隨著生物信息學的飛速發展, 特發性全面性癲癇(Genetic generalized epilepsy, GGE)發病被證實與遺傳因素密切相關, 越來越多的易感基因被發現, 同時其發病機制亦陸續被深入研究。大部分的突變基因為編碼離子通道蛋白的基因, 但離子通道基因突變僅能解釋GGE的少數家系或散發病例, 故對GGE的易感基因與發病機制進行闡明, 有利于GGE的后續遺傳學研究。
引用本文： 吳凌超, 肖波, 龍莉莉. 特發性全面性癲癇易感基因的研究. 癲癇雜志, 2017, 3(1): 44-49. doi: 10.7507/2096-0247.20170007 復制
癲癇是神經系統常見疾病，全球的癲癇患病率約為5.0‰~11.2‰，全球約有5 000萬的活動性癲癇患者。我國的癲癇患病率為7.2‰，其中半數以上在10歲以前起病，嚴重影響小兒身心健康發育[1]。特發性全面性癲癇(Genetic generalized epilepsy，GGE)，既往稱特發性全面性癲癇(Idiopathic generalized epilepsy，IGE)，是指除遺傳因素以外，不具有其他潛在病因的癲癇與癲癇綜合征，約占全部癲癇的40%~50%。GGE是全身性發作的類型，其所有發作一開始即為全身性，主要發作類型為典型失神發作、肌陣攣發作、全面強直-陣攣發作單獨或組合出現，腦電圖(EEG)表現為普遍性、兩側同步性、對稱性的放電。GGE主要包括良性家族性新生兒癲癇(Benign familial neonatal sezuires BFNS)、嬰兒肌陣攣癲癇(Myoclonic epilepsy of infancy，MEI)、肌陣攣-猝倒發作的癲癇、肌陣攣失神癲癇、僅全身性強直-陣攣性發作的癲癇、兒童失神癲癇(Childhood absence epilepsy，CAE)、青少年失神癲癇(Juvenile absence epilepsy，JAE)、青少年肌陣攣癲癇(Juvenile myclonic epilepsy，JME)、伴熱性驚厥的全面性癲癇(GEFS+)。GGE綜合征是一種常見的復雜疾病，具有幾乎完全遺傳病因，但具有可變的表型[2]。隨著分子生物學在臨床醫學中的應用，近年來GGE的基因檢測和發病機制的研究是成為世界神經科學領域的熱點，GGE是一類多基因共同致病的疾病，遺傳方式多樣，包括易感基因突變(單基因、多基因遺傳、線粒體基因突變)和拷貝數變異(Copy number variations，CNV)(染色體畸變、DNA序列重復擴展)。以上突變很可能在GGE的發生過程中起重要作用。GGE患者可能擁有共同的特定易感基因，但癲癇遺傳具有表型異質性、遺傳異質性、外顯率不定的特點，故單一易感基因不是唯一的致病因素。相關文獻及資料表明，大部分GGE的易感基因突變與離子通道的病變相關，亦與溶質轉運子、其他蛋白突變相關，但所占比例較少[3]。本文總結了與GGE相關的基因突變及相應致病機制，方便應用于GGE易感基因的診斷性檢測及GGE發病的預測性檢測。現將GGE的相關研究(表 1)綜述如下。
表1
特發性全面性癲癇各綜合征易感基因
1 良性家族性新生兒癲癇
既往BFNS被分類在GGE中，現認為是一種新生兒局灶性癲癇發作。BFNS是罕見的，常染色體顯性遺傳性疾病，出生后2~3 d起病，4~6個月后自行緩解的無熱性驚厥，主要為多發局灶性或全身強直-陣攣性抽搐，有時表現為一側或者兩側面肌痙攣、強直姿勢，可伴有呼吸暫停和紫紺，但無神經系統缺陷和器官損傷。多于生后第2~3天起病，有陣攣或呼吸暫停發作，腦電圖(EEG)無特異性異常。至今研究發現，BFNS多與KCNQ2和KCNQ3基因突變相關，1989年，Leppert等[4]對一遺傳四代的家系進行連鎖分析，將致病基因固定于染色體20q13.3，亦是當時第一個定位于基因的特發性癲癇。后陸續由Lewiset等將KCNQ2和KCNQ3致病基因分別定位于染色體20q13.3和8q24上[5]。M型鉀通道由2個Q2, 2個Q3亞單位組成，M通道電流是一種具有電壓依賴性的慢激活/失活的外向鉀電流，對于調節神經沖動發放頻率、維持和穩定神經元興奮性等起重要作用。當在體外表達時，KCNQ2和KCNQ3能形成具有與M型鉀通道相同特征的異源四聚通道。KCNQ家族基因所編碼的電壓門控型鉀通道結構都頗為相似，為4個相同或不同的α亞基構成的四聚體。M電流在控制神經元興奮性中起主要作用。這種鉀離子電流能被毒覃堿所抑制，稱為M電流(IM)。IM被抑制后，細胞膜易發生去極化，神經元在接受興奮性沖動時易爆發多個動作電位，使神經元興奮性增高，誘發癲癇。KCNQ2和KCNQ3基因突變可以起M通道門控特性改變，致IM減少，導致BFNS[6]。還有研究指出，編碼Na+/K+轉運ATP酶的基因(如ATPlA2)，也與BFNS發生相關[7]。
