癲癇是一種以反復發作為特征的神經系統疾病，通常與神經系統病變有關。大量證據表明，炎癥免疫在癲癇中起著重要的病理生理作用。文章就與癲癇發生發展有關的炎癥免疫分子，包括白細胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）、高遷移率族蛋白 1（High mobility group box-1 protein，HMGB1）、前列腺素（Prostaglandin，PG）、轉化生長因子-β（Transforming growth factor-β，TGF-β）、腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）和趨化因子作一綜述，進一步了解癲癇發生過程中炎癥免疫機制將有助于開發預防和治療癲癇的新靶點。
引用本文： 郭鴻儒, 陳燕惠. 炎癥免疫與癲癇. 癲癇雜志, 2021, 7(5): 426-430. doi: 10.7507/2096-0247.20210070 復制
癲癇發作是中樞神經系統網絡過度、超同步放電引起的陣發性事件。反復的自發性癲癇發作會導致進行性神經變性，極大地干擾生活質量，增加患者受傷和死亡的風險。導致癲癇的病因復雜，越來越多研究表明，炎癥免疫與癲癇可能互為因果，炎癥免疫可通過影響γ-氨基丁酸（GABA）能神經元功能[1-3]和谷氨酸能神經元功能[2]導致神經元興奮性改變，而引發癲癇發作，而癲癇發作本身也可誘發一系列炎癥反應，包括激活小膠質細胞[4]和星形膠質細胞[2, 5-7]產生促炎細胞因子。文章對炎癥信號、神經病理學和癲癇活動之間的相關的基礎研究和臨床證據作一綜述，以探討癲癇發生過程中炎癥免疫機制。
1 癲癇和炎癥免疫的關系
炎癥是指組織對感染或非感染性損傷的復雜生物反應，它與先天和適應性免疫細胞的激活密切相關。目前對神經炎癥的定義尚無共識，但通常可以將其視為由大腦中的駐留細胞，包括活化的小膠質細胞和星形膠質細胞、神經元、血腦屏障（Blood-brain barrier，BBB）的內皮細胞的生物合成和釋放的具有炎癥特性的分子的免疫反應[2, 5, 8]。介導神經炎癥的免疫因子可起源于中樞神經系統，也可是外周炎癥因子透過 BBB 介導的[9]。
1.1 癲癇發作致炎癥反應
在癲癇患者和動物模型中，癲癇發作均會誘導或上調炎癥介質表達，進而提高腦部興奮性和發生神經元變性。癲癇實驗動物中，血液和腦組織的促炎細胞因子迅速且可逆地升高[2]。通過監測器官型海馬切片培養物的癲癇樣活動的發展和細胞因子釋放，觀察到在小膠質細胞和星形膠質細胞持續激活期間，促炎性細胞因子白細胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）和 IL-6 釋放的動態變化[5]。
癲癇發作導致炎癥反應也在臨床上得到了證實。基于多重熒光免疫檢測，發現 20 例非炎性神經系統疾病患兒腦脊液 TNF-α 中位水平為 0 pg/mL，與之相比 8 例無熱性癲癇持續狀態（Status epilepicus，SE）兒童 TNFα 中位水平增加到了 0.5 pg/mL。8 例熱性 SE 患兒腦脊液細胞趨化因子 C-X-C 基元配體 9（C-X-C motif ligand，CXCL9）、CXCL10 中位水平為 635.1pg/mL 和 3444.3 pg/mL，高于無熱性 SE 組的 108.7 pg/mL 和 368.8 pg/mL[10]。這些證據表明神經炎癥是癲癇發作活動的常見后果。
1.2 炎癥致癲癇
神經炎癥是致癇重要因素之一，大腦內的炎癥過程參與癲癇發作及復發。弓形蟲持續感染后促進 GABA 能神經元的丟失，由于抑制性突觸的減少[3]，導致癲癇發作的傾向增加。突觸前 N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR）是 Ca2+介導的谷氨酸釋放的靶點，當被炎癥因子激活時，細胞內鈣離子迅速上升，導致細胞外興奮性和興奮性毒性[6]。通過戊四氮（Pentetrazol，PTZ）引發了大鼠炎性小體復合物的表達以及增加 IL-1β、IL-18、IL-6 和 TNF-α 的表達水平，而非特異性抗炎藥青藤堿可通過劑量依賴性方式減弱這些因子表達，使大鼠癲癇發作減少的同時其空間學習記憶障礙也得到了改善[11]。
