DNA 甲基化是人類發現最早的表觀遺傳學修飾之一，具有多種調控功能，參與機體發育過程中干細胞生長、細胞增殖、器官發育、衰老和腫瘤發生等多個生物學過程，而且在突觸重塑、神經細胞分化等神經生物過程中也具有重要作用。近年來，越來越多的研究表明 DNA 甲基化修飾與癲癇的發病機制密切相關，特別是基因啟動子的甲基化改變逐漸受到關注。文章主要對表觀遺傳中基因啟動子區的甲基化在癲癇發生發展中的研究進展進行綜述。
引用本文： 黎銀潮, 秦家明, 林婉蓉, 趙怡然, 陳傲寒, 周列民. 基因啟動子甲基化在癲癇的研究進展. 癲癇雜志, 2020, 6(5): 431-435. doi: 10.7507/2096-0247.20200071 復制
癲癇是神經系統最常見的神經疾病之一，以腦神經元過度放電導致反復性、發作性和短暫性的中樞神經系統功能失常為特征。任何年齡均會發病。我國目前約有 900 萬以上的癲癇患者，每年新發癲癇患者 65～70 萬，其反復發作不僅影響患者的身體健康，還嚴重地影響病人及家人的生活、心理及經濟等[1]。其中顳葉癲癇（Temporal lobe epilepsy，TLE）是最常見的癲癇綜合征之一，但其發病機制仍不清楚，是獲得性癲癇中常見的癲癇類型。因其病因錯綜復雜，至今尚未能完全了解其發病機制。目前認為基因組攜帶有兩類遺傳信息：一類提供生命必須的蛋白質模板，成為遺傳編碼信息；另一類提供基因選擇性表達（何時、何地、何種方式）的指令，稱為表觀遺傳信息[2]。表觀遺傳學主要是指在 DNA 序列不發生改變的條件下，由于 DNA 甲基化、染色質結構變化等因素的改變，使基因功能發生可遺傳的變化最終導致表型變異的遺傳學機制。目前，表觀遺傳學主要研究包括甲基化、組蛋白乙酰化非編碼 RNA 等。環境和遺傳易感因素對癲癇的發生和發展過程具有重大影響，表觀遺傳學是與表型變異相關的重要遺傳機制，其中 DNA 甲基化，尤其是基因啟動子的甲基化，是與癲癇相關的重要表觀遺傳修飾模式[3, 4]。
1 表觀遺傳學與顳葉癲癇
非編碼 RNA 是不參與蛋白質編碼的 RNA 的總稱，95% 的人類基因組并不是編碼基因，近年發現的小分子非編碼 RNA（siRNA、miRNA、piRNA）作為細胞的調控因子，在調控在調控細胞活動方面發揮重要的作用，與轉錄和翻譯、細胞分化等表觀遺傳密切相關。在內側 TLE（Mesio temporal lobe epilepsy，MTLE） 患者中發現（micro RKA ntb a，MIR-146a）表達上調，與慢性炎癥反應有關。在動物體內也證實，MIR-146a 表達上調與白介細胞素-1（IL-1）升高有關[5-7]。在紅藻氨酸 TLE 大鼠模型中發現，MIR-134、MIR-184、MIR-34a、let-7b 分別與突觸可塑性、抑制癲癇發作及神經元分化、神經保護、癲癇引起的神經元死亡密切相關，而部分也在癲癇患者中得到印證[8, 9]。此外，在匹羅卡品數海馬硬化性MTLE 動物模型中發現，MIR-21 和 MIR-34a 分別與癲癇持續狀態后引起的神經元脫失和神經元分化關系密切[10]。其機制可能是通過與 3’-UTR 互補結合而起作用[11, 12]。有研究報道，在毛果蕓香堿誘導的 TLE 小鼠模型中發現，海馬及皮質區中多個長鏈非編碼 RNA 的失調，并證實其與癲癇發作、急性炎癥、鈣離子調節、神經分化或突觸重塑密切相關[13]。
