癲癇是一種病因復雜、反復發作的神經系統疾病，其發作難以預測，約 1/3 的患者經過抗癲癇治療無效發展成為藥物難治性癲癇。神經調節蛋白 1 (Neuregulin 1, NRG1) 是一種內源性生長因子，erb-b2 受體酪氨酸激酶 4 (erb-b2 receptor tyrosine kinase 4, ErbB4) 是其重要受體。NRG1 和 ErbB4 都與神經發育、神經傳遞和突觸可塑性有關。而遺傳因素作為內因，在癲癇的發病機制中起到非常重要的作用，因此 NRG1 和/或 ErbB4 基因突變可能增加癲癇易感性和加劇癲癇進程。既往研究在 NRG1 和 ErbB4 功能以及基因多態性可能導致癲癇風險增加的生物學基礎方面取得了令人振奮的進展，文章就相關研究作一綜述，以期為 NRG1/ErbB4 與癲癇相關基礎研究提供方向。
引用本文： 陳新元, 武羽潔, 季雨偉, 唐薇. 神經調節蛋白 1/erb-b2 受體酪氨酸激酶 4 與癲癇相關性及其遺傳易感性研究進展. 癲癇雜志, 2020, 6(1): 39-43. doi: 10.7507/2096-0247.20200008 復制
癲癇是一種慢性神經系統疾病，據世界衛生組織（WHO）2018 年發布的實況報道，全球有超過 5 000 萬人口患有癲癇，近 80% 生活在中低收入國家，占全球疾病總負擔 0.6%。我國有高達 900 萬以上人群受累，并以每年 60 萬例的速度持續遞增，年經濟負擔超過 200 億人民幣[1]。由于癲癇的難治性，國際抗癲癇聯盟（ILAE）先后對癲癇、耐藥性癲癇及癲癇持續狀態的定義進行了更新[2-4]。
癲癇是由大腦神經元過度或超同步放電而引起的，特征為兩次或兩次以上的不可預知和無明顯誘因的癲癇發作。要找到安全有效的治療方法，關鍵在于了解癲癇發生的來源，目前已知，約 60% 是特發性的癲癇，40% 則來自發育或獲得性疾病，如中風、創傷性腦損傷、感染、腫瘤、藥物戒斷、神經毒性和遺傳缺陷等[5,6]。遺傳基因缺陷因素一直被廣泛關注[7]，特別是神經調節蛋白 1（Neuregulin 1，NRG1）及其受體 erb-b2 受體酪氨酸激酶 4（erb-b2 receptor tyrosine kinase 4，ErbB4），其編碼基因多態性的鑒定有助于更好地剖析癲癇的致病機制。NRG1 是中樞神經系統諸多神經營養因子中的一員，其通過激活 ErbB4 受體影響神經元的發育、突觸可塑性以及神經傳遞，在中樞神經系統中發揮著至關重要的作用[8]。
1 神經調節蛋白 1/ErbB4 與癲癇的相關性
1.1 神經調節蛋白 1/ErbB4 信號在神經發育中的作用
NRG1 是一種營養因子，包含表皮生長因子（Epidermal growth factor，EGF）樣區域，EGF 樣結構域位于細胞外結構域的膜近端區域，這是激活 ERBB 受體酪氨酸激酶的必要條件和充分條件[9]。癲癇是一種神經發育障礙疾病。NRG1 和 ErbB4 蛋白均豐富表達于發育期和成年期大腦中進行增殖或神經基因表達的區域[10]。NRG1 促進胚胎神經干細胞中神經元祖細胞的增殖，并參與許多其他神經發育過程。