盡管已經發現炎癥免疫和癲癇存在相關性[2]，但兩者間潛在的機制仍然知之甚少。
2 與癲癇發作相關的炎癥免疫指標
炎癥免疫和癲癇相輔相成，神經元、膠質細胞和炎癥介質之間的相互作用可以促進癲癇的易感性[1，8, 12]。腦內持續性炎癥推動癲癇的進展，其可能也是發展為藥物難治性癲癇的原因之一[12]。
2.1 白細胞介素 1 受體 I 型/Toll 樣受體 4
白細胞介素 1 受體 I 型（IL-1 receptor type I，IL-1R1）/Toll 樣受體 4（Toll-like receptor 4，TLR4）途徑是組織對感染的反應過程中激活的典型先天免疫信號，其有助于病原體的識別和清除，并可通過激活“穩態型”組織炎癥促進組織修復愈合。癲癇中，在無病原體感染的情況下，神經膠質和神經元中的這條信號會被損傷相關分子模式異常激活，從而引起“無菌炎癥”[13]。
2.1.1 白細胞介素-1β/白細胞介素 1 受體 I 型
IL-1β 是先天免疫反應的關鍵介質。在中樞神經系統，IL-1β 可由多種細胞產生，包括小膠質細胞、星形膠質細胞、內皮細胞和神經元。IL-1β 主要通過 IL-1 受體 I 型（IL-1R1）作用于多種細胞。IL-1β 與 IL-1R1 結合可刺激免疫細胞活化，并誘導神經毒性分子的產生[1]。
酶聯免疫吸附測定29 例輕度癲癇患兒的血清 IL-1β 平均值為 66.44 pg/mL，高于健康對照組 53.05 pg/mL，且在 28 例藥物難治性癲癇病例中更高，為 70.04 pg/mL[14]。癲癇大鼠腦組織中 IL-1β 和 IL-1R1 mRNA 及蛋白的表達均顯著高出正常組[15]。遺傳和藥理學動物模型表明，IL-1β 和 IL-1R1 的高表達通過改變 GABA 能和谷氨酸能[16, 17]神經傳遞來增加神經元的興奮性[1, 8]。Lai 等[18]研究顯示 26 例藥物難治性熱性感染相關性癲癇綜合征 (Febrile infection-related epilepsy syndrome，FIRES) 患兒，11 例在接受重組 IL-1R 拮抗劑阿那白滯素（Anakinra）治療 1 周后，癲癇發作頻率減少>50%。58 只鋰-毛果蕓香堿致癇大鼠給予 Anakinra 處理，與 65 只未接受治療的模型相比，慢性期自發性反復發作每天的總發作時間從 28 s 減少到 5 s，每次發作的平均持續時間由 15 s 縮短至了 5 s，預防了包括繼發的多動行為和社交障礙的一些行為損傷[19]。
2.1.2 高遷移率族蛋白 1/Toll 樣受體 4
高遷移率族蛋白 1（High mobility group box-1 protein，HMGB1）是一種高度保守的核蛋白，屬于非組蛋白染色質相關蛋白。1973 年首次從小牛胸腺染色質中提取，并以其在凝膠電泳中的高遷移率而命名。HMGB1 廣泛表達與多種細胞，包括造血干細胞來源的細胞，成纖維細胞，神經元和神經膠質細胞等。感染和炎癥進程中，活化的細胞或壞死細胞等可以向胞外釋放 HMGB1，胞外的 HMGB1 作為細胞因子通過 TLR4 等受體特異性地結合[2, 20]靶細胞，TLR4 通過轉導蛋白髓樣分化因子（Myeloid differentiation factor 88，MyD88）傳遞信號[7]，激活核因子 κB（NF-κB），促進免疫細胞成熟、活化和炎癥因子釋放。內毒素及多種炎性因子也可誘導 HMGB1 釋放介導炎性反應。在炎性反應的后期，這種正反饋效應對炎性反應的維持到了相當重要的作用。
致癇事件后釋放的內源性 HMGB1 參與了癲癇的發病過程，并促進了癲癇的復發[20]。癲癇小鼠腦內 HMGB-1 mRNA 和蛋白水平均隨時間延長而升高，且在第 4 周時的表達水平均大于正常組 2 倍[21]。野生型小鼠腦內注射 HMGB1 會增加對刺激的反應，使癲癇發作頻率增加約 2.5 倍[16]。HMGB1 抗體減輕癲癇模型海馬損傷，抑制神經元的自噬并減少海馬區凋亡細胞數，使小鼠的學習記憶能力明顯恢復[21]。