2 嬰兒肌陣攣癲癇
MEI主要或僅僅表現為肌陣攣。肌陣攣可能是自發性或者反射性，或者兩種情況均有。常有驚厥或癲癇家族史，可見于1~2歲的健康嬰兒，發病于6個月~3歲之間，特征是短暫爆發的全身性肌陣攣。肌陣攣發作主要累及頭、眼球、上肢和膈肌，肌陣攣發作短暫，單獨或者叢集出現，發作頻率和強度不同。臨床表現為點頭，而身體的屈曲或背伸罕見。肌陣攣抽動時，上肢常常向上、向外突然抬舉，而眼球可向上轉動。短暫的發聲，可能源于膈(肌)的收縮，有時伴肢體的肌陣攣抽動。MEI患兒可有智力發育延緩及輕度人格障礙，1/5患兒有光敏性誘因。良性MEI的EEG為雙側同步的棘慢波或者綜合多棘波。適當的治療可控制MEI的發作。根據對既往散發病例的研究及2016年5月Takehiko Inui等[8]對兩個家系研究報道，EEF1A2突變可能與MEI相關，但具體發病機制暫有待進一步研究。
3 兒童期失神癲癇
CAE可見于6~7歲學齡兒童，其特征是每日數次至數十次的頻繁失神。CAE相關易感基因在GGE中最多，亦最具代表性。自1995年發現第一個癲癇易感基因CHRNA4(煙堿型乙酰膽堿受體)以來，迄今為止，約發現26個基因與癲癇的發病相關，其中約有15個基因為CAE的易感基因。癲癇致病基因編碼的蛋白涵括了離子通道、溶質轉運子和其他蛋白，包括電壓依賴性離子通道(Na+、K+、Ca2+通道亞基等)，配體門控性離子通道(煙堿型乙酰膽堿受體亞基)和y氨基丁酸受體亞基(GABA)等。癲癇致病基因大多數是編碼離子通道的基因[9]，第一個非離子通道的癲癇易感基因是2002年發現的LGI1(Leucine-rich glioma inactivated 1)[10]。眾多CAE易感基因中，一類編碼鈣離子通道的基因，如CACNAlH基因，編碼T型鈣通道(Cav3.2)。CACNAlH基因突變使Cav3.2通道激活時間、失活時間均延長，最終總效應使從細胞外流入細胞內的鈣離子增多，神經元興奮性增強，導致CAE的發生[11]。另一類與CAE密切相關的離子通道編碼基因為編碼GABA-A受體的相關基因。在CAE患兒中，發現了編碼GABA-A受體1亞基的GABRAI基因的突變[12]，并且在進一步的功能、形態及生化方面的研究中，均發現GABRAl突變導致了其編碼的GABA-A受體的功能喪失。突變型GABA-A受體不能正常地整合在細胞膜上，使得GABA-A能突觸抑制減弱，從而引發癇樣放電。最新的研究還發現，GABA-A受體β3亞基(G32R)突變使GABA-A受體通道電流密度明顯減小，平均通道開放時間減少[13]。除了鈣離子通道和GABA-A受體相關基因外，氯離子通道相關基因CLCN2也被認為是CAE和其他GGEs的主要易感基因之一。CLCN2編碼電壓依賴性氯離子通道CLC-2。CLC-2主要表達于受GABA能抑制的神經元上，維持GABA抑制性反應所需的細胞內低氯環境。CLCN2基因突變很可能導致了細胞內氯離子的蓄積，減弱了GABA能的抑制作用；而另一些突變雖未改變氯離子通道的電流，但卻使氯離子通道的電壓門控特性發生了變化，氯離子通道變得更易被激活[14]具體所有易感基因及基因表達產物見表 2。
表2
兒童失神癲癇易感基因
4 青少年期失神癲癇
JAE發生在青春發育期前后，發作頻率少于兒童期失神癲癇，散發而非每天發作。常伴有全身強直-陣攣發作，對治療反應好。一項多中心臨床研究指出：是編碼葡萄糖轉運體的基因，發生SLC2A1突變的JAE病例約占JAE總數的10%，但4歲以后基因突變，對發病的影響可能會大幅減少[15]。具體位點與發病機制暫未有更進一步的研究。
5 青少年肌陣攣癲癇
