引用本文： 牛雪陽, 程苗苗, 陳奕, 楊瑩, 楊小玲, 楊志仙, 姜玉武, 張月華. CACNA1A基因相關發育性癲癇性腦病基因型與表型特點研究. 癲癇雜志, 2022, 8(5): 407-415. doi: 10.7507/2096-0247.202204012 復制
CACNA1A基因定位于染色體19p13，編碼電壓門控鈣通道α1A亞基蛋白，該基因變異通過改變電壓門控鈣通道功能，影響突觸和神經遞質的釋放，與神經系統的發作性疾病相關，并參與神經系統發育[1-2]。既往文獻報道CACNA1A變異相關表型譜較廣，可導致家族性偏癱性偏頭痛1型（Familial hemiplegic migraine 1，FHM1）、發作性共濟失調2型（Episodic ataxia, type2，EA2）、脊髓小腦共濟失調6型（Spinocerebellar ataxia 6，SCA6）、陣發性強直性上視、良性陣發性眩暈、智力障礙和神經精神障礙以及發育性癲癇性腦病42型（Developemental and epileptic encephalopathy 42，DEE42）（OMIM：617106）[3]。目前國內尚缺乏CACNA1A變異相關DEE的大樣本系統研究。本研究總結在北京大學第一醫院兒科就診的27例CACNA1A變異相關癲癇患兒臨床特點及基因型與表型相關性。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
回顧性收集2013年9月—2022年2月在北京大學第一醫院兒科就診的CACNA1A變異相關癲癇患兒共27例。該研究得到北京大學第一醫院倫理委員會的批準［批準文號2012（453）］。每例患兒監護人均簽署了知情同意書。納入本研究的CACNA1A變異患兒癲癇診斷按照2017年國際抗癲癇聯盟 （International League Against Epilepsy，ILAE）發布的癲癇分類標準[4]。
1.2 方法
1.2.1 CACNA1A變異檢測方法
采用靶向捕獲二代測序癲癇基因檢測包或家系全外顯子組測序的方法發現27例患兒攜帶CACNA1A變異，進一步采用Sanger測序驗證變異位點及明確變異來源，并在家系中進行共分離分析。通過SIFT（https://sift.bii.astar.edu.sg）、Mutation Taster（http://www.mutationtaster.org）和Polyphen-2（http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2）對蛋白質結構破壞和疾病誘發可能性進行分析。根據ACMG指南對變異的致病性進行評估。
1.2.2 收集臨床資料
每例患兒均建立臨床資料登記表，包括姓名、性別、出生日期、起病年齡、臨床表現、圍產期情況、個人史、家族史、輔助檢查結果［包括腦電圖和頭顱磁共振成像（Magnetic resonance imaging， MRI）］及治療情況。
1.2.3 病例隨訪
對每例患兒進行門診復診或電話隨訪。
2 結果
2.1 27例癲癇患兒CACNA1A變異檢測結果
27例CACNA1A變異患兒中，其中錯義變異22例、無義變異3例、移碼變異2例。遺傳性變異2例（p.I759T和p.R1857X），新生變異25例（表1）。27例患兒共涉及21個變異位點，其中6例攜帶相同變異位點p.V1393M、2例攜帶相同變異位點p.A713T。5個變異位點目前尚未見報道（p.I346del，p.L1702P，p.R1857X，p.F1813L，p.F1506S），其中變異位點p.R1857X ACMG指南評級為致病、其他4個變異位點ACMG指南評級為可能致病；16個變異位點已報道（p.R55S、p.Y62C、p.W169X、p.N283S、p.G297R、p.Gln680ArgfsTer100、p.Q685X、p.A711T、p.A712T、p.A713T、p.I759T、p.G1323E、p.R1349Q、p.V1393M、p.S1469L、p.A1808T）。
表1
27例CACNA1A變異患兒基因型與臨床表型特點
Table1.
