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關(guān)鍵詞：通道病、發(fā)育性和癲癇性腦病、癲癇發(fā)生、個性化治療方法、突觸病

發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 基因檢測導(dǎo)讀

發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 是一組異質(zhì)性疾病，其特征是早發(fā)性癲癇發(fā)作，通常伴有嚴(yán)重的癲癇發(fā)作和腦電圖異常，且患者存在發(fā)育障礙，而這些障礙往往會因癲癇而惡化。發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 可能由非遺傳性病因和遺傳性病因引起。根據(jù)佳學(xué)基因關(guān)于發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的基因解碼，遺傳性發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 與許多基因突變有關(guān)，這些基因涉及不同的功能，包括細(xì)胞遷移、增殖和組織、神經(jīng)元興奮性以及突觸傳遞和可塑性。佳學(xué)基因解碼在不同動物模型上進行的功能研究和在患者身上進行的臨床試驗有助于闡明許多發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 背后的病理生理機制，并探索不同治療方法的療效。佳學(xué)基因檢測對發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的表型譜以及這些疾病背后的遺傳決定因素和病理生理機制進行了廣泛的綜述，還簡要概述了目前最有效的治療方法和新興的治療方法。

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癲癇是全球神經(jīng)系統(tǒng)疾病負(fù)擔(dān)的第三大因素，影響著全球6500萬人。根據(jù)臨床和腦電圖特征、病因和合并癥，癲癇可分為不同的類型和綜合征。其中，發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 和癲癇性腦病 (DEE) 代表了最嚴(yán)重的類型。佳學(xué)基因檢測通過嚴(yán)肅、值得信賴的基因檢測科普加深醫(yī)生和病人對不同類型DEE、其病因和病理生理機制以及現(xiàn)有和新興治療方法的了解。

1. 發(fā)育性腦病和癲癇性腦病的概念和病理生理學(xué)介紹

癲癇是全球神經(jīng)系統(tǒng)疾病負(fù)擔(dān)的第三大因素，影響著全世界 6500 萬人。根據(jù)臨床和腦電圖特征、病因和合并癥，癲癇類型和綜合征可分為不同類別 。發(fā)育性腦病 (DE) 是一組嚴(yán)重疾病，早期出現(xiàn)發(fā)育障礙的體征，并伴有其他神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，如自主神經(jīng)功能障礙、行為障礙和運動障礙。DE 的顯著特征是發(fā)育遲緩/受損，而癲癇活動（癲癇發(fā)作和腦電圖異常）似乎與發(fā)育遲緩、停滯或退化沒有因果關(guān)系。癲癇性腦病 (EE) 包括一大類異質(zhì)性嚴(yán)重癲癇綜合征，其特征是多種癲癇發(fā)作類型、腦電圖上頻繁出現(xiàn)癲癇樣活動以及發(fā)育遲緩或退化 。在 EE 中，沒有觀察到預(yù)先存在的發(fā)育遲緩，遲緩的原因歸因于癲癇對腦生理過程的干擾。然而，當(dāng)嚴(yán)重的癲癇發(fā)病很早時，即使在沒有癲癇的情況下，也常常無法知道癲癇性腦病的根本原因本身是否不會導(dǎo)致發(fā)育遲緩。因此，最近的定義提到“發(fā)育性和癲癇性腦病”（DEE）來表示一組異質(zhì)性疾病，其特征是早發(fā)性、通常是嚴(yán)重的癲癇發(fā)作和腦電圖異常，而發(fā)育障礙往往會因癲癇而惡化。這就產(chǎn)生了一種復(fù)雜的臨床表現(xiàn)，其中發(fā)育異常和嚴(yán)重的癲癇/腦電圖放電都會對觀察到的障礙產(chǎn)生影響，每種因素的程度都難以衡量。表 1列出了按發(fā)病年齡劃分的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 譜，該表采用了國際抗癲癇聯(lián)盟 (ILAE) 疾病分類和定義工作組最新的癲癇綜合征分類建議。在某些發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中，特定的基因缺陷可能會產(chǎn)生可識別的病因特異性綜合征，而在其他發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中，多種基因變異可能與同一種癲癇綜合征相關(guān)。這種基因異質(zhì)性是嬰兒痙攣綜合征 (ISS) 和 Lennox-Gastaut 綜合征 (LGS) 的特征，在這些綜合征中，影響不同分子或信號通路的基因變異可能導(dǎo)致相似的電臨床綜合征。此外，發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 也可能由非遺傳病因引起，包括結(jié)構(gòu)性、毒性/代謝性、感染性或免疫性病因，這些病因可能獨立于某些遺傳病因出現(xiàn)，也可能與其同時出現(xiàn)（表 1）。盡管診斷工具取得了進步，但對于相當(dāng)一部分患有特定綜合征的患者，其潛在病因可能仍然未知。例如，在 ISS 中，三分之一的患者病因不明，約 24% 的患者有遺傳性或遺傳-結(jié)構(gòu)性病因，近一半的患者有結(jié)構(gòu)性/代謝性或其他獲得性病因。Lennox-Gastaut 綜合征也存在類似的病因分布，盡管如上所述，隨著基因檢測的廣泛使用，出現(xiàn)了越來越多的遺傳變異和關(guān)聯(lián)。

表 1.不同年齡的發(fā)育性腦病和癲癇性腦病

在發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中，癲癇和智力障礙 (ID) 的共病可能涉及至少兩種非排他性機制。這些機制包括不受控制的頻繁或長時間癲癇發(fā)作，這些發(fā)作會干擾大腦發(fā)育程序，導(dǎo)致皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建不足和認(rèn)知結(jié)果不佳，以及可能誘發(fā)癲癇發(fā)作和認(rèn)知障礙的基因突變或不利環(huán)境因素。例如，誘導(dǎo)特定突觸缺陷的基因突變可能因連接異常而引起癲癇發(fā)作，也可能因突觸可塑性改變而引起智力障礙。在許多發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中，癲癇與其他合并癥（包括神經(jīng)系統(tǒng)合并癥和神經(jīng)外合并癥）共存。神經(jīng)系統(tǒng)合并癥的類型和嚴(yán)重程度各不相同，范圍從輕微的學(xué)習(xí)困難到精神特征，如自閉癥譜系障礙 (ASD) 或抑郁癥，再到社會心理問題。

盡管DEE具有明顯的表型連續(xù)性，但它包含大量特定的神經(jīng)遺傳疾病。過去二十年，人們開展了多項研究，旨在識別DEE的分子決定因素并描述其病理生理機制，從而加深對其神經(jīng)生物學(xué)和臨床方面的理解。

新一代分子檢測促進了許多人類疾病的基因發(fā)現(xiàn)。根據(jù)在線孟德爾人類遺傳目錄 (OMIM，https ://www.omim.org )，已鑒定出 172 個基因是癲癇性腦病的致病基因，其中 90 個迄今為止已被確認(rèn)為發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的病因（表 2）。然而，此列表可能并不詳盡，因為發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的概念很廣泛，涵蓋了大量疾病，多達 8% 的個體是由新生拷貝數(shù)變異 (CNV) 引起的。

表 2.與癲癇性腦病和發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 發(fā)病機制相關(guān)的基因

利用新一代測序 (NGS) 方法（包括靶向基因組、全外顯子組和全基因組測序）對具有可變但相關(guān)表型的大量受影響個體進行的研究現(xiàn)已證明，30% 至 50% 的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 可歸因于單個基因的新生致病變異。在發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 先證者的父母中約有 10% 觀察到低水平體細(xì)胞嵌合體，這對復(fù)發(fā)風(fēng)險評估具有重要意義。除了單個新生變異外，發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 發(fā)病機制還與 11% 至 38% 患者的隱性突變有關(guān)。其他遺傳機制通常無法通過標(biāo)準(zhǔn) NGS 方法檢測到，也可能導(dǎo)致發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 病理生理，包括非外顯子變異、患者的腦鑲嵌、寡基因遺傳和表觀遺傳變化。

非外顯子變異的貢獻主要與“毒”外顯子有關(guān)。當(dāng)“毒”外顯子剪接成 RNA 轉(zhuǎn)錄本時，會觸發(fā)無義介導(dǎo)的衰變 (NMD)，這是一種檢測和降解含有提前終止密碼子 (PTC) 的 RNA 的監(jiān)視系統(tǒng) (圖 1 )。Carvill 等人描述了這種機制與發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 關(guān)聯(lián)的一個例子，他們對 640 名發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 未解個體的SCN1A基因11 個非編碼候選區(qū)域進行了測序，這些個體是根據(jù)進化保守性和功能特征進行選擇的。作者在內(nèi)含子 20 中發(fā)現(xiàn)了 5 個變異，這些變異促進了毒外顯子的插入，并導(dǎo)致全長 SCN1A 蛋白質(zhì)的含量減少。由于對純化的神經(jīng)祖細(xì)胞 (NPC) 的轉(zhuǎn)錄組研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個差異剪接的外顯子 ，因此由于包含毒性外顯子而導(dǎo)致的基因表達降低可能代表包括發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 在內(nèi)的多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病因機制。

 

 

體細(xì)胞嵌合體是合子后水平發(fā)生的變異的結(jié)果，該變異通過有絲分裂由子細(xì)胞遺傳，并導(dǎo)致同一個體中出現(xiàn)遺傳上不同的細(xì)胞亞群。根據(jù)變異發(fā)生的時間，它可能影響一個或多個組織。對發(fā)育不良的腦/血液配對樣本進行的深度測序研究已將腦內(nèi)局灶性突變與皮質(zhì)發(fā)育局灶性畸形 (MCD) 關(guān)聯(lián)起來。機械/哺乳動物雷帕霉素靶點 (mTOR) 通路基因AKT1、AKT3、DEPDC5、MTOR、NPRL2、NPRL3、PIK3CA、PIK3R2、TSC1和TSC2的突變目前可被認(rèn)為是局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良 II 型 (FCDII) 和半巨腦癥 (HME) 的主要已知病因 ，而編碼 UDP-半乳糖轉(zhuǎn)運蛋白的SLC35A2體細(xì)胞突變已在有限數(shù)量的 FCD I 型患者、伴有少突膠質(zhì)細(xì)胞增生的皮質(zhì)發(fā)育輕度畸形癲癇 (MOGHE) 患者和非病變局灶性癲癇 (NLFE) 患者中被發(fā)現(xiàn)。此外，在臨床診斷環(huán)境中進行的單基因、多基因癲癇組合或全外顯子組測序 (WES) 突變陰性的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者中，有 1%–3.5% 被發(fā)現(xiàn)存在體細(xì)胞變異，包括 SCN1A 微缺失或CDKL5 、 PCDH19 、SCN1A和SCN2A點突變。盡管有此證據(jù)，但發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中體細(xì)胞突變的影響可能被低估，因為檢測致病體細(xì)胞突變的主要挑戰(zhàn)是分析正確的目標(biāo)腦組織，而對于許多發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者來說，這并不容易獲得。因此，最近已嘗試使用從腫瘤診斷和進展監(jiān)測的非侵入性方案開發(fā)的檢測方法來識別從腦脊液活檢中提取的游離 DNA 中與病變難治性癲癇相關(guān)的已知或復(fù)發(fā)性突變的低水平嵌合體。

寡基因遺傳是指在某些情況下，具有復(fù)雜表型的疾病不是作為簡單的單基因孟德爾遺傳病遺傳的，也不是經(jīng)典的復(fù)雜性狀，而是符合這樣一種模型，其中少數(shù)基因的突變可能通過遺傳相互作用表現(xiàn)出一種表型。在寡基因條件下，其中一個基因是主要致病基因，而其他基因則起修飾作用。一些DEE可歸因于這種遺傳類型。事實上，各種研究已經(jīng)證明，不同離子通道基因中兩個或多個突變的共現(xiàn)可能導(dǎo)致患者和動物模型中的癲癇表型。 Hasan 及其合作者對一名因嚴(yán)重發(fā)育遲緩、生長遲緩、共濟失調(diào)、肌張力低下和強直陣攣性癲癇發(fā)作而死亡的男孩進行了靶向和全外顯子組測序，發(fā)現(xiàn)了KCNJ10的一個致病變異，該變異編碼內(nèi)向整流 K +通道 Kir4.1，以及KCNT1的一個致病變異，該變異編碼 Na +激活 K +通道，即 Slo2.2 或 SLACK。在非洲爪蟾卵母細(xì)胞中進行的功能研究證實了這兩個變異的功能效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)表明，當(dāng) Kir4.1 和 SLACK 的致病變異同時發(fā)生時，會導(dǎo)致致命的疾病。為了支持基因修飾因素可能影響SCN1A衍生遺傳性癲癇伴熱性驚厥附加癥 (GEFS+) 患者的臨床表現(xiàn)的假設(shè)，Hawkins 及其合作者將Scn1a -R1648H 等位基因與Scn2a Q54（可導(dǎo)致自發(fā)性成人部分運動性癲癇）或Kcnq2 V182M/+（可增加對誘發(fā)癲癇的易感性）相結(jié)合。雙雜合小鼠表現(xiàn)出早發(fā)性全身強直陣攣性癲癇發(fā)作和青少年致死性。這些結(jié)果表明，Scn2a和Kcnq2的變異可顯著惡化攜帶 Scn1a-R1648H 突變的小鼠的表型。

基于兩個 mTOR 通路基因（ MTOR和RPS6 ）體細(xì)胞突變的雙基因遺傳也已被證明與半腦畸形和難治性癲癇有關(guān)。

在多種情況下都檢測到了導(dǎo)致基因表達模式改變的異常染色質(zhì)狀態(tài)（表突變）。表突變可以繼發(fā)于順式或反式因子的 DNA 突變（繼發(fā)性表突變），也可以在沒有任何 DNA 序列變化的情況下作為“真”或原發(fā)性表突變發(fā)生。在大腦中，這種改變會損害將短暫的細(xì)胞信號與整個神經(jīng)元活動和整體基因表達聯(lián)系起來的信息傳遞。動物模型和人類腦組織中的新發(fā)現(xiàn)表明，發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 可以歸因于這兩類表突變。與繼發(fā)性表突變相關(guān)的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的一個典型例子是雷特綜合征，它可以由編碼甲基化 DNA 結(jié)合蛋白的MECP2的核苷酸突變和重復(fù)引起。

雖然 DNA 甲基化改變在癲癇中的作用尚未深入研究，但它們是與發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 相關(guān)的原發(fā)性表觀遺傳突變的一個很好的例子。事實上，在大腦中，這種表觀遺傳修飾調(diào)節(jié)細(xì)胞命運決定和成熟，并在誘導(dǎo)活動依賴性突觸可塑性、記憶和認(rèn)知方面發(fā)揮著根本性作用。DNA 甲基化的動態(tài)改變也可能導(dǎo)致癲癇發(fā)生。例如，各種研究表明，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 (BDNF)在與癲癇發(fā)生有關(guān)的腦區(qū)上調(diào)，其表達受多種細(xì)胞過程調(diào)控，包括其啟動子的甲基化。此外，在海馬神經(jīng)元中，抑制介導(dǎo) BDNF 啟動子去甲基化的 DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶，會導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性和網(wǎng)絡(luò)活動受到抑制 。

各種非遺傳病因也與某些DEE相關(guān)，包括缺氧缺血性腦病 (HIE)、腦血管病、感染性腦病或自身免疫性疾病、腫瘤、腦外傷和代謝紊亂。盡管這些病因的分子發(fā)病機制比遺傳病因更復(fù)雜、因素更多，但它們提供了一個平臺，可以探索疾病發(fā)病機制、網(wǎng)絡(luò)功能障礙和藥物難治性的“共同途徑或機制”，從而開發(fā)具有更廣泛應(yīng)用的療法。例如，神經(jīng)元間病變以及 mTOR 失調(diào)都與遺傳和非遺傳病因的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 有關(guān)。

發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中的癲癇和認(rèn)知表型有很多病理生理機制，導(dǎo)致特定皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)功能障礙或更廣泛的致癇性改變。這些多重且相互交叉的機制使得基因型-功能表型關(guān)聯(lián)變得困難。皮質(zhì)和皮質(zhì)下神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)可能相互作用，進而導(dǎo)致正常皮質(zhì)的廣泛功能變化。興奮性皮質(zhì)神經(jīng)元的發(fā)放受鈉和鉀通道活動相互作用的精細(xì)調(diào)節(jié)，而鈉和鉀通道活動的相互作用又由細(xì)胞膜上的化學(xué)和離子梯度介導(dǎo)。如果鈉和鉀梯度之間的平衡受到破壞（例如由于編碼 Na +或 K +離子通道或 Na + -K +泵成分的基因突變）（表 2），就會出現(xiàn)異常去極化，進而導(dǎo)致異常的神經(jīng)元活動和皮質(zhì)興奮性。谷氨酸能神經(jīng)元互連發(fā)生改變是導(dǎo)致異常去極化的另一個可能原因，編碼谷氨酸受體或載體的各種基因突變（表 2 ）與不同的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 有關(guān)）。除了興奮性神經(jīng)元的放電改變之外，發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中的癲癇發(fā)生可能與神經(jīng)元間網(wǎng)絡(luò)的功能障礙有關(guān)。與這種機制相關(guān)的一種遺傳損傷原型以SCN1A突變?yōu)榇?，這種突變與 Dravet 綜合征和一大類其他癲癇表型有關(guān)。一系列功能研究強調(diào)了某一特定細(xì)胞群的膜特性變化如何導(dǎo)致神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)動力學(xué)改變和廣泛的皮質(zhì)功能障礙，進而導(dǎo)致癲癇表型。SCN1A突變主要與電壓門控鈉通道亞型 NaV 1.1 通道的功能喪失 (LoF) 有關(guān)，該通道主要在抑制性神經(jīng)元中表達。這種功能性改變預(yù)計會導(dǎo)致神經(jīng)元活動減少。然而，在體內(nèi)實驗中，它實際上與致癇性增加相關(guān)，因為它導(dǎo)致γ-氨基丁酸 (GABA) 能抑制性神經(jīng)元的鈉電流和動作電位 (AP) 發(fā)放嚴(yán)重受損，而對興奮性錐體神經(jīng)元沒有可檢測到的影響。因此， SCN1A突變的致癇效應(yīng)主要由皮質(zhì)內(nèi)抑制性中間神經(jīng)元活動的改變介導(dǎo)，而非興奮性神經(jīng)元的異常發(fā)放。最近在成人和嚙齒動物死后腦組織中進行的單細(xì)胞 RNA 測序 (RNAseq) 研究證實，SCN1A ( Scn1a ) 主要在抑制性神經(jīng)元中表達 。相反，SCN2A/3A/8A ( Scn2a/3a/8a ) 也編碼電壓門控鈉通道，優(yōu)先在多個腦區(qū)的興奮性神經(jīng)元中表達，這表明這些基因突變引起的癲癇主要與興奮性電導(dǎo)的直接改變有關(guān)。因此，表達以及體外和體內(nèi)電生理學(xué)研究對于確定通道突變的功能效應(yīng)至關(guān)重要，這些通道突變在同一基因家族中可能有所不同，或者正如佳學(xué)基因檢測將看到的，即使是同一基因也可能有所不同。

編碼谷氨酸受體或離子通道的基因突變也可導(dǎo)致致癇性腦結(jié)構(gòu)異常。Hurni 及其合作者使用 DREADD (設(shè)計藥物專門激活的設(shè)計受體) 方法表明，遷移投射神經(jīng)元 (PN) 的瞬時胚胎激活會誘導(dǎo)多種活動依賴性受體的轉(zhuǎn)錄變化，包括谷氨酸代謝型受體、海人酸受體、NMDA 受體和 AMPA 受體，這些變化伴有淺層 PN 過早分支和持續(xù)層狀錯位進入深層皮質(zhì)層，但不影響層特異性分子身份標(biāo)記的表達。這些發(fā)現(xiàn)支持以下假設(shè)：遷移過程中內(nèi)在活動增加（這種情況也可能由發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 致病基因突變引起）可作為皮質(zhì) PN 遷移的停止信號。

采用類似的基于DREADD的方法，已證明在發(fā)育中的小鼠新皮質(zhì)腦室區(qū)祖細(xì)胞中，隨著它們生成連續(xù)的神經(jīng)元亞型，其超極化程度會更高。實驗性體內(nèi)超極化使這些祖細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄程序和分裂模式轉(zhuǎn)向更晚的發(fā)育狀態(tài)，導(dǎo)致中間祖細(xì)胞的過早生成，其神經(jīng)元子代的層狀、分子、形態(tài)和回路特征向前轉(zhuǎn)變這些發(fā)現(xiàn)表明，在發(fā)育過程中，改變的生物電過程也會影響非興奮性細(xì)胞，包括神經(jīng)元祖細(xì)胞。

遺傳背景也可能改變基因型-表型關(guān)聯(lián)。這在人類中是眾所周知的，并且也已在不同實驗室的小鼠模型中得到證實。Glasscock 等人提出了一個引人注目的例子，即Kcna1敲除和Cacna1a錯義突變的組合掩蓋了與Cacna1a相關(guān)的失神癲癇，并減弱了Kcna1無效突變預(yù)期導(dǎo)致的邊緣系統(tǒng)癲癇發(fā)作和死亡。與 129/SvJ 背景相比，C57BL/6 背景還使 Na v 1.1 +/−小鼠 (最后一個編碼外顯子的靶向刪除) 表現(xiàn)出更嚴(yán)重的表型 。在 C57BL/6 背景下，Na v 1.1 +/−小鼠表現(xiàn)出高溫誘發(fā)和自發(fā)性癲癇、認(rèn)知和行為缺陷以及早期死亡。相比之下，在 129/SvJ 背景下，小鼠出現(xiàn)高溫誘發(fā)的癲癇，自發(fā)性癲癇發(fā)作不太嚴(yán)重，并且沒有認(rèn)知缺陷。