JME的特征性表現是發生在青春期的雙側臂部的單次或反復的不規則、無節律的陣攣性跳動。有些患者可突然跌倒，無意識障礙。本病可遺傳，男女無差別。發作常在覺醒后不久，可為剝奪睡眠所激發。常為光敏性，對適當治療反應好。JME的發病機制和病理生理學暫未完全明確。JME有些易感基因可能與其他GGE的亞型重疊[16, 17]。現階段研究表明，位于6p12-p11的基因EFHC1、位于5q34-q35的基因GABRA1[18, 19]和位于8q, 3p, 3q, 1p的基因ClCN2，以上3個基因，為較明確的JME發作易感基因。有學者運用連鎖研究方法，提出易感基因EFHC1位于6p11-12，HLA-6p21.3，15q14和5q34區域。最近Suzuki等在荷蘭進行的研究縮小其明確范圍為6p11-12。伯利茲，洛杉磯和墨西哥的回顧性研究亦描述了EFHC1突變導致JME，EFHC1不像其他癲癇基因，不編碼離子通道，但調控與電壓依賴性鈣通道，與其相互作用，并具有凋亡活性[20]。法國-加拿大一大型家系研究表明，GABRA1同為JME的易感基因，基因位點為5q34。GABRA1編碼GABA-A受體，使GABA-A受體α1亞基發生突變，改變GABA-A亞基的數目及其在配體門控氯離子通道五聚體結構內的位置，并抑制Cl-電流，從而影響神經元抑制效應[21]。但研究同時亦發現，GABRA1編碼GABA-A受體α1亞基的基因座5q34，與GABRG2的基因座重疊，而GABRG2是GEFS+綜合征以及缺乏癲癇伴熱性驚厥的易感基因之一。同時亦有文獻報道，JME的連鎖不平衡與染色體6p21，特別是在BRD2(RING3)基因[22]，及其啟動子區域內的突變密切相關。BRD2亦是JME的主要易感基因。據Haug等報道，他們在ClCN2基因中檢測到一個新的多態性基因。編碼CLC-2電壓門控氯通道(CLCN2基因)的基因位于8q, 3p, 3q26, 1p，并被GABA所抑制。位于染色體3q26上的易感性位點最為相關[23]。ClCN2是第一個既是罕見癲癇的主要基因突變，又是常見癲癇的序列變異，從而導致了一系列的表型效應。所有突變通過不同的功能改變導致神經元興奮性。但在其他CLCN2的家系研究報道中：在一個家系中，先證者患有JME，而在另一個家系中，先證者患有部分性癲癇，因此推斷ClCN2是多于一種類型的癲癇的主要易感基因。
6 伴熱性驚厥的全面性癲癇
GEFS+為常染色體顯性癲癇綜合征，其特征在于相同家族中有多種廣義的主要癲癇表型。到目前為止，主要發現有以下幾個與GEFS+相關，較為明確的易感基因：SCN1A, SCN2A, SCN1B和GABRG2[24-29]。SCN1A、SCN2A、SCN1B分別編碼鈉離子通道α1, α2 and β1亞基，GABRG2主要編碼GABA-A受體γ-2亞基。大多數與GEFS+相關的基因突變已在SCN1A中發現，迄今為止，SCN1A是GEFS+發現最多易感基因位點的重要基因。非嚴重GEFS+表型與SCN1A中的錯義突變密切相關。SCN1A和SCN1B的突變，共同占有17%的GEFS+的家族性病例的突變[30]。不同SCN1A的功能性突變導致不同的通道狀態改變，例如加快失活速度或加速從失活狀態恢復。最近進行的SCN1A功能研究，該基因突變導致電壓依賴性通道門控的改變，使通道過度興奮[31]。另一突變的研究顯示，SCN1A使鈉通道在激活狀態時失活速度減慢[32]。這些功能研究說明SCN1A突變通過不同的機制導致GEFS+，但主要是通過抑制鈉通道失活導致神經元興奮過度。關于SCN1B，以前在GEFS+家系研究(C121W)[33]中描述了鈉通道的β-1亞基中的突變。最近報道了與GEFS+相關的SCN1B第二突變(I70_E74del)[34]。在另一家系研究中，6例患者為熱性驚厥，熱性驚厥加或僅有早發性失神發作癲癇，這表明SCN1B的突變亦可能引發失神發作。關于GABRG2，最近已在成人癲癇中描述了GABA-A受體亞基基因的突變。GEFS+和CAE伴熱性驚厥，均與編碼GABA-A受體γ-2亞基的GABRG2基因突變密切相關。在非洲爪蟾卵母細胞中表達的GABA-A突變體，受體的初步功能分析表明K289M基因突變導致的GABA-A受體γ-2亞基改變，降低GABA動作電位的幅度。最近一項哺乳動物細胞系電生理的研究中，重新評估了C121W突變的功能效應[35]。該研究得出結論，C121W突變對鈉離子通道功能和腦鈉通道的亞細胞分布造成影響，使神經元興奮性升高，誘發CAE。這是由鈉離子通道β1亞基功能調節失調和細胞黏附能力下降引起，而不是由鈉通道失活的減慢引起。具體總結見表 3。