Genotype and phenotype of 27 patients with CACNA1A variants
2.2 CACNA1A變異相關癲癇患兒臨床表型特點
2.2.1 基本情況
27例CACNA1A變異相關癲癇患兒中，男9例、女18例（表1）。癲癇起病年齡為生后1日齡～8歲6月齡，中位起病年齡為14月齡。27例患兒中3例有熱性驚厥或癲癇家族史，其中，例5患兒哥哥有熱性驚厥病史（CACNA1A相同位點一代驗證為野生型）；例13變異位點p.I759T來源于父親，其父親2歲出現癲癇發作，具體發作形式不詳，未治療，12歲后自行緩解；例27變異位點p.R1857X來源于父親，其父親1歲時出現抽搐，具體不詳，隨后自行緩解。
2.2.2 癲癇發作類型
27例患兒中，局灶性發作20例全面強直-陣攣發作（Generalized tonic-clonic seizures，GTCS）7例、失神發作5例、肌陣攣發作3例、癲癇性痙攣1例、強直發作1例。其中7例患兒有多種發作類型。
2.2.3 癲癇持續狀態
27例患兒中，16例有癲癇持續狀態（Status epilepticus，SE）病史，局灶性發作SE 14例（例1、2、8、9、11、14、15、16、18、19、20、21、23、25）、GTCS SE 2例（例10、17）。其中13例患兒首次癲癇發作即表現為SE（例1、2、8、9、10、14、16、17、18、19、20、21、25）、11例在病程中多次出現SE（例1、2、8、10、16、17、18、19、20、21、25）、5例在病程中有發熱誘發的SE（例2、11、16、18、21）。2例病程中出現發熱誘發的SE導致急性腦病，例15在2歲3月齡出現發熱誘發的急性腦病，癲癇持續狀態1 h左右進入昏迷狀態，持續一周，清醒后出現右側偏癱，持續1個月左右逐漸恢復，病程中共出現兩次SE導致的急性腦病。例18在1歲6月齡出現發熱誘發的急性腦病，癲癇發作持續2 h后進入昏迷狀態，持續近1個月，清醒后全面發育倒退、吞咽咀嚼功能差、不能獨坐、認知落后、無語言表達。
2.2.4 發育情況及其他臨床表現
27例均有不同程度的發育落后，其中22例自幼發育落后（例1、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、23、24、25、26、27）、5例（例2、3、4、5、21）癲癇起病前智力運動發育無明顯落后，起病后發育倒退。其他臨床表現包括陣發性共濟失調10例（例3、5、7、8、12、18、20、21、23、24）、 雙手震顫3例（例5、20、24），例2發生局灶性SE后出現右側面癱，例15急性腦病后出現右側偏癱。
2.2.5 腦電圖特點
27例均行至少4 h視頻腦電圖監測（表1），背景節律減慢6例。發作間期腦電圖異常放電23例，其中廣泛性放電8例、多灶性放電4例、局灶性放電10例。例15在1歲6月齡前發作間期腦電圖正常，出現急性腦病后3個月復查腦電圖顯示各導聯持續低電壓，睡眠波缺失。6例監測到臨床發作，其中監測到典型失神發作2例（例7、24）、不典型失神發作2例（例3、26）、局灶性發作2例（例2、26）、肌陣攣發作1例（例9）、癲癇性痙攣1例（例26）。4例發作間期腦電圖正常。
2.2.6 頭顱影像學表現
27例患兒均行頭顱磁共振（Magnetic resonance imaging，MRI）檢查。5例患兒在局灶性發作持續狀態后出現一側大腦半球萎縮。例2在1～2歲出現數次局灶性發作SE，1歲時查頭顱MRI顯示左側大腦半球萎縮。例9生后1天出現局灶性發作SE，僅出現一次，1歲查頭顱MRI顯示右側大腦半球萎縮，6歲查頭顱MRI顯示右側大腦半球萎縮，小腦輕度萎縮。例14生后3個月出現1次局灶性發作SE，3個月后頭顱MRI顯示左側大腦半球萎縮。例16在1歲4月齡～3歲之間，間隔0.5～2個月發生一次局灶性發作SE，3歲查頭顱MRI顯示右側大腦半球萎縮。例19在1歲5月齡出現局灶性發作SE，1天后查頭顱MRI顯示正常，3歲復查頭顱MRI顯示左側大腦半球萎縮。2例（例15、18）發生急性腦病后查頭顱MRI顯示雙側大腦半球萎縮（圖1），其中例15出現2次急性腦病，第1次急性腦病后查頭顱MRI顯示雙側大腦半球萎縮，第2次急性腦病后2天頭顱MRI顯示右側大腦半球萎縮，左側腦水腫。小腦萎縮3例（例9、15、18）（圖2）。20例頭顱MRI未見異常。
