常染色體顯性遺傳夜間額葉癲癇（Autosomal dominant nocturnal frontal lobe epilepsy，ADNFLE）首先由 Lugaresi 等描述，是第一個發現致病基因的癲癇綜合征。迄今為止，已鑒定出的可能致病基因有CHRNA4、CHRNB2、CHRNA2、KCNT1、DEPDC5、CRH、CABP4，外顯率 70%～80%，但已發現的基因僅能解釋部分患者的病因，不同種族仍具有較大的遺傳異質性。文章回顧了 ADNFLE 近幾年的流行病學、臨床體征、致病基因研究及基因測序技術等，為已發現的致病基因提供解釋，并為未來尋找新的基因提供方向。
引用本文： 張欣, 林衛紅. 常染色體顯性遺傳夜間額葉癲癇的基因學研究現狀. 癲癇雜志, 2019, 5(2): 116-119. doi: 10.7507/2096-0247.20190021 復制
常染色體顯性遺傳夜間額葉癲癇（Autosomal dominant nocturnal frontal lobe epilepsy，ADNFLE）發病年齡范圍為嬰兒（2 月齡）到成人（56 歲），主要于 7～12 歲的兒童發病，90% 患者第一次發作在 20 歲前，男女發病率無明顯差別。ADNFLE 的患病率尚無報道，但隨著對該疾病的逐漸認識及基因測序技術的不斷發展，相關報道不斷增多。
ADNFLE 的發作特點多表現為夜間成串、刻板且短暫發生的運動發作（20～50 s），多發生于非動眼睡眠期，尤其是入睡后不久或者覺醒前[1, 2]，白天發作罕見，多提示疾病控制不佳，本綜合征具體表現為擊打樣過度運動、肌張力姿勢障礙或肢體與軀體強直，經常伴有陣攣成分，可伴有精神障礙及認知功能障礙，2/3 的患者在發作前有軀體感覺、精神或者自主神經癥狀先兆，發作時患者通常無意識障礙，發作后睡眠可立即恢復，壓力、疲勞、飲酒能使發作頻率增加。發作頻率不等，有些患者每周或每月有程度不等的叢集性發作，個別患者每夜均有發作。
該疾病的診斷需結合臨床表現、家族史、影像學、腦電圖（EEG）等綜合確定，大部分患者神經系統體格檢查正常，影像學檢查多無特殊表現，發作期 EEG 多表現為額區或以額區為主的局灶性或繼發全面性癇樣放電，常見的節律為陣發性棘（尖）波或者棘（尖）慢波[3]，棘波多為 8～11 Hz，發作間期 EEG 多正常，睡眠期 EEG 偶爾可見癲癇樣放電。ADNFLE 的癲癇發作雖終生存在但不隨年齡增長而進展，相反，大多數患者中年后病情減輕，部分患者至 50～60 歲可能僅出現既往發作的片段，癲癇發作類型可隨年齡增長而變化，需要長期使用抗癲癇藥物（AEDs）治療。卡馬西平為 ADNFLE 治療的首選藥物，其藥理作用為阻止鈉通道、異聚體乙酰膽堿受體通道[4]，對神經元煙堿受體（包括突變的 α2 亞基和野生型 α2 亞基）產生非競爭性的通道抑制作用，但因代謝產物有毒副作用，近年來多選用奧卡西平治療。然而也有報道提出吸煙、經皮注射尼古丁對患者有治療效果，其治療機制可能為尼古丁導致部分的 nAChR（煙堿型乙酰膽堿受體）脫敏，可用于對卡馬西平耐藥的 ADNFLE 患者[5]。Milligan 等[6]認為奎尼丁作為鉀離子通道阻滯劑可治療 KCNT1 突變所致的 ADNFLE。但 Mullen 等[7]證實奎尼丁對 ADNFLE 的成人和青少年沒有效果且可導致心臟驟停等不良后果。Puligheddu 等[8]研究表明非諾貝特輔助治療降低了藥物難治性 ADNFLE 患者的癲癇發作頻率，其治療機制可能為非諾貝特類藥物可負性調節 β2-containing nachr 的功能。近期研究表明，拉考酰胺可通過選擇性地促進鈉電壓依賴性通道的緩慢失活，穩定超敏神經元膜的做用，對 ADNFLE 患者的癲癇發作進行有效控制[9, 10]。