2. 癲癇發(fā)生和癲癇的一般概念

癲癇發(fā)生是一個慢性過程，在此過程中，大腦網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)生改變，導(dǎo)致癲癇發(fā)作易感性增加，從而增加自發(fā)性和復(fù)發(fā)性癲癇發(fā)作的概率。因此，傳統(tǒng)上認(rèn)為癲癇發(fā)生是在致病因素和首次臨床癲癇發(fā)作之間的“潛伏期”背景下進行的。然而，這一概念雖然適用于多種后天性疾病，尤其是創(chuàng)傷后、中風(fēng)后或感染后癲癇，但似乎不太適合描述在基因決定的DEE背景下發(fā)生的情況，因為在DEE中，癲癇發(fā)生的基礎(chǔ)通常與大腦發(fā)育和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化交織在一起。無論病因如何，癲癇的定義都是反復(fù)發(fā)作且無誘因的癲癇，并可根據(jù)致癇灶在腦內(nèi)的分布情況分為不同類型：全身性癲癇、局灶性癲癇（以前稱為部分性癲癇）和混合全身性癲癇。這些類別是根據(jù)主要的癲癇發(fā)作類型定義的，包括全身性癲癇或局灶性癲癇。

癲癇發(fā)作可以概念化為興奮 (E) 和抑制 (I) 之間正常平衡被打破的結(jié)果，其原因可能在多個層面改變大腦功能，從亞細(xì)胞信號級聯(lián)到廣泛的神經(jīng)回路。遺傳因素（即特定基因突變）可影響任何層面的大腦功能，從離子通道到受體功能和突觸連接。獲得性腦損傷（如中風(fēng)或腦外傷）主要與回路功能的改變有關(guān) ( 1 )。單獨的神經(jīng)元過度放電并不一定會引起癲癇發(fā)作，癲癇發(fā)作也需要神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的同步。谷氨酸能互連可促進這種同步。在貓模型的海馬切片中使用促驚厥藥會誘發(fā)發(fā)作間期放電，其細(xì)胞內(nèi)相關(guān)性是陣發(fā)性去極化移位 (PDS)。 PDS是一種網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的爆發(fā)，與膜電位的突然去極化有關(guān)，這種去極化持續(xù)數(shù)百毫秒，通常在其上升期觸發(fā)一系列動作電位（AP）。由于皮質(zhì)錐體細(xì)胞通過興奮性谷氨酸能突觸大量連接，因此有人提出PDS的潛在機制是“巨大的”興奮性突觸后電位（EPSP）。

間隙連接 (GJ) 是另一個可能的神經(jīng)元同步促進因素。這些特殊的細(xì)胞間連接使電流能夠以“低電阻”通路從一個細(xì)胞流向另一個細(xì)胞，在神經(jīng)元中，這可能決定快速有效的同步。此外，位于主要神經(jīng)元近端軸突之間的 GJ（軸突-軸突間隙連接）可通過提供動作電位 (AP) 在神經(jīng)元間直接擴散的通路來促進癲癇發(fā)生。這種擴散的副產(chǎn)品是軸突偶聯(lián)神經(jīng)元能夠產(chǎn)生非常高頻率（≥70 Hz）的振蕩。體內(nèi)和體外的癲癇發(fā)作都始于非常高頻率的振蕩，這表明軸突-軸突 GJ 可能在癲癇發(fā)作的起始中發(fā)揮主要作用。除了神經(jīng)元間 GJ 之外，神經(jīng)膠質(zhì)間 GJ 也可被認(rèn)為是癲癇發(fā)作的重要機制 。Wallraff 及其同事將條件性連接蛋白 43 缺陷小鼠 (連接蛋白 43 Cx43fl/fl:hGFAP-Cre ) 與連接蛋白 30 -/-小鼠雜交，獲得了偶聯(lián)缺陷的星形膠質(zhì)細(xì)胞小鼠，并研究了這些小鼠的細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn)，受損星形膠質(zhì)細(xì)胞中的間隙連接如何加速鉀清除、限制同步神經(jīng)元放電期間鉀的積累，并降低癲癇樣事件發(fā)生的閾值。在類似的體內(nèi)模型中進行的其他研究表明，通過星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的葡萄糖代謝受損可導(dǎo)致癲癇樣活動。

增強同步的第三種機制是基于抑制受損。由于GABA A受體介導(dǎo)的超極化突觸事件與錐體細(xì)胞內(nèi)在振蕩機制之間的相互作用，單個GABA能中間神經(jīng)元能夠有效地調(diào)節(jié)海馬錐體細(xì)胞的自發(fā)放電。由于中間神經(jīng)元在局部區(qū)域與錐體細(xì)胞建立了大量連接，單個放電中間神經(jīng)元可以同步地使大量錐體細(xì)胞超極化。一旦GABA能抑制停止，錐體細(xì)胞中就會激活電壓依賴性電流，導(dǎo)致大量細(xì)胞同步去極化，其強度可能高到足以引發(fā)癲癇發(fā)作。

發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中的某些特征性癲癇發(fā)作和腦電圖模式也強調(diào)了皮質(zhì)丘腦網(wǎng)絡(luò) [棘波放電 (SWD)/非典型失神、全身性癲癇發(fā)作] 或腦干結(jié)構(gòu)（強直性癲癇發(fā)作、痙攣）在全身性癲癇發(fā)作活動的產(chǎn)生或發(fā)展中的重要性。

丘腦是感覺信息進出大腦皮層的門戶，其活動受基底神經(jīng)節(jié)控制。感覺中繼丘腦 (TC) 神經(jīng)元與皮層形成相互的谷氨酸能連接，同時也投射到丘腦網(wǎng)狀核 (nRT) 的 GABA 能神經(jīng)元。nRT 神經(jīng)元接收來自皮層和 TC 神經(jīng)元的興奮性輸入，并向 TC 神經(jīng)元發(fā)送抑制性投射（圖 2 A）。TC 中繼神經(jīng)元的額外抑制性輸入也來自局部 GABA 能中間神經(jīng)元（圖 2 A）。 TC 神經(jīng)元發(fā)出興奮性突觸后電位 (EPSP) 后產(chǎn)生的 SWD 會刺激 nRT 中間神經(jīng)元，后者又向 TC 神經(jīng)元發(fā)出抑制性輸入，引起明顯的抑制性突觸后電位 (IPSP) (GABA A R 和 GABA B R IPSP；圖 2A )，進而激活超極化激活環(huán)核苷酸門控陽離子 (HCN) 通道和低閾值鈣 (T) 通道，導(dǎo)致鈣離子峰值，引發(fā) AP 爆發(fā)。TC 神經(jīng)元的再興奮最終也會影響皮質(zhì)神經(jīng)元，從而引發(fā)新的周期。人類的典型 SWD 約為 3 Hz，而在缺失模型和許多對照嚙齒動物中，典型的 SWD 為 7-8 Hz。

 

 

非典型失神發(fā)作 (AAS) 速度較慢（人類 < 2.5 Hz，嚙齒動物通常為 3-6 Hz），可能具有非典型形態(tài)，并且不一定會導(dǎo)致意識障礙。AAS 也利用皮質(zhì)丘腦網(wǎng)絡(luò)，盡管可能有更多來自邊緣結(jié)構(gòu)的輸入，從而導(dǎo)致皮質(zhì)興奮增強。某些形式的非典型 SWD 也可能由單獨的皮質(zhì)或丘腦引起。利用現(xiàn)有的回路和網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生這些癲癇發(fā)作可以實現(xiàn)過渡狀態(tài)，在此期間，SWD 可能由睡眠紡錘波等生理節(jié)律引起，此時皮質(zhì)神經(jīng)元對丘腦皮質(zhì)興奮性輸入變得反應(yīng)過度。

盡管佳學(xué)基因檢測對全身性癲癇發(fā)生和癲癇發(fā)作的功能基礎(chǔ)的認(rèn)識主要基于實驗?zāi)Ｐ?，但局灶性癲癇發(fā)生的研究已利用癲癇患者神經(jīng)外科手術(shù)中的顱內(nèi)記錄。這些研究促成了如今被廣泛接受的概念：局灶性癲癇的臨床發(fā)作起源于“癲癇發(fā)作起始區(qū)”（SOZ），而癲癇發(fā)作活動產(chǎn)生于致癇區(qū)（EZ），即獨立于臨床表現(xiàn)、對癲癇發(fā)作不可或缺的皮質(zhì)區(qū)域。在癲癇發(fā)作灶中可以識別的其他特定皮質(zhì)區(qū)域是刺激區(qū) (IZ)，代表產(chǎn)生發(fā)作間期棘波的皮質(zhì)區(qū)域，致癇灶 (EL)，可能對應(yīng)于宏觀致癇灶（例如，局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良）或過度興奮的鄰近皮質(zhì)，以及功能缺陷區(qū) (FDZ)，代表發(fā)作間期不能正常工作的皮質(zhì)區(qū)域 （圖 2B ）。刺激區(qū)可能比刺激區(qū)小或小。如果刺激區(qū)小于刺激區(qū)，即使部分切除或斷開也可能導(dǎo)致癲癇發(fā)作消失，因為剩余的刺激區(qū)不足以產(chǎn)生進一步的癲癇發(fā)作。相反，如果刺激區(qū)大于刺激區(qū)，完全切除刺激區(qū)也不能確保癲癇發(fā)作消失，因為同一刺激區(qū)中可能共存多個具有不同閾值的刺激區(qū)。事實上，在這種情況下，在切除第一個 SOZ 后，另一個具有更高閾值的 SOZ 可能會在臨床上變得明顯。然而，這種描述過于簡單。盡管癲癇發(fā)作往往具有優(yōu)先擴散模式，但皮質(zhì)連接會從任何給定的皮質(zhì)點通過皮質(zhì)-皮質(zhì)和皮質(zhì)下連接向所有方向擴散（圖 2）。因此，特定網(wǎng)絡(luò)的斷開并不能保證癲癇發(fā)作活動不會通過替代途徑進展，從而導(dǎo)致臨床癥狀學(xué)改變，但不會導(dǎo)致其消失。只有完全斷開或移除所有潛在的 SOZ 才能保證癲癇發(fā)作消失。

癲癇性腦病中觀察到的一些癲癇發(fā)作類型幾乎只見于此類嚴(yán)重癲癇，不屬于全身性或局灶性癲癇發(fā)生的分類。癲癇痙攣和強直性癲癇發(fā)作是 ISS 和 LGS 的一些特征性癲癇發(fā)作，被認(rèn)為是雙側(cè)癲癇發(fā)作。1958 年，Kreindler 等人證實腦干可能參與了這些癲癇發(fā)作的產(chǎn)??生，他們報道在刺激網(wǎng)狀物質(zhì)和中腦導(dǎo)水管周圍物質(zhì)時，貓和大鼠會出現(xiàn)雙側(cè)強直性抽搐。這當(dāng)然可以解釋有關(guān)積水無腦畸形嬰兒癲癇痙攣的報道，盡管它們并不能完全排除其他更高級結(jié)構(gòu)的作用，這些結(jié)構(gòu)可以激活更廣泛的網(wǎng)絡(luò)，從而產(chǎn)生這些強直性癲癇發(fā)作。例如，ISS 動物模型已提供證據(jù)表明，皮質(zhì)或皮質(zhì)海馬病變可能足以引發(fā)痙攣。癲癇發(fā)作和癲癇活動也可能是多灶性的，例如伴游動性局灶性癲癇的嬰兒癲癇 (EIMFS)，這是在髓鞘形成不完全、連接功能不良的未成熟大腦中，廣泛的、由基因決定的癲癇發(fā)生的表現(xiàn)。

3. 影響癲癇發(fā)生的正常和異常腦發(fā)育的主要（已知）決定因素

正常的大腦發(fā)育是一個動態(tài)過程，它以不同的節(jié)奏和軌跡在不同的大腦區(qū)域、細(xì)胞類型和性別之間進行，并且會受到生物或環(huán)境因素的進一步影響（圖 3）。這種異步和定時成熟也延伸到可能控制癲癇發(fā)作和癲癇發(fā)生易感性的關(guān)鍵發(fā)育過程：興奮性和抑制性神經(jīng)元祖細(xì)胞的遷移和分化，興奮性和抑制性突觸的神經(jīng)發(fā)生和突觸發(fā)生，不同大腦區(qū)域的形態(tài)變化（圖 3 A），控制神經(jīng)元興奮性、分化、功能或通訊以及存活的分子或電生理信號級聯(lián)的信號模式（圖 3 B）。

 

 

一般認(rèn)為，嚙齒動物在出生后第 10 天 (PN) 相當(dāng)于足月人類新生兒，這一假設(shè)基于對大腦生長突增的研究 。這些研究中的大腦生長突增包括大腦總生長、DNA、膽固醇和水分含量。雌性大鼠青春期開始于 PN32-36 歲左右，雄性大鼠青春期開始于 PN35-45 歲左右，而人類青春期開始于女孩 10-11 歲左右，男孩 11-12 歲左右。神經(jīng)發(fā)生和遷移、突觸發(fā)生和突觸修剪以及髓鞘形成等不同過程遵循不同的時間進程（圖3B ）。因此，對于專門針對或涉及特定發(fā)育過程的研究，當(dāng)這些是已知的時，考慮跨物種特定發(fā)育過程的成熟軌跡非常重要。

在發(fā)育過程中，分子、形態(tài)或功能會發(fā)生廣泛而持續(xù)的變化，這些變化顯著地多樣化了大腦中致癇過程的影響，從而使未成熟的大腦更容易發(fā)展出與發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 相關(guān)的劇烈的、有時是多灶性的癲癇活動。點燃是一種對邊緣結(jié)構(gòu)進行重復(fù)電刺激的方法，可導(dǎo)致癲癇發(fā)作表型逐漸加重，對個體發(fā)育的研究表明，發(fā)育中的動物發(fā)作后對再次癲癇發(fā)作的不應(yīng)期更短，這可能是導(dǎo)致它們易患叢集性癲癇的一個因素 。此外，點燃拮抗作用（即在一個邊緣結(jié)構(gòu)上進行點燃刺激會抑制另一個邊緣結(jié)構(gòu)的點燃發(fā)展）在未成熟的幼崽中不起作用。雖然未成熟的大腦比成年人的大腦更容易發(fā)生癲癇發(fā)作和癲癇叢集，但它也更有彈性，在長時間癲癇發(fā)作后不會出現(xiàn)或只受到較輕程度的損傷。

這些發(fā)育過程的成熟軌跡通常遵循年齡、性別和區(qū)域特異性的模式。GABA A受體 (GABA A Rs) 已被廣泛研究，包括受體組成變化以及去極化/超極化突觸后 GABA A R 反應(yīng)或網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)的動力學(xué)（圖4）。GABA A R 信號通常在胞內(nèi) Cl −含量相對較高的未成熟神經(jīng)元中去極化，而在胞內(nèi) Cl −含量較低的成熟神經(jīng)元中引發(fā)超極化反應(yīng)。 GABA A R 反應(yīng)的極性取決于陽離子-氯離子共轉(zhuǎn)運體和通道的相對豐度，這些通道和通道輸入[例如，NKCC1，早期豐富，在生命后期減少]或輸出[例如，KCC2，出生后表達增加 ] Cl −，這一過程需要 Na + -K + -ATPase 產(chǎn)生的能量（圖 4 ）。去極化 GABA 可對未成熟神經(jīng)元產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)作用，并且是正常發(fā)育所需的正常生理現(xiàn)象 。GABA A R 信號從未成熟神經(jīng)元的去極化到成熟神經(jīng)元的高極化的發(fā)育轉(zhuǎn)變被認(rèn)為遵循喙-尾梯度，在最尾部區(qū)域成熟較早。事實上，存在顯著的細(xì)胞類型、區(qū)域和性別特異性因素，這些因素不僅導(dǎo)致 GABA A R 成熟的更復(fù)雜的時空模式，也導(dǎo)致其他神經(jīng)遞質(zhì)和信號通路成熟的更復(fù)雜的時空模式。例如，大鼠 CA1 錐體神經(jīng)元的超極化 GABA A R 反應(yīng)可能比黑質(zhì)網(wǎng)狀部 (SNR) GABA 能神經(jīng)元更早出現(xiàn)；新生丘腦神經(jīng)元中已經(jīng)觀察到 GABA A R 介導(dǎo)的超極化反應(yīng)，而皮質(zhì)神經(jīng)元的成熟則較晚。在某些大腦區(qū)域（海馬、黑質(zhì)），女性比男性更早成熟至超極化 GABA A R 信號而雌性可能較晚才出現(xiàn)在其他區(qū)域（小腦浦肯野細(xì)胞）。去極化 GABA A R 信號的過早停止可能會破壞皮質(zhì)神經(jīng)元的興奮性突觸形成和樹突分叉，導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育缺陷。癲癇發(fā)作或癲癇發(fā)生、應(yīng)激源、遺傳變異、藥物或代謝紊亂也可能造成細(xì)胞或腦區(qū)間 GABA A R 敏感通訊模式的破壞，從而改變癲癇發(fā)作或癲癇發(fā)生的閾值，并導(dǎo)致行為或認(rèn)知障礙。去極化 GABA 也可見于病理條件下，例如軸突損傷、缺氧/低血糖后、長時間癲癇發(fā)作期間或癲癇組織中，其意義可能具有雙重性：一方面具有保護作用，促進神經(jīng)元愈合，另一方面也可能具有致癇性，因為它可能促進神經(jīng)元興奮性和癲癇發(fā)生。此外，KCC2 效應(yīng)并不嚴(yán)格受 Cl −調(diào)控；KCC2 的 COOH 末端可能促進突觸形成，而 NH 2末端可影響神經(jīng)保護。在癲癇綜合征中發(fā)現(xiàn)了KCC2功能喪失突變，包括伴有游走性局灶性癲癇的嬰兒癲癇（EIMFS）。

 

 

GABA 信號也是皮質(zhì)-皮質(zhì)下網(wǎng)絡(luò)的重要調(diào)節(jié)器，該網(wǎng)絡(luò)控制學(xué)習(xí)和記憶等基本生理功能，也控制癲癇發(fā)作 。這些網(wǎng)絡(luò)的運作方式在發(fā)育過程中會發(fā)生顯著的年齡和性別依賴性變化。黑質(zhì)網(wǎng)狀部 (SNR) 主要由 GABA 能中間神經(jīng)元組成，它充當(dāng)一個門戶，皮質(zhì)-紋狀體輸入可以通過該門戶激活或抑制丘腦-皮質(zhì)神經(jīng)元的活動。在成人中，SNR 中 GABA A Rs 的激活在多種癲癇模型中發(fā)揮抗驚厥作用。然而，在發(fā)育中的嚙齒動物中，GABA AR敏感的SNR介導(dǎo)的癲癇控制結(jié)果（抗驚厥藥、促驚厥藥、無效）因地區(qū)、年齡和性別而異。所有這些知識仍然過于零碎，但它代表了一個有希望全面了解人類病理學(xué)的領(lǐng)域。

興奮性神經(jīng)遞質(zhì)的表達和亞基組成也會發(fā)生顯著的發(fā)育變化（圖3 ），這改變了它們在癲癇發(fā)作易感性和控制以及神經(jīng)元存活方面的生物學(xué)效應(yīng)。

發(fā)育性癲癇發(fā)生的一個重要概念是存在特定特征發(fā)展的關(guān)鍵期或敏感期。生物因素或外源性損傷的影響可以鎖定在使大腦變得敏感的特定發(fā)育時期，如激素調(diào)節(jié)控制癲癇發(fā)作的皮層下網(wǎng)絡(luò)分化所示。通道的生物學(xué)作用也可能與年齡有關(guān)，例如 M 通道所示。M 通道活性對于海馬的正常形態(tài)發(fā)育至關(guān)重要，但僅在小鼠出生后最初幾周內(nèi)才會出現(xiàn)。后期 M 通道活性的喪失不會在海馬中留下明顯的形態(tài)學(xué)后遺癥，盡管仍然可以觀察到認(rèn)知缺陷以及神經(jīng)元興奮性增加。當(dāng)一種治療方法能夠改變其預(yù)期靶點時，其治療效果可能對某些發(fā)育時期具有特異性，例如在Arx基因敲入的癲癇痙攣小鼠模型中，給予新生兒雌二醇可預(yù)防中間神經(jīng)元病變?；蛲蛔兊挠绊懣赡芤虮磉_的發(fā)育時期而異，例如GABA A Rγ2(R43Q)癲癇突變。

除了基因效應(yīng)之外，關(guān)鍵發(fā)育時期對于確定異常興奮性所致功能障礙的嚴(yán)重程度也至關(guān)重要。Chow 及其同事在家兔視皮層中使用荷包牡丹堿和青霉素誘發(fā)偶發(fā)性癲癇樣放電，結(jié)果表明，隨后的癲癇活動會干擾發(fā)育期兔子（而非成年期兔子）外側(cè)膝狀體核中復(fù)雜型和定向型細(xì)胞的出現(xiàn)。近期研究還表明，通過電刺激發(fā)育期動物的海馬體誘發(fā)癲癇樣放電會干擾位置細(xì)胞的形成。

4. 致癇風(fēng)險的非遺傳決定因素

在多重打擊模型中，炎癥和細(xì)胞毒性損傷可能引發(fā)慢性且不斷發(fā)展的ISS表型，提示結(jié)構(gòu)性損傷導(dǎo)致的皮層-皮層下網(wǎng)絡(luò)破壞，與神經(jīng)炎癥共同作用，可能引發(fā)痙攣和癲癇，并伴有神經(jīng)發(fā)育缺陷。在同一模型中，mTOR（雷帕霉素的機制靶點）通路失調(diào)是一個關(guān)鍵的致病特征，而雷帕霉素恢復(fù)其活性可部分改善認(rèn)知缺陷并減少癲癇發(fā)展，這進一步支持了mTOR在癲癇發(fā)生中的核心作用。該模型也提供了睡眠-癲癇相互作用的證據(jù)，大多數(shù)成人運動性癲癇發(fā)作發(fā)生在睡眠中，并發(fā)展為慢棘波腦電圖，讓人聯(lián)想到成年期的 Lennox-Gastaut 綜合征 (LGS)。

對側(cè)皮質(zhì)小清蛋白(PV)陽性中間神經(jīng)元的缺失讓人聯(lián)想到ARX相關(guān)ISS中所見的中間神經(jīng)元病變，盡管這些情況下中間神經(jīng)元病變的性質(zhì)不同。從機制上講，它們似乎也有所不同，因為新生兒雌二醇治療雖然糾正了ARX相關(guān)的中間神經(jīng)元病變和癲癇 ，但并沒有改善多重打擊大鼠的表型。