圖1
2例患兒急性腦病后頭顱MRI表現
a，例15，（ⅰ，ⅱ）1歲7月齡（急性腦病發生前）顯示正常；（ⅲ，ⅳ）2歲4月齡，第一次急性腦病后第18天MRI顯示雙側大腦大腦半球萎縮；（ⅴ，ⅵ）3歲1月齡，第二次急性腦病后第2天，MRI示右側大腦半球萎縮，左側大腦半球腦水腫；b，例18，（ⅰ，ⅱ）急性腦病第14天MRI顯示雙側大腦半球廣泛性腦水腫；（ⅲ，ⅳ）急性腦病第24天MRI顯示雙側大腦半球腦溝增深；（ⅴ，ⅵ）急性腦病后第4個月26天MRI顯示雙側大腦半球腦萎縮，較第24天顯著
Figure1. Brain MRI of two patients after acute encephalopathya, Patient 15, (ⅰ, ⅱ) MRI was normal at one year old and seven months (before the onset of acute encephalopathy); (ⅲ, ⅳ) Bilateral cerebral atrophy was showed on the 18th day after the first acute encephalopathy at 4 months of age 2; (ⅴ, ⅵ) Three years old and one month, right cerebral atrophy and the left cerebral edema was showed after two days of the second acute encephalopathy; b, Patient 18, (ⅰ, ⅱ) cerebral edema was showed on the 14th day of acute encephalopathy. (ⅲ, ⅳ) on day 24 of acute encephalopathy, sulus deepens in hemispheres. (ⅴ, ⅵ) cerebral atrophy was showed after 4 months and 26 days of acute encephalopathy, and it was more significant than the 24th day
圖2
例15頭顱MRI表現
a，8月齡，頭顱MRI正常；b， 2歲3月齡，小腦腦溝增寬、加深；c， 3歲，小腦腦溝增寬、加深，較前顯著
Figure2. Brain MRI of patient 15a, 8 months, normal brain MRI; b, 2 years old and 3 months, cerebellar sulus widened and deepened; c, at 3 years old, cerebellum sulus widened and deepened significantly
2.2.7 治療及隨訪
27例患兒中，5例用1種抗癲癇發作藥物（anti-seizure medication，ASM）治療，21例聯合用兩種及以上ASM治療，1例未用ASM。末次隨訪年齡為6月齡～17歲3月齡，6例癲癇發作緩解，例7表現為失神發作、EA和發育落后，聯合應用拉莫三嗪、丙戊酸、氯硝西泮和卡馬西平后失神發作緩解，但EA和發育落后無明顯改善；例8單用左乙拉西坦控制1年8個月無發作；例14聯合丙戊酸和托吡酯后控制1年8個月無發作；例15和例18分別在發生急性腦病后1年7個月和1年無發作，其中例15聯合應用丙戊酸和奧卡西平，例18聯合應用左乙拉西坦、丙戊酸和托吡酯；例23病程中僅出現1次癲癇發作，未服用抗癲癇藥，末次隨訪時1年8個月無發作。余21例患兒仍間斷有癲癇發作。