重組 NRG1 刺激多種原代神經元的軸突生長，包括海馬神經元[11]、視網膜神經元[12]、小腦顆粒細胞[13]和丘腦神經元[14]。由于刪除 NRG1 基因的胚胎致命性[15]，NRG1 在誘導軸突生長的確切功能尚不清楚。最近的一項研究表明，丘腦皮質軸突（Thalamocortical axon, TCA）的投射受 NRG1 和 ErbB4 調控[16]。TCA 的發育依賴于從外側神經節突起衍生的中間神經元群向間腦遷移，在間腦中，神經元為后到達的 TCA 形成一個允許通道[17,18]。而在發育中的大腦皮層，NRG1/ErbB4 信號參與了谷氨酸能神經元的徑向遷移和 γ-氨基丁酸（GABA）能神經元的切向遷移。NRG1 誘導徑向膠質細胞的形成和擴展，這是大腦皮層神經元和小腦顆粒細胞遷移所必需的[17,19]。
1.2 神經調節蛋白 1/ErbB4 對突觸形成及其可塑性的作用
NRG1/ErbB4 信號影響著突觸的形成。突觸后 ErbB4 信號可以控制興奮性突觸的功能依賴性成熟：突觸活動觸發 NRG1/EEBB4 信號，該信號以突觸后致密蛋白 95（Postsynaptic density protein 95，PSD95）依賴的方式在突觸處聚集或穩定 ErbB4，并穩定突觸 α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸（AMPA）受體。中斷 NRG1/ErbB4 信號導致突觸 AMPA 受體和脊狀結構不穩定，致使可塑性受損，最終導致棘狀突起和 N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid receptor,NMDA）受體的缺失[20]。
1.2.1 短期可塑性
癲癇患者大多伴有記憶衰退，反應遲緩，而工作記憶和執行功能等認知過程由前額皮層（Prefrontal cortex，PFC）介導。PFC 的功能由錐體神經元執行，這些神經元的活動由抑制性和興奮性突觸控制。研究發現在 GABA 能神經元的終末有 ErbB4 的免疫反應，這些神經元似乎支配著 PFC 的錐體神經元[21,22]。生物化學和電生理學研究表明，外源 NRG1 刺激 GABA 釋放以響應去極化，而對基礎釋放沒有明顯影響。可溶 ErbB4（ecto-ErbB4）處理或抑制 NRG1/ErbB4 信號傳遞減弱了活性依賴的 GABA 釋放，這表明 GABA 的傳輸是由 NRG1/ErbB4 信號水平決定的。NRG1 激活 GABA 釋放，再通過錐體神經元調控信號整合。錐體神經元的最終輸出依賴于谷氨酸能和 GABA 能的輸入，這兩種輸入均受 NRG1 調控[23]。同時，有研究人員發現 NRG1 信號的發育中斷損害了成年動物的神經傳遞，由此推測 NRG1 對突觸可塑性的調控可能依賴于 NRG1 的初始活性，該活性由 NRG1 亞型的局部濃度、ERBB 激酶水平和調節 NRG1 表達的神經元活性控制。因此 NRG1 的這一功能可能對癲癇患者的工作記憶缺陷有影響。
1.2.2 長期可塑性
突觸長期的可塑性需要新的蛋白質合成，NRG1 能夠調節大腦的長期可塑性。首先，NRG1 已被證明可以刺激關鍵神經遞質受體的表達，包括谷氨酸、GABA 和乙酰膽堿（Ach）[21,24]。因此，它可能潛在地調節興奮性和抑制性神經傳遞。更重要的是，小腦顆粒細胞中由 NRG1 介導的 GABA 誘導電流增加，CA1 海馬神經元的微型抑制性突觸后電流（IPSC）振幅降低，海馬 GABA 能神經元的 ACh 誘導電流峰值增加[23]，都需要蛋白合成。此外，NRG1 能刺激鈣離子激活的鉀離子通道在副交感神經細胞中的表達[24]。考慮到 ErbB4 的獨特突觸定位，我們很容易推測 NRG1 可能調控突觸的局部蛋白合成，以此來影響突觸的長期可塑性。最后，NRG1 的表達和加工受神經元活性調控，因此，NRG1 誘導的神經傳遞增加以及隨后更多 NRG1 的產生可能有助于突觸的長期可塑性。