表3
伴熱性驚厥的全面性癲癇易感基因
7 僅有全面強直-陣攣發作的特發性全面性癲癇
僅有全面強直-陣攣發作的特發性全面性癲癇(GGE-GTCS)是全面性癲癇的一個亞類, 約占癲癇患者的5%~10%。主要臨床表現為意識喪失與全身強直抽搐, EEG可發現2.5~5.0 Hz棘慢復合波, 此類患者常伴有某種程度的學習障礙和社會功能下降, 對其正常生活造成嚴重影響。雖然GGE-GTCS的發生有一定遺傳背景, 但其具體發病機制仍未明確。最近一項研究表明，常染色體3q26上CLCN2基因內含子18的146位上的1個多態性位點146T→C可能是IGE-GTCS患者的一個相關性位點。其機制可能通過影響一些細胞核內的蛋白質結合，從而改變CLC-2通道氯離子電流的強弱。已知3q26該位點為CLCN2基因位點，編碼電壓依賴性氯離子通道CLC-2[36]。研究發現CLCN2基因3個突變：M200fsx231、74_117del和G715E突變與IGE-GTCS發作相關。后有研究者將以上3個突變在體外轉染人HEK_293細胞，進行功能研究，發現M200fsx231、74_117del突變使CLC-2通道的電流量降低；G715E突變改變了氯離子通道的電壓依賴門控性，使細胞膜去極化及過度興奮的產生，從而引起癲癇發作。而通過研究發現，不排除SCN2A基因附近的D2S111和D2S124區域的多態性變異，在IGE-GTCS的病因學中起重要作用[37]。其機制尚未探討完全。
8 結語
隨著基礎醫學，尤其是分子生物學在臨床醫學中的應用，給人類很多遺傳性疾病帶來很大的進展。而近年來，癲癇的基因檢測便是神經科學領域中最重要的進展之一。發現癲癇的易感基因給患者帶來福音，幫助明確癲癇病變類型及是否有后代遺傳性。診斷性檢測，檢驗結果呈陽性可以助于明確診斷，提供重要的預后和治療信息，避免其他醫療檢查資源的消耗。預測性檢測，陰性結果可安撫患者的抑郁，焦慮心理，減少對癲癇發作的擔憂及相應情緒。陽性的檢測結果可讓患者對癲癇發作做好準備，并且在一定程度上預測是否具有后代遺傳性。但同時不可避免的是，癲癇的基因研究也有其局限性。癲癇本身就是一個復雜疾病，多基因遺傳病，具有多種臨床表現及分類，各種分類可能有其表現的重疊，意味著癲癇遺傳具有一定的復雜性：表型異質性、遺傳異質性、外顯率不確定。同一種GGE亞型可能有不同的基因突變位點，多種基因突變位點共同影響發作類型；而不同的GGE亞型，可能有相同的基因突變位點，這可能是由于其臨床表現重疊所導致的。GGE作為多因素、復雜性狀遺傳病，具有幾個或許多易感基因，其通過疊加效應和與環境因素相互作用，最后產生最終的表型。即使在所謂的單基因癲癇中，家族成員之間和家族之間的表型變化，亦取決于于修飾基因與環境或發育因素相互作用的影響。多個GGE亞型，可以存在于同一家族中，甚至在具有單個基因缺陷的那些家族中。這就給癲癇的易感基因發現與研究帶來挑戰。
目前對GGE的基因研究方式有：全基因組測序，全外顯子測序，panel目標基因突變分析，突變掃描，FISH，Array-CGH，SNP array，MLPA，連鎖分析，甲基化分析，蛋白質截段監測，Southern blot等。單基因家族癲癇研究有其自身的局限性，全基因組研究消耗大，產出小，故該領域目前正轉向外顯子測序和panel目標突變分析，突變掃描，以在常見遺傳性癲癇中尋找特殊的易感基因及基因突變位點。就目前的研究進展，發現較明確的易感基因及位點的GGE亞型為CAE，達10余種，最多，亦最有代表性，影響產物涵括各種離子通道、溶質轉運子、其他蛋白突變。CAE鈣通道基因的遺傳學研究可能是GGE基因研究的較佳切入點。JME、BFNS、GEFS+亦有非常多的相關研究。MEI很可能是年齡依賴性GGE發作的最早形式，其發作相當一部分有光敏誘因，但現階段分子生物學研究暫較少，未來可對MEI進行進一步研究。對于在成人癲癇中最常見的僅有全身性強直-陣攣發作的癲癇，其易感基因尚未有確切而充分的研究，希望亦可在這方面行進一步充分探討和研究。而對于以后的基因研究，可從相關方面進行測序與基因關聯分析，希望通過更大的樣本量，探討更多更明確的GGE潛在分子生物學信息。