1 常染色體顯性遺傳夜間額葉癲癇致病基因鑒定及研究進展
1.1 國外相關研究
nAChR 是一種由 5 個亞基圍成的門控通道，對鈉、鉀、鈣等多種離子均具有通透性，不同亞基功能不同，CHRNA4 是第一個被證實的 ADNFLE 致病基因，由分布在約 17 kb 基因組 DNA 上的 6 個外顯子組成[11]。Steinlein 等[12]在一個大型的澳大利亞家系中將致病區域定位于染色體 20q13.2-q13.3，1995 年通過聚合酶鏈反應和限制性分析的方法發現一錯義突變，該突變使第 248 位密碼子中絲氨酸被苯丙氨酸取代，1997 年又發現 CHRNA4 基因中 M2 結構域中的新突變，將 3 個核苷酸（GCT）插入到 M2 結構域的 C 末端編碼區中[13]，隨著一代測序技術的發展，之后又陸續發現一些基因突變，已發現的 CHRNA4 突變最終導致離子通道對鈣離子的通透性降低[14-18]。
腦中的主要功能性 nAChR 是由 a4 和 b2 亞基組成的五聚體，這些亞基的第二跨膜（M2）結構域相互作用形成離子通道的壁，因此 CHRNB2 基因是致病基因的候選者。Rempel 等[19]首次分析 CHRNB2 的具體結構，CHRNB2 是第二個被證實的致病基因，該基因有 12 個外顯子，編碼區主要分布于第五外顯子中。De Fusco 發現 CHRNB2 上的 V287L 突變可導致突觸前 nAChRs 的長時間激活；Fusco 等[20]發現 CHRNB2 的 M2 結構域內 V287M 突變；Bertrand 等[21]發現位于跨膜區域突變 I312M；Díaz-Otero 等[22]發現第二跨膜結構域內的 c.859G>A 轉換（V287M）。Shiba 等[23]在 ADNFLE 患者身上發現 V286L 錯義突變，以上突變均使對乙酰膽堿的敏感性增加。
CHRNA2 是第三個被發現的致病基因，是由 Aridon 在一個意大利家系中發現，現已發現共 3 個錯義突變，分別為 p.Ile279Asn、p.Ile297Ahe，c.754T>C（p.Tyr252His），以上突變使受體對乙酰膽堿的敏感性改變，從而影響 nAchR 的功能[24-26]。Heron 等[27]應用全基因組外顯子測序技術結合連鎖定位分析發現 KCNT1 為可能的 ADNFLE 致病基因。Lim CX 等[28]證明了 KCNT1 的相關突變導致功能顯著增加，KCNT1 是目前發現的最大的鉀離子通道，位于 9q34.3，包括 31 個外顯子[29]。M?ller 等[30]發現 KCNT1 突變與除 ADNFLE 和嬰兒惡性遷移局灶性發作（MMFSI）之外的表型相關，考慮多灶性癲癇和心臟紊亂有關，目前認為的致病機制有使錐體神經元的放電頻率增加、中間神經元興奮性抑制減弱使得得網絡系統去抑制，從而引起癲癇發作[28]。癲癇發作類型包括：ADNFLE、MMFSI、大田原綜合征、夜間局灶性癲癇[31]。Evely 通過全外顯子測序的方法首次證實 KCNT1 突變導致通道的膜表達顯著降低[32]。
Ishida 用全基因組外顯子測序技術發現 DEPDC5 為 ADNFLE 的致病基因[33]，約 13% 的 ADNFLE 為該基因突變致病。Baulac 和 Picard [34, 35]后續紛紛證實其致病性。DEPDC5 位于 22q12，其含有 1 603 個氨基酸，43 個外顯子，其突變具體產生癲癇發作的機制明確，目前認為與發作起始部位無關，似乎與整體的興奮性有關，研究發現大多數 DEPDC5 突變編碼過早終止密碼子，從而抑制 mTORC1 通路功能減弱，導致癲癇發作[36]，其突變導致不同的局灶性癲癇類型，包括 ADNFLE、家族性局灶性癲癇伴可變灶（FFEVF）、家族性顳葉癲癇（FTLE）[37, 38]。DEPDC5 基因突變的家族年齡小于其他基因突變的家族，有研究顯示，mTOR 抑制物可通過 mTORC 信號通路治療癲癇，但 DEPDC5 相關的 ADNFLE 通常具有耐藥性[37]，因此仍需進一步研究其致病機制以尋求更好的治療措施。