1.3 神經調節蛋白 1/ErbB4 臨床研究
NRG1/ErbB4 信號通路很可能通過調節神經元的興奮性，參與了原發性癲癇發病機制。有研究人員利用海綿狀血管瘤（CA）患者的癥狀性癲癇樣本，排除 CA 的影響，發現癥狀性癲癇患者顳葉皮層 NRG1 和 ErbB4 蛋白水平顯著升高[25]。揭示了與原發性癲癇不同的 NRG1/ErbB4 信號通路在癥狀性癲癇中的關鍵作用，表明 NRG1/ErbB4 信號可能在癥狀性癲癇中發揮重要作用。然而之前有研究表明，ErbB4 在顳葉癲癇患者的癲癇組織中表達明顯降低[26]。這種表達差異提示，ErbB4 在顳葉癲癇和癥狀性癲癇中可能發揮不同的作用[27]。顳葉癲癇患者 ErbB4 蛋白顯著降低，提示 ErbB4 可能是顳中癲癇發作的原因之一。而在癥狀性癲癇患者中，顳葉 ErbB4 信號作用顯著增強，表明 NRG1/ErbB4 信號可能作為一種穩態調節劑，保護大腦免受癲癇樣活動的損傷。
1.4 亞基因型神經調節蛋白 1 和 ErbB4 大鼠研究
NRG1 和 ErbB4 突變小鼠模型為這些基因突變作為癲癇危險因素的潛在作用提供了支持。為了研究 NRG1 信號在癲癇發生中的作用，研究人員用大鼠建立了一個激發模型，在這個模型中，反復使用最初的非驚厥電刺激，導致行為性癲癇的逐漸強化和腦電圖特征性癲癇持續時間的逐漸延長[28,29]，模型一旦建立，對電刺激的增強敏感性持續終生。最后發現與癲癇發作相關的 NRG1/ErbB4 信號確實增加了，而且這種信號具有顯著的抗癲癇作用。通過細胞特異性突變，發現 GABA 能中間神經元介導了 NRG1/ErbB4 信號的抗癲癇作用。這些結果強調了 GABA 能神經元中的 NRG1/ErbB4 信號在限制癲癇發生過程中不穩定發作活動方面的重要性。
1.4.1 癲癇發作活動增加了 NRG1 及其功能的表達
在完全激發大鼠的癲癇發作后，通過檢測 NRG1 mRNA 發現，在一次電刺激誘發癲癇發作后，海馬中的 NRG1 mRNA 表達增加，刺激后 3h 達到峰值。值得注意的是，NRG1 的三種主要亞型（I 型、II 型和 III 型）的 mRNA 水平均有明顯升高[28,30]，只是程度不同。進一步的酶聯免疫吸附實驗（ELISA）表明，刺激完全激發的大鼠癲癇發作活動導致海馬中 NRG1 蛋白在 3h 后增加。為了確定 NRG1 上調是否是一種癲癇的普遍現象，研究人員建立了另一個廣泛使用的癲癇模型，匹魯卡品誘導出強烈的癲癇持續狀態。在此模型中觀察到，匹魯卡品誘導的癲癇發作也導致 NRG1 mRNA 和蛋白表達均增加[30]。通過測量兩種模型大鼠大腦中磷酸化的 ErbB4（p-ErbB4）水平發現，癲癇發作活動在不改變 ErbB4 水平的情況下增加了 NRG1 表達，及其蛋白功能。
1.4.2 神經調節蛋白 1 抑制癲癇發作
在大鼠激發模型中，使用兩種改變 NRG1 活性的策略：外源性 NRG1 的使用和內源性 NRG1 的中和。為了研究 NRG1 在癲癇發生中的作用，腦室內 NRG1 灌注增強了假手術和激發模型大鼠海馬區 ErbB4 的激活。與媒介或變性處理的 NRG1 相比，每一次電刺激前 NRG1 的灌注均顯著延遲了激發模型誘發癲癇的發生，表現為行為發作級別的進展減慢、放電（Electro-static discharge，ESD）延長時間的減少以及喚起刻板性行為發作所需的電刺激次數的增加。這些結果表明外源性 NRG1 可以抑制激發模型中的癲癇發生[28]。為了進一步確定內源性 NRG1 是否調控癲癇發生，通過使用 ecto-ErbB4 來探討隔離 NRG1 的后果。這種多肽包含的 ErbB4 與 NRG1 結合并隔離，從而阻止它激活內源性受體[31]。與媒介或變性 ecto-ErbB4 治療相比，注入 ecto-ErbB4 極大地促進了發作強度的發展，這表明了內源性 NRG1 在癲癇發展中有抑制作用[28,31]。以上結果表明癲癇發作與誘發癲癇的 NRG1 有著密切相關性。