組蛋白是真核生物體細胞染色質中的堿性蛋白質，富含精氨酸和賴氨酸，主要分為 5 類：H1、H2A、H2B、H3、H4，其編碼基因非常保守。乙酰化修飾后的組蛋白可以募集其他相關因子進入到一個基因位點，影響轉錄，催化此反應的是組蛋白乙酰化酶。在人體細胞中，已經鑒定出兩種 N-α-乙酰基轉移酶，即組蛋白乙酰化酶和組蛋白去乙酰化酶，通過結合啟動子區上游激活因子和上游抑制因子分別促進和抑制轉錄[14, 15]。另外一項研究也證實，在海馬硬化性MTLE模型和手術標本中，組蛋白去乙酰化酶 2 在急性和慢性期，均有顯著增高，可能因此引起了癲癇的反復發作。此外，目前研究證實，抗癲癇藥物（AEDs）能夠影響組蛋白乙酰化水平，如丙戊酸鈉（VPA）和托吡酯[16]。
DNA 甲基化是一種 DNA 的天然修飾方式。在真核生物中，甲基化只發生在胞嘧啶第 5 位的碳原子上，由 DNA 甲基轉移酶（DNA methylation transferase，DNMT）所催化，以 S-腺苷甲硫氨酸作為甲基供體，將甲基轉移到胞嘧啶上，生成 5-甲基胞嘧啶的一種反應。在哺乳動物中，甲基轉移酶 DNMT 可分為 DNMT1、DNMT2 和 DNMT3。根據作用方式和參與反應的酶不同，甲基化反應分為：維持甲基化和從頭甲基化，參與酶分別為 DNMT1、DNMT3a 和 DNMT3b[17]。DNA 甲基化的分布存在種屬特異性和組織特異性，并且可能隨生物發育階段的不同而改變。DNA 甲基化雖然未改變核苷酸順序及其組成，但可在轉錄水平，尤其是轉錄起始階段調控基因的表達。癲癇持續狀態后引起腦部持續性創傷，導致了數百基因在不同時間段異常表達，DAN 甲基化不僅在 SE 后急性期影響轉錄，而且在慢性期，能夠引起許多基因表達異常[18, 19]。研究報道在匹羅卡品MTLE大鼠模型中，全基因組總體甲基化水平在急性期和慢性期并未發生明顯改變，但甲基轉移酶 DNMT 活性增高，由此得出 DNA 甲基化是引起自發性癲癇的重要機制之一[20]。2019 年在 Unal 等[21]的研究中發現，MTLE與 NKCC1 基因的甲基化密切相關，并提出 NKCC1 基因的甲基化可能是難治性顳葉癲癇的重要機制。此外 ，Xiao 等[22]通過 TLE 患者非編碼 RNA 全基因組甲基化分析發現非編碼 RNA 的異常甲基化與離子通道活性、藥物代謝、絲裂原活化蛋白激酶信號通路和神經營養蛋白信號通路有關，并推測可能通過這些途徑參與到MTLE的發生發展中。Ryley 等[23]在紅藻氨酸誘導癲癇持續狀態模型中觀察到 Grin2b/Nr2b 甲基化水平下降，通過抑制 DNMT 活性能夠使 Grin2b 和 Nr2b 基因的甲基化水平下降，增強興奮性突觸后電位。Machnes 等[24]在紅藻氨酸誘導TLE 模型中也發現 Gria2 基因甲基化水平升高，并證實其介導了癲癇的持續狀態以及癲癇患者的個體差異反應。有研究報道癲癇患者腦組織中 DNMT1 和 DNMT3A 表達上調，并通過 DNA 免疫微陣列芯片證實癲癇腦組織的 DNA 甲基化差異具有統計學意義。除此之外，許多文獻報道了 DNA 的甲基化與 TLE 患者的基因表達密切相關，并表明 DNA 甲基化在急性癲癇發作至關重要的作用[20, 25-28]。