2.3 CACNA1A基因型與表型相關性
本研究27例CACNA1A變異患兒共涉及21個變異位點，散在分布在CaV2.1通道的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個結構域上（圖3）。16例有SE的患兒中，13例變異位點位于跨膜區域，涉及8個變異位點（p.A711T、p.A712T、p.A713T、p.G1323E、p.R1349Q、p.V1393M、p.F1506S、p.A1808T），其中6例患兒變異位點均為p.V1393M；2例變異位點位于胞內區域（p.R55S、p.Y62C）；1例變異位點位于胞外區域（p.Q685X）。11例無SE的患兒中，3例變異位點位于跨膜區域（p.W169X、p.A713T、p.L1702P）；4例變異位點位于胞外區域（p.N283S、p.G297R、p.Gln681Argfs*100、p.S1469L）；4例變異位點位于胞內區域（p.I346del、p.I759T、p.F1813L、p.R1857X）。
圖3
CACNA1A變異位點分布圖
綠色方框代表本研究患兒的變異位點，紅色圓圈代表病程中出現SE的變異位點，黑色圓圈代表病程中沒有出現SE的變異位點
Figure3. The variation sites of CACNA1A geneThe green box represents the variants of the patients in this study, The red circle represents the variant involved in the patient with epilepsy presenting with status epilepticus; the black circle represents the variant of the epilepsy patient presenting without status epilepticus
3 討論
1996年Ophoff等[5]首先報道CACNA1A變異與家族性偏癱性偏頭痛和發作性共濟失調2型相關。2001年Jouvenceau 等[6]報道CACNA1A變異相關的一個復雜表型的患兒，包括癲癇、發作性共濟失調和震顫，患兒自幼發育遲緩，3歲時出現夜間全面性強直陣攣發作和日間失神發作；8歲后全面強直陣攣發作停止，仍有失神發作；8歲開始出現步態不穩、構音障礙和復視，頭顱MRI正常，發作間期腦電圖顯示廣泛性多棘波。2013年Epi4K協作組報道CACNA1A變異與早發嬰兒癲癇性腦病相關，通過對245例診斷為嬰兒痙攣癥和Lennox-Gastaut綜合征（Lennox-Gastaut syndrome，LGS）的癲癇性腦病患兒進行全外顯子測序，發現一例CACNA1A錯義變異，先證者為19歲女孩，生后不久出現肌陣攣發作，逐漸發展為LGS，嚴重的智力殘疾，其他特征包括交替性內斜視，眼球震顫，共濟失調步態，肌張力降低和自閉癥特征[7]。迄今，國際上已報道90多例與癲癇相關的CACNA1A變異，CACNA1A變異類型主要為錯義變異，少數為移碼變異、截短變異及大片段缺失變異[8-9]。本研究報道的27例CACNA1A變異患兒中，81.5%（22/27）為錯義變異，11.1%（3/27）為無義變異，7.4%（2/27）為移碼變異。92.6%（25/27）為新生變異，僅兩例患兒為遺傳性變異（p.I759T、p.R1857X），均來自父親，父親表型輕，僅幼時有抽搐史，后自行緩解。文獻報道，同一家系表型輕重可有差別[10]。
