细胞间相同的PCDH19蛋白胞外段EC1～EC4结构域可以相互结合，并触发细胞内级联反应。正常男性和女性体内均只表达一种PCDH19 蛋白（野生型），半合子男性体内也只表达一种PCDH19 蛋白（突变型），上述两种情况下，机体处于一个纯合的神经网络环境，细胞间PCDH19蛋白胞外段能正常结合，所以均不发病。然而在基因突变的女性或嵌合体男性中，体内同时存在表达野生型和突变型2 种不同PCDH19 蛋白的细胞，则有可能出现“野生”细胞和“突变”细胞之间的异常黏附，导致细胞内级联反应不能顺利进行，进而出现临床症状[2,16-18]。有研究进一步发现，N-钙粘蛋白（Ncad）作为辅因子，在细胞膜表面与PCDH19 顺式结合，促进PCDH19 介导的细胞黏附作用。近来，Hoshina 等[19]观察到在PCDH19 突变小鼠中雌性杂合子的突触间，由于PCDH19-Ncad 错配，损害了Ncad 依赖的-catenin 信号转导和突触功能，导致神经递质释放概率降低，苔藓纤维长时程电位（LTP）受损，最终引起苔藓纤维依赖性认知功能缺陷。

PCDH19 蛋白不仅通过它们的胞外黏附特性发挥作用，胞内信号通路的正确级联反应也是其发挥正常功能的保障。在神经元中，信号通路的调节不仅是传递和整合突触输入的基础，还为神经元的发育、可塑性和存活建立了足够的响应[14]。在胞内，PCDH19 的C 末端通过Cyfip/Sra 和Abi 亚基形成的结合表面，与完全组装的WAVE 调节复合物（WRC）结合，同时，PCDH19能够增强R ac1 介导的WRC 激活，通过Arp2/3 复合体调节肌动蛋白的细胞骨架动力学[20]。另外，PCDH19 蛋白可与-氨基丁酸A型受体（GABAAR）的亚基结合并促进其表达，进而调节GABA 能传递。此外，PCDH19 还可与NONO 相互作用，形成PCDH19-NONO-雌激素受体（ER）轴，参与调节ER 依赖的类固醇生成酶AKR1C3 表达，导致神经甾体减少，引起神经元过度兴奋而致病。也有研究发现PCDH19 高表达于脑微血管内皮细胞，且小鼠血脑屏障（BBB）特异性转录组中包含PCDH19 基因[21]，提示PCDH19 可能参与调节BBB 的完整性。在解剖上，癫痫主要累及靠近脑室周围区域的边缘区，而这些区域通常缺乏BBB，由此推测PCDH19 突变可导致BBB 受损，致脑组织内环境平衡破坏，进而引起癫痫发作。

3 临床表现

PCDH19 相关癫痫综合征的患儿首次发病年龄跨度较大（1～70 个月），平均起病年龄为11.9 个月，中位年龄为10个月[6]。患儿癫痫发作的形式多样，以局灶性发作为主，也可表现为全面强直阵挛，局灶性发作继发全面强直阵挛和强直发作，而不典型失神、失张力和肌阵挛发作则较少见[6,22-24]，部分患儿局灶性发作前可以出现尖叫[25]。约90%的癫痫发作具有热敏感性，即发热容易诱发或加重癫痫发作[26-28]。此外，丛集性发作是本病另一个重要的临床特点，即一次病程中可以发作十余次或数十次，持续数天或数周，虽然每次发作时间较短，30 s至5 min，但少数患儿（约31.5%）也可出现癫痫持续状态[29]。部分患儿随年龄的增长，癫痫的发作频率逐步降低，10 岁后发作频率显著减少，有些甚至在青少年和成年期可以达到无发作[25，27]。大部分患儿伴有智力低下或智力处于边缘状态[22，30]，少部分患儿则在癫痫发作前即出现发育迟缓[31]，部分患儿则是在癫痫发作后逐渐出现运动语言发育迟缓。

PCDH19 相关癫痫综合征的临床表现中，除了癫痫发作，国外报道共患病的比例也很高，Kolc 等[6]统计发现其发生率高达78.6%。常见的共患病有孤独症谱系障碍（ASD），多动和/或注意力缺陷（ADHD）以及行为障碍。一些研究也发现精神分裂症和其他精神性疾病是PCDH19相关癫痫综合征的晚发表现[23]。Camacho等报道超半数（约55%）患儿会出现攻击行为、强迫症、焦虑等精神行为障碍，部分患儿可同时存在两种及以上的精神行为障碍[32]，且有研究进一步发现，患儿起病年龄越小（≤1 岁），其精神行为障碍发生率越高，程度也越严重[31]。而国内报道的共患病发病率相对较低，合并孤独症样表现仅为28%，攻击性行为、强迫症等精神行为障碍约占半数[33]，这可能跟国内对共患病的关注度还不够高有关。因此，加强对PCDH19 相关癫痫综合征共患病的认识和管理将是未来需要关注的另一个重点。