HMGB1 的促驚厥作用是通過它的關鍵信號受體之一 TLR4 介導的。HMGB1/TLR4 是腦損傷后神經炎癥的重要始發者，其激活參與了動物模型的癲癇發作機制[2, 16]。在無功能的 TLR4 突變小鼠中未發現癲癇敏感度增加，與野生型小鼠相比，突變小鼠也被發現對癲癇具有潛在的抵抗力[16]。HMGB1 和 TLR4 在人類致癇組織中的表達增加[2, 16]，臨床和實驗數據表明 HMGB1 亞型可能作為癲癇發生和耐藥癲癇的生物標志物[2]。干擾 HMGB1 活性或拮抗 TLR4 在給藥后約 2 h 內使小鼠自發性癲癇發作的次數和頻率降低約 75%[16]。TLR4 通過轉導 MyD88 傳遞信號[7]，激活核因子 κB，增加促炎細胞因子的表達以增強炎癥反應。阻斷 TLR4/MyD88 信號傳導減弱了海馬神經炎癥和神經元損傷，恢復了抑制細胞凋亡基因 bcl-2 的表達，減輕了凋亡相關蛋白表達[7]，并發揮了抗驚厥的作用[16]。
2.1.3 白細胞介素-1β/高遷移率族蛋白 1
IL-1β 和 HMGB1 分別激活 IL-1R1 和 TLR4 信號通路共同參與了癲癇發作或致癲癇性損傷后的神經炎癥反應[2，22]。在兒童癲癇發作的 24h 內，HMGB1 和 IL-1β 血清濃度均明顯高于對照組[23]。HMGB1 和 IL-1β 可形成具有增強免疫應答的異源復合物，是神經炎癥級聯反應的關鍵參與者[1]。在海馬切片培養中，與單獨使用 IL-1β 相比，IL-1β/HMGB1 異源復合物可增強 IL-1β 受體致炎基因的誘導作用[20]。
通過藥理學阻斷 IL-1R1、TLR4 信號通路或使 IL-1R1、TLR4 基因失活可產生抗驚厥作用[22]。腦室內注射人工合成的 miR-146a 模擬物可抑制 IL-1R1/TLR4 信號轉導，顯著降低小鼠的神經元興奮性和急性癲癇發作，將發作的頻率和持續時間降低至一半。癲癇發作后給予 VX-765 阻斷 IL1 的生物合成和 HMGB1 的釋放及藍藻脂多糖拮抗 TLR4 治療 1 周，阻止小鼠了癲癇發作的進展，使慢性癲癇發作頻率平均下降了 70%。此外，與注射卡馬西平治療小鼠相比，癲癇自發性發作的平均頻率降低了 90%。在癲癇發作之前使用藥物，還減少了前腦的神經變性并改善癲癇動物的記憶障礙[17]。對 IL-1R1/TLR4 途徑進一步研究有助于了解其在擴大癲癇發生的重要作用[1]。
2.2 前列腺素
前列腺素是花生四烯酸經酶促代謝產生的一類炎癥介質。花生四烯酸在各種生理和病理刺激下，經環氧化酶（Cyclooxygenase，COX）催化作用下，依次轉變為前列腺素中間代謝產物 PGG2 和 PGH2，然后經過下游不同的前列腺素合成酶的作用代謝生成各種有生物活性的前列腺素[24]，參與包括炎癥在內的多種病理和生理活動。COX-2 是前列腺素合成過程中的關鍵酶。耐藥顳葉癲癇（Temporal lobe epilepsy，TLE）患者腦組織樣本中發現了 COX-2 表達[4]。研究顯示，癲癇發作后給予 COX-2 受體抑制劑塞來昔布治療減少約 30% 大鼠海馬區和 50% 大腦皮層 COX-2 蛋白表達，使 TLR4 和 HMGB1 轉錄產物表達減少，從而降低癲癇的易感性[25]。但并非所有的 COX-2 抑制劑均具有抗驚厥的作用，在電誘導 SE 前 1 天開始使用 COX-2 抑制劑 SC-58236（SC）進行為期 3 天的治療和慢性癲癇大鼠經 SC 治療 14 天均對 TLE 大鼠模型產生了不良影響[26]。提示不同動物品系/種類、刺激類型、給藥途徑和 COX-2 抑制劑藥物類型可能對癲癇發作結局的有所不同[27]。和對照大鼠相比，COX-1 和 COX-2 抑制劑吲哚美辛顯著減少了失神癲癇動物模型用藥后 30～150 min 棘波放電數量。在 30～90 min 期間，棘波放電數量從 17.9 減少至 6 個，90～150 min，放電數量由 17.3 降至 8.4 個[28]。臨床也已證實阿司匹林對癲癇患者發作的有益作用[27]。但到目前為止，尚無在癲癇患者中使用特定 COX-2 抑制劑的臨床研究[27]。僅有研究發現塞來昔布可暫時改變健康人大腦的電生理特性，但不會抑制神經元的興奮性[29]。