長期以來，應(yīng)激一直被認(rèn)為是 ISS 的關(guān)鍵致病機制。在幼犬的皮質(zhì)或海馬中注射促皮質(zhì)素釋放激素 (CRH) 會誘發(fā)癲癇，但不會引起痙攣。暴露于模擬早期生活應(yīng)激源或應(yīng)激反應(yīng)的環(huán)境中，如產(chǎn)前使用倍他米松或應(yīng)激，或擾亂腎上腺功能的環(huán)境，會加劇 NMDA 誘發(fā)的痙攣，盡管其中一些環(huán)境（如產(chǎn)前使用倍他米松）會增強 NMDA 誘發(fā)的痙攣對 ACTH 的反應(yīng)性。據(jù)報道，最近的一個由于碎片化養(yǎng)育行為導(dǎo)致的慢性早期生活應(yīng)激模型表現(xiàn)出輕度痙攣表型。

5.發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的遺傳決定因素：實驗?zāi)Ｐ?/h2>

導(dǎo)致發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的基因可分為廣泛功能類別，涉及不同的細(xì)胞過程，包括離子/遞質(zhì)/小分子運輸、突觸功能調(diào)節(jié)、細(xì)胞生長、分裂和增殖、細(xì)胞代謝、細(xì)胞內(nèi)運輸和信號傳導(dǎo)、基因轉(zhuǎn)錄以及蛋白質(zhì)生物合成/降解。（表 2和補充表 S1）。

本文重點關(guān)注那些已在體外和體內(nèi)研究中廣泛研究其對神經(jīng)元興奮性和癲癇發(fā)生影響的基因產(chǎn)物，這些研究使用了相關(guān)的天然或基因工程模型。它們?yōu)樵O(shè)計合理的療法提供了更清晰的靶點，以恢復(fù)功能障礙網(wǎng)絡(luò)的正常功能，并且這些療法可以通過生理測試輕松評估。佳學(xué)基因檢測還將更簡潔地討論其他一些成為某些DEE（尤其是與遷移障礙相關(guān)的DEE）關(guān)注基因的基因；然而，它們的作用機制更為復(fù)雜，涉及多個細(xì)胞過程，在設(shè)計安全有效的療法之前需要將其解開。

神經(jīng)回路由主要的谷氨酸能興奮性神經(jīng)元和抑制??性 GABA 能神經(jīng)元組成（圖 5）。人們認(rèn)為，在皮質(zhì)回路中，谷氨酸能神經(jīng)元執(zhí)行計算任務(wù)，而 GABA 能神經(jīng)元控制和組織網(wǎng)絡(luò)活動，對活動節(jié)律的產(chǎn)生很重要，而活動節(jié)律是腦節(jié)律的基礎(chǔ)。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞不僅對神經(jīng)元穩(wěn)態(tài)和保護很重要，而且與突觸功能有關(guān)。在神經(jīng)元中，軀體-樹突區(qū)室接收大部分突觸輸入，這些輸入在樹突樹中計算并整合到軸突起始段，AP 在此處產(chǎn)生。正向傳播的 AP 到達突觸前末端，在那里它們引起神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。軀體-樹突區(qū)室中反向傳播的 AP 參與樹突計算和突觸輸入的調(diào)節(jié)。離子通道在所有神經(jīng)元亞區(qū)室和神經(jīng)元信號傳導(dǎo)中都至關(guān)重要。因此，通道病與許多DEE有關(guān)也就不足為奇了（圖5）。

 

 

使用多種實驗系統(tǒng)對突變進行功能分析，對于闡明詳細(xì)的病理機制和基因型-表型相關(guān)性至關(guān)重要，這反過來又有助于診斷、遺傳咨詢、管理和治療方法的開發(fā)。利用電生理技術(shù)進行功能分析甚至可以識別離子通道特性的細(xì)微改變。實驗方法包括體外和體內(nèi)系統(tǒng)（圖6）。

 

 

體外實驗系統(tǒng)通常使用不內(nèi)源性表達目的蛋白的細(xì)胞，從而簡化了對其特性的功能分析。這些細(xì)胞通常是人類細(xì)胞系[例如，轉(zhuǎn)染的人胚腎 (HEK) 細(xì)胞]，或者較少見的是，注射了目的 cRNA 的爪蟾卵母細(xì)胞，這些 cRNA 可以實現(xiàn)大量表達，但通常更傾向于使用人類細(xì)胞背景。原代培養(yǎng)的轉(zhuǎn)染/轉(zhuǎn)導(dǎo)神經(jīng)元是另一種體外系統(tǒng)，它提供了真實的神經(jīng)元細(xì)胞背景，可用于評估對神經(jīng)元和網(wǎng)絡(luò)特性的影響。體內(nèi)/離體系統(tǒng)是指從中獲得的生物體或制劑（例如，腦切片），它們應(yīng)該能夠更好地模擬腦回路的復(fù)雜性和實際的病理生理狀況，并提供體內(nèi)表型的信息。更常用于生成遺傳變異體內(nèi)模型的動物是小鼠和大鼠（表 3），因為早期利用胚胎干細(xì)胞同源重組的定點誘變技術(shù)可以輕松對這些哺乳動物進行遺傳操作。小鼠仍然是生成遺傳變異動物模型的首選生物，盡管更新的基因組編輯方法[例如，成簇的規(guī)律間隔回文重復(fù)序列 (CRISPR)-CRISPR 相關(guān)蛋白 9 (Cas9)] 可用于生成其他哺乳動物的突變模型。無法使用哺乳動物模型進行高通量研究，無論是研究變異的功能效應(yīng)還是進行藥物篩選。更簡單的動物模型可以進行相對較大的篩選，尤其是具有脊椎動物特征的斑馬魚 ( 227 )。然而，使用這些簡單系統(tǒng)獲得的結(jié)果需要在哺乳動物模型中進行驗證。由患者活檢組織產(chǎn)生的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC) 分化而來的神經(jīng)元，因其攜帶患者的遺傳背景，正越來越多地用于研究人類神經(jīng)元的突變。它們可用于在單細(xì)胞水平上研究神經(jīng)元的特性，或可在體外誘導(dǎo)生成類似大腦的微型器官（腦類器官），這代表著一個研究大腦發(fā)育的優(yōu)秀綜合實驗系統(tǒng)。然而，這些神經(jīng)元的特性差異很大，使得研究變得困難，而且可重復(fù)性仍然是一個問題，正如在SCN1A突變研究中觀察到的那樣。

表 3.選定的DEE動物模型

6. 神經(jīng)細(xì)胞遷移、增殖和突觸形成功能障礙

不同發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 基因的突變可引發(fā)不同的分子和生化改變，根據(jù)所涉及的發(fā)育階段和改變類型，這些改變可能導(dǎo)致大腦形態(tài)嚴(yán)重異?；蚪Y(jié)構(gòu)正常但功能異常（圖 7）。任何參與人類大腦皮層發(fā)育的重疊步驟發(fā)生中斷，如果在腦成像研究中被識別為畸形，則被稱為“皮層發(fā)育畸形”（MCD）。MCD 大致可分為三大類，它們概括了主要的發(fā)育步驟，即細(xì)胞增殖畸形、神經(jīng)元遷移畸形或遷移后皮層組織畸形。

 

 

在腦形態(tài)異常中，MCD 最常與復(fù)發(fā)性癲癇相關(guān)。在 MCD 中，一些細(xì)胞的發(fā)育過程發(fā)生改變，而這些細(xì)胞在正常情況下會參與正常大腦皮層形成，而癲癇發(fā)作可能由于神經(jīng)元定位異常、增殖或分化異?；蚱咏M織異常而發(fā)生。

神經(jīng)元錯位是大腦發(fā)育過程中神經(jīng)元遷移改變的結(jié)果。與神經(jīng)元遷移缺陷相關(guān)的DEE的一個典型例子是由位于Xp21染色體上的無芒相關(guān)同源框( ARX )基因突變引起的，該基因突變可導(dǎo)致一系列幾乎連續(xù)的神經(jīng)發(fā)育障礙表型，包括伴有性別不明的無腦畸形(XLAG)(圖7 A )、Proud綜合征、Partington綜合征、無腦畸形的嬰兒痙攣癥以及伴有癲癇的綜合征性和非綜合征性智力障礙。

ARX 蛋白屬于配對 (Prd) 類同源域蛋白中與 Aristaless 相關(guān)的亞群。同源域轉(zhuǎn)錄因子在大腦發(fā)育和模式形成中起著至關(guān)重要的作用。具體而言，ARX 參與 GABA 能神經(jīng)元的正常切向遷移，大多數(shù)攜帶該基因突變的患者發(fā)生癲癇發(fā)作可歸因于此類神經(jīng)元的錯誤定位或功能障礙以及抑制性神經(jīng)傳遞的喪失。因此，ARX相關(guān)的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 被認(rèn)為是一種“發(fā)育性中間神經(jīng)元病”，該術(shù)語旨在將中間神經(jīng)元的發(fā)育、遷移或功能受損引起的發(fā)育性腦疾病與中間神經(jīng)元的功能缺陷或繼發(fā)性喪失以及更常見的通道病區(qū)分開來。發(fā)育性中間神經(jīng)元病還可能包括如上所述的 Dravet 綜合征，以及由于PAFAH1B1 （也稱為LIS1（圖 7 B和C）或DCX（圖 7 D））突變導(dǎo)致的經(jīng)典型無腦畸形。PAFAH1B1基因編碼胞漿 I 型血小板活化因子 (PAF) 乙酰水解酶的調(diào)節(jié)性 β 亞基，該亞基參與神經(jīng)元間遷移和存活，而DCX編碼對徑向和非徑向神經(jīng)元間遷移到大腦皮層所必需的微管相關(guān)蛋白。在獲得性發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 模型中也有中間神經(jīng)元病的描述，例如 ISS 的多重打擊模型，盡管潛在的神經(jīng)元間缺陷和機制可能不同，需要不同的針對性治療方法。

MCD 的表型連續(xù)體包括局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良 II 型 (FCDII)、半巨腦畸形 (HME)、巨腦畸形 (MEG) 和發(fā)育不良性巨腦畸形 (DMEG)，主要由 mTOR 通路基因的組成性和體細(xì)胞突變引起，即AKT1和AKT3（圖 7 E）、DEPDC5和MTOR（圖 7 F和 G）、NPRL2（圖 7 H）、NPRL3、PIK3CA和PIK3R2（圖 7 I和J）、PTEN（圖 7 K和L）以及TSC1和TSC2（圖 7 M和N），代表了由異常神經(jīng)元增殖或分化以及異常神經(jīng)元遷移引起的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的范例。在因藥物難治性癲癇而接受手術(shù)治療的兒童中，近一半是由 FCD 引起的，粗略估計，在美國有近 40 萬人（Wolters Kluwer UpToDate 網(wǎng)站，https://www.uptodate.com/contents/evaluation-and-management-of-drug-resistant-epilepsy）。除了皮質(zhì)分層異常外，F(xiàn)CDII 還具有大的畸形神經(jīng)元，這些神經(jīng)元沒有（IIa 型）球狀細(xì)胞或有（IIb 型）球狀細(xì)胞。HME 是一種一側(cè)半球異常大于對側(cè)半球的疾病，而 DMEG 是一種皮質(zhì)發(fā)育不良與節(jié)段性腦過度生長有關(guān)的疾病，它們的組織病理學(xué)特征與 FCDII 相似。結(jié)節(jié)性硬化癥 (TSC) 是一種先天性綜合癥，其特征是在包括大腦在內(nèi)的多個器官中發(fā)展良性腫瘤 (錯構(gòu)瘤)，并具有主要包括早發(fā)性癲癇、智力障礙和有時自閉癥的神經(jīng)系統(tǒng)表型，該綜合癥也是由腫瘤抑制基因TSC1或TSC2突變導(dǎo)致的 mTOR 通路失調(diào)引起的。

FCDIIb 和結(jié)節(jié)性硬化癥 (TSC) 中的氣球狀細(xì)胞兼具神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的特征。組織病理學(xué)分析顯示，畸形或巨細(xì)胞性神經(jīng)元通常伴有外觀正常的膠質(zhì)細(xì)胞增殖增加或反應(yīng)性異常的星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，而這些星形膠質(zhì)細(xì)胞會過度表達特定的中間絲和其他未成熟的分子標(biāo)志物。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)強烈提示，細(xì)胞增殖和分化的原發(fā)性缺陷與 mTOR 病的發(fā)病機制有關(guān)。

對 FCD 患者手術(shù)切除的新皮質(zhì)樣本進行的電生理記錄表明，在降低的 K +電導(dǎo)下，畸形的巨細(xì)胞神經(jīng)元（而非氣球細(xì)胞）在受到刺激時會產(chǎn)生大的 Ca2 +電流，這表明這種異常細(xì)胞類型在癲癇發(fā)生中起著重要作用?；蔚木藜?xì)胞神經(jīng)元的形態(tài)和大小都與異常放電的起源有關(guān)。通過電生理學(xué)、鈣成像、形態(tài)學(xué)分析和建模研究，Williams 等人證明Pten（一種 mTOR 通路抑制劑）敲除的神經(jīng)元表現(xiàn)出快速發(fā)生的肥大和更高密度的胞體近端突觸，并且這些表型異常促進在更高度極化的膜電位下放電，具有更高的峰值放電率和對去極化突觸輸入更高的敏感性。

D'Gama 等人 使用通過電穿孔獲得與 FCD 和 HME 相關(guān)的Pik3ca p.H1047R 突變的細(xì)胞類型特異性 mTOR 通路激活的小鼠模型證明，興奮性神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（而不是中間神經(jīng)元）中的 mTOR 通路激活足以導(dǎo)致皮質(zhì)層異常分層和過度生長。在 FCD 中，癲癇發(fā)作似乎是由一種特殊機制引發(fā)的，佳學(xué)基因檢測將在下文詳述。通過用 4-氨基吡啶（一種作為鉀通道阻滯劑的強效驚厥藥）處理切除的 FCD 病變的體外維持器官型切片培養(yǎng)物，Avoli 等人證明了內(nèi)在產(chǎn)生的發(fā)作樣癲癇樣事件。這些癲癇樣事件由一種氨基酸受體介導(dǎo)的機制引發(fā)，該機制不依賴谷氨酸能，主要歸因于 GABA A受體介導(dǎo)的傳導(dǎo)。這些結(jié)果與以下觀察結(jié)果一致：在某些情況下，F(xiàn)CDIIb 和皮質(zhì)結(jié)節(jié)的發(fā)育不良組織保留了未成熟組織的特征。

7. 內(nèi)在興奮性功能障礙

7.1 電壓門控Na +通道

Na +通道在軸突起始段（AIS）處密集聚集，因此，這里是神經(jīng)元產(chǎn)生AP的主要部位（圖5）。在有髓軸突中，Na +通道也在郎飛氏結(jié)處密集聚集，以允許跳躍式軸突傳導(dǎo)。電壓門控Na +通道對于神經(jīng)元興奮性的產(chǎn)生至關(guān)重要，因為它們產(chǎn)生啟動和傳播AP的去極化Na +電流。這些Na +電流快速激活，并在開放后幾毫秒內(nèi)失活，盡管一小部分緩慢失活（持續(xù)）電流在去極化期間會持續(xù)較長時間（ 251,252 ）。 NaV由一個主要的成孔 α 亞基（9 種亞型：NaV 1.1–NaV 1.9 用于蛋白質(zhì)，SCN1A – SCN11A 用于基因）和輔助 β 亞基（4 種亞型：β1–β4 用于蛋白質(zhì)，SCN1B – SCN4B 用于基因）組成（ 251,253 ）。α亞基的一級序列包含四個同源結(jié)構(gòu)域（ DI – DIV），每個結(jié)構(gòu)域包含六個預(yù)測的跨膜片段（S1–S6） ，它們在每個結(jié)構(gòu)域中形成電壓感應(yīng)模塊（S1–S4；S4 是電壓傳感器）和孔模塊（S5 和 S6 及其連接的細(xì)胞外環(huán)）。β 亞基包含一個跨膜片段。SCN /NaV是臨床使用的鈉通道阻滯劑的靶點，其中包括幾種抗癲癇藥物 (ASM) 。SCN1A /NaV 1.1、SCN2A /NaV 1.1、SCN3A /NaV 1.1和SCN8A /NaV 1.6以及SCN1B /β1 的突變在中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 中表達，是發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的重要原因。攜帶電壓門控 Na +通道變異的患者也會增加癲癇猝死 (SUDEP) 的風(fēng)險。在編碼可以調(diào)節(jié)NaV特性的蛋白質(zhì)的基因中也發(fā)現(xiàn)了與發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 有關(guān)的突變，如FGF12 / FHF1。

7.1.1. Na V 1.1 通道（SCN1A）。

SCN1A編碼 NaV 1.1 α 亞基，是臨床上最相關(guān)的癲癇基因之一，迄今已報道了數(shù)百種突變，其相關(guān)表型范圍從 Dravet 綜合征（一種嚴(yán)重的 DEE）到較輕的 GEFS+ 以及其他疾病，如偏癱性偏頭痛。

Dravet 綜合征通常是由新生雜合SCN1A突變引起的，其中大約一半是錯義突變，另一半預(yù)計會產(chǎn)生截短的無功能蛋白質(zhì)。Dravet 綜合征的臨床譜沒有明確的界限，但核心表型是以體溫升高誘發(fā)的難治性癲癇為特征，發(fā)病時間為 6 個月至 1 歲之間，隨后出現(xiàn)多次由高熱誘發(fā)和非高熱獨立的癲癇發(fā)作。在出生后第一年發(fā)育正常，但很快進入平臺期，大多數(shù)患者表現(xiàn)為認(rèn)知障礙。在 Dravet 綜合征患者中，SCN1A突變也可以遺傳自臨床表現(xiàn)較輕的父母，有時攜帶體細(xì)胞嵌合體。有人提出，其他基因突變也可導(dǎo)致類似 Dravet 綜合征的表型（包括SCN1B、HCN1、KCN2A、GABRA1、GABRG2和STXBP1 ），但伴有特異性臨床表現(xiàn)（見下文）。因此， SCN1A突變與 Dravet 綜合征之間的關(guān)聯(lián)具有高度特異性。家族性癲癇 GEFS+ 綜合征也可由雜合錯義SCN1A突變引起，其特征為熱性驚厥附加癥（FS+：持續(xù)超過 6 歲的熱性/高熱驚厥）和非熱性全身強直陣攣性驚厥 (GTCS)，有時包括失神、肌陣攣、失張力或局灶性驚厥，以及 Dravet 綜合征。SCN1A錯義突變也可導(dǎo)致散發(fā)性/家族性偏癱性偏頭痛3型 (S/FHM3)，這是一種罕見的有先兆的偏頭痛，發(fā)病于青少年時期，其特征是先兆期出現(xiàn)偏癱。此外，兩種伴有功能獲得 (GoF) 的錯義突變與一種極其嚴(yán)重的早期嬰兒DEE相關(guān)，伴有更早的癲癇發(fā)作、嚴(yán)重的認(rèn)知和運動障礙以及多動癥。

自從導(dǎo)致 Dravet 綜合征的截短突變被確定為單倍體不足以來，人們一直認(rèn)為其功能效應(yīng)是單倍體不足：雜合子中功能性 NaV 1.1 蛋白減少 50% ，從而導(dǎo)致功能完全喪失 (LoF) ，這已在功能研究中得到證實。在轉(zhuǎn)染細(xì)胞系中研究錯義突變的影響一直存在爭議，但大多數(shù)結(jié)果都指向 LoF，其嚴(yán)重程度往往與表型相關(guān)。因此， SCN1A相關(guān)癲癇的嚴(yán)重程度譜可能是一個連續(xù)體，取決于突變體的 LoF 量。一些SCN1A錯義突變由于折疊/運輸缺陷導(dǎo)致通道降解而引起 LoF ，而這種降解至少可以部分地通過相互作用的蛋白質(zhì)來穩(wěn)定正確的折疊構(gòu)象來挽救。

NaV 1.1 是 GABA 能中間神經(jīng)元的主要 Na +通道，SCN1A致癇突變引起的 GABA 能中間神經(jīng)元興奮性降低，從而降低了 GABA 能抑制并導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)過度興奮。一項使用表達截短無義 DS 突變的敲入模型的研究報告了類似的表型，表明 Nav 1.1定位于 GABA 能中間神經(jīng)元的軸突起始段，尤其是快速放電小清蛋白 (PV) 陽性的中間神經(jīng)元。后續(xù)研究表明，這些小鼠還表現(xiàn)出合并癥，包括認(rèn)知和行為缺陷、共濟失調(diào)、SUDEP、晝夜節(jié)律失調(diào)和睡眠功能障礙。其他幾項研究，包括使用表達特定神經(jīng)元亞型突變的條件小鼠模型和 GEFS+ 突變（ Scn1a R1648H/+ ）的敲入模型進行的研究，已證實 GABA 能神經(jīng)元的低興奮性是 Dravet 綜合征模型中的初始病理機制，并且 LoF 的量可決定表型的嚴(yán)重程度。值得注意的是，Scn1a小鼠模型還可以揭示由Scn1a突變的初始效應(yīng)引起的遺傳修飾因子和細(xì)胞重塑，這可以調(diào)節(jié)表型，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)或病理改變，包括 GABA 能神經(jīng)元中 Na +通道的穩(wěn)態(tài)上調(diào)和癲癇誘發(fā)的谷氨酸能神經(jīng)元的過度興奮。例如，癲癇發(fā)作與基因突變的相互作用可誘導(dǎo)Scn1a R1648H/+小鼠模型中的重塑，將基本無癥狀的表型轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃?Dravet 綜合征的表型，這是因為興奮性谷氨酸能神經(jīng)元的興奮性增加。總而言之，這些結(jié)果表明，人類致癇SCN1A突變小鼠模型的初始病理機制是 LoF 和至少某些亞型 GABA 能神經(jīng)元的興奮性降低。然而，這種初始功能障礙會觸發(fā)穩(wěn)態(tài)重塑和病理重塑，具體取決于神經(jīng)元類型、年齡、遺傳背景以及SCN1A突變與癲癇發(fā)作之間的相互作用。