1.4.3 ErbB4 激活在癲癇發生中的作用
大鼠激發模型中，通過在激發過程中使用了 PD158780，這是一種有效的 ERBB 酪氨酸激酶活性抑制劑[32]。與媒介處理相比，PD158780 大大加快了行為發作級別的進展，增加了 ESD 延長時間，減少了激發過程中喚起刻板行為發作所需的刺激次數。結合 ecto-ErbB4 的結果，表明 ERBB 受體酪氨酸激酶活性對于 NRG1 介導癲癇的發生具有抑制作用。動物實驗發現，NRG1 通過激活 ErbB4 磷酸化來抑制癲癇發生[18,21]。進一步研究還發現，NRG1/ErbB4 信號不僅可以抑制激發過程中的癲癇發生，還可以減輕癲癇腦內興奮狀態的形成。此外，NRG1/ErbB4 信號的激活也抑制了癲癇誘導的神經回路的長期改變。
2 神經調節蛋白 1/ErbB4 基因的癲癇易感性
癲癇具有遺傳性，人們已經發現了幾種癲癇的易感基因[28]，在對 NRG1/ErbB4 與癲癇的相關性研究提示 NRG1 可能是癲癇的易感基因之一。目前的研究已經證實 NRG1 是精神分裂癥的主要易感基因之一[32,33]，NRG1 基因的 SNP8NRG221533（rs35753505）、SNP8NRG243177（rs6994992）以及 SNP8NRG241930（rs62510682）等單倍體是精神分裂癥、雙相障礙、重度抑郁等神經精神疾病的易感基因位點[8]。而癲癇與精神分裂癥之間具有一定的關聯性，有研究表明，具有癲癇史的患者發展為精神分裂癥的風險增加 1.5 倍，精神分裂癥患者會出現癲癇樣癥狀，因此兩者可能具有相同的易感基因和生物學表型[34-37]。
通過 NRG1/ErbB4 基因的突變與癲癇發生的相關性研究發現，NRG1（SNP rs35753505）確實與癲癇易感性有關，NRG1（SNP rs35753505）基因多態性與部分性癲癇的易感性具有相關性，且在男性顳葉癲癇患者中其基因型和等位基因的分布差異有統計學意義[38]。早期有研究發現早發性肌陣攣性腦病患者也存在 ErbB4 基因的突變[39]，Li 等[26]也曾報道過在顳葉癲癇患者中 ErbB4 mRNA 表達發生下調。這些結果表明 NRG1/ErbB4 有很大可能是許多人群中的一種癲癇易感性基因。
3 討論
癲癇通常被認為是一種神經功能障礙疾病，NRG1/ErbB4 信號參與了大腦發育的重要過程[10,40]，NRG1 通過激活 ErbB4 受體，增強前額皮質釋放 GABA，抑制興奮性神經元活動。NRG1 或 ErbB4 功能的喪失或 NRG1 信號的干擾將影響大腦中神經細胞的發育以及突觸的形成，從而導致神經傳遞和皮質功能的改變，發生癲癇樣癥狀和認知障礙。雖然 NRG1/ErbB4 與癲癇發生的相關性已得到證實，但其中的基因變異如何影響癲癇易感性仍不清楚。一種可能的假設是，基因變異具有調節作用，它們通過改變 NRG1 和 ErbB4 的表達，或剪接 NRG1 和 ErbB4 基因，或通過改變 NRG1 或 ErbB4 mRNA 的穩定性，從而影響癲癇的易感性[28]。已有研究為這一假設提供了證據，例如，在動物癲癇激發模型中，人們發現 NRG1 mRNA 表達增加，ErbB4 表達異常[30,41]。雖然在人類致癇組織中也發現 NRG1 和 ErbB4 蛋白水平顯著升高，但是 NRG1 和 ErbB4 的蛋白水平是否與癲癇易感性相關，也一直存在爭議，需要更多的臨床試驗去證明。