靶向 COX-2 下游效應分子前列腺素受體（Prostaglandin E receptor，EP）可能是一種更安全的治療方法[24]。全身注射 EP1 和 EP3 拮抗劑可減弱了 PTZ 誘發的驚厥發作，而 EP1 和 EP3 激動劑則增強了 PTZ 誘發的癲癇發作。全身應用 EP2 受體拮抗劑，阻止了雄性小鼠單核細胞腦浸潤，可減輕 SE 繼發的腦損傷所致的多種不良后果[9]。但是非選擇性的 COX 抑制劑減少 PGE2 的生成可能會導致非甾體抗炎藥對液體和血壓調節的不良反應，如高血壓和水腫。而使用選擇性激動劑來增強 EP2 和 EP4 受體活性，可減少對液體或血壓調節的不良影響[24]。
2.3 轉化生長因子-β
轉化生長因子-β（Transforming growth factor-β，TGF-β）是一種參與多種細胞過程的多效性細胞因子，包括細胞生長、分化、形態發生、細胞凋亡，以及通過細胞通訊而產生免疫反應[1]。BBB 功能障礙和 TGF 表達水平升高可作為嚙齒動物和人類衰老的早期指標，并與嚙齒動物的過度興奮有關。癲癇激活血管周圍膠質細胞和一系列細胞因子，調動血管內皮細胞參與，上調 IL-1β、補體系統和多種粘附分子，影響 BBB 的通透性。血管對血清白蛋白通透性的增加通過 TGF-β1 受體影響星形膠質細胞的功能，改變星形膠質細胞鉀離子空間緩沖和重新攝取谷氨酸的能力，引起 NMDAR1 介導的超興奮性[30]，放大了整個大腦的興奮性損傷反應。
在幼年嚙齒動物的 BBB 破壞模型中，白蛋白與 TGF-β 受體的結合激活了 TGF-β 信號傳導，誘導出衰老的腦表型，導致異常的皮層腦電活動、癲癇發作和認知障礙。TGF-β 受體抑制劑降低了 PTZ 誘導的小鼠癲癇發作的嚴重程度以及延長了近 3 倍的生存壽命。TGF 基因敲除逆轉了驚厥小鼠過度興奮的癥狀和衰老小鼠的認知障礙[30]。
然而，小膠質細胞中 TGF-β 表達減少可致小鼠在出生后早期患上神經發育障礙綜合征，其特征是少突膠質細胞成熟停滯、中間神經元丟失和痙攣性神經運動功能障礙，但在成年小鼠的小膠質細胞中誘導 TGF-β 信號減少對細胞穩態和神經運動功能的影響較小[31]。這可能揭示炎癥的雙重作用[1]以及探究如何通過抑制 TGF-β 途徑產生神經保護作用而非病變使患者受益。
2.4 腫瘤壞死因子-α
腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）通過粘附分子的表達參與血管舒張、水腫形成，以及白細胞與上皮的粘附。它調節血液凝固，促進炎癥部位的氧化應激，并間接誘發發熱[32]。TNF-α 已被證明是脂多糖誘導的全身炎癥后癲癇易感性的重要介質[33]。在大腦中，TNF-α 由活化的小膠質細胞和星形膠質細胞釋放。實驗動物[2]和臨床研究[10, 14, 32]已經證實癲癇發作和 TNF-α 升高存在相關性。TNF-α 通過星形膠質細胞來源的 ATP/ADP 自分泌激活 P2Y1 受體，觸發 Ca2+依賴的谷氨酸釋放，增強海馬興奮性突觸活動并維持一定水平的興奮性。在顳葉癲癇的小鼠模型中，這種由 TNF-α 驅動的星形膠質細胞嘌呤能信號是永久活躍的。通過阻斷 TNF-α/P2Y1 通路可恢復興奮性突觸的正常活性[32]。多克隆抗體中和 TNF-α 2 周后，減少了創傷后癲癇的體外模型 50% 癲癇發作次數和 60% 持續時間，且這種效果在抗體清除后持續了 1 周[5]。Maira 等[34]評估了抗 TNF-α 單克隆抗體阿達木單抗在拉斯穆森腦炎中的療效,在阿達木單抗開始前的 12 個月期間，患者中位癲癇發作頻率為每 3 個月 360 次，而在阿達木單抗治療的 12 個月期間，中位癲癇發作頻率為每 3 個月 32 次。
2.5 趨化因子
趨化因子是一類由細胞分泌的小細胞因子或信號蛋白，根據其功能，趨化因子可分為穩態趨化因子和炎癥趨化因子[35]。在人類和實驗致癇動物的腦組織，神經元、神經膠質細胞和內皮細胞以及浸潤的白細胞中各種趨化因子及其同源受體的表達均增加[10, 36, 37]。趨化因子可以代表一類新的神經調節劑，其調節電壓門控離子通道和神經遞質的釋放[35]。
C-C 基元配體 2（C-C motif ligand，CCL2）在藥物難治性癲癇患者中異常升高，并在各種腦細胞中表達，提示 CCL2 及其受體 CCR2 可能在癲癇發作控制中起重要作用[37]。然而針對不同趨化因子拮抗劑的作用略有差異。CXCR4 拮抗劑逆轉成年 TLE 大鼠神經病理發生，和對照組相比，腦電圖監測到 2 小時內的自發性發作次數由 84.74 次減少到 64.25 次，平均發作持續時間從 5.28s 縮短到了 2.88s[38]。CCR2 拮抗劑也已證實在毛果蕓香堿誘導 SE 大鼠中具有神經保護作用，但不改變神經炎癥和癲癇的發展[36]。