CACNA1A變異相關癲癇多在嬰幼兒期起病，癲癇發作類型多樣，易發生癲癇持續狀態。本研究報道27例患兒起病年齡在生后1天～8歲6月齡，中位起病年齡為14月齡。Alehabib等[8]總結了既往文獻報道的90例CACNA1A變異相關癲癇患兒臨床表型特點，發現90%患兒在嬰幼兒、兒童及青少年期出現癲癇發作，其中50%的患兒癲癇起病年齡在4歲以下。CACNA1A變異相關癲癇發作類型多樣。本研究27例患兒中，74.1%患兒有局灶性發作，25.9%患兒有GTCS，18.5%患兒有失神發作，11.1%患兒有肌陣攣發作，強直發作和癲癇性痙攣發作各1例。其中59.3%（16/27）的患兒在病程中出現SE，主要表現為局灶性發作SE，2例患兒出現發熱誘發的癲癇持續狀態導致的急性腦病。2016年Epi4K協作組報道5例CACNA1A變異相關DEE患兒，4例在生后1天內起病，1例生后4周起病；發作類型有局灶性發作、強直發作、肌陣攣發作和GTCS，5例患兒病程中均出現SE [11]。Alehabib等[8]總結既往文獻報道的90例CACNA1A變異患兒，42%為全面性癲癇發作，包括GTCS、失神發作、肌陣攣發作；31%為局灶性發作。Gauquelin等[12]報道1例CACNA1A變異患兒自幼發育落后，3歲開始出現局灶性發作，5歲出現一次急性腦病，伴發熱、癲癇持續狀態，昏迷10天后死亡。結合文獻報道及本研究結果發現，CACNA1A變異常見癲癇發作類型包括局灶性發作、GTCS、失神發作、肌陣攣發作，病程中易發生癲癇持續狀態，少數可導致急性腦病，甚至死亡。
本研究27例CACNA1A變異的患兒均有不同程度的發育落后，其中22例自幼發育落后，5例初始發育正常，癲癇發作后出現發育倒退。研究表明，神經發育障礙在CACNA1A變異相關癲癇患者中較常見，包括智力落后、發育遲緩和行為障礙，智力落后輕重不一，從輕度的學習障礙到重度智力落后[8]。一項回顧性隊列研究總結了CACNA1A神經精神表型，發現早期發育遲緩在FHM、EA2和SCA6中較常見，認為認知和行為特征與慢性小腦癥狀相關[13]。既往研究表明，CACNA1A的功能缺失（Loss of function，LOF）變異與EA2相關，功能獲得性變異（Gain of function，GOF）與FHM1相關[14-15]。Jiang等[16]發現LOF（G230V，I1357S）和GOF（A713T，V1396M）變異都會導致嚴重的DEE。
本研究中16例患兒病程中出現SE，其中7例出現腦萎縮。5例患兒在局灶性發作SE后出現一側大腦半球萎縮，5例患兒SE持續時間為30 min～3 h；1例患兒局灶性發作SE后出現急性腦病，頭顱MRI顯示廣泛性腦水腫，隨后出現腦萎縮；1例患兒在第一次急性腦病后出現雙側大腦半球萎縮，間隔9個月發生第二次急性腦病，初期復查頭顱MRI顯示左側腦水腫，右側腦萎縮，可能是因為第二次急性腦病發生局灶性發作SE。Gauquelin等[12]報道1例CACNA1A變異患兒在5歲時出現急性腦病，急性腦病第2天頭顱MRI顯示小腦蚓部萎縮，第10天顯示廣泛性腦水腫，入院第10天死亡，隨后腦組織活檢及病理學檢測發現大腦半球和小腦蚓部萎縮，腦干內無其他局灶性病變，浦肯野細胞完全喪失。SE可造成永久性腦結構損害。既往報道SE患兒頭顱MRI異常包括彌散加權像或T2加權像皮質高信號，提示存在細胞毒性和血管源性水腫，功能性MRI提示乳酸、膽堿和N-乙酰-天冬氨酸有增加，在后期隨訪中這些改變是可逆的[17]。既往關于癲癇持續狀態引起一側大腦半球損害的報道較少，機制不清，可能由于長時間的癲癇樣放電導致葡萄糖及氧耗竭，從而導致神經元壞死，同時應用麻醉劑加重神經元凋亡。Tian等[18]研究發現，Davet綜合征患兒發生局灶性SE常導致大腦或以半球為主的腦損傷，GTCS SE可導致雙側腦損傷，頭顱MRI表現為急性腦病期腦水腫，恢復期發展為不同程度大腦皮層萎縮，部分在急性腦病期即出現腦萎縮的患兒均在急性腦病前有癲癇持續狀態的病史。因此，CACNA1A變異患兒出現腦萎縮可能與癲癇持續狀態有關，發生局灶性SE的患兒可能因大腦局部或半球的長時間異常放電，從而導致以大腦半球為主的腦損傷。