2 基因啟動子甲基化與癲癇
啟動子是基因表達與否的“開關”，是基因表達過程中 RNA 聚合酶特異性識別并結合的部位。富含 GC 序列并組成很多 CpG 島，啟動子中的 DNA 甲基化通過招募參與基因阻遏的蛋白質后抑制轉錄因子與 DNA 的結合來調節基因表達，進而沉默或抑制基因表達，是甲基化抑制劑假定的治療靶點。啟動子中的甲基化序列通過與細胞核內的甲基化 CG 序列結合蛋白特異性結合，間接導致轉錄因子不能與基因結合形成轉錄復合物，導致基因沉默或基因表達轉錄終止，去甲基化則導致基因表達上調。在哺乳動物中，DNA 甲基化主要發在 CpG 雙核苷酸序列的胞嘧啶上，由于啟動子區 CpG 序列較常見，一般以啟動子甲基化最為重要[29]。在真核細胞中，某些轉錄因子特異性的結合位點中有 CpG，當這些位點出現高甲基化時，引起啟動子和轉錄因子結合降低，從而降低基因轉錄和表達。研究表明，SP1、E2F、AP2、MYC 和 YYI 均有 CpG 結合位點。通過這些位點的高甲基化從而降低基因轉錄水平[30]。真核生物啟動子是一段位于結構基因 5′端上游區的 DNA 序列，能活化 RNA 聚合酶使之與模板 DNA 準確地結合并具有轉錄起始的特異性。真核生物啟動子和核心調控元件一般位于基因轉錄起始點上游 100～200 個堿基對范圍，通常含 TATA 盒和上游的啟動子元件如 CAAT 盒和 GC 盒。這類啟動子有較高的轉錄活性。另外存在兩種不含 TATA 盒的啟動子：① 富含 GC 的啟動子：如管家基因，含數個分離的轉錄起始點；② 既無 TATA 盒，也無 GC 盒：有一個或多個轉錄起始點，大多數轉錄活性低或根本沒有活性，只有在胚胎發育、組織分化和再生過程中受到調節。在癲癇患者中也證實甲基化是引起基因轉錄水平改變的機制之一。2009 年的文獻報道MTLE 患者海馬標本中，reelin 基因啟動子出現高甲基化，提出甲基化是影響基因轉錄的重要機制[31]。有研究對MTLE患者血液標本進行人類甲基化 450K 磁珠芯片分析發現有 216 個甲基化位點差異性具有統計學意義，并且發現其多個甲基化位點位于啟動子區[32]。Miller-Delaney 等[26]報道，TLE 患者的海馬區有 146 個編碼蛋白的 DNA 甲基化表達具有差異性，且其中有 81.5% 基因的啟動子出現高甲基化。另外，Tan 等[33]發現 VPA 可以顯著下調癲癇小鼠模型中 SCN3a 的表達水平。通過熒光素酶實驗和 CpG 甲基化分析證實，VPA 通過誘導 SCN3a 啟動子的-39C 位點發生甲基化，從而降低了啟動子活性，并且進一步表明，VPA 在轉錄后水平下調 MBD2 的表達，敲除
2.1 Reelin 基因啟動子甲基化與癲癇
Reelin 作為分泌型基質外糖蛋白，在神經發育早期以及成熟后的大腦中都有重要作用。由 3 641 個氨基酸殘基組成，人類的 reelin 基因位于 7 號染色體。Reelin 含有信號肽序列，其后是 N 端序列、鉸鏈區以及八段氨基酸重復序列，以高度堿性的 C 端序列結束。中央區域包含載脂蛋白 E 受體 2 和極低密度脂蛋白受體的結合位點，N 端區域主要和 Reelin 同源二聚體的形成有關，影響細胞質銜接蛋白磷酸化水平。另外，C 端區域也會影響 Reelin 磷酸化細胞質銜接蛋白的能力，進而啟動下游信號通路，早期主要與皮層形成、神經元的遷移和定位過程相關，后期可以起到調節神經元突觸功能的作用，以及參與大腦板層結構的維持[36]。有研究報道發現，在MTLE患者海馬標本中 Reelin 蛋白表達水平明顯下降，而且 reelin 基因啟動子出現高甲基化[31, 37]。