編碼促腎上腺皮質激素釋放激素（CRH）是一種衍生自 196 個氨基酸的前激素原的 41 個氨基酸的肽。Combi 等[39]通過對一個意大利 ADNFLE 家庭研究發現 CRH 基因的基因突變，其有兩個外顯子，廣泛分布于整個中樞神經系統，它在下丘腦中起神經遞質或神經調節劑的作用[39, 40]。
1.2 國內相關研究
2010 年，陳志紅[41]通過一代測序的方法對我國南方 106 例夜間額葉癲癇患者行 CHRNB2 基因突變篩查。陳前[42]通過一代測序技術對 257 例夜間額葉癲癇患者行 nAChR 相關基因突變篩查；并對國內人群 CHRNA4 所有 6 個外顯子進行突變篩查，篩查均未發現致病基因，nAChR 相關基因可能不是中國 ADNFLE 的致病基因。陳志紅等對一個中國南方發病共 7 例患者的家系中挑選 4 例典型患者進行全外顯子組測序發現編碼鈣連接蛋白 4 的 CABP4 基因可能為 ADNFLE 的新致病基因[43]，但仍需做進一步的功能測定。CaBP4 屬于神經元鈣連接蛋白（Neuronal Ca2+.binding proteins，CaBPs）家族，定位于 1lql3.2，全長 866bp，編碼 275 個氨基酸，有 6 個外顯子。CaBP4 蛋白可參與調節鈣離子通道[43, 44]，突變使原來的甘氨酸變為天冬氨酸，突變后側鏈可能對離子的結合與釋放產生阻礙，從而影響 CaBP4 蛋白對鈣通道的調節，使細胞內外鈣離子分布異常繼而誘發癲癇發作[44]。
綜上，國內外已發現的致病基因共 7 種，但已發現的致病基因僅能解釋部分患者病因（表 1），不同種族、不同家族的遺傳背景具有很大差異，因此尋找該病的其他致病基因有重要的臨床意義。
表1
國內外常染色體顯性遺傳夜間額葉癲癇可疑突變基因編碼蛋白質列表
2 基因測序技術研究進展
ADNFLE 為顯性遺傳模式，呈不完全外顯（約 70%），但部分家系的外顯率可能更低，當患者被發現有 ADNFLE 的致病基因突變，其近親遺傳有該突變基因的概率為 50%，近親出現 ADNFLE 的概率為 50%×70%=35%，因此，對于懷疑有本綜合征的患者應早期行基因檢測，有利于對該疾病的臨床診斷，對優生優育進行早期干預。
基因檢測技術經過近 70 年的發展，從一代測序繼續已發展到即將問世的四代固態納米測序技術。測序技術的發展使得人們更進一步認識很多神秘的基因遺傳疾病，借此人們逐漸認識到基因變異與疾病發生發展的關系。
1975 年，Sanger 和 Coulson 開創了“加減法”測定 DNA 序列的技術，后經發展形成了雙脫氧鏈終止法（Sanger 測序）[45, 46]，一代測序技術就是在 Sanger 測序的基礎上孕育而生，其特點是速度快，一次只能測一條單一的序列，約 1 000～1 500 bp。 二代測序技術又稱高通量測序技術，邊合成邊測序，解決了一代測序一次只能測一條序列的缺點，核心原理是利用帶熒光基團的 4 種特殊脫氧核糖核苷酸，可逆性終止地邊合成邊測序地對模板 DNA 進行測序[47]，較一代測序有高通量、低成本等優點，但該測序方法仍不能排除測序錯誤。三代測序技術利用光學信號對 DNA 堿基進行邊合成邊測序的識別技術，該技術無需進行 PCR 擴增，可大大減少測序錯誤[48]，第四代測序技術基于納米孔單分子測序技術的測序技術[49]，第三代及第四代的單分子測序技術解決了二代測序技術的準確性不高、耗時長等問題。