盡管一些藥物如司替戊醇、芬氟拉明或大麻二酚已被證明對某些患者有部分療效，但 Dravet 綜合征對大多數(shù)患者仍然具有耐藥性。Scn1a基因靶向小鼠已用于測試治療方法，包括傳統(tǒng)藥物治療和新方法，包括基因治療，在某些情況下獲得了表型的顯著改善。一些新方法已顯示出特別有效的結(jié)果，并已進入臨床試驗。例如，基于反義寡核苷酸的核基因輸出靶向增強 (TANGO) 方法已被用于增加 Dravet 綜合征小鼠中功能性 Nav 1.1 通道的表達，當(dāng)將特定的反義寡核苷酸注射到新生小鼠中時，觀察到自發(fā)性癲癇發(fā)作和 SUDEP 顯著減少。

散發(fā)性/家族性偏癱性偏頭痛 (S/FHM) 的突變通過誘導(dǎo)門控修飾和增加緩慢失活的“持續(xù)性” Na +電流引起NaV 1.1 功能獲得 (GoF) 。已經(jīng)建立了 S/FHM 突變的基因靶向小鼠模型，這些模型表現(xiàn)出皮質(zhì)擴散性抑制 (CSD) 的促進/自發(fā)產(chǎn)生，這是有先兆但無癲癇發(fā)作的偏頭痛的病理機制。遺傳和急性模型表明，這些突變會誘導(dǎo) GABA 能神經(jīng)元的過度興奮，導(dǎo)致細(xì)胞外 K +增加和神經(jīng)元活動的鉗制去極化阻滯。在 p.T226M 突變中也觀察到了非常輕微的 GoF，導(dǎo)致極其嚴(yán)重的早期嬰兒SCN1A 發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE)，但目前尚不清楚如此輕微的變化如何誘發(fā)嚴(yán)重的表型。

7.1.2. Na V 1.2 通道 ( SCN2A )。

SCN2A編碼 NaV 1.2鈉通道，該通道廣泛表達于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，尤其是在皮質(zhì)和海馬谷氨酸能神經(jīng)元中。這些是嚙齒動物出生后前 10 天軸突起始段 (AIS) 和郎飛氏結(jié)的主要 Na +通道；然后它們部分被SCN8A /NAV 1.6取代。人們認(rèn)為近端 AIS 中的 NaV 1.2通道促進向胞體反向傳播。在成人大腦中，NaV 1.2也存在于細(xì)突起中，大概是末端前軸突的遠(yuǎn)端無髓鞘部分。

第一個明確與SCN2A突變相關(guān)的癲癇綜合征是良性家族性新生兒/嬰兒癲癇 (BFNIS)，其特征是輕微的表型。隨后，研究表明SCN2A突變可導(dǎo)致多種神經(jīng)發(fā)育障礙，包括不同嚴(yán)重程度的 DEE。發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變通常為新生突變，約 80% 為錯義突變。約 60% 的SCN2A 發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者在出生后 3 個月內(nèi)發(fā)病。所有新生兒-嬰兒早期發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者均表現(xiàn)為智力障礙。其中約 50% 具有可變的癲癇發(fā)作類型，而其他患有 Ohtahara 綜合征（新生兒痙攣或強直性癲癇發(fā)作以及具有爆發(fā)抑制模式的 EEG），有時發(fā)展為 West 綜合征、Lennox-Gastaut 表型或伴有早期嬰兒游走性局灶性癲癇 (EIMFS)。嬰兒和兒童期發(fā)病的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 約占總數(shù)的 40% 。表型與發(fā)病年齡相關(guān)。一般在 3 個月至 1 歲之間發(fā)病的患者患有 West 綜合征，可能發(fā)展為 Lennox-Gastaut 表型。1 歲后發(fā)病的患者通常表現(xiàn)出可變的癲癇發(fā)作表型，具有發(fā)育/認(rèn)知延遲和自閉癥特征，這些特征可能在癲癇發(fā)作前出現(xiàn)。

轉(zhuǎn)染細(xì)胞系中的功能分析顯示，基因型-表型之間存在一定的相關(guān)性。GoF 突變與輕度良性新生兒/嬰兒癲癇以及新生兒/早期嬰兒DEE相關(guān)，這些疾病可能對Na +通道阻滯劑治療有反應(yīng)，而LoF突變與嬰兒/兒童癲癇性腦病或不伴癲癇發(fā)作的神經(jīng)發(fā)育障礙（自閉癥和智力障礙）相關(guān)。然而，由于表型部分重疊，在這些GoF和LoF突變體中識別基因型-表型相關(guān)性較為困難。

對雜合敲除Scn2a ( Scn2a +/− ) 小鼠腦切片的記錄顯示，Na v 1.2 除了已確定的軸突作用外，還在前額皮質(zhì)的錐體神經(jīng)元中發(fā)揮重要的樹突功能，其單倍體不足會損害突觸可塑性和突觸強度，即使在出生后發(fā)育后期單個神經(jīng)元中的Scn2a表達降低也是如此。然而，這些研究表明，與Scn1a模型不同， Scn2a +/−小鼠具有相對較輕的表型，包括短暫失神樣癲癇、空間記憶缺陷但恐懼記憶增強，以及自閉癥特征 。攜帶嚴(yán)重亞等位基因突變 Δ1898的 Scn2a小鼠模型表現(xiàn)出更嚴(yán)重的表型，具有明顯的自閉癥樣特征。另外兩項研究表明，Scn2a的完全缺失或表達降低均會矛盾地誘導(dǎo)谷氨酸能神經(jīng)元的過度興奮?？傊?，這些研究結(jié)果表明，可能需要將SCN2A降低至單倍體不足以上才能誘導(dǎo)嚴(yán)重的表型。已經(jīng)建立了復(fù)發(fā)性 GOF 突變 R1882Q 的敲入小鼠模型，結(jié)果顯示雜合小鼠表現(xiàn)出皮質(zhì)錐體神經(jīng)元的過度興奮，并在 PN1 時發(fā)生自發(fā)性癲癇，在 PN13 至 PN30 之間過早死亡。有趣的是，通過特定的反義寡核苷酸降低 NaV 1.2 的表達可減少癲癇發(fā)作并延長壽命。

7.1.3. Na V 1.3 通道 ( SCN3A )。

SCN3A編碼 NaV 1.3 Na +通道，其功能尚未完全確定。SCN3A在胚胎發(fā)育過程中廣泛表達于腦內(nèi)，且水平較高，之后表達下調(diào)（251 ）。

SCN3A相關(guān)臨床表型范圍很廣，包括伴有智力障礙的輕度癲癇、常與多小腦回畸形相關(guān)的早期嬰兒 DEE，以及與不伴癲癇的多小腦回畸形相關(guān)的言語和口腔運動功能障礙。相對較輕的新生兒-兒童期局灶性癲癇 是該表型中最輕的表型。在表達突變SCN3A 的雪貂中，大腦皮層折疊和神經(jīng)元遷移被破壞。轉(zhuǎn)染人類細(xì)胞系的功能研究表明，大多數(shù)與嚴(yán)重人類表型相關(guān)的SCN3A突變表現(xiàn)出顯著的 GoF，尤其會誘導(dǎo)持續(xù)性 Na +電流的大幅增加。據(jù)報道，某些SCN3A變體會因電流密度降低而導(dǎo)致 LoF。雜合成年Scn3a +/−敲除小鼠作為SCN3A LoF 突變的模型進行研究，但它們沒有表現(xiàn)出發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的特征。

7.1.4. Na V 1.6 通道（SCN8A）。

SCN8A編碼 NaV 1.6 ，它是成熟興奮性神經(jīng)元有髓軸突的軸突起始段和郎飛氏結(jié)中的主要 Na +通道。

SCN8A的新生雜合突變已被鑒定為具有多種表型。大多數(shù)患者表現(xiàn)為 DEE，伴有多種癲癇發(fā)作類型和早發(fā)性癲癇、嚴(yán)重智力障礙和運動障礙，并且發(fā)生 SUDEP 的風(fēng)險較高。其他患者表現(xiàn)出較輕的表型，包括良性家族性嬰兒癲癇 (BFIS) 和具有中間表型的癲癇，或伴有失神發(fā)作的全身性癲癇。一些患者表現(xiàn)出智力障礙、自閉癥或運動障礙，但沒有癲癇。約 20% 的患者有復(fù)發(fā)性突變。

導(dǎo)致發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 或輕度癲癇的突變會誘發(fā) GoF，表現(xiàn)為激活的電壓依賴性負(fù)移、失活的電壓依賴性正移、通道失活減慢、持續(xù)電流或復(fù)蘇電流增加。這些功能性變化均與神經(jīng)元興奮性過高相一致，這已在轉(zhuǎn)染的培養(yǎng)神經(jīng)元中得到證實。導(dǎo)致智力障礙、自閉癥或運動障礙但不伴有癲癇的其他突變會誘發(fā) LoF，甚至可能是完全性的 LoF。大量GoF 可誘導(dǎo) AP 生成減少，類似于 LoF 突變。在失神癲癇患者中已發(fā)現(xiàn) LoF 突變，雜合 LoF 小鼠模型可重現(xiàn)這種表型。

目前已建立了SCN8A 發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變的標(biāo)準(zhǔn)全局敲入小鼠模型和條件性 floxed 敲入小鼠模型?？傮w而言，敲入小鼠表明SCN8A GoF 突變足以誘發(fā)某些興奮性神經(jīng)元亞型的過度興奮，從而導(dǎo)致嚴(yán)重癲癇發(fā)作和致死表型。相比之下，攜帶 LoF SCN8A突變 的自發(fā)性小鼠模型則表現(xiàn)出與智力障礙和/或運動障礙（無癲癇）患者相似的表型。

部分SCN8A GoF 突變患者對高劑量鈉通道阻滯劑有反應(yīng)，但現(xiàn)有的阻滯劑并非針對特定亞型，長期高劑量治療可能引起不良反應(yīng)。最近的一項研究使用反義寡核苷酸將Scn8a表達降低 25% 至 50%，結(jié)果顯示在Scn8a基因敲入小鼠模型中，癲癇發(fā)作和死亡均有所延遲。這些基因方法對SCN8A具有高度特異性，但在轉(zhuǎn)化應(yīng)用之前，需要解決寡核苷酸遞送和半衰期問題。

7.1.5. Na +通道的輔助亞基。

SCN1B編碼“輔助”β1 Na +通道亞基，該亞基廣泛表達于不同器官，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)。β亞基最初被稱為輔助，因為它們不直接形成通道，但調(diào)節(jié)α亞基的性質(zhì)和膜遞送。佳學(xué)基因檢測現(xiàn)在知道，它們是多功能分子，除了直接調(diào)節(jié)α亞基外，還在多種組織中發(fā)揮多種重要作用，包括細(xì)胞粘附和遷移、神經(jīng)元尋路、束狀形成和神經(jīng)突生長。β亞基突變可改變許多功能，包括對所有α亞基的調(diào)節(jié)，因此它們與癲癇、神經(jīng)退行性疾病、神經(jīng)性疼痛、心律失常和癌癥有關(guān)。SCN1B 突變已在多種癲癇表型中被發(fā)現(xiàn)。在最初被納入 Dravet 綜合征譜的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者中發(fā)現(xiàn)了純合SCN1B突變。然而，現(xiàn)已明確其臨床特征與 Dravet 綜合征不同，表現(xiàn)為更早發(fā)作的癲癇和更嚴(yán)重的神經(jīng)發(fā)育表型，包括精神運動、停滯或退化以及小頭畸形。

轉(zhuǎn)染細(xì)胞系中的SCN1B 發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變功能分析已鑒定出共表達 α 亞基的 LoF 調(diào)節(jié)或不同共表達 α 亞基中復(fù)雜門控修飾的誘導(dǎo)。純合敲除Scn1b −/−小鼠表現(xiàn)出自發(fā)性癲癇發(fā)作和高死亡率。從這些小鼠中獲得的腦切片中的皮質(zhì)神經(jīng)元表現(xiàn)出錐體興奮性神經(jīng)元和 GABA 能快速放電中間神經(jīng)元的興奮性功能障礙。GABA 能中間神經(jīng)元興奮性過低，而錐體神經(jīng)元的功能障礙更為復(fù)雜，其中部分亞群在低電流注入時表現(xiàn)出過度興奮，在高刺激強度時表現(xiàn)出過低興奮。

7.2 電壓門控 K +通道

K +通道是離子通道中最具多樣性的一類，可根據(jù)每個亞基的跨膜區(qū)數(shù)量和門控機制分為不同的家族。電壓門控K + (KV )通道由四個亞基組成，每個亞基包含六個跨膜區(qū)段、由S1至S4區(qū)段組成的電壓傳感器模塊，以及由S5、S6及其連接環(huán)組成的孔區(qū)，類似于NaV通道。它們產(chǎn)生對抗去極化電流作用的復(fù)極化電流，并參與不同的癲癇性腦病。

7.2.1. M電流K +通道（K V 7，KCNQ）。

已鑒定出5 個KCNQ基因編碼 KV7K +通道，它們可以形成同四聚體和異四聚體。在神經(jīng)系統(tǒng)表達的 4 個通道 ( KCNQ2–5 ) 中，3 個 (特別是KCNQ2，還有KCNQ3和KCNQ5 ) 攜帶發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變。KCNQ2和KCNQ 3 在許多腦區(qū)表達，而KCNQ 5 的表達較為有限。它們產(chǎn)生 M (毒蕈堿受體抑制) 電流，這是一種在亞閾值膜電位激活的緩慢非失活 K+ 電流 ( 319 ) 。KCNQ2關(guān)聯(lián)的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 在嬰兒早期發(fā)病，以運動障礙和不同程度的智力障礙為特征。EEG 通常最初顯示爆發(fā)抑制模式，隨后可能發(fā)展為多灶性癲癇樣活動。KCNQ3和KCNQ5 發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的嚴(yán)重程度各不相同，部分患者表現(xiàn)出智力障礙，但似乎沒有癲癇。這三種KCNQ基因突變也可導(dǎo)致“良性家族性新生兒癲癇”(BFNS)，癥狀輕微且具有自限性。

根據(jù)亞細(xì)胞定位，KV通道可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性的特定特征。體細(xì)胞-樹突通道被反向傳播的 AP 強烈激活，衰減重復(fù)發(fā)放，并參與后超極化 (AHP) 的中速和慢速成分，從而決定不應(yīng)期并調(diào)節(jié)放電頻率。在體周區(qū)域，M 電流的慢速激活會降低神經(jīng)元對持續(xù)刺激的放電，誘導(dǎo)放電頻率適應(yīng)。軸突 KV通道主要通過穩(wěn)定靜息膜電位發(fā)揮作用，導(dǎo)致軸突 NaV 通道 ( 323 – 325 ) 和突觸前 Ca 2+ 通道的激活增加，從而調(diào)節(jié)突觸釋放。KCNQ2 和 KNCQ3也在GABA能中間神經(jīng)元中表達。

大量體外研究已經(jīng)調(diào)查了KCNQ 發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變在細(xì)胞系或非洲爪蟾卵母細(xì)胞中的功能效應(yīng)。大多數(shù)研究一致認(rèn)為，LoF 常導(dǎo)致單倍體不足，是輕度和自限性 BFNS 的病理生理機制。發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變可誘發(fā)更嚴(yán)重的 LoF，并伴有顯性負(fù)效應(yīng)。一份報告顯示，復(fù)發(fā)性 p.A294V KV 7.2孔突變不會改變電流的性質(zhì)，但會誘發(fā) LoF，從而改變 KV 通道的亞細(xì)胞定位( 329 )。發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 也可能由 GoF 引起，在這種情況下，疾病的嚴(yán)重程度與功能改變的嚴(yán)重程度相關(guān)。第一個表達KCNQ2顯性負(fù)突變體的轉(zhuǎn)基因小鼠模型表現(xiàn)出自發(fā)性局灶性和全身性強直陣攣性癲癇發(fā)作、海馬相關(guān)記憶受損和明顯的多動癥，但也有海馬細(xì)胞丟失，而這些在患者中并未觀察到。攜帶 p.T274M 突變的第一個KCNQ2 -發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 敲入模型顯示 M 電流總體減少 70–80% 。KCNQ2 T274M /+小鼠表現(xiàn)出自發(fā)性全身性癲癇發(fā)作和空間學(xué)習(xí)與記憶受損，但沒有表現(xiàn)出重大結(jié)構(gòu)性腦缺陷或神經(jīng)元死亡，這與在患者中觀察到的臨床特征一致。在小清蛋白陽性的中間神經(jīng)元中選擇性刪除KCNQ2和KCNQ3會增加它們的放電，導(dǎo)致興奮性突觸活動的穩(wěn)態(tài)增強。該模型始終顯示出由印防己毒素誘發(fā)的癲癇發(fā)作的潛伏期縮短。

7.2.2 延遲整流 K +通道（K V 1.1/ KCNA1；K V 1.2/ KCNA2；K V 2.1/ KCNB1；K V 8.2/ KCNV2）。

7.2.2.1. K V 1.1 (KCNA1) 和 K V 1.2 (KCNA2)。

KCNA2編碼 K V 1.2 振動器型電壓門控 K +通道亞基，該亞基在興奮性和抑制性神經(jīng)元中均有高表達，尤其是在軸突中。K V 1.2 通道產(chǎn)生延遲整流 K +電流，這是 AP 期間復(fù)極化電流的重要組成部分。K V 1.2 通道與 K V 1.1 通道具有高度同源性，但需要更強的去極化才能激活。K V 1.1 和 K V 1.2 亞基可以產(chǎn)生異聚鉀通道，其特性介于各自的同聚體之間。K V 1.1 和 K V 1.2 亞基與細(xì)胞粘附分子 (CAM) 相關(guān)，包括 LGI1，這有助于它們的亞細(xì)胞定位。KCNA2 -發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 臨床特征與體外研究的突變效應(yīng)相關(guān)，可導(dǎo)致強 GoF、混合 GoF 和 LoF 以及負(fù)顯性 LoF。強 GoF 變異患者在 5 至 15 個月大時發(fā)病，表現(xiàn)為智力障礙、共濟失調(diào)和小腦萎縮，常伴有全身性癲癇發(fā)作?；旌?GoF 和 LoF 效應(yīng)的變異患者在新生兒期至 6 個月大時發(fā)病，表現(xiàn)為難治性全身性和局灶性癲癇發(fā)作以及發(fā)育遲緩。顯性負(fù)性 LoF 變異患者的特征可能不太嚴(yán)重。LoF 機制與 K +通道的經(jīng)典作用和 K V 1.2 突變小鼠的表型一致。純合基因敲除小鼠表現(xiàn)出嚴(yán)重的癲癇發(fā)作和早期死亡，雜合基因敲除小鼠對驚厥劑更敏感，盡管它們不會表現(xiàn)出自發(fā)性癲癇發(fā)作。攜帶化學(xué)誘導(dǎo)的 LoF 錯義突變的雜合和純合“ Pingu ”小鼠均表現(xiàn)出運動異常。由于 KV1.2通道在興奮性和抑制性神經(jīng)元中均有表達，因此KCNA2突變的細(xì)胞機制尚不完全清楚。它們的復(fù)極化作用有助于維持高放電率和設(shè)定靜息膜電位。來自 LoF 小鼠模型的記錄顯示了神經(jīng)元放電的對比改變， Kcna2敲除小鼠的甘氨酸能神經(jīng)元興奮性過低，而Pingu小鼠的小腦籃狀細(xì)胞興奮性過高。雖然詳細(xì)的病理機制仍不清楚，但識別 GoF 或 LoF 效應(yīng)可為精準(zhǔn)醫(yī)療方法中的治療提供重要信息。事實上，最近的研究表明，K +通道阻滯劑 4-氨基吡啶可在體外拮抗由KCNA2變異引起的 GoF 缺陷，并可有效減輕攜帶 GoF KCNA2突變的患者的癥狀。在一些發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者中也發(fā)現(xiàn)了KCNA1 LoF 突變，從而將該基因的病理譜擴展到嚴(yán)重癲癇。

7.2.2.2. K V 2.1 (KCNB1) 和 K V 8.2 (KCNV2)。

KCNB1編碼 KV 2.1成孔和電壓感應(yīng) α 亞基，有助于產(chǎn)生延遲整流 K +電流。它在哺乳動物大腦的興奮性和抑制性神經(jīng)元中均有表達，并定位于胞體、近端樹突和軸突起始段。KV 2.1對于感知和穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)興奮性很重要，因為它的活性可以通過磷酸化抑制；神經(jīng)元活動的增加會誘導(dǎo)去磷酸化，從而導(dǎo)致延遲整流電流增加，最終導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性降低。最近有報道稱，早發(fā)性發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者存在KCNB1突變(。KCNB1相關(guān)的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 涵蓋了廣泛的神經(jīng)發(fā)育障礙，具有不同類型的癲癇發(fā)作、主要語言障礙和行為障礙。大多數(shù)變異是從頭發(fā)生的，主要由位于電壓傳感器和孔結(jié)構(gòu)域的錯義變異組成。COOH 末端結(jié)構(gòu)域的截短變異與不太嚴(yán)重的癲癇表型相關(guān)，盡管認(rèn)知/行為障礙仍然很嚴(yán)重。轉(zhuǎn)染細(xì)胞的功能研究表明了各種缺陷，包括離子選擇性喪失、電導(dǎo)降低和顯性負(fù)效應(yīng)，以及對門控特性的較輕微影響（347、350、351 ），這些缺陷會導(dǎo)致功能下降和神經(jīng)元興奮性增加。Kcnb1 − /−小鼠表現(xiàn)出海馬回路過度興奮，但沒有自發(fā)性癲癇發(fā)作，盡管它們表現(xiàn)出癲癇發(fā)作易感性增加。電壓門控鉀通道亞基KV8.2由KCNV2基因編碼，在以同源四聚體表達時為沉默亞基，但當(dāng)與其他 KV2 通道共組裝為異源四聚體時，可增加 KV2電流，例如在海馬錐體神經(jīng)元中，它與 Kv2.1 共定位，并有助于延遲整流鉀電流的產(chǎn)生( 352 , 353 ) 。編碼電壓門控鉀通道亞基 KV8.2 的 KCNV2 基因中從頭LoF變異已在少數(shù)發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者中被發(fā)現(xiàn)，并導(dǎo)致小鼠癲癇易感性。