2.2 編碼鈉離子通道的基因啟動子甲基化與癲癇
電壓門控性鈉離子通道是一種特化的跨膜蛋白，負責神經和肌肉細胞中的動作電位的發起和傳播，由 1 個 α 亞基和 2 個 β 亞基組成。α 亞基是維持鈉通道功能基本的結構，β 亞基影響 α 亞基的表達水平，電壓依賴性和動力學特性[38]。2 個 β 亞基對 α 亞基在膜上的定位和穩定性起著重要的輔助作用，參與調節 α 亞基的電壓敏感性和失活過程。α 亞基由四個高度保守的結構域（I-Ⅳ），而每個結構域由 6 個跨膜成分組成（S-S6）。S4 帶有正電荷，賦予通道蛋白電壓依賴性，被稱為“電壓感受器”[39]。而 4 個結構域的 S5-S6 間的襻或 P 區聚集在一起形成了孔區，決定著離子的選擇性[40]。在哺乳動物根據 α 亞基的不同分為 9 種類型的鈉通道，分別為 Nav1.1-Nav1.9，編碼 SCN1A、SCN2A、SCN3A、SCN8A 基因。目前已有研究報道 SCN1A、SCN2A、SCN3a 和 SCN8A 基因啟動子區的甲基化狀態改變可影響與轉錄因子的結合，從而調節基因的表達，參與到癲癇的發病機制中[41-44]。
2.3 RASgrf1 基因啟動子甲基化與癲癇
RASgrf 基因是父系印記基因，在啟動子區域具有多個能夠沉默基因表達的甲基化區域。在大腦中，RASgrf1 直接與 NR2B 亞單位結合，并通過 Ras-細胞外信號調節激酶信號通路介導突觸可塑性[45]。有研究證實在難治性癲癇患者和實驗大鼠的腦組織中 RASgrf1 的表達水平均下降，通過觀察經紅藻氨酸處理的小鼠中 RASgrf1 基因甲基化的動態變化，發現與對照組相比，在紅藻氨酸誘導的小鼠中 RASgrf1 基因啟動子出現高甲基化。并且發現非核苷 DNMT 抑制劑 RG108 可以阻斷 RASgrf1 基因啟動子的高甲基化，進而抑制急性癲癇發作。因此提出 RASgrf1 基因啟動子的甲基化可能調節 RASgrf1 基因的表達進而影響癲癇發作[46]。然而 RG108 在癲癇形成中的作用以及 RASgrf1 在該過程中的作用仍不清楚[47, 48]。
另外，有研究報道了 NKCC1、EPHX、CPA6 等基因啟動子區域的異常甲基化在癲癇的發病機制中具有重要作用[21, 49, 50]。
3 結語
DNA 甲基化是表觀遺傳學的重要內容，且已被證明對癲癇的發生和發展起著重大作用。在近期的研究中，DNA 的甲基化已經逐漸成為在癲癇發病機制研究的熱點，特別是基因啟動子區的 DNA 甲基化備受關注。而且隨著基因檢測的開展，基因甲基化檢測將會成為精準醫療的重要組成部分，幫助臨床醫生對患者基因進行個體化診斷和治療。然而癲癇的發病機制復雜，病因至今不明，其中MTLE 大部分屬于癥狀性癲癇，與表觀遺傳學密切相關。目前表觀遺傳調控在癲癇發病機制的研究仍較少，特別是基因啟動子甲基化的研究。且與癲癇相關的致病基因的研究仍然不足，需建立 DNA 甲基化芯片，從全基因組水平研究 DNA 甲基化，尋找和建立特異的、敏感的癲癇候選基因，并且需要在分子結構、細胞以及神經網絡水平中上對基因啟動子區進一步深入探討，以期揭示基因調控及表達異常導致癲癇的致癇機制，為癲癇防治研究提供新的思路并為開發臨床藥物治療新靶點提供理論依據。