ADNFLE 作為遺傳病，越來越多的致病基因被發現也歸功于基因檢測技術，新一代基因檢測技術能更快、更低成本地尋找致病基因，舊的基因檢測技術仍能在疾病的驗證、篩查起重要作用。
綜上所述，隨著基因檢測技術的發展，越來越多的可能致病基因被發現，但是已發現的致病基因仍僅能解釋部分患者的病因。因此，應進一步研究該疾病相關基因，向精準醫學發展，以使更多患者受益。
常染色體顯性遺傳夜間額葉癲癇（Autosomal dominant nocturnal frontal lobe epilepsy，ADNFLE）發病年齡范圍為嬰兒（2 月齡）到成人（56 歲），主要于 7～12 歲的兒童發病，90% 患者第一次發作在 20 歲前，男女發病率無明顯差別。ADNFLE 的患病率尚無報道，但隨著對該疾病的逐漸認識及基因測序技術的不斷發展，相關報道不斷增多。
ADNFLE 的發作特點多表現為夜間成串、刻板且短暫發生的運動發作（20～50 s），多發生于非動眼睡眠期，尤其是入睡后不久或者覺醒前[1, 2]，白天發作罕見，多提示疾病控制不佳，本綜合征具體表現為擊打樣過度運動、肌張力姿勢障礙或肢體與軀體強直，經常伴有陣攣成分，可伴有精神障礙及認知功能障礙，2/3 的患者在發作前有軀體感覺、精神或者自主神經癥狀先兆，發作時患者通常無意識障礙，發作后睡眠可立即恢復，壓力、疲勞、飲酒能使發作頻率增加。發作頻率不等，有些患者每周或每月有程度不等的叢集性發作，個別患者每夜均有發作。
該疾病的診斷需結合臨床表現、家族史、影像學、腦電圖（EEG）等綜合確定，大部分患者神經系統體格檢查正常，影像學檢查多無特殊表現，發作期 EEG 多表現為額區或以額區為主的局灶性或繼發全面性癇樣放電，常見的節律為陣發性棘（尖）波或者棘（尖）慢波[3]，棘波多為 8～11 Hz，發作間期 EEG 多正常，睡眠期 EEG 偶爾可見癲癇樣放電。ADNFLE 的癲癇發作雖終生存在但不隨年齡增長而進展，相反，大多數患者中年后病情減輕，部分患者至 50～60 歲可能僅出現既往發作的片段，癲癇發作類型可隨年齡增長而變化，需要長期使用抗癲癇藥物（AEDs）治療。卡馬西平為 ADNFLE 治療的首選藥物，其藥理作用為阻止鈉通道、異聚體乙酰膽堿受體通道[4]，對神經元煙堿受體（包括突變的 α2 亞基和野生型 α2 亞基）產生非競爭性的通道抑制作用，但因代謝產物有毒副作用，近年來多選用奧卡西平治療。然而也有報道提出吸煙、經皮注射尼古丁對患者有治療效果，其治療機制可能為尼古丁導致部分的 nAChR（煙堿型乙酰膽堿受體）脫敏，可用于對卡馬西平耐藥的 ADNFLE 患者[5]。Milligan 等[6]認為奎尼丁作為鉀離子通道阻滯劑可治療 KCNT1 突變所致的 ADNFLE。但 Mullen 等[7]證實奎尼丁對 ADNFLE 的成人和青少年沒有效果且可導致心臟驟停等不良后果。Puligheddu 等[8]研究表明非諾貝特輔助治療降低了藥物難治性 ADNFLE 患者的癲癇發作頻率，其治療機制可能為非諾貝特類藥物可負性調節 β2-containing nachr 的功能。近期研究表明，拉考酰胺可通過選擇性地促進鈉電壓依賴性通道的緩慢失活，穩定超敏神經元膜的做用，對 ADNFLE 患者的癲癇發作進行有效控制[9, 10]。
1 常染色體顯性遺傳夜間額葉癲癇致病基因鑒定及研究進展
1.1 國外相關研究