3 小結與展望
綜上，癲癇和炎癥免疫有著密不可分的聯系，多種炎癥信號與癲癇發生相關。因此，針對炎癥信號的特定藥物或干預措施可起到預防癲癇發生、減少癲癇發作和改善預后的作用。未來的研究還應側重于驗證潛在的癲癇非侵入性生物標志物，用于提高臨床指標的敏感性和準確性。
癲癇發作是中樞神經系統網絡過度、超同步放電引起的陣發性事件。反復的自發性癲癇發作會導致進行性神經變性，極大地干擾生活質量，增加患者受傷和死亡的風險。導致癲癇的病因復雜，越來越多研究表明，炎癥免疫與癲癇可能互為因果，炎癥免疫可通過影響γ-氨基丁酸（GABA）能神經元功能[1-3]和谷氨酸能神經元功能[2]導致神經元興奮性改變，而引發癲癇發作，而癲癇發作本身也可誘發一系列炎癥反應，包括激活小膠質細胞[4]和星形膠質細胞[2, 5-7]產生促炎細胞因子。文章對炎癥信號、神經病理學和癲癇活動之間的相關的基礎研究和臨床證據作一綜述，以探討癲癇發生過程中炎癥免疫機制。
1 癲癇和炎癥免疫的關系
炎癥是指組織對感染或非感染性損傷的復雜生物反應，它與先天和適應性免疫細胞的激活密切相關。目前對神經炎癥的定義尚無共識，但通常可以將其視為由大腦中的駐留細胞，包括活化的小膠質細胞和星形膠質細胞、神經元、血腦屏障（Blood-brain barrier，BBB）的內皮細胞的生物合成和釋放的具有炎癥特性的分子的免疫反應[2, 5, 8]。介導神經炎癥的免疫因子可起源于中樞神經系統，也可是外周炎癥因子透過 BBB 介導的[9]。
1.1 癲癇發作致炎癥反應
在癲癇患者和動物模型中，癲癇發作均會誘導或上調炎癥介質表達，進而提高腦部興奮性和發生神經元變性。癲癇實驗動物中，血液和腦組織的促炎細胞因子迅速且可逆地升高[2]。通過監測器官型海馬切片培養物的癲癇樣活動的發展和細胞因子釋放，觀察到在小膠質細胞和星形膠質細胞持續激活期間，促炎性細胞因子白細胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）和 IL-6 釋放的動態變化[5]。
癲癇發作導致炎癥反應也在臨床上得到了證實。基于多重熒光免疫檢測，發現 20 例非炎性神經系統疾病患兒腦脊液 TNF-α 中位水平為 0 pg/mL，與之相比 8 例無熱性癲癇持續狀態（Status epilepicus，SE）兒童 TNFα 中位水平增加到了 0.5 pg/mL。8 例熱性 SE 患兒腦脊液細胞趨化因子 C-X-C 基元配體 9（C-X-C motif ligand，CXCL9）、CXCL10 中位水平為 635.1pg/mL 和 3444.3 pg/mL，高于無熱性 SE 組的 108.7 pg/mL 和 368.8 pg/mL[10]。這些證據表明神經炎癥是癲癇發作活動的常見后果。
1.2 炎癥致癲癇
神經炎癥是致癇重要因素之一，大腦內的炎癥過程參與癲癇發作及復發。弓形蟲持續感染后促進 GABA 能神經元的丟失，由于抑制性突觸的減少[3]，導致癲癇發作的傾向增加。突觸前 N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR）是 Ca2+介導的谷氨酸釋放的靶點，當被炎癥因子激活時，細胞內鈣離子迅速上升，導致細胞外興奮性和興奮性毒性[6]。通過戊四氮（Pentetrazol，PTZ）引發了大鼠炎性小體復合物的表達以及增加 IL-1β、IL-18、IL-6 和 TNF-α 的表達水平，而非特異性抗炎藥青藤堿可通過劑量依賴性方式減弱這些因子表達，使大鼠癲癇發作減少的同時其空間學習記憶障礙也得到了改善[11]。
盡管已經發現炎癥免疫和癲癇存在相關性[2]，但兩者間潛在的機制仍然知之甚少。
2 與癲癇發作相關的炎癥免疫指標
炎癥免疫和癲癇相輔相成，神經元、膠質細胞和炎癥介質之間的相互作用可以促進癲癇的易感性[1，8, 12]。腦內持續性炎癥推動癲癇的進展，其可能也是發展為藥物難治性癲癇的原因之一[12]。
2.1 白細胞介素 1 受體 I 型/Toll 樣受體 4