癲癇是神經系統最常見的神經疾病之一，以腦神經元過度放電導致反復性、發作性和短暫性的中樞神經系統功能失常為特征。任何年齡均會發病。我國目前約有 900 萬以上的癲癇患者，每年新發癲癇患者 65～70 萬，其反復發作不僅影響患者的身體健康，還嚴重地影響病人及家人的生活、心理及經濟等[1]。其中顳葉癲癇（Temporal lobe epilepsy，TLE）是最常見的癲癇綜合征之一，但其發病機制仍不清楚，是獲得性癲癇中常見的癲癇類型。因其病因錯綜復雜，至今尚未能完全了解其發病機制。目前認為基因組攜帶有兩類遺傳信息：一類提供生命必須的蛋白質模板，成為遺傳編碼信息；另一類提供基因選擇性表達（何時、何地、何種方式）的指令，稱為表觀遺傳信息[2]。表觀遺傳學主要是指在 DNA 序列不發生改變的條件下，由于 DNA 甲基化、染色質結構變化等因素的改變，使基因功能發生可遺傳的變化最終導致表型變異的遺傳學機制。目前，表觀遺傳學主要研究包括甲基化、組蛋白乙酰化非編碼 RNA 等。環境和遺傳易感因素對癲癇的發生和發展過程具有重大影響，表觀遺傳學是與表型變異相關的重要遺傳機制，其中 DNA 甲基化，尤其是基因啟動子的甲基化，是與癲癇相關的重要表觀遺傳修飾模式[3, 4]。
1 表觀遺傳學與顳葉癲癇
非編碼 RNA 是不參與蛋白質編碼的 RNA 的總稱，95% 的人類基因組并不是編碼基因，近年發現的小分子非編碼 RNA（siRNA、miRNA、piRNA）作為細胞的調控因子，在調控在調控細胞活動方面發揮重要的作用，與轉錄和翻譯、細胞分化等表觀遺傳密切相關。在內側 TLE（Mesio temporal lobe epilepsy，MTLE） 患者中發現（micro RKA ntb a，MIR-146a）表達上調，與慢性炎癥反應有關。在動物體內也證實，MIR-146a 表達上調與白介細胞素-1（IL-1）升高有關[5-7]。在紅藻氨酸 TLE 大鼠模型中發現，MIR-134、MIR-184、MIR-34a、let-7b 分別與突觸可塑性、抑制癲癇發作及神經元分化、神經保護、癲癇引起的神經元死亡密切相關，而部分也在癲癇患者中得到印證[8, 9]。此外，在匹羅卡品數海馬硬化性MTLE 動物模型中發現，MIR-21 和 MIR-34a 分別與癲癇持續狀態后引起的神經元脫失和神經元分化關系密切[10]。其機制可能是通過與 3’-UTR 互補結合而起作用[11, 12]。有研究報道，在毛果蕓香堿誘導的 TLE 小鼠模型中發現，海馬及皮質區中多個長鏈非編碼 RNA 的失調，并證實其與癲癇發作、急性炎癥、鈣離子調節、神經分化或突觸重塑密切相關[13]。