nAChR 是一種由 5 個亞基圍成的門控通道，對鈉、鉀、鈣等多種離子均具有通透性，不同亞基功能不同，CHRNA4 是第一個被證實的 ADNFLE 致病基因，由分布在約 17 kb 基因組 DNA 上的 6 個外顯子組成[11]。Steinlein 等[12]在一個大型的澳大利亞家系中將致病區域定位于染色體 20q13.2-q13.3，1995 年通過聚合酶鏈反應和限制性分析的方法發現一錯義突變，該突變使第 248 位密碼子中絲氨酸被苯丙氨酸取代，1997 年又發現 CHRNA4 基因中 M2 結構域中的新突變，將 3 個核苷酸（GCT）插入到 M2 結構域的 C 末端編碼區中[13]，隨著一代測序技術的發展，之后又陸續發現一些基因突變，已發現的 CHRNA4 突變最終導致離子通道對鈣離子的通透性降低[14-18]。
腦中的主要功能性 nAChR 是由 a4 和 b2 亞基組成的五聚體，這些亞基的第二跨膜（M2）結構域相互作用形成離子通道的壁，因此 CHRNB2 基因是致病基因的候選者。Rempel 等[19]首次分析 CHRNB2 的具體結構，CHRNB2 是第二個被證實的致病基因，該基因有 12 個外顯子，編碼區主要分布于第五外顯子中。De Fusco 發現 CHRNB2 上的 V287L 突變可導致突觸前 nAChRs 的長時間激活；Fusco 等[20]發現 CHRNB2 的 M2 結構域內 V287M 突變；Bertrand 等[21]發現位于跨膜區域突變 I312M；Díaz-Otero 等[22]發現第二跨膜結構域內的 c.859G>A 轉換（V287M）。Shiba 等[23]在 ADNFLE 患者身上發現 V286L 錯義突變，以上突變均使對乙酰膽堿的敏感性增加。
CHRNA2 是第三個被發現的致病基因，是由 Aridon 在一個意大利家系中發現，現已發現共 3 個錯義突變，分別為 p.Ile279Asn、p.Ile297Ahe，c.754T>C（p.Tyr252His），以上突變使受體對乙酰膽堿的敏感性改變，從而影響 nAchR 的功能[24-26]。Heron 等[27]應用全基因組外顯子測序技術結合連鎖定位分析發現 KCNT1 為可能的 ADNFLE 致病基因。Lim CX 等[28]證明了 KCNT1 的相關突變導致功能顯著增加，KCNT1 是目前發現的最大的鉀離子通道，位于 9q34.3，包括 31 個外顯子[29]。M?ller 等[30]發現 KCNT1 突變與除 ADNFLE 和嬰兒惡性遷移局灶性發作（MMFSI）之外的表型相關，考慮多灶性癲癇和心臟紊亂有關，目前認為的致病機制有使錐體神經元的放電頻率增加、中間神經元興奮性抑制減弱使得得網絡系統去抑制，從而引起癲癇發作[28]。癲癇發作類型包括：ADNFLE、MMFSI、大田原綜合征、夜間局灶性癲癇[31]。Evely 通過全外顯子測序的方法首次證實 KCNT1 突變導致通道的膜表達顯著降低[32]。
Ishida 用全基因組外顯子測序技術發現 DEPDC5 為 ADNFLE 的致病基因[33]，約 13% 的 ADNFLE 為該基因突變致病。Baulac 和 Picard [34, 35]后續紛紛證實其致病性。DEPDC5 位于 22q12，其含有 1 603 個氨基酸，43 個外顯子，其突變具體產生癲癇發作的機制明確，目前認為與發作起始部位無關，似乎與整體的興奮性有關，研究發現大多數 DEPDC5 突變編碼過早終止密碼子，從而抑制 mTORC1 通路功能減弱，導致癲癇發作[36]，其突變導致不同的局灶性癲癇類型，包括 ADNFLE、家族性局灶性癲癇伴可變灶（FFEVF）、家族性顳葉癲癇（FTLE）[37, 38]。DEPDC5 基因突變的家族年齡小于其他基因突變的家族，有研究顯示，mTOR 抑制物可通過 mTORC 信號通路治療癲癇，但 DEPDC5 相關的 ADNFLE 通常具有耐藥性[37]，因此仍需進一步研究其致病機制以尋求更好的治療措施。