7.2.3. 快速 K +通道（K V 3.1 / KCNC1和 K V 4.1–4.3 / KCND）。

KCNC1編碼 KV 3.1通道，該通道優(yōu)先在產(chǎn)生高頻放電的神經(jīng)元中表達，包括大腦皮層、海馬和杏仁核中含小清蛋白的 GABA 能中間神經(jīng)元、聽覺腦干神經(jīng)元、小腦顆粒細(xì)胞和丘腦網(wǎng)狀核的神經(jīng)元。在快速放電 GABA 能神經(jīng)元中，KV 3.1通道定位于近端樹突、胞體、軸突小丘和突觸末梢，但在遠(yuǎn)端樹突中未發(fā)現(xiàn)。KV 3.1通道與其他 KV通道的區(qū)別在于其激活和失活的動力學(xué)非常快，并且激活的電壓依賴性向去極化電位移動。這些特性被優(yōu)化以促進產(chǎn)生高達數(shù)百赫茲的高放電率。KCNC1 突變已被發(fā)現(xiàn)存在于早發(fā)性發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 和無癲癇發(fā)作的智力障礙患者中。突變體已在非洲爪蟾卵母細(xì)胞中得到功能性表征。所有已表征的突變都導(dǎo)致部分或完全 LoF，其中一些突變會誘導(dǎo)負(fù)顯性，導(dǎo)致雜合子電流減少 50% 以上 。這些結(jié)果與快速放電神經(jīng)元興奮性過低是KCNC1 DEE的主要致病機制相一致。敲除Kcnc1 −/−小鼠具有微妙的表型，并且尚無攜帶人類KCNC1突變的小鼠模型。

KCND1-3編碼A 型電壓門控鉀通道 Shal 家族的 KV4.1-3α 亞基，該通道可產(chǎn)生快速失活的外向鉀電流，對可興奮細(xì)胞的膜復(fù)極化至關(guān)重要。KCND2 的新生雜合錯義變體 p.V404M與2 個月大的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 有關(guān)。對非洲爪蟾卵母細(xì)胞進行的功能分析顯示，電流動力學(xué)改變，失活減少，與 GoF 一致，但尚未研究其對神經(jīng)元興奮性的影響。

7.2.4. 非滅活 K +通道。

ether-a-go-go (EAG) 鉀通道家族由KCNH1和KCNH5組成，它們分別編碼 KV10.1 ( EAG1) 和KV10.2 (EAG2) 通道。它們產(chǎn)生非失活的電壓依賴性 K +電流，在表達系統(tǒng)中可以形成異源通道復(fù)合物，其中 KV10.1 的緩慢激活占主導(dǎo)地位。KCNH1雜合錯義突變已被發(fā)現(xiàn)存在于患有 Zimmermann-Laband 和 Temple-Baraitser 綜合征的患者以及患有未分類綜合征和具有廣泛表型譜的智力障礙和癲癇的患者中 。癲癇是大多數(shù)KCNH1相關(guān)綜合征患者的關(guān)鍵表型特征，這些患者表現(xiàn)為全身性和局灶性強直陣攣性癲癇發(fā)作 ( 367,368 )。在細(xì)胞系中對KCNH1突變體進行的功能研究表明，激活的電壓依賴性左移且失活動力學(xué)減慢，與 GoF 一致，盡管尚不清楚這種效應(yīng)如何導(dǎo)致觀察到的表型。在少數(shù)發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者中發(fā)現(xiàn)了KCNH5的新生雜合錯義變體。轉(zhuǎn)染細(xì)胞系中的功能分析表明，激活的電壓依賴性發(fā)生了強烈的超極化移位，并且激活速度加快，與 GoF 一致。

7.2.5. Ca 2+激活K +通道。

KCNMA1編碼大電導(dǎo) K Ca 1.1 Ca 2+激活 K +通道（“大 K + ”，BK）的成孔 α 亞基，該通道由去極化和細(xì)胞內(nèi) Ca 2+激活。K Ca 1.1 廣泛分布于可興奮和非興奮細(xì)胞中。在大腦和肌肉中的表達水平最高，BK 通道是神經(jīng)元興奮性和肌肉收縮性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器。在興奮性和抑制性神經(jīng)元中，BK 通道都與 AP 復(fù)極化和后超極化有關(guān)，從而影響 AP 的形狀、頻率和傳播。KCNMA1的雜合新生錯義突變與廣泛的表型譜相關(guān)，主要以大腦和肌肉功能障礙為特征。KCNMA1關(guān)聯(lián)的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的特征是癲癇、運動障礙和智力障礙的異質(zhì)性組合。

在轉(zhuǎn)染KCNMA1突變的細(xì)胞系中進行的功能分析表明，LoF 和 GoF 效應(yīng)都與表型特征相關(guān)。雖然攜帶 GoF 和 LoF 變異的患者之間癲癇發(fā)作的分布沒有差異，但 LoF 突變患者普遍存在神經(jīng)發(fā)育和腦結(jié)構(gòu)異常。目前還沒有在患者中發(fā)現(xiàn)攜帶突變的動物模型。Kcnma1 − /−小鼠表現(xiàn)出共濟失調(diào)、震顫以及協(xié)調(diào)性和空間學(xué)習(xí)能力受損。藥物抑制 K Ca 1.1 通道會在動物中誘發(fā)震顫和共濟失調(diào)，但可能用于治療 GoF 突變。

7.2.6. Na +激活K +通道。

KCNT1編碼 KNa 1.1亞基，該亞基具有經(jīng)典的六跨膜段結(jié)構(gòu)，形成四聚體 Na +激活 K +通道（也稱為 Slack、KCa4.1 或 Slo2.2）。KNa 1.1由細(xì)胞內(nèi) Na +和電壓激活，并在不同器官中表達，包括神經(jīng)系統(tǒng)、心臟和腎臟。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，它與 KNa 1.2（由基因 KCNT2 編碼）具有不同的表達模式，但這兩個亞基可以共定位并形成異聚通道（。KNa通道可以調(diào)節(jié)不同類型神經(jīng)元的內(nèi)在興奮性和放電特性。特別是，它們有助于產(chǎn)生 AP 放電后的緩慢后超極化，從而誘導(dǎo) Na +通過 NaV 通道內(nèi)流。

KCNT1突變會導(dǎo)致不同的表型，包括 DEE。新生雜合突變首次在伴有游走性局灶性癲癇（EIMFS，也稱為嬰兒惡性游走性部分性癲癇 (MMPSI)）的嬰兒癲癇中發(fā)現(xiàn)。EIMFS 的特點是在生后 6 個月內(nèi)出現(xiàn)難治性局灶性癲癇和癲癇持續(xù)狀態(tài)。神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)逐漸惡化，出現(xiàn)進行性肌張力低下和嚴(yán)重的發(fā)育停滯。新生雜合突變也在嚴(yán)重的常染色體顯性夜間額葉癲癇 (ADNFLE)、睡眠相關(guān)性運動亢進性癲癇 (SHE) 和其他不太常見的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 表型中被發(fā)現(xiàn)。

已鑒定的突變會誘導(dǎo)較大的 GoF，從而增加 K Na 1.1電流幅度 ，而來自患有嚴(yán)重全身性癲癇和髓鞘形成延遲的患者的一個雜合 LoF 變體 (p.F932I) 會導(dǎo)致 K Na 1.1 運輸受損。p.Y796H GoF KCNT1突變的敲入小鼠表現(xiàn)出早發(fā)性癲癇。盡管 K Na 1.1 會增加原代培養(yǎng)中的興奮性和抑制性皮質(zhì)神經(jīng)元中的 K Na電流，但亞閾值電壓的電流增加僅發(fā)現(xiàn)于抑制性神經(jīng)元中，導(dǎo)致抑制性神經(jīng)元特異性的興奮性和 AP 產(chǎn)生受損。GoF KCNT2突變也會導(dǎo)致發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 。使用 I 類抗心律失常藥物奎尼丁阻斷KCNT GoF 突變體，由于劑量限制性的脫靶效應(yīng)、血腦屏障 (BBB) 滲透性差以及效力低，在患者中顯示出不同的成功率。

7.3. Ca2 +通道

電壓門控鈣離子通道對許多生理功能至關(guān)重要；在神經(jīng)元中，它們參與神經(jīng)元興奮性，并在突觸水平介導(dǎo)同步遞質(zhì)釋放。電壓依賴性鈣離子電流由單體α1亞基產(chǎn)生，這些單體α1亞基具有典型的四個結(jié)構(gòu)域，每個結(jié)構(gòu)域包含六個跨膜片段。根據(jù)通道激活的膜電位范圍和對藥物的敏感性，可將10個克隆的α1亞基分為三個家族：高電壓激活的二氫吡啶敏感通道（L型；CACNA1S /Ca V 1.1、CACNA1C /Ca V 1.2、CACNA1 /Ca V 1.3和CACNA1F /Ca V 1.4），高/中電壓激活的二氫吡啶不敏感通道（P/Q、N和R型；CACNA1A /Ca V 2.1、CACNA1B /Ca V 2.2和CACNA1E /Ca V 2.3），以及低電壓激活通道（T型；CACNA1G /Ca V 3.1、CACNA1H /Ca V 3.2和CACNA1I /Ca V 3.3）。有人提出，L 型通道可能與癲癇樣陣發(fā)性去極化移位的產(chǎn)生有關(guān)，并且可能成為癲癇的治療靶點。然而，除了蒂莫西綜合征（一種由CACNA1A /Ca V 2.1 GoF 突變引起的嚴(yán)重多器官疾病，存活患者可能患上癲癇和自閉癥）(外，尚無關(guān)于 L 型通道直接參與發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的報道。至少對于高壓激活通道而言，α1 亞基的功能特性和細(xì)胞內(nèi)運輸可受附加亞基（包括 β 亞基、α2δ 亞基和 γ 亞基）的調(diào)節(jié)。

7.3.1. T型通道。

T 型通道 ( CACNA1G/H/I、 CaV3.1–3 )在整個神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達。T 型通道的電壓依賴性開放發(fā)生在相對負(fù)的膜電位時，并且使細(xì)胞膜去極化，從而促進 AP 的產(chǎn)生。此功能在某些中樞神經(jīng)元中尤其重要，在這些神經(jīng)元中，T 型通道在樹突中特別豐富，它們在樹突中增強亞閾值突觸后電位并促進電緊張信號向細(xì)胞體傳播。它們還參與發(fā)放 AP 的反彈爆發(fā)，支持各種形式的神經(jīng)起搏，特別是在丘腦皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中，該網(wǎng)絡(luò)的功能障礙與失神性癲癇有關(guān)。CACNA1G /Ca V 3.1 和CACNA1H /Ca V 3.2的多態(tài)性會導(dǎo)致一般輕度 GoF，已被確定為特發(fā)性全身性癲癇的危險因素。最近在嬰兒期發(fā)病的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE)  和各種神經(jīng)發(fā)育表型（包括伴有認(rèn)知障礙、肌張力低下和癲癇的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) ( 400 ) ）患者中發(fā)現(xiàn)了 CACNA1G /Ca V 3.1和CACNA1I / Ca V 3.1 的新生雜合錯義變異。功能影響與 GoF（包括CACNA1I/ Ca V 3.1 變異體的靜息膜電位持續(xù) Ca 2+電流）或混合 GoF 和 LoF 一致。CACNA1H /Ca V 3.2參與發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的證據(jù)更為有限。目前尚無針對T型通道DEE突變的基因靶向動物模型。

7.3.2. P/Q型Ca 2+通道。

CACNA1A編碼 Ca v 2.1 Ca 2+通道，該通道產(chǎn)生高電壓激活的 P/Q 型 Ca 2+電流，并具有中等程度的電壓依賴性失活。CACNA1A在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達，對多種神經(jīng)元亞型中快速同步釋放神經(jīng)遞質(zhì)至關(guān)重要。CACNA1A突變與發(fā)作性共濟失調(diào) 2 型 (EA2)、脊髓小腦共濟失調(diào) 6 型 (SCA6) 和家族性偏癱性偏頭痛 1 型 (FHM1)  有關(guān)，最近還與嚴(yán)重智力障礙、運動障礙和發(fā)作性共濟失調(diào) ( 61 , 405 ) 有關(guān)。在轉(zhuǎn)染細(xì)胞系中進行的CACNA1A DEE突變功能表征研究產(chǎn)生了有爭議的結(jié)果，因為已報道了LoF（靶向細(xì)胞膜的通道減少）和GoF（活化曲線超極化移位）效應(yīng)( 406 )。CACNA1A DEE小鼠模型尚未建立。

7.3.3. N型Ca2 +通道。

CACNA1B編碼 Ca v 2.2 N 型 Ca 2+通道，該通道產(chǎn)生高電壓激活的 Ca 2+電流，并具有中等電壓依賴性失活。CACNA1B在整個中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達，并與CACNA1A協(xié)同或互補作用，產(chǎn)生介導(dǎo)神經(jīng)遞質(zhì)釋放的突觸前 Ca 2+通量（401 ）。CACNA1B 的表達被認(rèn)為對出生后早期的神經(jīng)傳遞至關(guān)重要，因為在大多數(shù)成熟突觸中 Ca v 2.2 通道會被 Ca v 2.1 通道取代。特別是，Ca v 2.2 與異步突觸釋放有關(guān)，這種釋放發(fā)生在 AP 后幾十秒內(nèi)。Ca v 2.2 可能還參與了突觸可塑性、突觸形成、基因轉(zhuǎn)錄、神經(jīng)元存活和未成熟神經(jīng)元遷移。在一種嚴(yán)重的常染色體隱性遺傳性早熟型腦脊髓炎 (DEE) 中發(fā)現(xiàn)了CACNA1B變異，其特征包括發(fā)育遲緩、小頭畸形、無法行走或說話、早發(fā)性難治性癲癇、肌陣攣/運動障礙、頻繁喂養(yǎng)困難以及過早死亡的高風(fēng)險。預(yù)計已鑒定的變異會截斷 Ca v 2.2 蛋白，導(dǎo)致 LoF 和單倍體不足，盡管基因型-表型關(guān)系尚不清楚。目前尚無已鑒定人類變異的基因靶向小鼠模型，但Cacna1b −/−小鼠模型表現(xiàn)出明顯的神經(jīng)發(fā)育異常，包括異常的運動活動和記憶障礙。

7.3.4. R型Ca2 +通道。

CACNA1E編碼中等電壓激活的 CaV2.3Ca2 +通道，該通道產(chǎn)生具有快速電壓依賴性失活的 R 型 Ca2 +電流。它在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中高度表達，并參與產(chǎn)生突觸末梢的Ca2 +內(nèi)流，從而啟動神經(jīng)遞質(zhì)的快速釋放。CACNA1E突變會導(dǎo)致嚴(yán)重的常染色體顯性 DEE，伴有大頭畸形、肌張力低下、早發(fā)性難治性癲癇、嚴(yán)重的神經(jīng)發(fā)育障礙和運動功能亢進。轉(zhuǎn)染細(xì)胞系中CACNA1E變體的功能分析大多顯示 GoF 效應(yīng)，伴隨激活促進和失活減慢，這與神經(jīng)遞質(zhì)釋放增加和網(wǎng)絡(luò)過度興奮相一致。其他變體預(yù)計會產(chǎn)生截短的無功能蛋白質(zhì)和單倍體不足。Cacna1e −/−基因敲除小鼠沒有表現(xiàn)出明顯的神經(jīng)系統(tǒng)表型。

7.4 其他陽離子通道

7.4.1. 電壓獨立的Na +通道。

鈉漏 NALCN 通道 (Na VI 2.1) 主要在神經(jīng)元中表達，它對設(shè)定靜息電位和控制神經(jīng)元興奮性至關(guān)重要。NALCN 編碼一個電壓非依賴性、非失活陽離子通道，該通道可滲透 Na + 、 K + 和 Ca 2+，產(chǎn)生背景 TTX 抗性的 Na + 漏電流 ( 411 , 412 )。常染色體隱性錯義和無義NALCN突變已被發(fā)現(xiàn)于出生時或嬰兒早期發(fā)病的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者中，其特征是不同程度的肌張力低下、言語障礙和智力障礙（伴有精神運動遲緩和特征性面容的嬰兒肌張力低下，IHPRF) 。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，雜合新生NALCN錯義變異可導(dǎo)致先天性肢體和面部攣縮、肌張力低下和發(fā)育遲緩（CLIFAHDD）（414,415 ）。轉(zhuǎn)染細(xì)胞系的功能研究產(chǎn)生了有爭議的結(jié)果，顯示兩種綜合征均存在GoF、LoF或顯性負(fù)效應(yīng)（415,416 ）。Nalcn -/-基因敲除小鼠呼吸節(jié)律嚴(yán)重紊亂，并在出生后24小時內(nèi)死亡。

7.4.2. 超極化激活環(huán)核苷酸門控通道。

超極化激活環(huán)核苷酸門控 (HCN) 通道是 Na + /K +通透性通道，在電壓低于 −50 mV 的超極化下可激活該通道。cAMP 和 cGMP 直接與細(xì)胞內(nèi)的環(huán)核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合，使 HCN 通道的激活曲線移至更正的電壓，從而增加通道活性。已知的四種 HCN 亞型 (HCN1-4) 具有類似于 K +通道的二級結(jié)構(gòu)。HCN1 和 HCN2 是腦中表達的主要亞型，主要在軀體樹突中表達。神經(jīng)元中 HCN 通道產(chǎn)生的超極化激活電流 ( Ih或Iq )具有去極化作用，有助于設(shè)定靜息膜電位、形成突觸輸入，并產(chǎn)生與起搏和軀體樹突振蕩有關(guān)的有節(jié)奏的同步神經(jīng)元活動。

新生顯性錯義HCN1變異最初是在具有 Dravet 樣表型的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者中發(fā)現(xiàn)的，但隨后與更廣泛的表型譜相關(guān)，從輕度全身性癲癇或 GEFS+ 到嚴(yán)重的早發(fā)性發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 。細(xì)胞系中的功能研究確定 GoF 是主要的病理生理機制，而 LoF 對有限數(shù)量的變異具有顯性負(fù)效應(yīng)。敲除HCN −/−小鼠表現(xiàn)出運動學(xué)習(xí)障礙和空間記憶改變，但沒有發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 表型，而 p.M305L 突變的敲入小鼠表現(xiàn)出發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 。CHO 細(xì)胞和錐體神經(jīng)元中的功能分析表明，p.M305L 突變導(dǎo)致通道的組成性激活。

7.5 Na + -K + -ATPase泵

Na + -K + -ATPase (NKA) 離子泵是一種普遍存在的跨膜酶，負(fù)責(zé)高等真核細(xì)胞中跨質(zhì)膜進行 Na +和 K +離子的主動交換。NKA 由一個大的催化 α 亞基以及一些較小的 β 和 γ 亞基組成，這些亞基可調(diào)節(jié) α 亞基的膜暴露和活性。在神經(jīng)組織中，NKA 產(chǎn)生外向電流，促進靜息膜電位，并驅(qū)動次級主動轉(zhuǎn)運，包括 Na + /H +和 Na + /Ca 2+交換、K + -Cl −共轉(zhuǎn)運以及 Na +依賴性神經(jīng)遞質(zhì)的攝取。

已知的 α 亞基亞型有 4 種（α1–4），由 4 個旁系同源基因（ATP1A1-4）編碼，具有發(fā)育和組織表達特異性。α2 和 α3 亞型分別由ATP1A2和ATP1A3編碼，主要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達。ATP1A2 /A3的體質(zhì)性雜合突變與多種常染色體顯性神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)，包括家族性偏癱性偏頭痛 (FHM)、快速發(fā)作性肌張力障礙-帕金森病 (RDP)、兒童交替性偏癱 (AHC)、小腦性共濟失調(diào)-反射消失-進行性視神經(jīng)萎縮 (CAPOS) 以及復(fù)發(fā)性腦病伴小腦性共濟失調(diào) (RECA) 。癲癇和智力障礙可能與 FHM 和 AHC 同時發(fā)生，在極少數(shù)具有 ATP1A2 或 ATP1A3 突變的患者中描述了嚴(yán)重的癲癇（428,429）。早期致死性胎兒積水、宮內(nèi)生長受限、關(guān)節(jié)彎曲、小頭畸形、多小腦回和呼吸驅(qū)動缺乏與ATP1A2的純合截短突變有關(guān)。Vetro 和合作者在大量患者中研究與皮質(zhì)發(fā)育畸形不同程度相關(guān)的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的遺傳原因，發(fā)現(xiàn) 22 名患者攜帶新生或遺傳的雜合ATP1A2/A3突變。大多數(shù)患者表現(xiàn)為早期（通常是新生兒期）發(fā)作的癲癇，具有多灶性或游走性模式。一種獨特的“嚴(yán)重”表型，以多小腦回畸形或進行性腦萎縮和癲癇為特征，導(dǎo)致早期死亡。對兩名多小腦回畸形患者的全腦神經(jīng)病理學(xué)分析表明，其發(fā)病機制主要為神經(jīng)系統(tǒng)疾病，并伴有血管和軟腦膜異常。在轉(zhuǎn)染了不同突變的 COS-1 細(xì)胞中進行的功能研究表明，其存在 LoF 機制，不同突變的嚴(yán)重程度分布范圍很廣，從而不同程度地?fù)p害了 NKA 泵活性。與大多數(shù)嚴(yán)重表型相關(guān)的突變會導(dǎo)致 COS-1 細(xì)胞存活率下降。有趣的是，PRRT2基因的缺陷與癲癇等陣發(fā)性疾病有關(guān)（見第 8 節(jié)），該基因與 α3-NKA 共表達，并且是多個腦區(qū) α3-NKA 的生理激活劑。