癲癇是神經系統常見疾病，全球的癲癇患病率約為5.0‰~11.2‰，全球約有5 000萬的活動性癲癇患者。我國的癲癇患病率為7.2‰，其中半數以上在10歲以前起病，嚴重影響小兒身心健康發育[1]。特發性全面性癲癇(Genetic generalized epilepsy，GGE)，既往稱特發性全面性癲癇(Idiopathic generalized epilepsy，IGE)，是指除遺傳因素以外，不具有其他潛在病因的癲癇與癲癇綜合征，約占全部癲癇的40%~50%。GGE是全身性發作的類型，其所有發作一開始即為全身性，主要發作類型為典型失神發作、肌陣攣發作、全面強直-陣攣發作單獨或組合出現，腦電圖(EEG)表現為普遍性、兩側同步性、對稱性的放電。GGE主要包括良性家族性新生兒癲癇(Benign familial neonatal sezuires BFNS)、嬰兒肌陣攣癲癇(Myoclonic epilepsy of infancy，MEI)、肌陣攣-猝倒發作的癲癇、肌陣攣失神癲癇、僅全身性強直-陣攣性發作的癲癇、兒童失神癲癇(Childhood absence epilepsy，CAE)、青少年失神癲癇(Juvenile absence epilepsy，JAE)、青少年肌陣攣癲癇(Juvenile myclonic epilepsy，JME)、伴熱性驚厥的全面性癲癇(GEFS+)。GGE綜合征是一種常見的復雜疾病，具有幾乎完全遺傳病因，但具有可變的表型[2]。隨著分子生物學在臨床醫學中的應用，近年來GGE的基因檢測和發病機制的研究是成為世界神經科學領域的熱點，GGE是一類多基因共同致病的疾病，遺傳方式多樣，包括易感基因突變(單基因、多基因遺傳、線粒體基因突變)和拷貝數變異(Copy number variations，CNV)(染色體畸變、DNA序列重復擴展)。以上突變很可能在GGE的發生過程中起重要作用。GGE患者可能擁有共同的特定易感基因，但癲癇遺傳具有表型異質性、遺傳異質性、外顯率不定的特點，故單一易感基因不是唯一的致病因素。相關文獻及資料表明，大部分GGE的易感基因突變與離子通道的病變相關，亦與溶質轉運子、其他蛋白突變相關，但所占比例較少[3]。本文總結了與GGE相關的基因突變及相應致病機制，方便應用于GGE易感基因的診斷性檢測及GGE發病的預測性檢測。現將GGE的相關研究(表 1)綜述如下。
表1
特發性全面性癲癇各綜合征易感基因
1 良性家族性新生兒癲癇
既往BFNS被分類在GGE中，現認為是一種新生兒局灶性癲癇發作。BFNS是罕見的，常染色體顯性遺傳性疾病，出生后2~3 d起病，4~6個月后自行緩解的無熱性驚厥，主要為多發局灶性或全身強直-陣攣性抽搐，有時表現為一側或者兩側面肌痙攣、強直姿勢，可伴有呼吸暫停和紫紺，但無神經系統缺陷和器官損傷。多于生后第2~3天起病，有陣攣或呼吸暫停發作，腦電圖(EEG)無特異性異常。至今研究發現，BFNS多與KCNQ2和KCNQ3基因突變相關，1989年，Leppert等[4]對一遺傳四代的家系進行連鎖分析，將致病基因固定于染色體20q13.3，亦是當時第一個定位于基因的特發性癲癇。后陸續由Lewiset等將KCNQ2和KCNQ3致病基因分別定位于染色體20q13.3和8q24上[5]。M型鉀通道由2個Q2, 2個Q3亞單位組成，M通道電流是一種具有電壓依賴性的慢激活/失活的外向鉀電流，對于調節神經沖動發放頻率、維持和穩定神經元興奮性等起重要作用。當在體外表達時，KCNQ2和KCNQ3能形成具有與M型鉀通道相同特征的異源四聚通道。KCNQ家族基因所編碼的電壓門控型鉀通道結構都頗為相似，為4個相同或不同的α亞基構成的四聚體。M電流在控制神經元興奮性中起主要作用。這種鉀離子電流能被毒覃堿所抑制，稱為M電流(IM)。IM被抑制后，細胞膜易發生去極化，神經元在接受興奮性沖動時易爆發多個動作電位，使神經元興奮性增高，誘發癲癇。KCNQ2和KCNQ3基因突變可以起M通道門控特性改變，致IM減少，導致BFNS[6]。還有研究指出，編碼Na+/K+轉運ATP酶的基因(如ATPlA2)，也與BFNS發生相關[7]。