綜上，NRG1/ErbB4 信號通路影響著癲癇的發生發展，其與癲癇的易感性仍需在臨床上進一步證實，希望相關研究在遺傳學方面為癲癇的治療提供新的方向。
癲癇是一種慢性神經系統疾病，據世界衛生組織（WHO）2018 年發布的實況報道，全球有超過 5 000 萬人口患有癲癇，近 80% 生活在中低收入國家，占全球疾病總負擔 0.6%。我國有高達 900 萬以上人群受累，并以每年 60 萬例的速度持續遞增，年經濟負擔超過 200 億人民幣[1]。由于癲癇的難治性，國際抗癲癇聯盟（ILAE）先后對癲癇、耐藥性癲癇及癲癇持續狀態的定義進行了更新[2-4]。
癲癇是由大腦神經元過度或超同步放電而引起的，特征為兩次或兩次以上的不可預知和無明顯誘因的癲癇發作。要找到安全有效的治療方法，關鍵在于了解癲癇發生的來源，目前已知，約 60% 是特發性的癲癇，40% 則來自發育或獲得性疾病，如中風、創傷性腦損傷、感染、腫瘤、藥物戒斷、神經毒性和遺傳缺陷等[5,6]。遺傳基因缺陷因素一直被廣泛關注[7]，特別是神經調節蛋白 1（Neuregulin 1，NRG1）及其受體 erb-b2 受體酪氨酸激酶 4（erb-b2 receptor tyrosine kinase 4，ErbB4），其編碼基因多態性的鑒定有助于更好地剖析癲癇的致病機制。NRG1 是中樞神經系統諸多神經營養因子中的一員，其通過激活 ErbB4 受體影響神經元的發育、突觸可塑性以及神經傳遞，在中樞神經系統中發揮著至關重要的作用[8]。
1 神經調節蛋白 1/ErbB4 與癲癇的相關性
1.1 神經調節蛋白 1/ErbB4 信號在神經發育中的作用
NRG1 是一種營養因子，包含表皮生長因子（Epidermal growth factor，EGF）樣區域，EGF 樣結構域位于細胞外結構域的膜近端區域，這是激活 ERBB 受體酪氨酸激酶的必要條件和充分條件[9]。癲癇是一種神經發育障礙疾病。NRG1 和 ErbB4 蛋白均豐富表達于發育期和成年期大腦中進行增殖或神經基因表達的區域[10]。NRG1 促進胚胎神經干細胞中神經元祖細胞的增殖，并參與許多其他神經發育過程。
重組 NRG1 刺激多種原代神經元的軸突生長，包括海馬神經元[11]、視網膜神經元[12]、小腦顆粒細胞[13]和丘腦神經元[14]。由于刪除 NRG1 基因的胚胎致命性[15]，NRG1 在誘導軸突生長的確切功能尚不清楚。最近的一項研究表明，丘腦皮質軸突（Thalamocortical axon, TCA）的投射受 NRG1 和 ErbB4 調控[16]。TCA 的發育依賴于從外側神經節突起衍生的中間神經元群向間腦遷移，在間腦中，神經元為后到達的 TCA 形成一個允許通道[17,18]。而在發育中的大腦皮層，NRG1/ErbB4 信號參與了谷氨酸能神經元的徑向遷移和 γ-氨基丁酸（GABA）能神經元的切向遷移。NRG1 誘導徑向膠質細胞的形成和擴展，這是大腦皮層神經元和小腦顆粒細胞遷移所必需的[17,19]。
1.2 神經調節蛋白 1/ErbB4 對突觸形成及其可塑性的作用