本研究中常見的CACNA1A變異位點為p.V1393M，該變異位點位于跨膜區域，本研究報道的6例該位點變異的患兒中，癲癇起病年齡為5月齡～1歲5月齡，6例均有局灶性發作，病程中均有局灶性發作SE，其中2例出現一側大腦半球萎縮；1例出現一次急性腦病，隨后出現雙側大腦半球萎縮；3例伴EA。既往研究報道的兩例p.V1393M位點變異的患兒在兩歲前出現局灶性癲癇發作，伴EA和震顫，兩例頭顱MRI均正常[19-20]。另一個常見的變異位點為p.A713T，該變異位點位于跨膜區域，本研究報道2例該位點變異的患兒，結合既往文獻報道的5例[11, 19, 21]，發現85.7%（6/7）患兒在新生兒期起病，發作類型主要為GTCS和肌陣攣發作，少數有局灶性發作，7例患兒均有全面性發育遲緩，4例病程中有SE，7例患兒頭顱MRI均正常。功能研究表明，CACNA1A變異A713T為GOF變異，與CACNA1A變異（GOF V714A）導致FHM1相比，A713T擾亂電流動力學，激活向更多的超極化電位轉移，從而在延長電流的情況下對凈電荷轉移產生更大的影響，這表明對CaV2.1電流的功能影響的大小決定了臨床表型[16]。本研究中81.3%（13/16）有SE的患兒變異位點位于跨膜區域，病程中沒有SE的患兒中，72.2%（8/11）的患兒變異位點位于胞內或者胞外區域。既往文獻報道病程中有SE的患兒變異位點p.E101Q、p.G230V、p.A713T、p.R1667P和p.R1692Q均位于跨膜區域[11, 12, 19, 22-23]。因此，變異位點位于跨膜區域的患兒容易發生SE。
CACNA1A變異常導致藥物難治性癲癇。本研究27例患兒中，6例癲癇發作緩解1年以上，其余21例患兒末次隨訪時仍有間斷癲癇發作。Le Roux等[24]分析了18例CACNA1A變異患兒抗癲癇藥物療效，發現托吡酯有效率達89%（發作頻率減少≥50%），其中1例患兒使用托吡酯后發作完全控制；50%～60%患兒經左乙拉西坦、拉莫三嗪和丙戊酸治療后病情有好轉，其中2例患兒使用左乙拉西坦后癲癇發作緩解、4例患兒生酮飲食均無明顯效果、3例患兒行迷走神經刺激術無明顯效果。
CACNA1A變異相關的癲癇多在嬰幼兒期起病，常見發作類型為局灶性發作、GTCS、失神發作和肌陣攣發作。CACNA1A變異患兒可發生SE，以局灶性發作持續狀態為主，少數患兒可出現急性腦病，導致腦萎縮，位于跨膜區域的患兒容易出現SE。CACNA1A變異患兒常有發育落后，部分患兒伴有陣發性共濟失調。CACNA1A變異相關癲癇多為藥物難治性癲癇。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
CACNA1A基因定位于染色體19p13，編碼電壓門控鈣通道α1A亞基蛋白，該基因變異通過改變電壓門控鈣通道功能，影響突觸和神經遞質的釋放，與神經系統的發作性疾病相關，并參與神經系統發育[1-2]。既往文獻報道CACNA1A變異相關表型譜較廣，可導致家族性偏癱性偏頭痛1型（Familial hemiplegic migraine 1，FHM1）、發作性共濟失調2型（Episodic ataxia, type2，EA2）、脊髓小腦共濟失調6型（Spinocerebellar ataxia 6，SCA6）、陣發性強直性上視、良性陣發性眩暈、智力障礙和神經精神障礙以及發育性癲癇性腦病42型（Developemental and epileptic encephalopathy 42，DEE42）（OMIM：617106）[3]。目前國內尚缺乏CACNA1A變異相關DEE的大樣本系統研究。本研究總結在北京大學第一醫院兒科就診的27例CACNA1A變異相關癲癇患兒臨床特點及基因型與表型相關性。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
回顧性收集2013年9月—2022年2月在北京大學第一醫院兒科就診的CACNA1A變異相關癲癇患兒共27例。該研究得到北京大學第一醫院倫理委員會的批準［批準文號2012（453）］。每例患兒監護人均簽署了知情同意書。納入本研究的CACNA1A變異患兒癲癇診斷按照2017年國際抗癲癇聯盟 （International League Against Epilepsy，ILAE）發布的癲癇分類標準[4]。
1.2 方法
1.2.1 CACNA1A變異檢測方法