組蛋白是真核生物體細胞染色質中的堿性蛋白質，富含精氨酸和賴氨酸，主要分為 5 類：H1、H2A、H2B、H3、H4，其編碼基因非常保守。乙酰化修飾后的組蛋白可以募集其他相關因子進入到一個基因位點，影響轉錄，催化此反應的是組蛋白乙酰化酶。在人體細胞中，已經鑒定出兩種 N-α-乙酰基轉移酶，即組蛋白乙酰化酶和組蛋白去乙酰化酶，通過結合啟動子區上游激活因子和上游抑制因子分別促進和抑制轉錄[14, 15]。另外一項研究也證實，在海馬硬化性MTLE模型和手術標本中，組蛋白去乙酰化酶 2 在急性和慢性期，均有顯著增高，可能因此引起了癲癇的反復發作。此外，目前研究證實，抗癲癇藥物（AEDs）能夠影響組蛋白乙酰化水平，如丙戊酸鈉（VPA）和托吡酯[16]。
DNA 甲基化是一種 DNA 的天然修飾方式。在真核生物中，甲基化只發生在胞嘧啶第 5 位的碳原子上，由 DNA 甲基轉移酶（DNA methylation transferase，DNMT）所催化，以 S-腺苷甲硫氨酸作為甲基供體，將甲基轉移到胞嘧啶上，生成 5-甲基胞嘧啶的一種反應。在哺乳動物中，甲基轉移酶 DNMT 可分為 DNMT1、DNMT2 和 DNMT3。根據作用方式和參與反應的酶不同，甲基化反應分為：維持甲基化和從頭甲基化，參與酶分別為 DNMT1、DNMT3a 和 DNMT3b[17]。DNA 甲基化的分布存在種屬特異性和組織特異性，并且可能隨生物發育階段的不同而改變。DNA 甲基化雖然未改變核苷酸順序及其組成，但可在轉錄水平，尤其是轉錄起始階段調控基因的表達。癲癇持續狀態后引起腦部持續性創傷，導致了數百基因在不同時間段異常表達，DAN 甲基化不僅在 SE 后急性期影響轉錄，而且在慢性期，能夠引起許多基因表達異常[18, 19]。研究報道在匹羅卡品MTLE大鼠模型中，全基因組總體甲基化水平在急性期和慢性期并未發生明顯改變，但甲基轉移酶 DNMT 活性增高，由此得出 DNA 甲基化是引起自發性癲癇的重要機制之一[20]。2019 年在 Unal 等[21]的研究中發現，MTLE與 NKCC1 基因的甲基化密切相關，并提出 NKCC1 基因的甲基化可能是難治性顳葉癲癇的重要機制。此外 ，Xiao 等[22]通過 TLE 患者非編碼 RNA 全基因組甲基化分析發現非編碼 RNA 的異常甲基化與離子通道活性、藥物代謝、絲裂原活化蛋白激酶信號通路和神經營養蛋白信號通路有關，并推測可能通過這些途徑參與到MTLE的發生發展中。Ryley 等[23]在紅藻氨酸誘導癲癇持續狀態模型中觀察到 Grin2b/Nr2b 甲基化水平下降，通過抑制 DNMT 活性能夠使 Grin2b 和 Nr2b 基因的甲基化水平下降，增強興奮性突觸后電位。Machnes 等[24]在紅藻氨酸誘導TLE 模型中也發現 Gria2 基因甲基化水平升高，并證實其介導了癲癇的持續狀態以及癲癇患者的個體差異反應。有研究報道癲癇患者腦組織中 DNMT1 和 DNMT3A 表達上調，并通過 DNA 免疫微陣列芯片證實癲癇腦組織的 DNA 甲基化差異具有統計學意義。除此之外，許多文獻報道了 DNA 的甲基化與 TLE 患者的基因表達密切相關，并表明 DNA 甲基化在急性癲癇發作至關重要的作用[20, 25-28]。
2 基因啟動子甲基化與癲癇