白細胞介素 1 受體 I 型（IL-1 receptor type I，IL-1R1）/Toll 樣受體 4（Toll-like receptor 4，TLR4）途徑是組織對感染的反應過程中激活的典型先天免疫信號，其有助于病原體的識別和清除，并可通過激活“穩態型”組織炎癥促進組織修復愈合。癲癇中，在無病原體感染的情況下，神經膠質和神經元中的這條信號會被損傷相關分子模式異常激活，從而引起“無菌炎癥”[13]。
2.1.1 白細胞介素-1β/白細胞介素 1 受體 I 型
IL-1β 是先天免疫反應的關鍵介質。在中樞神經系統，IL-1β 可由多種細胞產生，包括小膠質細胞、星形膠質細胞、內皮細胞和神經元。IL-1β 主要通過 IL-1 受體 I 型（IL-1R1）作用于多種細胞。IL-1β 與 IL-1R1 結合可刺激免疫細胞活化，并誘導神經毒性分子的產生[1]。
酶聯免疫吸附測定29 例輕度癲癇患兒的血清 IL-1β 平均值為 66.44 pg/mL，高于健康對照組 53.05 pg/mL，且在 28 例藥物難治性癲癇病例中更高，為 70.04 pg/mL[14]。癲癇大鼠腦組織中 IL-1β 和 IL-1R1 mRNA 及蛋白的表達均顯著高出正常組[15]。遺傳和藥理學動物模型表明，IL-1β 和 IL-1R1 的高表達通過改變 GABA 能和谷氨酸能[16, 17]神經傳遞來增加神經元的興奮性[1, 8]。Lai 等[18]研究顯示 26 例藥物難治性熱性感染相關性癲癇綜合征 (Febrile infection-related epilepsy syndrome，FIRES) 患兒，11 例在接受重組 IL-1R 拮抗劑阿那白滯素（Anakinra）治療 1 周后，癲癇發作頻率減少>50%。58 只鋰-毛果蕓香堿致癇大鼠給予 Anakinra 處理，與 65 只未接受治療的模型相比，慢性期自發性反復發作每天的總發作時間從 28 s 減少到 5 s，每次發作的平均持續時間由 15 s 縮短至了 5 s，預防了包括繼發的多動行為和社交障礙的一些行為損傷[19]。
2.1.2 高遷移率族蛋白 1/Toll 樣受體 4
高遷移率族蛋白 1（High mobility group box-1 protein，HMGB1）是一種高度保守的核蛋白，屬于非組蛋白染色質相關蛋白。1973 年首次從小牛胸腺染色質中提取，并以其在凝膠電泳中的高遷移率而命名。HMGB1 廣泛表達與多種細胞，包括造血干細胞來源的細胞，成纖維細胞，神經元和神經膠質細胞等。感染和炎癥進程中，活化的細胞或壞死細胞等可以向胞外釋放 HMGB1，胞外的 HMGB1 作為細胞因子通過 TLR4 等受體特異性地結合[2, 20]靶細胞，TLR4 通過轉導蛋白髓樣分化因子（Myeloid differentiation factor 88，MyD88）傳遞信號[7]，激活核因子 κB（NF-κB），促進免疫細胞成熟、活化和炎癥因子釋放。內毒素及多種炎性因子也可誘導 HMGB1 釋放介導炎性反應。在炎性反應的后期，這種正反饋效應對炎性反應的維持到了相當重要的作用。
致癇事件后釋放的內源性 HMGB1 參與了癲癇的發病過程，并促進了癲癇的復發[20]。癲癇小鼠腦內 HMGB-1 mRNA 和蛋白水平均隨時間延長而升高，且在第 4 周時的表達水平均大于正常組 2 倍[21]。野生型小鼠腦內注射 HMGB1 會增加對刺激的反應，使癲癇發作頻率增加約 2.5 倍[16]。HMGB1 抗體減輕癲癇模型海馬損傷，抑制神經元的自噬并減少海馬區凋亡細胞數，使小鼠的學習記憶能力明顯恢復[21]。
HMGB1 的促驚厥作用是通過它的關鍵信號受體之一 TLR4 介導的。HMGB1/TLR4 是腦損傷后神經炎癥的重要始發者，其激活參與了動物模型的癲癇發作機制[2, 16]。在無功能的 TLR4 突變小鼠中未發現癲癇敏感度增加，與野生型小鼠相比，突變小鼠也被發現對癲癇具有潛在的抵抗力[16]。HMGB1 和 TLR4 在人類致癇組織中的表達增加[2, 16]，臨床和實驗數據表明 HMGB1 亞型可能作為癲癇發生和耐藥癲癇的生物標志物[2]。干擾 HMGB1 活性或拮抗 TLR4 在給藥后約 2 h 內使小鼠自發性癲癇發作的次數和頻率降低約 75%[16]。TLR4 通過轉導 MyD88 傳遞信號[7]，激活核因子 κB，增加促炎細胞因子的表達以增強炎癥反應。阻斷 TLR4/MyD88 信號傳導減弱了海馬神經炎癥和神經元損傷，恢復了抑制細胞凋亡基因 bcl-2 的表達，減輕了凋亡相關蛋白表達[7]，并發揮了抗驚厥的作用[16]。