NRG1/ErbB4 信號影響著突觸的形成。突觸后 ErbB4 信號可以控制興奮性突觸的功能依賴性成熟：突觸活動觸發 NRG1/EEBB4 信號，該信號以突觸后致密蛋白 95（Postsynaptic density protein 95，PSD95）依賴的方式在突觸處聚集或穩定 ErbB4，并穩定突觸 α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸（AMPA）受體。中斷 NRG1/ErbB4 信號導致突觸 AMPA 受體和脊狀結構不穩定，致使可塑性受損，最終導致棘狀突起和 N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid receptor,NMDA）受體的缺失[20]。
1.2.1 短期可塑性
癲癇患者大多伴有記憶衰退，反應遲緩，而工作記憶和執行功能等認知過程由前額皮層（Prefrontal cortex，PFC）介導。PFC 的功能由錐體神經元執行，這些神經元的活動由抑制性和興奮性突觸控制。研究發現在 GABA 能神經元的終末有 ErbB4 的免疫反應，這些神經元似乎支配著 PFC 的錐體神經元[21,22]。生物化學和電生理學研究表明，外源 NRG1 刺激 GABA 釋放以響應去極化，而對基礎釋放沒有明顯影響。可溶 ErbB4（ecto-ErbB4）處理或抑制 NRG1/ErbB4 信號傳遞減弱了活性依賴的 GABA 釋放，這表明 GABA 的傳輸是由 NRG1/ErbB4 信號水平決定的。NRG1 激活 GABA 釋放，再通過錐體神經元調控信號整合。錐體神經元的最終輸出依賴于谷氨酸能和 GABA 能的輸入，這兩種輸入均受 NRG1 調控[23]。同時，有研究人員發現 NRG1 信號的發育中斷損害了成年動物的神經傳遞，由此推測 NRG1 對突觸可塑性的調控可能依賴于 NRG1 的初始活性，該活性由 NRG1 亞型的局部濃度、ERBB 激酶水平和調節 NRG1 表達的神經元活性控制。因此 NRG1 的這一功能可能對癲癇患者的工作記憶缺陷有影響。
1.2.2 長期可塑性
突觸長期的可塑性需要新的蛋白質合成，NRG1 能夠調節大腦的長期可塑性。首先，NRG1 已被證明可以刺激關鍵神經遞質受體的表達，包括谷氨酸、GABA 和乙酰膽堿（Ach）[21,24]。因此，它可能潛在地調節興奮性和抑制性神經傳遞。更重要的是，小腦顆粒細胞中由 NRG1 介導的 GABA 誘導電流增加，CA1 海馬神經元的微型抑制性突觸后電流（IPSC）振幅降低，海馬 GABA 能神經元的 ACh 誘導電流峰值增加[23]，都需要蛋白合成。此外，NRG1 能刺激鈣離子激活的鉀離子通道在副交感神經細胞中的表達[24]。考慮到 ErbB4 的獨特突觸定位，我們很容易推測 NRG1 可能調控突觸的局部蛋白合成，以此來影響突觸的長期可塑性。最后，NRG1 的表達和加工受神經元活性調控，因此，NRG1 誘導的神經傳遞增加以及隨后更多 NRG1 的產生可能有助于突觸的長期可塑性。
1.3 神經調節蛋白 1/ErbB4 臨床研究
NRG1/ErbB4 信號通路很可能通過調節神經元的興奮性，參與了原發性癲癇發病機制。有研究人員利用海綿狀血管瘤（CA）患者的癥狀性癲癇樣本，排除 CA 的影響，發現癥狀性癲癇患者顳葉皮層 NRG1 和 ErbB4 蛋白水平顯著升高[25]。揭示了與原發性癲癇不同的 NRG1/ErbB4 信號通路在癥狀性癲癇中的關鍵作用，表明 NRG1/ErbB4 信號可能在癥狀性癲癇中發揮重要作用。然而之前有研究表明，ErbB4 在顳葉癲癇患者的癲癇組織中表達明顯降低[26]。這種表達差異提示，ErbB4 在顳葉癲癇和癥狀性癲癇中可能發揮不同的作用[27]。顳葉癲癇患者 ErbB4 蛋白顯著降低，提示 ErbB4 可能是顳中癲癇發作的原因之一。而在癥狀性癲癇患者中，顳葉 ErbB4 信號作用顯著增強，表明 NRG1/ErbB4 信號可能作為一種穩態調節劑，保護大腦免受癲癇樣活動的損傷。