啟動子是基因表達與否的“開關”，是基因表達過程中 RNA 聚合酶特異性識別并結合的部位。富含 GC 序列并組成很多 CpG 島，啟動子中的 DNA 甲基化通過招募參與基因阻遏的蛋白質后抑制轉錄因子與 DNA 的結合來調節基因表達，進而沉默或抑制基因表達，是甲基化抑制劑假定的治療靶點。啟動子中的甲基化序列通過與細胞核內的甲基化 CG 序列結合蛋白特異性結合，間接導致轉錄因子不能與基因結合形成轉錄復合物，導致基因沉默或基因表達轉錄終止，去甲基化則導致基因表達上調。在哺乳動物中，DNA 甲基化主要發在 CpG 雙核苷酸序列的胞嘧啶上，由于啟動子區 CpG 序列較常見，一般以啟動子甲基化最為重要[29]。在真核細胞中，某些轉錄因子特異性的結合位點中有 CpG，當這些位點出現高甲基化時，引起啟動子和轉錄因子結合降低，從而降低基因轉錄和表達。研究表明，SP1、E2F、AP2、MYC 和 YYI 均有 CpG 結合位點。通過這些位點的高甲基化從而降低基因轉錄水平[30]。真核生物啟動子是一段位于結構基因 5′端上游區的 DNA 序列，能活化 RNA 聚合酶使之與模板 DNA 準確地結合并具有轉錄起始的特異性。真核生物啟動子和核心調控元件一般位于基因轉錄起始點上游 100～200 個堿基對范圍，通常含 TATA 盒和上游的啟動子元件如 CAAT 盒和 GC 盒。這類啟動子有較高的轉錄活性。另外存在兩種不含 TATA 盒的啟動子：① 富含 GC 的啟動子：如管家基因，含數個分離的轉錄起始點；② 既無 TATA 盒，也無 GC 盒：有一個或多個轉錄起始點，大多數轉錄活性低或根本沒有活性，只有在胚胎發育、組織分化和再生過程中受到調節。在癲癇患者中也證實甲基化是引起基因轉錄水平改變的機制之一。2009 年的文獻報道MTLE 患者海馬標本中，reelin 基因啟動子出現高甲基化，提出甲基化是影響基因轉錄的重要機制[31]。有研究對MTLE患者血液標本進行人類甲基化 450K 磁珠芯片分析發現有 216 個甲基化位點差異性具有統計學意義，并且發現其多個甲基化位點位于啟動子區[32]。Miller-Delaney 等[26]報道，TLE 患者的海馬區有 146 個編碼蛋白的 DNA 甲基化表達具有差異性，且其中有 81.5% 基因的啟動子出現高甲基化。另外，Tan 等[33]發現 VPA 可以顯著下調癲癇小鼠模型中 SCN3a 的表達水平。通過熒光素酶實驗和 CpG 甲基化分析證實，VPA 通過誘導 SCN3a 啟動子的-39C 位點發生甲基化，從而降低了啟動子活性，并且進一步表明，VPA 在轉錄后水平下調 MBD2 的表達，敲除
2.1 Reelin 基因啟動子甲基化與癲癇
Reelin 作為分泌型基質外糖蛋白，在神經發育早期以及成熟后的大腦中都有重要作用。由 3 641 個氨基酸殘基組成，人類的 reelin 基因位于 7 號染色體。Reelin 含有信號肽序列，其后是 N 端序列、鉸鏈區以及八段氨基酸重復序列，以高度堿性的 C 端序列結束。中央區域包含載脂蛋白 E 受體 2 和極低密度脂蛋白受體的結合位點，N 端區域主要和 Reelin 同源二聚體的形成有關，影響細胞質銜接蛋白磷酸化水平。另外，C 端區域也會影響 Reelin 磷酸化細胞質銜接蛋白的能力，進而啟動下游信號通路，早期主要與皮層形成、神經元的遷移和定位過程相關，后期可以起到調節神經元突觸功能的作用，以及參與大腦板層結構的維持[36]。有研究報道發現，在MTLE患者海馬標本中 Reelin 蛋白表達水平明顯下降，而且 reelin 基因啟動子出現高甲基化[31, 37]。