8. 突觸傳遞和可塑性功能障礙

盡管過度興奮最直接的病因在歷史上普遍與離子通道基因突變有關(guān)，但突觸傳遞功能障礙正逐漸成為癲癇和DEE的主要原因。“突觸病”一詞由此誕生，其本質(zhì)含義是突觸信息傳遞異常會嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)興奮性、興奮/抑制(E/I)平衡以及神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，從而引發(fā)癲癇。

在過去的30年里，突觸傳遞機制已在最細(xì)微的分子細(xì)節(jié)上得到很大程度的闡明。一些生理上重要的分子調(diào)控因子調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)（NT）在突觸前釋放，并在突觸后將其信息解碼為生物反應(yīng)。生物學(xué)告訴佳學(xué)基因檢測，一個過程越重要，其控制的復(fù)雜性就越高。因此，基因突變對其中一些調(diào)控因子造成影響的可能性相對較大。

到達神經(jīng)末梢的AP誘發(fā)的神經(jīng)遞質(zhì)釋放基于小細(xì)胞器、突觸囊泡 (SV) 的胞吐融合。突觸囊泡是真實的納米機器，它通過突觸前電壓依賴性通道感知 Ca 2+進入，并通過激活 SNARE 介導(dǎo)的融合機器觸發(fā)胞吐，該融合機器將 SV 整合到突觸前膜中并將其內(nèi)容物釋放到突觸間隙中。最終，通過在不同活動模式下發(fā)生的不同內(nèi)吞機制，可以回收具有 SV 能力的膜貼片。內(nèi)吞作用會再生新的 SV，這些 SV 由神經(jīng)末梢通過 SV 相關(guān)液泡 H + -三磷酸腺苷酶 (vATPase) 產(chǎn)生的活性質(zhì)子梯度加載。突觸小泡被組織成不同的功能池，包括1 ) 易于釋放池 (RRP)，由可立即募集用于胞吐的 SV 組成；2 ) 回收池 (RP)，由可快速募集以補充活動時耗盡的 RRP 的 SV 組成；3 ) 靜息池 (ResP) 代表活動時不能立即釋放的 SV 儲備。

在提及突觸傳遞和可塑性的改變時，需要考慮一些問題。除了突觸后受體和支架蛋白外，興奮性和抑制性突觸的突觸前成分共享NT釋放的大部分促動器，原則上，它們應(yīng)該受到突變誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)功能障礙的同等影響，而不會導(dǎo)致興奮/抑制平衡的凈變化。然而，興奮性和抑制性神經(jīng)元中差異表達的蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)功能障礙的不同影響通常意味著影響網(wǎng)絡(luò)興奮性和/或興奮/抑制平衡的明顯表型。例如，參與SV循環(huán)和RRP補充的蛋白質(zhì)對于高頻放電神經(jīng)元（例如，PV陽性中間神經(jīng)元）的正常功能比對興奮性神經(jīng)元更為重要。

另一個重要問題是基礎(chǔ)突觸強度和短期可塑性機制各自的權(quán)重。短期可塑性是網(wǎng)絡(luò)活動和興奮性的基本決定因素，因此在癲癇發(fā)生中起著核心作用。由于神經(jīng)元并非發(fā)射單個動作電位 (AP)，而是發(fā)射一系列 AP，因此短期可塑性現(xiàn)象（例如抑制或易化）對網(wǎng)絡(luò)計算活動（包括突觸輸入的頻帶濾波或模式檢測活動）有很強的影響。

突觸傳遞是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層面興奮性的主要決定因素。單神經(jīng)元層面的內(nèi)在興奮性主要受神經(jīng)元大小及其輸入電阻以及電壓依賴性離子通道表達水平和功能的影響，尤其是在軸突起始段，即AP起始點。然而，在突觸連接的神經(jīng)元群體層面，內(nèi)在興奮性并非決定網(wǎng)絡(luò)發(fā)放和爆發(fā)行為及其同步性的唯一因素。抑制性突觸的作用是在時間和空間上限制興奮波，而興奮性突觸連接由于其短期可塑性，在建立網(wǎng)絡(luò)活動中發(fā)揮著重要作用。

大量基因突變影響突觸功能，所謂“突觸病”的數(shù)量不斷增加。過去二十年積累的有力證據(jù)表明，NT 釋放復(fù)雜過程的基本參與者的突變可導(dǎo)致癲癇等神經(jīng)發(fā)育障礙（圖 8）。這里佳學(xué)基因檢測只考慮影響純突觸基因的突變，將突觸前和突觸后離子通道基因的突變分別留到 8.1 節(jié)和 8.2 節(jié)。在編碼真正突觸蛋白的基因中，應(yīng)區(qū)分影響突觸傳遞機制基本蛋白的表達/功能改變和通過對突觸可塑性而非基本突觸機制的影響更大而對該過程發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的基因。此外，突變的靶標(biāo)可以參與有助于突觸傳遞的不同過程。按照四部分突觸的觀點，有四個不同的實體參與突觸傳遞的生理調(diào)節(jié)：突觸前神經(jīng)元、靶突觸后神經(jīng)元、細(xì)胞外基質(zhì)和突觸周圍星形膠質(zhì)細(xì)胞。雖然星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性基因突變的影響仍不太清楚，但佳學(xué)基因檢測可以考慮三種主要類型的突觸病，即1）突觸前突觸病，包括對接后SV啟動/融合過程的缺陷，以及調(diào)節(jié)SV運輸或NT合成并裝載到SV中的過程的缺陷；2）突觸后突觸病，包括突觸后受體及其支架/轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的缺陷；最后3）細(xì)胞外突觸病，包括突觸間隙處的跨突觸和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）蛋白以及分泌性突觸蛋白的缺陷（圖8）。對于所有這些類型的突觸病理，患者基因突變的鑒定已催化出廣泛的研究活動，這些活動通常有助于闡明疾病的病理機制和突觸特異性基因產(chǎn)物的生理作用。對基于突觸的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的生理病理學(xué)的重大貢獻來自于對小鼠敲除或敲入實驗?zāi)Ｐ偷拈_發(fā)，這些模型重現(xiàn)了至少部分臨床表型的特征，以及來自轉(zhuǎn)染細(xì)胞系和原代神經(jīng)元的突變研究，直至在 iPSC 衍生的神經(jīng)元中進行的研究，這些神經(jīng)元要么在患者自身的遺傳背景下包含患者突變，要么在研究中的突變已通過 CRISPR-Cas9 基因編輯在野生型細(xì)胞中重現(xiàn)。突觸功能改變導(dǎo)致各種各樣的表型發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 特征，盡管基因型-表型相關(guān)性并不總是那么簡單佳學(xué)基因檢測按照上述分類列出主要的DEE相關(guān)基因。

 

 

8.1. 突觸前突觸病

參與NT釋放多步驟過程的許多蛋白質(zhì)基因突變會導(dǎo)致癲癇。從調(diào)節(jié)胞吐作用所必需的機制開始，編碼t-SNARE蛋白突觸融合蛋白1B、SNAP25b和VAMP/突觸小泡蛋白的基因突變、SNARE相關(guān)蛋白STXBP1 (Munc18-1)和PRRT2、P/Q型電壓依賴性Ca 2+通道的α亞基以及關(guān)鍵的SV Ca 2+傳感器突觸小泡蛋白的基因突變已被鑒定，并發(fā)現(xiàn)與癲癇和DEE相關(guān)（9、406、407、442–448 ）。在小鼠中，這些基因的組成性敲除會顯著阻礙AP驅(qū)動的NT釋放，同時自發(fā)釋放和突觸易化作用會補償性增加。然而，尚不清楚誘發(fā) NT 釋放的普遍參與者的受損如何引發(fā)癲癇，大概是通過它們對不同神經(jīng)元群體的不同影響，導(dǎo)致 E/I 失衡和回路不穩(wěn)定。在編碼不直接驅(qū)動 NT 釋放但支持 SV 池的運輸、維護和完整性的蛋白質(zhì)的基因突變的情況下，可能會發(fā)生類似的機制。這些蛋白質(zhì)（包括 SV 蛋白突觸蛋白和 SV2 以及驅(qū)動每輪胞吐后 SV 內(nèi)吞檢索的蛋白質(zhì)，如動力蛋白或兩性蛋白）的功能喪失可能會通過在更大程度上影響經(jīng)歷高頻活動的神經(jīng)元（例如小清蛋白 (PV) 陽性抑制神經(jīng)元）來誘發(fā)網(wǎng)絡(luò)過度興奮。

8.1.1. 啟動/融合事件和 Ca 2+敏感性的擾動。

8.1.1.1. 陷阱蛋白。

編碼介導(dǎo)囊泡融合的膜蛋白的大家族基因突變已被報道，即所謂的 SNARE 蛋白 SNAP-25、Syntaxin-1 和 VAMP2，它們構(gòu)成了驅(qū)動胞吐的融合機器。SNAP-25 的兩個 SNARE 基序的突變，特別是其剪接異構(gòu)體 SNAP-25b 的突變，會導(dǎo)致癲癇和認(rèn)知缺陷，而選擇性敲除 (KO) SNAP-25b 的小鼠會重現(xiàn)這種癥狀。第二種突觸前 SNARE 蛋白 syntaxin-1 與癲癇和發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的關(guān)系較少。然而，一些與熱性癲癇相關(guān)的突變已被定位到 Syntaxin-1b 異構(gòu)體 (STX1B) 的 H abc區(qū)域，該區(qū)域控制其開放/閉合構(gòu)象，從而允許 SNARE 復(fù)合物的組裝。在小鼠中，Syntaxin-1 的 a 和 b 亞型是多余的，因此單 KO 小鼠是可行的。然而，在 syntaxin-1a KO 中，b 亞型在開放構(gòu)象中的遺傳“凍結(jié)”會導(dǎo)致嚴(yán)重的癲癇發(fā)作和過早死亡。在患有智力障礙、癲癇和多動癥運動障礙的患者中也發(fā)現(xiàn)了 VAMP2 的 SNARE 基序突變（。雖然可以想象 SNARE 蛋白失活會顯著改變突觸處的神經(jīng)元信號傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育缺陷，但經(jīng)常相關(guān)的過度興奮和癲癇的機制卻更加難以捉摸。值得注意的是，這三種 SNARE 蛋白是破傷風(fēng)和肉毒桿菌毒素 ( 460 )的特異性靶點，毒素介導(dǎo)或基因失活其中任何一種 SNARE 蛋白都會不可逆地阻斷誘發(fā)的神經(jīng)遞質(zhì)釋放。興奮性和抑制性神經(jīng)元對 SNARE 失活的敏感性不同，這被認(rèn)為是導(dǎo)致 E/I 失衡，從而導(dǎo)致發(fā)育缺陷的原因。

8.1.1.2. 鈣感應(yīng)/觸發(fā)機制。

突觸小體蛋白1/2是誘發(fā)快速同步神經(jīng)末梢釋放（NT）的基本Ca 2+結(jié)合傳感器。突觸小體蛋白與SNARE蛋白以及限制自發(fā)釋放的復(fù)合蛋白結(jié)合，并帶有兩個C2結(jié)構(gòu)域，可作為低親和力Ca 2+傳感器。當(dāng)高濃度Ca 2+通過激活的電壓門控Ca 2+通道（VGCC）進入時，Ca 2+結(jié)合后會觸發(fā)膜變形和融合。據(jù)報道，在表現(xiàn)為不同程度發(fā)育遲緩和腦電圖異常（但無癲癇）的患者中，突觸小體蛋白-1存在5個雜合突變，這些突變位于第二個C2結(jié)構(gòu)域（C2B）的Ca 2+和磷脂結(jié)合基序上。表達突觸小體蛋白突變體的神經(jīng)元的突觸傳遞受損，并伴有分級的顯性負(fù)效應(yīng)，可通過 K +通道拮抗劑挽救。突觸前 VGCC Ca v 2.1 和 Ca v 2.2 對應(yīng)于 P/Q 型和 N 型 VGCC，是集中于活性區(qū)納米和微區(qū)的重要電化學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)器，可將 AP 轉(zhuǎn)化為 SV 的同步胞吐。

PRRT2 是一種神經(jīng)元特異性的 2 型膜蛋白，具有 COOH 末端錨定，集中在突觸和軸突區(qū)域，在那里它與融合/Ca 2+傳感機制的關(guān)鍵組件（突觸小體 1/2、SNAP-25 和 VAMP2）相互作用，增強 NT 釋放的 Ca 2+敏感性，并表明在從 SV 啟動到融合的 Ca 2+ 依賴性轉(zhuǎn)變中發(fā)揮作用。結(jié)果，興奮性突觸釋放的可能性急劇下降，同時突觸易化明顯增加，導(dǎo)致 E/I 失衡和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性下降（454、464、465 ） 。PRRT2 的這一作用最近得到了 PRRT2 與 P/Q VGCC 直接相互作用的發(fā)現(xiàn)的支持，這種相互作用有助于將它們集中在組裝同步釋放機制的納米區(qū)域。 PRRT2缺失時，活性區(qū)P/Q通道的膜靶向性和濃度會受損，導(dǎo)致APs反??應(yīng)性Ca 2+內(nèi)流減少。PRRT2已被確定為多種陣發(fā)性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的致病基因，包括癲癇、陣發(fā)性運動誘發(fā)性運動障礙，以及偏頭痛和共濟失調(diào)。這些疾病與少數(shù)攜帶純合或復(fù)合雜合突變的患者出現(xiàn)嚴(yán)重的腦病表型和智力障礙有關(guān)。

突觸囊泡糖蛋白 2 (SV2) 是另一種在調(diào)節(jié) SV 初始釋放概率和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同步活動中發(fā)揮重要作用的 SV 蛋白。SV2 由三個旁系同源基因（SV2A、SV2B、SV2C）編碼，這三個基因在神經(jīng)元群體中具有不同的表達模式。SV2 作為誘發(fā) NT 釋放的催化劑發(fā)揮著多種作用：它加速 SV 啟動、增加 RRP 的大小、調(diào)節(jié)突觸小體蛋白的穩(wěn)定性和運輸，增強釋放的 Ca 2+敏感性。值得注意的是，SV2A 主要在抑制性神經(jīng)元中表達，其功能喪失會削弱突觸抑制。因此，攜帶 SV2A 基因點突變的個體會經(jīng)歷癲癇和認(rèn)知缺陷。

8.1.1.3. SV 引水機械。

對接后融合SV的準(zhǔn)備是實現(xiàn)快速同步釋放的重要機制。兩種蛋白質(zhì)對這一進程至關(guān)重要，即Munc-18 (STXBP1)和Munc-13 (UNC13A)，而其他神經(jīng)末梢蛋白，如RIM1、SV2和突觸蛋白I，則具有調(diào)節(jié)作用。Munc-18和Munc-13串聯(lián)是SNARE復(fù)合物正確組裝所必需的，其中Munc-18調(diào)節(jié)突觸素-1參與復(fù)合物的組裝，而Munc-13激活突觸素-1，穩(wěn)定活性區(qū)-SNARE-SV組裝，并保護SNARE復(fù)合物不被ATPase N-乙基馬來酰亞胺敏感因子(NSF)分解 。盡管在一例患有小頭畸形和發(fā)作間期多灶性癲癇樣腦電圖活動的患者中發(fā)現(xiàn)了UNC13A的無義突變，但在一系列癲癇性腦病中，包括Ohtahara綜合征、West綜合征和Rett綜合征，反復(fù)發(fā)現(xiàn)了STXBP1的突變。已知的STXBP1突變超過85種，新生STXBP1突變是導(dǎo)致突觸源性DEE并伴有嚴(yán)重智力障礙的最常見病因之一。

8.1.1.4. 細(xì)胞器酸化和NT負(fù)載。

如上所述，vATPase 在 SV 的主動裝載中起著重要作用，其 NT 數(shù)量令人驚訝地可重復(fù)，構(gòu)成了“量子”。量子可重復(fù)性依賴于 NT 的數(shù)量是釋放概率的重要決定因素，因此只有完全填充的 SV 才有可能被釋放。該機制基于在質(zhì)子梯度完全建立和相應(yīng)的 NT 裝載后，V1 催化胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域與 V0 跨膜質(zhì)子轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)域的解離。由DMXL2基因編碼的突觸蛋白 rabconnectin-3a 嚴(yán)格參與 vATPase 在 SV 中的組裝和摻入。vATPase 在 pH 穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞內(nèi)信號通路中的作用無處不在，在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮著突出的作用。在人類中，編碼vATPase亞基的22個基因中，有16個基因的突變與多種伴有神經(jīng)系統(tǒng)損傷的先天性疾病有關(guān)。最近，ATPV1A的四種不同的新生錯義突變與一系列DEE臨床癥狀相關(guān)，從快速進展的早期腦病到伴有癲癇的輕度智力障礙。出乎意料的是，已鑒定的病理機制并非NT負(fù)荷，而是溶酶體穩(wěn)態(tài)功能障礙影響神經(jīng)元連接。參與vATPase跨膜質(zhì)子泵機制的ATPV0A1的錯義致病變異也與DEE相關(guān)。DMLX2的雜合拷貝數(shù)變異和功能喪失性雙等位基因突變（調(diào)節(jié) v-ATPase 的運輸和活性）與嚴(yán)重的 DEE（Ohtahara 綜合征）相關(guān)，該綜合征具有可疊加的病理機制，包括內(nèi)溶酶體穩(wěn)態(tài)和自噬缺陷，從而導(dǎo)致突觸丟失。

8.1.2. 神經(jīng)末梢內(nèi)突觸小泡運輸?shù)母蓴_。

突觸小泡在神經(jīng)末梢內(nèi)經(jīng)歷一個不停的循環(huán)，旨在保持其在RRP中足夠量的可用性，并在高頻活動期間維持突觸傳遞。因此，任何控制SV內(nèi)吞作用并維持SV循環(huán)池的神經(jīng)末梢蛋白的功能喪失，都可能影響SV的可用性，并損害緊張性高頻放電神經(jīng)元中的NT釋放。由于具有這些特征的神經(jīng)元通常是抑制性中間神經(jīng)元（例如PV陽性神經(jīng)元），因此SV內(nèi)吞作用/循環(huán)的彌漫性障礙通常會導(dǎo)致E/I失衡。

介導(dǎo)內(nèi)吞過程各個步驟的大量基因產(chǎn)物與癲癇和認(rèn)知障礙有關(guān)。這些基因產(chǎn)物包括膜銜接子 AP-2、突觸蛋白 (SYP)、動力蛋白-1 (DNM1)、外殼蛋白網(wǎng)格蛋白 (CLTC)，以及參與活動依賴性大量內(nèi)吞的蛋白質(zhì)，例如 Rab11、TBS1D24 和 AP-1。就 AP-2 而言，四名攜帶該蛋白質(zhì) µ2 亞基點突變的患者出現(xiàn)癲癇和發(fā)育遲緩。突觸蛋白是一種完整的 SV 蛋白，與 VAMP2 相互作用并調(diào)節(jié)其在內(nèi)吞過程中的可用性和檢索。X 連鎖 SYP 基因的無義突變和錯義突變與癲癇和認(rèn)知缺陷有關(guān)。DNM1基因的新生突變會導(dǎo)致 DEE，包括 West 綜合征和 Lennox–Gastaut 綜合征。動力蛋白-1 是一種必需的 GTPase，它通過在出芽囊泡頸部周圍組裝成一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)并由于 GTP 水解產(chǎn)生的機械力而引起收縮來介導(dǎo) SV 裂變。迄今為止已鑒定的大多數(shù)DNM1突變都聚集在 GTPase 結(jié)構(gòu)域內(nèi)。在患有癲癇和智力障礙的患者中，已鑒定出編碼網(wǎng)格蛋白的 CLTC 基因的一系列錯義和無義突變。AP -1、Rab11和TBC1D24的突變也會導(dǎo)致大量內(nèi)吞作用受損。該基因的突變體與癲癇和 DOORS（耳聾、甲營養(yǎng)不良、骨營養(yǎng)不良、智力低下和癲癇）綜合征有關(guān)，它影響與神經(jīng)發(fā)育和突觸傳遞相關(guān)的幾個過程，例如內(nèi)吞作用、內(nèi)體/溶酶體通量和神經(jīng)突生長。突觸蛋白 (Syns) 構(gòu)成一個由三個突觸基因（SYN1、SYN2和SYN3）組成的家族，這些基因編碼 SV 相關(guān)蛋白，調(diào)節(jié) SV 形成、SV 池維護以及功能性 SV 池之間的 SV 運輸。Syn3 是一種發(fā)育同工型，在出生后下調(diào)，而 Syn1 和 Syn2 代表成體同工型。Syn1（純合雌性或半合雄性）、Syn2、Syn1/Syn2和Syn1/Syn2/Syn3基因敲除小鼠均表現(xiàn)出癲癇和自閉癥樣表型，伴有社交互動和認(rèn)知功能障礙。如在其他小鼠模型（例如Grin1和Grin2b）中觀察到的那樣，雜合小鼠沒有表現(xiàn)出明顯的表型。在患有癲癇和/或ASD的患者中已經(jīng)鑒定出一系列無義突變和錯義突變。X連鎖基因SYN1的大多數(shù)無義突變已在癲癇患者中鑒定，他們的癲癇發(fā)作通常由接觸水引起，無論水溫如何。不同程度的發(fā)育遲緩常常相關(guān) 。由于其在調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)活動和穩(wěn)定性中的作用，突觸前蛋白也可以作為抗癲癇藥物的靶點，例如與SV上的SV2結(jié)合的左乙拉西坦。

8.2. 突觸后和細(xì)胞外突觸病

突觸前末梢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)在細(xì)胞外空間擴散，并通過與特定的突觸后受體相互作用將信息傳遞至下游。目前已發(fā)現(xiàn)編碼主要興奮性（谷氨酸）和抑制性（GABA）神經(jīng)遞質(zhì)受體的基因突變，以及參與離子穩(wěn)態(tài)和神經(jīng)遞質(zhì)再攝取的轉(zhuǎn)運蛋白、受體相關(guān)支架蛋白和細(xì)胞外跨突觸蛋白的基因突變。