2.1.3 白細胞介素-1β/高遷移率族蛋白 1
IL-1β 和 HMGB1 分別激活 IL-1R1 和 TLR4 信號通路共同參與了癲癇發作或致癲癇性損傷后的神經炎癥反應[2，22]。在兒童癲癇發作的 24h 內，HMGB1 和 IL-1β 血清濃度均明顯高于對照組[23]。HMGB1 和 IL-1β 可形成具有增強免疫應答的異源復合物，是神經炎癥級聯反應的關鍵參與者[1]。在海馬切片培養中，與單獨使用 IL-1β 相比，IL-1β/HMGB1 異源復合物可增強 IL-1β 受體致炎基因的誘導作用[20]。
通過藥理學阻斷 IL-1R1、TLR4 信號通路或使 IL-1R1、TLR4 基因失活可產生抗驚厥作用[22]。腦室內注射人工合成的 miR-146a 模擬物可抑制 IL-1R1/TLR4 信號轉導，顯著降低小鼠的神經元興奮性和急性癲癇發作，將發作的頻率和持續時間降低至一半。癲癇發作后給予 VX-765 阻斷 IL1 的生物合成和 HMGB1 的釋放及藍藻脂多糖拮抗 TLR4 治療 1 周，阻止小鼠了癲癇發作的進展，使慢性癲癇發作頻率平均下降了 70%。此外，與注射卡馬西平治療小鼠相比，癲癇自發性發作的平均頻率降低了 90%。在癲癇發作之前使用藥物，還減少了前腦的神經變性并改善癲癇動物的記憶障礙[17]。對 IL-1R1/TLR4 途徑進一步研究有助于了解其在擴大癲癇發生的重要作用[1]。
2.2 前列腺素
前列腺素是花生四烯酸經酶促代謝產生的一類炎癥介質。花生四烯酸在各種生理和病理刺激下，經環氧化酶（Cyclooxygenase，COX）催化作用下，依次轉變為前列腺素中間代謝產物 PGG2 和 PGH2，然后經過下游不同的前列腺素合成酶的作用代謝生成各種有生物活性的前列腺素[24]，參與包括炎癥在內的多種病理和生理活動。COX-2 是前列腺素合成過程中的關鍵酶。耐藥顳葉癲癇（Temporal lobe epilepsy，TLE）患者腦組織樣本中發現了 COX-2 表達[4]。研究顯示，癲癇發作后給予 COX-2 受體抑制劑塞來昔布治療減少約 30% 大鼠海馬區和 50% 大腦皮層 COX-2 蛋白表達，使 TLR4 和 HMGB1 轉錄產物表達減少，從而降低癲癇的易感性[25]。但并非所有的 COX-2 抑制劑均具有抗驚厥的作用，在電誘導 SE 前 1 天開始使用 COX-2 抑制劑 SC-58236（SC）進行為期 3 天的治療和慢性癲癇大鼠經 SC 治療 14 天均對 TLE 大鼠模型產生了不良影響[26]。提示不同動物品系/種類、刺激類型、給藥途徑和 COX-2 抑制劑藥物類型可能對癲癇發作結局的有所不同[27]。和對照大鼠相比，COX-1 和 COX-2 抑制劑吲哚美辛顯著減少了失神癲癇動物模型用藥后 30～150 min 棘波放電數量。在 30～90 min 期間，棘波放電數量從 17.9 減少至 6 個，90～150 min，放電數量由 17.3 降至 8.4 個[28]。臨床也已證實阿司匹林對癲癇患者發作的有益作用[27]。但到目前為止，尚無在癲癇患者中使用特定 COX-2 抑制劑的臨床研究[27]。僅有研究發現塞來昔布可暫時改變健康人大腦的電生理特性，但不會抑制神經元的興奮性[29]。
靶向 COX-2 下游效應分子前列腺素受體（Prostaglandin E receptor，EP）可能是一種更安全的治療方法[24]。全身注射 EP1 和 EP3 拮抗劑可減弱了 PTZ 誘發的驚厥發作，而 EP1 和 EP3 激動劑則增強了 PTZ 誘發的癲癇發作。全身應用 EP2 受體拮抗劑，阻止了雄性小鼠單核細胞腦浸潤，可減輕 SE 繼發的腦損傷所致的多種不良后果[9]。但是非選擇性的 COX 抑制劑減少 PGE2 的生成可能會導致非甾體抗炎藥對液體和血壓調節的不良反應，如高血壓和水腫。而使用選擇性激動劑來增強 EP2 和 EP4 受體活性，可減少對液體或血壓調節的不良影響[24]。
2.3 轉化生長因子-β