編碼促腎上腺皮質激素釋放激素（CRH）是一種衍生自 196 個氨基酸的前激素原的 41 個氨基酸的肽。Combi 等[39]通過對一個意大利 ADNFLE 家庭研究發現 CRH 基因的基因突變，其有兩個外顯子，廣泛分布于整個中樞神經系統，它在下丘腦中起神經遞質或神經調節劑的作用[39, 40]。
1.2 國內相關研究
2010 年，陳志紅[41]通過一代測序的方法對我國南方 106 例夜間額葉癲癇患者行 CHRNB2 基因突變篩查。陳前[42]通過一代測序技術對 257 例夜間額葉癲癇患者行 nAChR 相關基因突變篩查；并對國內人群 CHRNA4 所有 6 個外顯子進行突變篩查，篩查均未發現致病基因，nAChR 相關基因可能不是中國 ADNFLE 的致病基因。陳志紅等對一個中國南方發病共 7 例患者的家系中挑選 4 例典型患者進行全外顯子組測序發現編碼鈣連接蛋白 4 的 CABP4 基因可能為 ADNFLE 的新致病基因[43]，但仍需做進一步的功能測定。CaBP4 屬于神經元鈣連接蛋白（Neuronal Ca2+.binding proteins，CaBPs）家族，定位于 1lql3.2，全長 866bp，編碼 275 個氨基酸，有 6 個外顯子。CaBP4 蛋白可參與調節鈣離子通道[43, 44]，突變使原來的甘氨酸變為天冬氨酸，突變后側鏈可能對離子的結合與釋放產生阻礙，從而影響 CaBP4 蛋白對鈣通道的調節，使細胞內外鈣離子分布異常繼而誘發癲癇發作[44]。
綜上，國內外已發現的致病基因共 7 種，但已發現的致病基因僅能解釋部分患者病因（表 1），不同種族、不同家族的遺傳背景具有很大差異，因此尋找該病的其他致病基因有重要的臨床意義。
表1
國內外常染色體顯性遺傳夜間額葉癲癇可疑突變基因編碼蛋白質列表
2 基因測序技術研究進展
ADNFLE 為顯性遺傳模式，呈不完全外顯（約 70%），但部分家系的外顯率可能更低，當患者被發現有 ADNFLE 的致病基因突變，其近親遺傳有該突變基因的概率為 50%，近親出現 ADNFLE 的概率為 50%×70%=35%，因此，對于懷疑有本綜合征的患者應早期行基因檢測，有利于對該疾病的臨床診斷，對優生優育進行早期干預。
基因檢測技術經過近 70 年的發展，從一代測序繼續已發展到即將問世的四代固態納米測序技術。測序技術的發展使得人們更進一步認識很多神秘的基因遺傳疾病，借此人們逐漸認識到基因變異與疾病發生發展的關系。
1975 年，Sanger 和 Coulson 開創了“加減法”測定 DNA 序列的技術，后經發展形成了雙脫氧鏈終止法（Sanger 測序）[45, 46]，一代測序技術就是在 Sanger 測序的基礎上孕育而生，其特點是速度快，一次只能測一條單一的序列，約 1 000～1 500 bp。 二代測序技術又稱高通量測序技術，邊合成邊測序，解決了一代測序一次只能測一條序列的缺點，核心原理是利用帶熒光基團的 4 種特殊脫氧核糖核苷酸，可逆性終止地邊合成邊測序地對模板 DNA 進行測序[47]，較一代測序有高通量、低成本等優點，但該測序方法仍不能排除測序錯誤。三代測序技術利用光學信號對 DNA 堿基進行邊合成邊測序的識別技術，該技術無需進行 PCR 擴增，可大大減少測序錯誤[48]，第四代測序技術基于納米孔單分子測序技術的測序技術[49]，第三代及第四代的單分子測序技術解決了二代測序技術的準確性不高、耗時長等問題。
ADNFLE 作為遺傳病，越來越多的致病基因被發現也歸功于基因檢測技術，新一代基因檢測技術能更快、更低成本地尋找致病基因，舊的基因檢測技術仍能在疾病的驗證、篩查起重要作用。
綜上所述，隨著基因檢測技術的發展，越來越多的可能致病基因被發現，但是已發現的致病基因仍僅能解釋部分患者的病因。因此，應進一步研究該疾病相關基因，向精準醫學發展，以使更多患者受益。