1.4 亞基因型神經調節蛋白 1 和 ErbB4 大鼠研究
NRG1 和 ErbB4 突變小鼠模型為這些基因突變作為癲癇危險因素的潛在作用提供了支持。為了研究 NRG1 信號在癲癇發生中的作用，研究人員用大鼠建立了一個激發模型，在這個模型中，反復使用最初的非驚厥電刺激，導致行為性癲癇的逐漸強化和腦電圖特征性癲癇持續時間的逐漸延長[28,29]，模型一旦建立，對電刺激的增強敏感性持續終生。最后發現與癲癇發作相關的 NRG1/ErbB4 信號確實增加了，而且這種信號具有顯著的抗癲癇作用。通過細胞特異性突變，發現 GABA 能中間神經元介導了 NRG1/ErbB4 信號的抗癲癇作用。這些結果強調了 GABA 能神經元中的 NRG1/ErbB4 信號在限制癲癇發生過程中不穩定發作活動方面的重要性。
1.4.1 癲癇發作活動增加了 NRG1 及其功能的表達
在完全激發大鼠的癲癇發作后，通過檢測 NRG1 mRNA 發現，在一次電刺激誘發癲癇發作后，海馬中的 NRG1 mRNA 表達增加，刺激后 3h 達到峰值。值得注意的是，NRG1 的三種主要亞型（I 型、II 型和 III 型）的 mRNA 水平均有明顯升高[28,30]，只是程度不同。進一步的酶聯免疫吸附實驗（ELISA）表明，刺激完全激發的大鼠癲癇發作活動導致海馬中 NRG1 蛋白在 3h 后增加。為了確定 NRG1 上調是否是一種癲癇的普遍現象，研究人員建立了另一個廣泛使用的癲癇模型，匹魯卡品誘導出強烈的癲癇持續狀態。在此模型中觀察到，匹魯卡品誘導的癲癇發作也導致 NRG1 mRNA 和蛋白表達均增加[30]。通過測量兩種模型大鼠大腦中磷酸化的 ErbB4（p-ErbB4）水平發現，癲癇發作活動在不改變 ErbB4 水平的情況下增加了 NRG1 表達，及其蛋白功能。
1.4.2 神經調節蛋白 1 抑制癲癇發作
在大鼠激發模型中，使用兩種改變 NRG1 活性的策略：外源性 NRG1 的使用和內源性 NRG1 的中和。為了研究 NRG1 在癲癇發生中的作用，腦室內 NRG1 灌注增強了假手術和激發模型大鼠海馬區 ErbB4 的激活。與媒介或變性處理的 NRG1 相比，每一次電刺激前 NRG1 的灌注均顯著延遲了激發模型誘發癲癇的發生，表現為行為發作級別的進展減慢、放電（Electro-static discharge，ESD）延長時間的減少以及喚起刻板性行為發作所需的電刺激次數的增加。這些結果表明外源性 NRG1 可以抑制激發模型中的癲癇發生[28]。為了進一步確定內源性 NRG1 是否調控癲癇發生，通過使用 ecto-ErbB4 來探討隔離 NRG1 的后果。這種多肽包含的 ErbB4 與 NRG1 結合并隔離，從而阻止它激活內源性受體[31]。與媒介或變性 ecto-ErbB4 治療相比，注入 ecto-ErbB4 極大地促進了發作強度的發展，這表明了內源性 NRG1 在癲癇發展中有抑制作用[28,31]。以上結果表明癲癇發作與誘發癲癇的 NRG1 有著密切相關性。
1.4.3 ErbB4 激活在癲癇發生中的作用