2.2 編碼鈉離子通道的基因啟動子甲基化與癲癇
電壓門控性鈉離子通道是一種特化的跨膜蛋白，負責神經和肌肉細胞中的動作電位的發起和傳播，由 1 個 α 亞基和 2 個 β 亞基組成。α 亞基是維持鈉通道功能基本的結構，β 亞基影響 α 亞基的表達水平，電壓依賴性和動力學特性[38]。2 個 β 亞基對 α 亞基在膜上的定位和穩定性起著重要的輔助作用，參與調節 α 亞基的電壓敏感性和失活過程。α 亞基由四個高度保守的結構域（I-Ⅳ），而每個結構域由 6 個跨膜成分組成（S-S6）。S4 帶有正電荷，賦予通道蛋白電壓依賴性，被稱為“電壓感受器”[39]。而 4 個結構域的 S5-S6 間的襻或 P 區聚集在一起形成了孔區，決定著離子的選擇性[40]。在哺乳動物根據 α 亞基的不同分為 9 種類型的鈉通道，分別為 Nav1.1-Nav1.9，編碼 SCN1A、SCN2A、SCN3A、SCN8A 基因。目前已有研究報道 SCN1A、SCN2A、SCN3a 和 SCN8A 基因啟動子區的甲基化狀態改變可影響與轉錄因子的結合，從而調節基因的表達，參與到癲癇的發病機制中[41-44]。
2.3 RASgrf1 基因啟動子甲基化與癲癇
RASgrf 基因是父系印記基因，在啟動子區域具有多個能夠沉默基因表達的甲基化區域。在大腦中，RASgrf1 直接與 NR2B 亞單位結合，并通過 Ras-細胞外信號調節激酶信號通路介導突觸可塑性[45]。有研究證實在難治性癲癇患者和實驗大鼠的腦組織中 RASgrf1 的表達水平均下降，通過觀察經紅藻氨酸處理的小鼠中 RASgrf1 基因甲基化的動態變化，發現與對照組相比，在紅藻氨酸誘導的小鼠中 RASgrf1 基因啟動子出現高甲基化。并且發現非核苷 DNMT 抑制劑 RG108 可以阻斷 RASgrf1 基因啟動子的高甲基化，進而抑制急性癲癇發作。因此提出 RASgrf1 基因啟動子的甲基化可能調節 RASgrf1 基因的表達進而影響癲癇發作[46]。然而 RG108 在癲癇形成中的作用以及 RASgrf1 在該過程中的作用仍不清楚[47, 48]。
另外，有研究報道了 NKCC1、EPHX、CPA6 等基因啟動子區域的異常甲基化在癲癇的發病機制中具有重要作用[21, 49, 50]。
3 結語
DNA 甲基化是表觀遺傳學的重要內容，且已被證明對癲癇的發生和發展起著重大作用。在近期的研究中，DNA 的甲基化已經逐漸成為在癲癇發病機制研究的熱點，特別是基因啟動子區的 DNA 甲基化備受關注。而且隨著基因檢測的開展，基因甲基化檢測將會成為精準醫療的重要組成部分，幫助臨床醫生對患者基因進行個體化診斷和治療。然而癲癇的發病機制復雜，病因至今不明，其中MTLE 大部分屬于癥狀性癲癇，與表觀遺傳學密切相關。目前表觀遺傳調控在癲癇發病機制的研究仍較少，特別是基因啟動子甲基化的研究。且與癲癇相關的致病基因的研究仍然不足，需建立 DNA 甲基化芯片，從全基因組水平研究 DNA 甲基化，尋找和建立特異的、敏感的癲癇候選基因，并且需要在分子結構、細胞以及神經網絡水平中上對基因啟動子區進一步深入探討，以期揭示基因調控及表達異常導致癲癇的致癇機制，為癲癇防治研究提供新的思路并為開發臨床藥物治療新靶點提供理論依據。