8.2.1. 離子型神經(jīng)遞質(zhì)受體。

8.2.1.1. NMDA 谷氨酸受體。

NMDA 谷氨酸受體亞基由GRIN基因家族編碼，該家族由七個基因組成：GRIN1（編碼 GluN1 亞基）、GRIN2A–D（編碼 GluN2A 至 D 亞基）和GRIN3A–B（編碼 GluN3A 和 B 亞基）。受體激活需要谷氨酸和甘氨酸的結(jié)合，它們通常被認(rèn)為是共激動劑。功能性 NMDA 受體是由兩個結(jié)合甘氨酸的 GRIN1亞基和兩個結(jié)合谷氨酸的 GRIN2或GRIN3亞基組成的異四聚體。它們對許多生理功能至關(guān)重要，包括神經(jīng)元遷移、突觸連接、神經(jīng)元修剪和存活以及突觸可塑性。它們具有 Ca 2+通透性，并產(chǎn)生緩慢的電壓依賴性突觸電流。

在 NMDA 受體亞基中，GRIN1、GRIN2A和GRIN2B是神經(jīng)發(fā)育障礙患者中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)變異的靶點。攜帶GRIN突變的患者從出生到幼兒期數(shù)年都會出現(xiàn)癲癇。突變可以是遺傳的，也可以是新發(fā)的，并產(chǎn)生一系列表型，從輕度智力障礙到重度發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE)。GRIN1譜包括嚴(yán)重程度不一的 LoF，具有顯性負(fù)效應(yīng)，其特征是嚴(yán)重的智力障礙，伴有失語、癲癇發(fā)作（約 65% 的患者）、肌張力低下、運動障礙、皮質(zhì)盲和全身性腦萎縮 ( 63 )。GRIN2A突變具有 LoF 或 GoF 效應(yīng)，與癲癇和智力障礙有關(guān)，但腦成像正常 ( 58 , 507 , 508 )。癲癇發(fā)作通常起源于顳葉-回腦區(qū)，腦電圖常顯示中央顳葉棘波放電，這種放電在慢波睡眠（CSWS 或 CSWSS）期間可能持續(xù)存在。患者表現(xiàn)出一系列語言/言語問題，有時甚至完全失語。GRIN2B譜以各種 GoF 和 LoF 機制為特征，與GRIN1譜相似，包括發(fā)育遲緩、肌張力低下、癲癇（約 50% 的患者）、運動障礙，有時還會出現(xiàn)皮質(zhì)畸形。GRIN2D 錯義GoF 變異體的表型范圍包括發(fā)育遲緩伴生長停滯、智力障礙、肌張力低下和反射亢進。

目前已針對 7 個GRIN基因分別建立了雜合和純合敲除 (無效) 小鼠模型。攜帶Grin1和Grin2b純合無效突變的小鼠在出生后會致死，而雜合小鼠可以正常存活，但尚未對其進行詳細(xì)的表征。此外，還建立了攜帶在患者身上發(fā)現(xiàn)的突變的敲入小鼠 ( 510 – 512 )。Grin2a +S/644G和Grin2a +/N615K小鼠在純合狀態(tài)下表現(xiàn)出圍產(chǎn)期致死，在雜合狀態(tài)下癲癇發(fā)作傾向增加，并出現(xiàn)行為和認(rèn)知缺陷。Grin2b +/C456Y小鼠表現(xiàn)出焦慮樣行為，Grin2b 水平和 NMDA 電流大幅降低。

8.2.1.2. AMPA 谷氨酸受體。

AMPA 谷氨酸受體由四種亞基組成：GluA1–GluA4 亞基（也稱為 GluR1–4），由GRIA1–GRIA4基因編碼。大多數(shù) AMPA 受體 (AMPAR) 是異四聚體，由 GRIA2 和 GRIA1、GRIA3 或 GRIA4 的對稱“二聚體的二聚體”組成。AMPA 受體與多種輔助蛋白（例如 TARP 和 cornichon）相互作用。從突觸前末端釋放的谷氨酸會觸發(fā) AMPA 受體通道的快速開放，從而產(chǎn)生內(nèi)向陽離子電流。GRIA2 mRNA 通常在p.Q607殘基處進行編輯，該殘基使含有編輯后的 ??GluA2 亞基的成熟受體具有 Ca 2+不通透性。AMPA 電流是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中大多數(shù)興奮性突觸信號傳導(dǎo)的基礎(chǔ)。該過程通常很短暫（大約幾毫秒），因為谷氨酸會迅速解離并從突觸間隙中移除，導(dǎo)致突觸后神經(jīng)元短暫去極化。在具有不同癲癇、言語障礙、智力障礙和自閉癥特征關(guān)聯(lián)的患者中發(fā)現(xiàn)了新生雜合GRIA2突變，這些患者同時具有 GoF 和 LoF 機制。最嚴(yán)重的表型與 p.A639S 突變有關(guān)，該突變導(dǎo)致發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 并在嬰兒期死亡。目前還沒有可用于人類突變的小鼠模型。Gria2 − /−小鼠表現(xiàn)出死亡率增加、運動協(xié)調(diào)性受損和行為異常，而雜合小鼠沒有顯示明顯的表型。GRIA3的新生雜合錯義突變以及基因缺失最初是在一種伴有畸形特征的 X 連鎖智力障礙中發(fā)現(xiàn)的，由于 LoF 機制，這是一種相對較輕的表型。然而，GRIA3突變與更大的表型譜相關(guān)，其中還包括嚴(yán)重的早發(fā)性發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE)。目前還沒有攜帶人類突變的動物模型。最后，GRIA4的新生雜合變異體已在一系列表型中被發(fā)現(xiàn)，這些表型以不同程度的發(fā)育遲緩為特征，從輕度到重度不等，伴有失語、癲癇、步態(tài)異常和行為問題 。

8.2.1.3. GABA 受體。

離子型 GABA (GABA A ) 受體是由多達 3 個亞基組成的五聚體，這些亞基由不同的 GABR 基因（GABRA1–6、GABRB1–3、GABRG1–3、GABRR1–3、GABRD、GABRE、GABRP和GABRQ）編碼。兩個 α 亞基 ( GABRA )、兩個 β 亞基 ( GABRB ) 和一個 γ 亞基 ( GABRG ) 的組合是腦中最常見的功能性受體。GABA A受體是半胱氨酸環(huán)配體門控氯離子/陰離子通道，在細(xì)胞內(nèi)氯離子含量低時，可產(chǎn)生外向抑制電流，從而通過分流效應(yīng)產(chǎn)生超極化并降低膜阻抗。GABA 能突觸作用對于降低神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的興奮性和產(chǎn)生活動節(jié)律至關(guān)重要。突觸 GABA A受體提供短暫但強烈的階段性抑制，而那些突觸外受體可在環(huán)境 GABA 刺激下誘導(dǎo)持久的強直效應(yīng)。GABRA1 、 GABRA2 、 GABRA3 、 GABRA5 、 GABRB1 、 GABRB2 、 GABRB3和GABRG2基因已被確定為新生雜合發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變的靶點 ( 520 ) 。GABRA2 、GABRA3、GABRA5和GABRB1的突變大多與嚴(yán)重表型相關(guān)，而其他 GABA A基因的變異除發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 外，還包括與中度/輕度智力障礙伴癲癇以及不伴智力障礙的家族性癲癇相關(guān)的表型。GABRA1 發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變的嚴(yán)重表型與 Dravet 綜合征的一些臨床特征相似。大多數(shù) GABA A突變通過降低膜靶向性或改變門控特性或 GABA 敏感性誘導(dǎo) LoF（具有顯性負(fù)效應(yīng)）?？傮w而言，GABA A受體的 LoF 會降低神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中的抑制張力，從而產(chǎn)生過度興奮；這種效應(yīng)與降低 GABA 能神經(jīng)元內(nèi)在興奮性的SCN1A突變有相似之處。最近有人提出了GABRD突變的不同功能效應(yīng)該基因編碼GABA A δ亞基，該亞基存在于突觸外受體中，可產(chǎn)生緊張性GABA A電流。攜帶該基因突變的DEE患者會出現(xiàn)全身性癲癇、智力障礙和行為問題。

對已鑒定突變的功能分析表明，含δ亞基的GABA A受體發(fā)生GoF，GABA A電流增加。因此，強直性GABA A誘發(fā)電流增加可能是DEE和神經(jīng)發(fā)育疾病的一種新病理機制。這些患者的電臨床發(fā)現(xiàn)與攜帶GABA攝取轉(zhuǎn)運體SLC6A1/GAT1 LoF突變的患者報告的發(fā)現(xiàn)相似，與類似的致病機制相一致(見下文)。雜合子Gabra1基因敲除小鼠表現(xiàn)出自發(fā)性腦電圖棘波放電，伴有行為失神樣癲癇發(fā)作，并在以后的生活中發(fā)展為肌陣攣性癲癇發(fā)作，符合相對較輕的特發(fā)性全身性癲癇(IGE)表型。Gabrb2基因敲除小鼠不會表現(xiàn)出自發(fā)性癲癇，但更容易癲癇發(fā)作并表現(xiàn)出行為障礙。雜合子Gabrb3基因敲除小鼠表現(xiàn)出癲癇發(fā)作、腦電圖異常和一系列行為缺陷。純合子Gabra3基因敲除小鼠不會出現(xiàn)癲癇發(fā)作。攜帶人類GABRG2 p.Q390X發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變（該突變具有顯性負(fù)效應(yīng)）的小鼠品系與Gabrg2 −/−小鼠相比表現(xiàn)出更嚴(yán)重的表型。在DEE中已鑒定出GABBR2突變，該突變會誘導(dǎo) LoF 并降低慢 GABA 能抑制 。

8.2.2. 突觸轉(zhuǎn)運體。

盡管發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 變體與突觸傳遞沒有直接關(guān)系，但它們也參與了突觸功能。

8.2.2.1. SLC12A5 和 CLCN4。

Cl −對許多生理功能至關(guān)重要，包括 GABA 能抑制。它被主動運輸，其濃度在神經(jīng)元和幾乎所有細(xì)胞類型中受到嚴(yán)格調(diào)節(jié)。陽離子-氯離子共轉(zhuǎn)運體是突觸后質(zhì)膜蛋白，可決定細(xì)胞內(nèi) Cl −穩(wěn)態(tài)，從而直接參與 GABA A電流的產(chǎn)生。該基因家族包括 Na + -Cl −共轉(zhuǎn)運體 (NCC)、Na + -K + -2Cl −共轉(zhuǎn)運體 (NKCC) 和 K + -Cl −共轉(zhuǎn)運體(KCC)。SLC12A5基因僅在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達，編碼神經(jīng)元 KCC2 K + -Cl −共轉(zhuǎn)運體，它是成熟神經(jīng)元中細(xì)胞內(nèi)氯離子的主要排出者。KCC2 活性低可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi) Cl −增加和 GABA 能傳遞去極化。

SLC12A5隱性新生突變已在一系列癲癇疾病中被發(fā)現(xiàn)。最嚴(yán)重的表型是 DEE，其特征為嬰兒癲癇伴游走性局灶性癲癇 (EIMFS)，由 LoF 突變引起，導(dǎo)致 KCC2 表面表達降低并降低蛋白質(zhì)糖基化。

哺乳動物中的CLCN基因家族有9個成員，其中4個編碼質(zhì)膜氯離子通道（CLCN1、CLCN2、CLCNKA、CLCNKB）和5個細(xì)胞內(nèi)2Cl− / H +交換子（CLCN3～7）。其功能尚不完全清楚，但CLCN Cl−通道通過控制細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)參與興奮性調(diào)節(jié)。某些CLCN基因功能障礙會導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾??；尤其是CLCN4的LoF突變會導(dǎo)致一系列表型，包括伴有耐藥性癲癇的嚴(yán)重DEE以及認(rèn)知和行為障礙。

8.2.2.2. SLC1A2 和 SLC6A1。

SLC1A 是由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和/或谷氨酸能突觸前終末表達的質(zhì)膜谷氨酸轉(zhuǎn)運體。它們對于清除和終止突觸釋放的谷氨酸的作用至關(guān)重要。SLC1A2 基因突變已在發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者中發(fā)現(xiàn)，該基因編碼選擇性表達于星形膠質(zhì)細(xì)胞的 EAAT2 谷氨酸轉(zhuǎn)運體。轉(zhuǎn)染細(xì)胞系的功能研究顯示 LoF 和負(fù)顯性，這與細(xì)胞外谷氨酸清除受損相一致。Slc1a2基因敲除小鼠僅在純合子中表現(xiàn)出嚴(yán)重的癲癇表型。

SLC6A1基因編碼 GAT1 GABA 轉(zhuǎn)運體，負(fù)責(zé)將 GABA 重新攝取到突觸前末梢和星形膠質(zhì)細(xì)胞中，這是發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的常見原因。功能研究表明，SLC6A1 發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 突變會誘導(dǎo) GAT1 的 LoF，這可能與負(fù)顯性及 GABA 再攝取減少有關(guān)。Slc6a1 -/-小鼠重現(xiàn)了人類表型的一些特征，包括運動和認(rèn)知障礙，而雜合子Slc6a1 +/-小鼠沒有表現(xiàn)出明顯的表型?？偟膩碚f，該機制可能類似于GABRD突變，后者會增加突觸外 GABA A電流。

8.2.3. 其他突觸后蛋白。

其他受體相關(guān)蛋白基因突變，例如GTP酶SynGAP1和Stargazin，也與神經(jīng)回路興奮性功能障礙和癲癇性腦病有關(guān)。據(jù)報道，跨突觸粘附蛋白基因突變，包括神經(jīng)連接蛋白-1(neurexin-1)、ILRAPL1和Caspr2，在少數(shù)病例中也會導(dǎo)致癲癇。

8.2.4. 細(xì)胞外突觸蛋白。

一組有趣的癲癇相關(guān)基因編碼的蛋白質(zhì)在突觸間隙分泌，并有助于跨突觸通訊和突觸維持。LGI1 基因的功能喪失突變（或 LGI1 中和自身抗體）與伴有認(rèn)知障礙的癲癇有關(guān)。LGI1 是由突觸前和突觸后神經(jīng)元分泌的蛋白質(zhì)，它是連接位于突觸間隙兩側(cè)的整合蛋白 ADAM22 和 ADAM23 的跨突觸結(jié)構(gòu)/功能橋的一部分，該橋通過支架蛋白 PSD95 調(diào)節(jié) AMPA 谷氨酸受體的組裝和組織（圖 8）。編碼突觸分泌蛋白 SRPX2 和 Reelin 的其他基因如果發(fā)生突變，則可能導(dǎo)致癲癇。這些蛋白質(zhì)作為細(xì)胞外突觸組織者，在突觸形成和大腦皮層神經(jīng)元發(fā)育中發(fā)揮作用。就Reelin而言，突變會損害reelin的分泌，而reelin變體會被保留下來，并最終通過自噬途徑降解。

9. 神經(jīng)元管家功能障礙：mTOR和自噬

成熟神經(jīng)元是有絲分裂后細(xì)胞，不會復(fù)制，且終生工作負(fù)荷極高。因此，維護其結(jié)構(gòu)/功能至關(guān)重要。自噬是一種高度保守的結(jié)構(gòu)周轉(zhuǎn)過程，它將功能失調(diào)的大分子和細(xì)胞器引導(dǎo)至溶酶體降解，是神經(jīng)元長期維持其完整性和功能性不可或缺的途徑。除了神經(jīng)元存活外，自噬還在神經(jīng)發(fā)育以及突觸連接的形成和維持中發(fā)揮關(guān)鍵作用。因此，可以想象，由于控制其多步驟過程的基因突變導(dǎo)致的自噬功能障礙，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)發(fā)育障礙，包括DEE。

控制自噬和細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的主要通路之一是mTOR（哺乳動物/雷帕霉素靶點）通路。MTOR是一種非典型的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，由一條非常復(fù)雜的通路激活，該通路整合細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外信號，并嚴(yán)格控制細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)和能量平衡。mTOR最重要的效應(yīng)分子是p70核糖體S6蛋白激酶-1 (p70S6K1)和真核起始因子4E結(jié)合蛋白(4E-BPs)，它們將細(xì)胞外信號（例如神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子和激素）轉(zhuǎn)化為翻譯激活。在神經(jīng)元中，這些靶點表明mTOR參與細(xì)胞生長、神經(jīng)突生長和突觸形成，這些都是神經(jīng)元功能和可塑性的基礎(chǔ)活動。 mTOR 級聯(lián)的最終協(xié)同效應(yīng)物是兩個 mTOR 復(fù)合物：mTORC1，主要與細(xì)胞生長和增殖有關(guān)；mTORC2，主要調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架和樹突生長（562、563 ） 。這里佳學(xué)基因檢測重點關(guān)注 mTORC1，因為迄今為止發(fā)現(xiàn)的幾乎所有致病突變都會影響 mTORC1 級聯(lián)，而 mTORC2 在發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中的影響仍然有限。mTORC1 的激活受到兩個抑制開關(guān)的嚴(yán)格控制，即結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合體 (TSC) 和 GATOR1 復(fù)合物（圖 9）。這兩種復(fù)合物都受到兩個上游復(fù)合物的抑制控制，即抑制 GATOR1 的 GATOR2 和抑制 TSC 的磷脂酰肌醇 3-激酶 (PI3K)/Akt 通路。經(jīng)典 mTOR 通路始于 PI3K/Akt 通路在細(xì)胞外信號（受 PTEN 進一步抑制）作用下的激活，該信號可解除 mTOR 復(fù)合物因 TSC 受到的緊張性抑制。為了發(fā)揮活性，mTOR 需要附著于細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器，這需要 G 蛋白 Rheb 和 Rag（Ragulator 復(fù)合物的一部分）處于活性 GTP 結(jié)合狀態(tài)。Ragulator 復(fù)合物通過與質(zhì)子泵 vATPase 相互作用存在于膜上，是一種鳥嘌呤核苷酸交換因子 (GEF)，可激活 Rag 并允許 mTOR 膜結(jié)合和活化。另一方面，TSC 和 GATOR1 抑制復(fù)合物作為 GTPase 活化蛋白 (GAP) 分別使 Rheb 和 Rag 失活，從而阻斷 mTOR 活化。除了刺激蛋白質(zhì)合成之外，激活的 mTOR 還通過抑制 ULK1 復(fù)合物來抑制自噬，而 ULK1 復(fù)合物通過依次激活 Beclin 復(fù)合物和 WD 重復(fù)磷酸肌醇相互作用蛋白 4 (WIPI4)，激活自噬體與酸性溶酶體的成熟和融合，形成自噬溶酶體質(zhì)子泵vATPase及其輔助蛋白在調(diào)節(jié)mTOR活化以及自噬進程中起著核心作用，這使得Ragulator能夠?qū)拥郊?xì)胞器膜上，進而募集并激活mTORC1復(fù)合物（圖9 ）。

 

 

毫不奇怪，PI3K-mTOR 通路各個組成部分和調(diào)節(jié)級聯(lián)的突變會導(dǎo)致 mTOR 通路失調(diào)，特別是過度激活，從而導(dǎo)致 DEE，即所謂的 mTOR 病，這種病通常與皮質(zhì)發(fā)育畸形有關(guān)。mTOR 病包括一系列耐藥性癲癇綜合征，從明顯無病變的局灶性癲癇到與腦畸形相關(guān)的結(jié)節(jié)性硬化癥 (TSC)、FCDII 和 HME。mTOR 通路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性在保證對細(xì)胞生存和適應(yīng)關(guān)鍵過程的完全控制的同時，也提供了一些基因，這些基因的突變會影響關(guān)鍵的神經(jīng)元過程，并導(dǎo)致發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE)。首個已發(fā)現(xiàn)的原型 mTOR 病變是與TSC1或TSC2基因的種系/體細(xì)胞突變相關(guān)的 TSC，這些突變會消除 TSC 對下游 mTOR 復(fù)合物 1 (mTORC1) 的抑制制動，并導(dǎo)致包括大腦在內(nèi)的多種組織中的 mTOR 過度活躍。隨后，高通量測序發(fā)現(xiàn)了一系列導(dǎo)致 mTOR 過度活躍的種系和新生體細(xì)胞突變，這些突變涉及抑制復(fù)合物（PI3K、PTEN、AKT3、TSC1、TSC2、RHEB、DEPDC5、NPRL2和NPRL3 ）的功能喪失或MTOR的功能獲得性過度活躍變體。mTOR 病變的動物模型通常以癲癇表型為特征。Pten、Tsc1、Tsc2和Depdc5 基因敲除小鼠以及Mtor 基因敲入小鼠，均能重現(xiàn)人類的 mTOR 病表型，表現(xiàn)為皮質(zhì)區(qū)域發(fā)育不良，皮質(zhì)增大，神經(jīng)元異位和肥大，以及癲癇。組成性和全身性 mTOR 過度活躍會導(dǎo)致胚胎致死，因此條件性模型已被用于有效復(fù)制人類病理。除了發(fā)育不良表型外，mTOR 過度活躍還會導(dǎo)致過度興奮。）。這不僅歸因于樹突和軀體肥大以及混響連接形成的發(fā)育不良回路的內(nèi)在不穩(wěn)定性，而且還取決于主要皮質(zhì)神經(jīng)元的增強的內(nèi)在興奮性以及突觸前和突觸后水平的興奮性突觸傳遞的增強，從而促進 E/I 失衡。mTORopathies 的另一個有趣特征涉及體細(xì)胞突變的相對頻率，這些突變可能主要發(fā)生在大腦發(fā)育過程中，并在大腦皮層神經(jīng)元群體中建立鑲嵌狀態(tài)。遺傳種系突變與獲得性體細(xì)胞突變之間的交叉（“二次打擊”）導(dǎo)致雜合性丟失或鑲嵌復(fù)合雜合性，從而可將潛在缺陷轉(zhuǎn)化為受限大腦區(qū)域中的明顯表型。這一現(xiàn)象在人類和實驗?zāi)Ｐ椭卸嫉玫搅饲宄淖C實，在這些實驗?zāi)Ｐ椭?，通過宮內(nèi)電穿孔和/或 RNA 干擾復(fù)制了 Depdc5 的“體細(xì)胞”敲低，從而產(chǎn)生了局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良。mTOR過度活躍導(dǎo)致癲癇性腦病的機制之一是通過自噬失調(diào)，而自噬過程與神經(jīng)元的存活和可塑性密切相關(guān) 。如上所述，神經(jīng)元自噬是一個受嚴(yán)格調(diào)控的過程，其中 mTOR 抑制會釋放 ULK1 激活劑，后者與 AMPK 一起激活自噬啟動劑 Beclin 復(fù)合物（由 VPS34、VPS15、Ambra1 和 Beclin1 組成），該復(fù)合物被募集到吞噬泡上，刺激磷脂酰肌醇 3-磷酸 (PI3P) 的產(chǎn)生和 WIPI 蛋白的結(jié)合。這使得 LC3-I 轉(zhuǎn)化為磷脂酰乙醇胺結(jié)合的 LC3-II，這是激活自噬的基本信號（圖 9）。mTOR 和 AMPK 代表控制自噬的陰陽機制：這兩條通路不僅對潛在的自噬過程施加相反的控制，而且 AMPK 還會刺激 TSC 復(fù)合物，使 mTOR 在自噬激活期間保持非活性。自噬的最終共同途徑是成熟的自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，囊泡內(nèi)容物最終在自噬溶酶體中降解并釋放到細(xì)胞質(zhì)中。該過程受自噬蛋白 EPG5 和 SNX14 調(diào)控，需要細(xì)胞器內(nèi)部酸化才能進行蛋白水解。EPG5和SNX14的雙等位基因突變分別導(dǎo)致 Vici 綜合征，一種罕見而嚴(yán)重的先天性多系統(tǒng)疾病，其特征是胼胝體衰竭、白內(nèi)障、眼皮膚色素減退、心肌病和聯(lián)合免疫缺陷，以及一種小腦共濟失調(diào)和智力障礙。酸化由 vATPase 提供，vATPase 是一種多功能質(zhì)子泵，可調(diào)節(jié)多種細(xì)胞過程，包括膜運輸、受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用、SV 循環(huán)和 NT 加載。酸化是自噬進展所必需的，藥物或 vATPase 變體會損害質(zhì)子梯度的積累，從而阻止自噬。vATPase 由水解 ATP 的 V1 胞漿結(jié)構(gòu)域和將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到細(xì)胞器內(nèi)部的 V0 跨膜結(jié)構(gòu)域組成。盡管vATPase的質(zhì)子泵活性存在于所有組織中，但由于腦組織在胞吐作用和自噬中發(fā)揮多種功能，因此尤其容易受到vATPase缺陷的影響。在人類中，多達22個基因編碼V1和V2復(fù)合物的多個冗余亞基，從而允許組成具有特定特性和組織表達的不同vATPase復(fù)合物。