大鼠激發模型中，通過在激發過程中使用了 PD158780，這是一種有效的 ERBB 酪氨酸激酶活性抑制劑[32]。與媒介處理相比，PD158780 大大加快了行為發作級別的進展，增加了 ESD 延長時間，減少了激發過程中喚起刻板行為發作所需的刺激次數。結合 ecto-ErbB4 的結果，表明 ERBB 受體酪氨酸激酶活性對于 NRG1 介導癲癇的發生具有抑制作用。動物實驗發現，NRG1 通過激活 ErbB4 磷酸化來抑制癲癇發生[18,21]。進一步研究還發現，NRG1/ErbB4 信號不僅可以抑制激發過程中的癲癇發生，還可以減輕癲癇腦內興奮狀態的形成。此外，NRG1/ErbB4 信號的激活也抑制了癲癇誘導的神經回路的長期改變。
2 神經調節蛋白 1/ErbB4 基因的癲癇易感性
癲癇具有遺傳性，人們已經發現了幾種癲癇的易感基因[28]，在對 NRG1/ErbB4 與癲癇的相關性研究提示 NRG1 可能是癲癇的易感基因之一。目前的研究已經證實 NRG1 是精神分裂癥的主要易感基因之一[32,33]，NRG1 基因的 SNP8NRG221533（rs35753505）、SNP8NRG243177（rs6994992）以及 SNP8NRG241930（rs62510682）等單倍體是精神分裂癥、雙相障礙、重度抑郁等神經精神疾病的易感基因位點[8]。而癲癇與精神分裂癥之間具有一定的關聯性，有研究表明，具有癲癇史的患者發展為精神分裂癥的風險增加 1.5 倍，精神分裂癥患者會出現癲癇樣癥狀，因此兩者可能具有相同的易感基因和生物學表型[34-37]。
通過 NRG1/ErbB4 基因的突變與癲癇發生的相關性研究發現，NRG1（SNP rs35753505）確實與癲癇易感性有關，NRG1（SNP rs35753505）基因多態性與部分性癲癇的易感性具有相關性，且在男性顳葉癲癇患者中其基因型和等位基因的分布差異有統計學意義[38]。早期有研究發現早發性肌陣攣性腦病患者也存在 ErbB4 基因的突變[39]，Li 等[26]也曾報道過在顳葉癲癇患者中 ErbB4 mRNA 表達發生下調。這些結果表明 NRG1/ErbB4 有很大可能是許多人群中的一種癲癇易感性基因。
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癲癇通常被認為是一種神經功能障礙疾病，NRG1/ErbB4 信號參與了大腦發育的重要過程[10,40]，NRG1 通過激活 ErbB4 受體，增強前額皮質釋放 GABA，抑制興奮性神經元活動。NRG1 或 ErbB4 功能的喪失或 NRG1 信號的干擾將影響大腦中神經細胞的發育以及突觸的形成，從而導致神經傳遞和皮質功能的改變，發生癲癇樣癥狀和認知障礙。雖然 NRG1/ErbB4 與癲癇發生的相關性已得到證實，但其中的基因變異如何影響癲癇易感性仍不清楚。一種可能的假設是，基因變異具有調節作用，它們通過改變 NRG1 和 ErbB4 的表達，或剪接 NRG1 和 ErbB4 基因，或通過改變 NRG1 或 ErbB4 mRNA 的穩定性，從而影響癲癇的易感性[28]。已有研究為這一假設提供了證據，例如，在動物癲癇激發模型中，人們發現 NRG1 mRNA 表達增加，ErbB4 表達異常[30,41]。雖然在人類致癇組織中也發現 NRG1 和 ErbB4 蛋白水平顯著升高，但是 NRG1 和 ErbB4 的蛋白水平是否與癲癇易感性相關，也一直存在爭議，需要更多的臨床試驗去證明。
綜上，NRG1/ErbB4 信號通路影響著癲癇的發生發展，其與癲癇的易感性仍需在臨床上進一步證實，希望相關研究在遺傳學方面為癲癇的治療提供新的方向。