轉化生長因子-β（Transforming growth factor-β，TGF-β）是一種參與多種細胞過程的多效性細胞因子，包括細胞生長、分化、形態發生、細胞凋亡，以及通過細胞通訊而產生免疫反應[1]。BBB 功能障礙和 TGF 表達水平升高可作為嚙齒動物和人類衰老的早期指標，并與嚙齒動物的過度興奮有關。癲癇激活血管周圍膠質細胞和一系列細胞因子，調動血管內皮細胞參與，上調 IL-1β、補體系統和多種粘附分子，影響 BBB 的通透性。血管對血清白蛋白通透性的增加通過 TGF-β1 受體影響星形膠質細胞的功能，改變星形膠質細胞鉀離子空間緩沖和重新攝取谷氨酸的能力，引起 NMDAR1 介導的超興奮性[30]，放大了整個大腦的興奮性損傷反應。
在幼年嚙齒動物的 BBB 破壞模型中，白蛋白與 TGF-β 受體的結合激活了 TGF-β 信號傳導，誘導出衰老的腦表型，導致異常的皮層腦電活動、癲癇發作和認知障礙。TGF-β 受體抑制劑降低了 PTZ 誘導的小鼠癲癇發作的嚴重程度以及延長了近 3 倍的生存壽命。TGF 基因敲除逆轉了驚厥小鼠過度興奮的癥狀和衰老小鼠的認知障礙[30]。
然而，小膠質細胞中 TGF-β 表達減少可致小鼠在出生后早期患上神經發育障礙綜合征，其特征是少突膠質細胞成熟停滯、中間神經元丟失和痙攣性神經運動功能障礙，但在成年小鼠的小膠質細胞中誘導 TGF-β 信號減少對細胞穩態和神經運動功能的影響較小[31]。這可能揭示炎癥的雙重作用[1]以及探究如何通過抑制 TGF-β 途徑產生神經保護作用而非病變使患者受益。
2.4 腫瘤壞死因子-α
腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）通過粘附分子的表達參與血管舒張、水腫形成，以及白細胞與上皮的粘附。它調節血液凝固，促進炎癥部位的氧化應激，并間接誘發發熱[32]。TNF-α 已被證明是脂多糖誘導的全身炎癥后癲癇易感性的重要介質[33]。在大腦中，TNF-α 由活化的小膠質細胞和星形膠質細胞釋放。實驗動物[2]和臨床研究[10, 14, 32]已經證實癲癇發作和 TNF-α 升高存在相關性。TNF-α 通過星形膠質細胞來源的 ATP/ADP 自分泌激活 P2Y1 受體，觸發 Ca2+依賴的谷氨酸釋放，增強海馬興奮性突觸活動并維持一定水平的興奮性。在顳葉癲癇的小鼠模型中，這種由 TNF-α 驅動的星形膠質細胞嘌呤能信號是永久活躍的。通過阻斷 TNF-α/P2Y1 通路可恢復興奮性突觸的正常活性[32]。多克隆抗體中和 TNF-α 2 周后，減少了創傷后癲癇的體外模型 50% 癲癇發作次數和 60% 持續時間，且這種效果在抗體清除后持續了 1 周[5]。Maira 等[34]評估了抗 TNF-α 單克隆抗體阿達木單抗在拉斯穆森腦炎中的療效,在阿達木單抗開始前的 12 個月期間，患者中位癲癇發作頻率為每 3 個月 360 次，而在阿達木單抗治療的 12 個月期間，中位癲癇發作頻率為每 3 個月 32 次。
2.5 趨化因子
趨化因子是一類由細胞分泌的小細胞因子或信號蛋白，根據其功能，趨化因子可分為穩態趨化因子和炎癥趨化因子[35]。在人類和實驗致癇動物的腦組織，神經元、神經膠質細胞和內皮細胞以及浸潤的白細胞中各種趨化因子及其同源受體的表達均增加[10, 36, 37]。趨化因子可以代表一類新的神經調節劑，其調節電壓門控離子通道和神經遞質的釋放[35]。
C-C 基元配體 2（C-C motif ligand，CCL2）在藥物難治性癲癇患者中異常升高，并在各種腦細胞中表達，提示 CCL2 及其受體 CCR2 可能在癲癇發作控制中起重要作用[37]。然而針對不同趨化因子拮抗劑的作用略有差異。CXCR4 拮抗劑逆轉成年 TLE 大鼠神經病理發生，和對照組相比，腦電圖監測到 2 小時內的自發性發作次數由 84.74 次減少到 64.25 次，平均發作持續時間從 5.28s 縮短到了 2.88s[38]。CCR2 拮抗劑也已證實在毛果蕓香堿誘導 SE 大鼠中具有神經保護作用，但不改變神經炎癥和癲癇的發展[36]。
3 小結與展望
綜上，癲癇和炎癥免疫有著密不可分的聯系，多種炎癥信號與癲癇發生相關。因此，針對炎癥信號的特定藥物或干預措施可起到預防癲癇發生、減少癲癇發作和改善預后的作用。未來的研究還應側重于驗證潛在的癲癇非侵入性生物標志物，用于提高臨床指標的敏感性和準確性。