2 嬰兒肌陣攣癲癇
MEI主要或僅僅表現為肌陣攣。肌陣攣可能是自發性或者反射性，或者兩種情況均有。常有驚厥或癲癇家族史，可見于1~2歲的健康嬰兒，發病于6個月~3歲之間，特征是短暫爆發的全身性肌陣攣。肌陣攣發作主要累及頭、眼球、上肢和膈肌，肌陣攣發作短暫，單獨或者叢集出現，發作頻率和強度不同。臨床表現為點頭，而身體的屈曲或背伸罕見。肌陣攣抽動時，上肢常常向上、向外突然抬舉，而眼球可向上轉動。短暫的發聲，可能源于膈(肌)的收縮，有時伴肢體的肌陣攣抽動。MEI患兒可有智力發育延緩及輕度人格障礙，1/5患兒有光敏性誘因。良性MEI的EEG為雙側同步的棘慢波或者綜合多棘波。適當的治療可控制MEI的發作。根據對既往散發病例的研究及2016年5月Takehiko Inui等[8]對兩個家系研究報道，EEF1A2突變可能與MEI相關，但具體發病機制暫有待進一步研究。
3 兒童期失神癲癇
CAE可見于6~7歲學齡兒童，其特征是每日數次至數十次的頻繁失神。CAE相關易感基因在GGE中最多，亦最具代表性。自1995年發現第一個癲癇易感基因CHRNA4(煙堿型乙酰膽堿受體)以來，迄今為止，約發現26個基因與癲癇的發病相關，其中約有15個基因為CAE的易感基因。癲癇致病基因編碼的蛋白涵括了離子通道、溶質轉運子和其他蛋白，包括電壓依賴性離子通道(Na+、K+、Ca2+通道亞基等)，配體門控性離子通道(煙堿型乙酰膽堿受體亞基)和y氨基丁酸受體亞基(GABA)等。癲癇致病基因大多數是編碼離子通道的基因[9]，第一個非離子通道的癲癇易感基因是2002年發現的LGI1(Leucine-rich glioma inactivated 1)[10]。眾多CAE易感基因中，一類編碼鈣離子通道的基因，如CACNAlH基因，編碼T型鈣通道(Cav3.2)。CACNAlH基因突變使Cav3.2通道激活時間、失活時間均延長，最終總效應使從細胞外流入細胞內的鈣離子增多，神經元興奮性增強，導致CAE的發生[11]。另一類與CAE密切相關的離子通道編碼基因為編碼GABA-A受體的相關基因。在CAE患兒中，發現了編碼GABA-A受體1亞基的GABRAI基因的突變[12]，并且在進一步的功能、形態及生化方面的研究中，均發現GABRAl突變導致了其編碼的GABA-A受體的功能喪失。突變型GABA-A受體不能正常地整合在細胞膜上，使得GABA-A能突觸抑制減弱，從而引發癇樣放電。最新的研究還發現，GABA-A受體β3亞基(G32R)突變使GABA-A受體通道電流密度明顯減小，平均通道開放時間減少[13]。除了鈣離子通道和GABA-A受體相關基因外，氯離子通道相關基因CLCN2也被認為是CAE和其他GGEs的主要易感基因之一。CLCN2編碼電壓依賴性氯離子通道CLC-2。CLC-2主要表達于受GABA能抑制的神經元上，維持GABA抑制性反應所需的細胞內低氯環境。CLCN2基因突變很可能導致了細胞內氯離子的蓄積，減弱了GABA能的抑制作用；而另一些突變雖未改變氯離子通道的電流，但卻使氯離子通道的電壓門控特性發生了變化，氯離子通道變得更易被激活[14]具體所有易感基因及基因表達產物見表 2。
表2
兒童失神癲癇易感基因
4 青少年期失神癲癇
JAE發生在青春發育期前后，發作頻率少于兒童期失神癲癇，散發而非每天發作。常伴有全身強直-陣攣發作，對治療反應好。一項多中心臨床研究指出：是編碼葡萄糖轉運體的基因，發生SLC2A1突變的JAE病例約占JAE總數的10%，但4歲以后基因突變，對發病的影響可能會大幅減少[15]。具體位點與發病機制暫未有更進一步的研究。
5 青少年肌陣攣癲癇