最近，在患有不同嚴(yán)重程度的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的患者中描述了編碼 V1 亞基 A的ATP6V1A的幾種雜合或雙等位基因突變，從伴有癲癇的中度智力障礙到伴有過早死亡的早發(fā)性發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) ( 477 , 576 )。ATP6V1A變體會影響溶酶體穩(wěn)態(tài)和自噬，當(dāng)在突觸后神經(jīng)元中表達時，會損害神經(jīng)突發(fā)育和興奮性突觸連接的形成/維持。ATP6V1A缺陷最近也與神經(jīng)元損傷和神經(jīng)退行性變有關(guān)。ATP6V1A沉默的神經(jīng)元顯示網(wǎng)絡(luò)活動降低和突觸蛋白改變，這與 ATP6V1A 在神經(jīng)元成熟和活動中的關(guān)鍵作用一致。

此外，已知 vATPase 復(fù)合物的輔助蛋白（其調(diào)節(jié)其功能和向細(xì)胞器的運輸）的突變，在小鼠模型中也會導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)發(fā)育障礙，如癲癇，并損害大腦發(fā)育。在患有神經(jīng)發(fā)育障礙和暴發(fā)性變性的患者中發(fā)現(xiàn)了ATP6AP2 （一種 vATPase 輔助蛋白）的從頭變體。在小鼠模型和患者神經(jīng)元中， ATP6AP2的功能喪失會導(dǎo)致溶酶體和自噬缺陷，從而損害神經(jīng)元存活，揭示了這種 vATPase 調(diào)節(jié)劑在腦功能中的關(guān)鍵作用（578 ）。最近發(fā)現(xiàn)DMXL2基因中的純合隱性和復(fù)合雜合突變會導(dǎo)致與 Ohtahara 綜合征和過早死亡相關(guān)的嚴(yán)重且快速進展的 DEE。該基因編碼囊泡蛋白 DMXL2（也稱為 rabconnectin-3a），它是 WD40 重復(fù) (WDR) 蛋白家族的成員，在腦組織中高度表達，調(diào)節(jié) vATPase 的運輸和活性，并與 SV 相關(guān) G 蛋白 Rab3A 相互作用。Dmxl2 沉默的小鼠海馬神經(jīng)元中重現(xiàn)了溶酶體穩(wěn)態(tài)改變和自噬缺陷，表現(xiàn)為神經(jīng)突伸長受損和突觸丟失。Dmxl2 −/−小鼠是胚胎致死的，而雜合的Dmxl2小鼠表現(xiàn)出腦畸形，揭示了Dmxl2在腦發(fā)育中的滲透作用。

這些數(shù)據(jù)證實了自噬失調(diào)在皮質(zhì)發(fā)育和癲癇發(fā)生的改變中起著主要作用，并表明臨床表型的嚴(yán)重程度和神經(jīng)退行性的程度取決于神經(jīng)元發(fā)育的階段以及由于自噬受損的應(yīng)激狀態(tài)導(dǎo)致的突觸傳遞和神經(jīng)元存活受損的具體后果。

10. 尋求個性化治療方法

目前，大多數(shù)發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 療法針對的是個體癥狀，例如癲癇發(fā)作，而不是潛在的疾病機制。對于許多發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 患者來說，即使針對潛在病因優(yōu)化了抗癲癇藥物 (ASM)，也無法控制癲癇發(fā)作，而在癲癇發(fā)作得到控制的患者中，發(fā)育障礙和其他合并癥通常仍然很嚴(yán)重。此外，由于具有相同類型臨床癲癇發(fā)作的患者對 ASM 的反應(yīng)可能不同，因此癲癇發(fā)作背后的病理生理事件顯然不僅在獨特的癲癇發(fā)作綜合征和特定病因之間有所不同，而且對于相同類型癲癇發(fā)作也可能是多因素的。發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 動物模型的顯著增長使得測試幾種實驗藥物的臨床前研究可以在不同的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 動物模型中得到測試（表 4）。急性和慢性癲癇痙攣模型均已用于研究痙攣預(yù)防效果，其方案包括誘導(dǎo)前用藥（急性模型和某些慢性模型）、痙攣控制/停止（慢性模型：多次打擊，TTX） 、高峰節(jié)律失常（ TTX模型）以及病情改善或抗癲癇發(fā)生（慢性模型：多次打擊，ARX KI） 。在現(xiàn)有的模型中，由于結(jié)構(gòu)性損傷，ISS 多次打擊大鼠模型顯示出對現(xiàn)有 ISS 療法（ACTH、氨己烯酸）的抵抗。唯一用于研究高位節(jié)律失常影響的模型是TTX模型，該模型允許在青春期后動物身上測試多個電極對腦電圖的影響。這在嚙齒動物模型中具有技術(shù)挑戰(zhàn)性，因為這些模型僅在早期發(fā)育受限時期出現(xiàn)痙攣，此時頭骨較小且脆弱。產(chǎn)前倍他米松/產(chǎn)后NMDA模型表明，產(chǎn)前倍他米松會增加對促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）的敏感性，盡管它會增加NMDA誘發(fā)痙攣的嚴(yán)重程度。該模型已被用于探索被認(rèn)為介導(dǎo)ACTH效應(yīng)的通路（即鹽皮質(zhì)激素受體信號傳導(dǎo)）的藥理學(xué)治療作用。在這些臨床前試驗中測試的治療方法中，兩種藥物最終獲得了 ISS 的孤兒藥地位（卡里斯巴酯，CPP-115）。一份針對患有耐藥性 ISS 嬰兒的病例報告中也測試了 CPP-115，與氨己烯酸相比，CPP-115 的痙攣和癲癇發(fā)作控制有顯著改善。為了支持 mTOR 抑制劑雷帕霉素對多重打擊模型中痙攣的良好效果，最近的臨床病例報告表明，使用 mTOR 抑制劑依維莫司治療結(jié)節(jié)性硬化癥相關(guān) ISS 的嬰兒可能有益。

表 4.在發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 模型中測試的實驗藥物

在篩選 Dravet 綜合征的新療法方面也取得了顯著進展，研究既包括嚙齒動物研究，也包括斑馬魚的高通量研究。一個值得注意的進展是，美國食品藥品監(jiān)督管理局( FDA )最近批準(zhǔn)芬氟拉明（一種 5-OH-色胺再攝取抑制劑）用于治療 Dravet 綜合征，這是基于臨床前和臨床試驗提供的證據(jù)。

這些臨床前藥物試驗面臨的一個挑戰(zhàn)是如何比較不同模型的研究結(jié)果，因為物種不同（大鼠與其他動物模型）、誘導(dǎo)方案不同、藥物暴露的發(fā)育時期不同，治療方案也不同（治療前與治療后）。希望識別指導(dǎo)治療實施的生物標(biāo)志物將有助于降低在臨床試驗中篩選有希望的候選藥物的風(fēng)險，并優(yōu)化治療方案和設(shè)計。

臨床實踐中，選擇 ASM 治療發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 主要受到開放標(biāo)簽研究的累積經(jīng)驗以及在病因同質(zhì)的條件下進行的有限數(shù)量的藥物試驗的影響。對于大多數(shù) DEE，治療選擇依賴于假設(shè)的藥物對臨床和 EEG 現(xiàn)象學(xué)的作用，并且仍然局限于緩解癥狀和癲癇管理的一般原則。市售 ASM 通常根據(jù)其主要作用方式分組（影響電壓依賴性鈉通道、鈣電流、GABA 活性、谷氨酸受體的藥物，以及具有其他作用機制的藥物；表 5），盡管許多藥物的確切作用機制仍然未知或假設(shè)有多種作用。與其他疾病一樣，發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的治療可能包括常規(guī)藥物或重新利用的療法（即，具有可能在完全不相關(guān)的疾病中使用過的特定作用）。

表 5.治療發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的主要藥物及靶向通路/分子

直到最近，發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中的分子遺傳學(xué)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了大量知識，并且對潛在疾病機制的了解不斷增加，才使得設(shè)計針對遺傳性發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的病因特異性試驗成為可能（https://clinicaltrials.gov/ct2/home）（例如，參見表6和補充表 S2，網(wǎng)址為https://doi.org/10.6084/m9.figshare.17694728.v2）。

表 6.發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 臨床試驗

當(dāng)臨床、腦電圖和影像學(xué)檢查結(jié)果提示致癇區(qū)局灶性定位，且由此產(chǎn)生的神經(jīng)功能缺損不比癲癇本身嚴(yán)重時，癲癇手術(shù)治療仍是最佳選擇之一。例如，對于結(jié)節(jié)性硬化癥（TSC）癲癇患者，即使存在多處皮質(zhì)病變，在兩次氣道平滑肌細(xì)胞（ASM）治療失敗后，也應(yīng)考慮手術(shù)治療；接受手術(shù)的TSC患者（包括患有嬰兒痙攣癥的患者）在癲癇手術(shù)后，有50%-60%的機會獲得長期無癲癇發(fā)作( 610 )。

基因療法是治療發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的一種有前途的替代方法。醫(yī)學(xué)上基因療法的增長部分是通過開發(fā)使用病毒載體的安全有效的基因傳遞方法實現(xiàn)的。這些載體經(jīng)過改造，可以避免在人體細(xì)胞中復(fù)制，并將特定患者體內(nèi)突變基因的野生型傳遞到正確的細(xì)胞靶標(biāo)中。病毒載體傳遞的基因產(chǎn)物在需要糾正基因缺陷的細(xì)胞中表達，由特定的啟動子保證。對于 DEE，這種治療方法有一些缺點，因為大多數(shù)病毒載體只能攜帶有限量的 DNA（因此不能用于替代像SCN1A這樣的大基因）。此外，為了繞過血腦屏障 (BBB)，需要通過腦室內(nèi)注射將它們注入腦部?；谙傧嚓P(guān)病毒 (AAV) 載體的基因治療有可能克服后者的局限性，因為已證明不同的 AAV 血清型能夠穿過血腦屏障 (BBB)，因此可用于實施基于它們的基因遞送策略來治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。包括用于治療發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的 AAV 在內(nèi)的基因治療存在一些主要的技術(shù)限制。遞送需要針對整個大腦，因為大多數(shù)發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 與廣泛的腦功能障礙有關(guān)。彌漫性且不可逆地改變神經(jīng)元的基因組成可能是一個令人擔(dān)憂的前景，因為導(dǎo)致發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的一些基因缺陷源于功能喪失和功能獲得效應(yīng)，而過量用藥會導(dǎo)致其自身的病理。由于該疾病的潛在 X 連鎖或體細(xì)胞嵌合體基因變異，劑量和分布更加復(fù)雜，只有一半或一小部分細(xì)胞需要補充轉(zhuǎn)基因遞送。其他限制與遞送應(yīng)在成熟網(wǎng)絡(luò)建立之前的關(guān)鍵時期實現(xiàn)這一事實有關(guān)。

另一種可能通過遺傳物質(zhì)糾正細(xì)胞內(nèi)突變影響的方法是使用反義寡核苷酸 (ASO)，即與特定靶 mRNA 互補的單鏈脫氧核糖核苷酸，與靶 mRNA 結(jié)合后會改變其剪接、阻止其翻譯或促進其降解。ASO 通常鞘內(nèi)給藥。最近，在具有致病患者SCN8A突變 p.Arg1872Trp (R1872W) 的 Cre 依賴性表達的條件性小鼠模型中進行的研究證明，針對Scn8a突變轉(zhuǎn)錄本的 ASO 給藥可延遲癲癇發(fā)作并提高存活率，這表明降低SCN8A轉(zhuǎn)錄本是治療兒童難治性癲癇的一種有前途的方法。Li 等人進行的另一項研究證實了 ASO 的有效性。這些作者證明，通過中樞給藥間隙聚體反義寡核苷酸（ASO）靶向降低Scn2a Q/+小鼠的Scn2a mRNA表達，可以減少自發(fā)性癲癇發(fā)作，并顯著延長治療動物的壽命。這些結(jié)果表明，人類SCN2A間隙聚體反義寡核苷酸（ASO）同樣可以影響SCN2A獲得功能性DEE患者的生活。由于反義寡核苷酸（ASO）可以調(diào)節(jié)剪接，因此可以利用它們來增加翻譯mRNA的產(chǎn)生。TANGO（靶向增強核基因輸出）方法通過調(diào)節(jié)自然發(fā)生的非生產(chǎn)性剪接事件來增加靶基因和蛋白質(zhì)的表達，最近已在唐氏綜合征動物模型中用于增加Scn1a轉(zhuǎn)錄本和Nav1.1蛋白的表達。在這些模型中，在出生后第 2 天或第 14 天單次腦室內(nèi)注射鉛 ASO 可降低腦電圖癲癇發(fā)作和癲癇猝死 (SUDEP) 的發(fā)生率，這表明 TANGO 可能為 DS 的治療提供一種獨特的、基因特異性的方法。

ASO 還可用于調(diào)節(jié) miRNA 的活性，miRNA 是一種“多途徑”調(diào)控分子。成熟的 miRNA 是通過多步驟過程生成的。它們最初轉(zhuǎn)錄為相對較大（甚至超過 1 kb）的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，稱為 pri-miRNA。它在細(xì)胞核內(nèi)被 Drosha 酶切割，產(chǎn)生 60 到 70 個核苷酸 (nt) 的莖環(huán) pre-miRNA，隨后從細(xì)胞核運輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)。Dicer 酶識別 pre-miRNA 并切割莖環(huán)，留下不完整的 ∼21 到 23 nt miRNA 雙鏈體，兩端各有一個 ∼2 nt 的 3′ 突出端。pre-miRNA 雙鏈體熱力學(xué)穩(wěn)定性較差的一端隨后被上傳到 Argonaute (Ago) 蛋白內(nèi)的結(jié)合口袋中，形成 RNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物 (RISC)。然后，載有 miRNA 的 RISC 沿著 mRNA 尋找互補結(jié)合位點，一旦找到含有 ∼7 到 8 個 nt 種子匹配的 mRNA 靶標(biāo) [通常在 3′ 非翻譯區(qū) (UTR) 內(nèi)]，便會觸發(fā)靶標(biāo)降解或翻譯抑制。由于目前已有 300 多項關(guān)于 miRNA 和癲癇的研究，并且在實驗?zāi)Ｐ秃腿祟悩颖局邪l(fā)現(xiàn) 100 多種不同的 miRNA 發(fā)生了改變 [EpimiRBase ]，miRNA 可能代表一類新型分子，可使用 ASO 將其作為靶向分子，以治療發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中的癲癇。

基因治療也可以通過內(nèi)源性基因編輯來糾正患者細(xì)胞中的特定基因缺陷。這種方法不是基于在不能正確表達特定基因的細(xì)胞中表達該基因的野生型，而是基于用野生型序列替換內(nèi)源性突變基因的特定部分（例如，突變的側(cè)翼）。成簇的規(guī)律間隔回文重復(fù)序列 (CRISPR)-Cas9 是一種基因編輯技術(shù)，它能夠快速、廉價且相對輕松地糾正基因組中的錯誤并打開或關(guān)閉細(xì)胞和生物體中的基因。這種基因編輯技術(shù)有許多實驗室應(yīng)用，包括快速生成細(xì)胞和動物模型、功能基因組篩選、細(xì)胞基因組活體成像以及基因治療。 CRISPR-Cas9 包含兩個基本組成部分：用于匹配所需靶基因的向?qū)?RNA 和 Cas9（CRISPR 相關(guān)蛋白 9），Cas9 是一種導(dǎo)致雙鏈 DNA 斷裂的內(nèi)切酶，從而可以對基因組進行修改。CRISPR-Cas9 最令人興奮的應(yīng)用之一是它可用于治療由單基因突變引起的遺傳疾病。此類疾病的例子包括囊性纖維化 (CF)、杜氏肌營養(yǎng)不良癥 (DMD) 和血紅蛋白病。CRISPR-Cas9 系統(tǒng)的一種改良版本，稱為死 Cas9 (dCas9)，可以進行定制，以在培養(yǎng)的神經(jīng)元和 DS 小鼠模型的腦組織中獲得對Scn1a基因的強大且高度特異性的激活，這表明 dCas9 可能是治療 DS 和其他由基因劑量改變引起的疾病的有效靶向方法。在將 CRISPR-Cas9 的潛力轉(zhuǎn)化為有效的臨床治療之前，仍存在許多挑戰(zhàn)。事實上，其臨床轉(zhuǎn)化受到效率參差不齊、脫靶效應(yīng)以及有時載體大小不足以承載必要遺傳物質(zhì)的阻礙。此外，還需要一種合適的載體來安全地遞送 Cas9 核酸酶編碼基因并在體內(nèi)引導(dǎo) RNA，而無任何相關(guān)毒性。為了解決這個問題，有人提出使用 AAV 載體。然而，這種遞送系統(tǒng)可能太小，無法有效轉(zhuǎn)導(dǎo) Cas9 基因?？梢允褂酶〉?Cas9 基因，但這對療效有額外的影響。

11.結(jié)論

多種遺傳決定的或有時是獲得性的病因可能會嚴(yán)重改變興奮性和抑制性神經(jīng)元活動之間的平衡，并導(dǎo)致發(fā)育中大腦中廣泛的癲癇發(fā)生。如果致病缺陷對生理性腦功能造成嚴(yán)重后果，則疊加的癲癇會給已經(jīng)受損的神經(jīng)發(fā)育過程增加臨床負(fù)擔(dān)。如果致病缺陷僅輕微影響生理性腦發(fā)育和功能，則任何疊加的嚴(yán)重癲癇發(fā)生過程都會導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)發(fā)育惡化。高級皮質(zhì)功能的發(fā)育是最復(fù)雜和最脆弱的過程，并且會受到最嚴(yán)重的影響。在發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的背景下，損傷可能具有相對選擇性，例如，語言、記憶、注意力或執(zhí)行功能受到不同程度的損傷。全身性嚴(yán)重認(rèn)知障礙或自閉癥特征可能是廣泛的癲癇發(fā)生過程的結(jié)果。盡管發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 有多種病因和多種臨床模式，涉及許多基因，這些基因的表達改變可能影響神經(jīng)細(xì)胞功能的不同方面，但癲癇活動干擾大腦功能并產(chǎn)生此類模式的機制往往相對有限。中度興奮過度會擾亂皮質(zhì)處理，具有時間和解剖特異性。擾亂與伴隨興奮過度的 EEG 事件時間鎖定，并特定于所涉及解剖區(qū)域所代表的模態(tài) 。在發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 中觀察到的冗余和頻繁的 EEG 異常可能導(dǎo)致廣泛的皮質(zhì)功能障礙，即使在癲癇發(fā)作活動尚未過度表現(xiàn)時，也可能表現(xiàn)為早期認(rèn)知衰退的跡象。發(fā)病時間、網(wǎng)絡(luò)分布和致癇過程的持續(xù)時間都會影響發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 的表現(xiàn)方式，有時與其特定病因密切相關(guān)，有時則無關(guān)。相似的解剖臨床背景在不同個體中可能伴有截然不同的發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 形式。從這個角度來看，盡管發(fā)育性癲癇性腦病 (DEE) 精準(zhǔn)治療方法的開發(fā)理想情況下應(yīng)針對致病機制，但傳統(tǒng)的抗癲癇藥物療法，即旨在減輕冗余癲癇活動對腦生理功能的影響的療法，仍然具有重要作用。

(責(zé)任編輯：佳學(xué)基因)