PCDH19 相关癫痫综合征临床表型谱广，其中比较突出的是与SCN1A突变所致的Dravet 综合征（DS）有重叠。二者均表现为热敏感性，发作形式多样，伴有智力发育低下，对抗惊厥药物（ASMs）疗效差等。但SCN1A 突变所致DS 起病年龄通常早于PCDH19突变患儿，多在1岁以内，常常表现为发热诱发的全面性或部分性阵挛发作，1 岁以后可以出现多种形式的无热发作，包括肌阵挛、不典型失神和局灶性发作，常有光敏性，持续状态多见，并伴有智力运动发育落后[34]。而PCDH19 相关癫痫综合征表现出明显的性别偏倚，女性多见，患儿发作持续时间短（一般＜5min），丛集性发作特点更为突出，而肌阵挛发作、癫痫持续状态和光敏感性少见，共患病发病率较SCN1A 突变的DS患儿高，但远期预后多数较好[35]。

4 辅助检查

PCDH19 相关癫痫综合征患儿的头颅核磁共振（MRI）多数正常[36]，仅少数报道发育异常。Kurian 等[37]描述了5 名大脑皮质畸形的儿童，其中4 名患有局灶性皮质发育不良（FCD），1 名患有室管膜下室周结节性异位症。其中2 例经过手术切除病灶后，癫痫发作得到控制。另外，Lenge 等[38]研究发现PCDH19 相关癫痫综合征患者的双侧大脑边缘皮质区域（包括海马旁和内嗅皮质以及梭形回和舌回）的局部回化指数（LGI）降低，故推测PCDH19基因突变患儿局部皮质折叠异常和白质组织生成减少可能是导致神经症状发生的原因。

PCDH19 相关癫痫综合征患儿的脑电图（EEG）与临床表现一致，发作期以局灶性起源为主，部位主要在颞部（82.8%）、额叶、顶枕部和中部。发作间期清醒脑电图大部分背景活动良好，少部分出现弥漫性背景活动减慢，主要以局灶性慢波异常为主，睡眠脑电图一般无明显异常[39]。

5 治疗

5.1 药物 PCDH19 相关癫痫综合征多为药物难治性癫痫，常常需要联合用药[5，40]。国外Lotte 等[41]报道最有效的ASM 是氯巴占（CLB）和溴化物（KBr），其他可使患者长期无发作的药物有丙戊酸钠（VPA）、托吡酯（TPM）、氯硝西泮（CZP）、苯巴比妥（PB）和左乙拉西坦（LEV）。国内陈奕等[33]报道有效的ASMs为VPA、LEV 和TPM。而从PCDH19的作用机制方面看，PCDH19 对GABA能传递的影响似乎能对这些结果作出解释，即作用于GABA 能调节的ASMs 可能对PCDH19相关癫痫综合征患儿的疗效优于其他ASM。例如，VPA 可通过增强GABA 合成酶谷氨酸脱氢酶活性以增加GABA 合成，有研究发现其对PCDH19 相关癫痫综合征的有效率达61%～65%[33，41]；苯二氮卓类药物如CZP，作为GABA激动剂或前体，其有效率达61.11%～100%[33，41]；TPM 作为GABA 受体增强剂，其有效率达59%～67%；司替戊醇（STP）直接作用于GABA 能受体，可使PCDH19 相关癫痫综合征患儿癫痫3 年无发作或癫痫发作频率降低50%以上[42-43]。而关于钠通道阻滞剂，如拉莫三嗪（LTG）和卡马西平（CBZ），不同于SCN1A 所致DS，其对控制PCDH19 相关癫痫综合征的癫痫发作疗效不确定[24，33，41]。最近，芬氟拉明（Fenfluramine hydrochloride）和大麻二酚（Cannabidiol）有望作为新药用于PCDH19 相关癫痫综合征的治疗[44-45]。

除外上述经典ASMs，咪达唑仑和糖皮质激素主要用于控制丛集性发作。Higurashi等[30]报道连续静脉滴注低剂量咪达唑仑（＜0.2mg·kg－1·h－1）可以抑制丛集性发作。Higurashi 等[46]和Bertani 等[47]均报道在PCDH19 相关癫痫综合征患儿癫痫急性发作期，使用糖皮质激素治疗可显著改善症状。使用糖皮质激素一方面可能增加了神经甾体的数量，通过调节GABA 能来增加抑制性神经递质的释放，另一方面可能通过加强血脑屏障功能，以快速缓解急性期症状。但上述两种药物的作用都是暂时的，停药后均可能出现癫痫反复发作。

5.2 生酮饮食（KD）和迷走神经刺激（VNS）KD 和VNS 治疗PCDH19-相关癫痫综合征的报道不多，疗效亦不确定。Lotte 等[41]报道了4 例本病患儿采用KD 治疗，其中2 例有效（1 例癫痫无发作3 个月，1 例发作减少50～74%），另外2 例治疗无效。国内陈奕等[33]报道3 例KD 治疗患儿，其中2 例有效，1 例无效。而VNS 用于本病的报道国内外仅有3 例，其中2 例有效，1 例无效。