JME的特征性表現是發生在青春期的雙側臂部的單次或反復的不規則、無節律的陣攣性跳動。有些患者可突然跌倒，無意識障礙。本病可遺傳，男女無差別。發作常在覺醒后不久，可為剝奪睡眠所激發。常為光敏性，對適當治療反應好。JME的發病機制和病理生理學暫未完全明確。JME有些易感基因可能與其他GGE的亞型重疊[16, 17]。現階段研究表明，位于6p12-p11的基因EFHC1、位于5q34-q35的基因GABRA1[18, 19]和位于8q, 3p, 3q, 1p的基因ClCN2，以上3個基因，為較明確的JME發作易感基因。有學者運用連鎖研究方法，提出易感基因EFHC1位于6p11-12，HLA-6p21.3，15q14和5q34區域。最近Suzuki等在荷蘭進行的研究縮小其明確范圍為6p11-12。伯利茲，洛杉磯和墨西哥的回顧性研究亦描述了EFHC1突變導致JME，EFHC1不像其他癲癇基因，不編碼離子通道，但調控與電壓依賴性鈣通道，與其相互作用，并具有凋亡活性[20]。法國-加拿大一大型家系研究表明，GABRA1同為JME的易感基因，基因位點為5q34。GABRA1編碼GABA-A受體，使GABA-A受體α1亞基發生突變，改變GABA-A亞基的數目及其在配體門控氯離子通道五聚體結構內的位置，并抑制Cl-電流，從而影響神經元抑制效應[21]。但研究同時亦發現，GABRA1編碼GABA-A受體α1亞基的基因座5q34，與GABRG2的基因座重疊，而GABRG2是GEFS+綜合征以及缺乏癲癇伴熱性驚厥的易感基因之一。同時亦有文獻報道，JME的連鎖不平衡與染色體6p21，特別是在BRD2(RING3)基因[22]，及其啟動子區域內的突變密切相關。BRD2亦是JME的主要易感基因。據Haug等報道，他們在ClCN2基因中檢測到一個新的多態性基因。編碼CLC-2電壓門控氯通道(CLCN2基因)的基因位于8q, 3p, 3q26, 1p，并被GABA所抑制。位于染色體3q26上的易感性位點最為相關[23]。ClCN2是第一個既是罕見癲癇的主要基因突變，又是常見癲癇的序列變異，從而導致了一系列的表型效應。所有突變通過不同的功能改變導致神經元興奮性。但在其他CLCN2的家系研究報道中：在一個家系中，先證者患有JME，而在另一個家系中，先證者患有部分性癲癇，因此推斷ClCN2是多于一種類型的癲癇的主要易感基因。
6 伴熱性驚厥的全面性癲癇
GEFS+為常染色體顯性癲癇綜合征，其特征在于相同家族中有多種廣義的主要癲癇表型。到目前為止，主要發現有以下幾個與GEFS+相關，較為明確的易感基因：SCN1A, SCN2A, SCN1B和GABRG2[24-29]。SCN1A、SCN2A、SCN1B分別編碼鈉離子通道α1, α2 and β1亞基，GABRG2主要編碼GABA-A受體γ-2亞基。大多數與GEFS+相關的基因突變已在SCN1A中發現，迄今為止，SCN1A是GEFS+發現最多易感基因位點的重要基因。非嚴重GEFS+表型與SCN1A中的錯義突變密切相關。SCN1A和SCN1B的突變，共同占有17%的GEFS+的家族性病例的突變[30]。不同SCN1A的功能性突變導致不同的通道狀態改變，例如加快失活速度或加速從失活狀態恢復。最近進行的SCN1A功能研究，該基因突變導致電壓依賴性通道門控的改變，使通道過度興奮[31]。另一突變的研究顯示，SCN1A使鈉通道在激活狀態時失活速度減慢[32]。這些功能研究說明SCN1A突變通過不同的機制導致GEFS+，但主要是通過抑制鈉通道失活導致神經元興奮過度。關于SCN1B，以前在GEFS+家系研究(C121W)[33]中描述了鈉通道的β-1亞基中的突變。最近報道了與GEFS+相關的SCN1B第二突變(I70_E74del)[34]。在另一家系研究中，6例患者為熱性驚厥，熱性驚厥加或僅有早發性失神發作癲癇，這表明SCN1B的突變亦可能引發失神發作。關于GABRG2，最近已在成人癲癇中描述了GABA-A受體亞基基因的突變。GEFS+和CAE伴熱性驚厥，均與編碼GABA-A受體γ-2亞基的GABRG2基因突變密切相關。在非洲爪蟾卵母細胞中表達的GABA-A突變體，受體的初步功能分析表明K289M基因突變導致的GABA-A受體γ-2亞基改變，降低GABA動作電位的幅度。最近一項哺乳動物細胞系電生理的研究中，重新評估了C121W突變的功能效應[35]。該研究得出結論，C121W突變對鈉離子通道功能和腦鈉通道的亞細胞分布造成影響，使神經元興奮性升高，誘發CAE。這是由鈉離子通道β1亞基功能調節失調和細胞黏附能力下降引起，而不是由鈉通道失活的減慢引起。具體總結見表 3。
表3
伴熱性驚厥的全面性癲癇易感基因
7 僅有全面強直-陣攣發作的特發性全面性癲癇
僅有全面強直-陣攣發作的特發性全面性癲癇(GGE-GTCS)是全面性癲癇的一個亞類, 約占癲癇患者的5%~10%。主要臨床表現為意識喪失與全身強直抽搐, EEG可發現2.5~5.0 Hz棘慢復合波, 此類患者常伴有某種程度的學習障礙和社會功能下降, 對其正常生活造成嚴重影響。雖然GGE-GTCS的發生有一定遺傳背景, 但其具體發病機制仍未明確。最近一項研究表明，常染色體3q26上CLCN2基因內含子18的146位上的1個多態性位點146T→C可能是IGE-GTCS患者的一個相關性位點。其機制可能通過影響一些細胞核內的蛋白質結合，從而改變CLC-2通道氯離子電流的強弱。已知3q26該位點為CLCN2基因位點，編碼電壓依賴性氯離子通道CLC-2[36]。研究發現CLCN2基因3個突變：M200fsx231、74_117del和G715E突變與IGE-GTCS發作相關。后有研究者將以上3個突變在體外轉染人HEK_293細胞，進行功能研究，發現M200fsx231、74_117del突變使CLC-2通道的電流量降低；G715E突變改變了氯離子通道的電壓依賴門控性，使細胞膜去極化及過度興奮的產生，從而引起癲癇發作。而通過研究發現，不排除SCN2A基因附近的D2S111和D2S124區域的多態性變異，在IGE-GTCS的病因學中起重要作用[37]。其機制尚未探討完全。
8 結語
隨著基礎醫學，尤其是分子生物學在臨床醫學中的應用，給人類很多遺傳性疾病帶來很大的進展。而近年來，癲癇的基因檢測便是神經科學領域中最重要的進展之一。發現癲癇的易感基因給患者帶來福音，幫助明確癲癇病變類型及是否有后代遺傳性。診斷性檢測，檢驗結果呈陽性可以助于明確診斷，提供重要的預后和治療信息，避免其他醫療檢查資源的消耗。預測性檢測，陰性結果可安撫患者的抑郁，焦慮心理，減少對癲癇發作的擔憂及相應情緒。陽性的檢測結果可讓患者對癲癇發作做好準備，并且在一定程度上預測是否具有后代遺傳性。但同時不可避免的是，癲癇的基因研究也有其局限性。癲癇本身就是一個復雜疾病，多基因遺傳病，具有多種臨床表現及分類，各種分類可能有其表現的重疊，意味著癲癇遺傳具有一定的復雜性：表型異質性、遺傳異質性、外顯率不確定。同一種GGE亞型可能有不同的基因突變位點，多種基因突變位點共同影響發作類型；而不同的GGE亞型，可能有相同的基因突變位點，這可能是由于其臨床表現重疊所導致的。GGE作為多因素、復雜性狀遺傳病，具有幾個或許多易感基因，其通過疊加效應和與環境因素相互作用，最后產生最終的表型。即使在所謂的單基因癲癇中，家族成員之間和家族之間的表型變化，亦取決于于修飾基因與環境或發育因素相互作用的影響。多個GGE亞型，可以存在于同一家族中，甚至在具有單個基因缺陷的那些家族中。這就給癲癇的易感基因發現與研究帶來挑戰。
目前對GGE的基因研究方式有：全基因組測序，全外顯子測序，panel目標基因突變分析，突變掃描，FISH，Array-CGH，SNP array，MLPA，連鎖分析，甲基化分析，蛋白質截段監測，Southern blot等。單基因家族癲癇研究有其自身的局限性，全基因組研究消耗大，產出小，故該領域目前正轉向外顯子測序和panel目標突變分析，突變掃描，以在常見遺傳性癲癇中尋找特殊的易感基因及基因突變位點。就目前的研究進展，發現較明確的易感基因及位點的GGE亞型為CAE，達10余種，最多，亦最有代表性，影響產物涵括各種離子通道、溶質轉運子、其他蛋白突變。CAE鈣通道基因的遺傳學研究可能是GGE基因研究的較佳切入點。JME、BFNS、GEFS+亦有非常多的相關研究。MEI很可能是年齡依賴性GGE發作的最早形式，其發作相當一部分有光敏誘因，但現階段分子生物學研究暫較少，未來可對MEI進行進一步研究。對于在成人癲癇中最常見的僅有全身性強直-陣攣發作的癲癇，其易感基因尚未有確切而充分的研究，希望亦可在這方面行進一步充分探討和研究。而對于以后的基因研究，可從相關方面進行測序與基因關聯分析，希望通過更大的樣本量，探討更多更明確的GGE潛在分子生物學信息。