采用靶向捕獲二代測序癲癇基因檢測包或家系全外顯子組測序的方法發現27例患兒攜帶CACNA1A變異，進一步采用Sanger測序驗證變異位點及明確變異來源，并在家系中進行共分離分析。通過SIFT（https://sift.bii.astar.edu.sg）、Mutation Taster（http://www.mutationtaster.org）和Polyphen-2（http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2）對蛋白質結構破壞和疾病誘發可能性進行分析。根據ACMG指南對變異的致病性進行評估。
1.2.2 收集臨床資料
每例患兒均建立臨床資料登記表，包括姓名、性別、出生日期、起病年齡、臨床表現、圍產期情況、個人史、家族史、輔助檢查結果［包括腦電圖和頭顱磁共振成像（Magnetic resonance imaging， MRI）］及治療情況。
1.2.3 病例隨訪
對每例患兒進行門診復診或電話隨訪。
2 結果
2.1 27例癲癇患兒CACNA1A變異檢測結果
27例CACNA1A變異患兒中，其中錯義變異22例、無義變異3例、移碼變異2例。遺傳性變異2例（p.I759T和p.R1857X），新生變異25例（表1）。27例患兒共涉及21個變異位點，其中6例攜帶相同變異位點p.V1393M、2例攜帶相同變異位點p.A713T。5個變異位點目前尚未見報道（p.I346del，p.L1702P，p.R1857X，p.F1813L，p.F1506S），其中變異位點p.R1857X ACMG指南評級為致病、其他4個變異位點ACMG指南評級為可能致病；16個變異位點已報道（p.R55S、p.Y62C、p.W169X、p.N283S、p.G297R、p.Gln680ArgfsTer100、p.Q685X、p.A711T、p.A712T、p.A713T、p.I759T、p.G1323E、p.R1349Q、p.V1393M、p.S1469L、p.A1808T）。
表1
27例CACNA1A變異患兒基因型與臨床表型特點
Table1.
Genotype and phenotype of 27 patients with CACNA1A variants
2.2 CACNA1A變異相關癲癇患兒臨床表型特點
2.2.1 基本情況
27例CACNA1A變異相關癲癇患兒中，男9例、女18例（表1）。癲癇起病年齡為生后1日齡～8歲6月齡，中位起病年齡為14月齡。27例患兒中3例有熱性驚厥或癲癇家族史，其中，例5患兒哥哥有熱性驚厥病史（CACNA1A相同位點一代驗證為野生型）；例13變異位點p.I759T來源于父親，其父親2歲出現癲癇發作，具體發作形式不詳，未治療，12歲后自行緩解；例27變異位點p.R1857X來源于父親，其父親1歲時出現抽搐，具體不詳，隨后自行緩解。
2.2.2 癲癇發作類型
27例患兒中，局灶性發作20例全面強直-陣攣發作（Generalized tonic-clonic seizures，GTCS）7例、失神發作5例、肌陣攣發作3例、癲癇性痙攣1例、強直發作1例。其中7例患兒有多種發作類型。
2.2.3 癲癇持續狀態
27例患兒中，16例有癲癇持續狀態（Status epilepticus，SE）病史，局灶性發作SE 14例（例1、2、8、9、11、14、15、16、18、19、20、21、23、25）、GTCS SE 2例（例10、17）。其中13例患兒首次癲癇發作即表現為SE（例1、2、8、9、10、14、16、17、18、19、20、21、25）、11例在病程中多次出現SE（例1、2、8、10、16、17、18、19、20、21、25）、5例在病程中有發熱誘發的SE（例2、11、16、18、21）。2例病程中出現發熱誘發的SE導致急性腦病，例15在2歲3月齡出現發熱誘發的急性腦病，癲癇持續狀態1 h左右進入昏迷狀態，持續一周，清醒后出現右側偏癱，持續1個月左右逐漸恢復，病程中共出現兩次SE導致的急性腦病。例18在1歲6月齡出現發熱誘發的急性腦病，癲癇發作持續2 h后進入昏迷狀態，持續近1個月，清醒后全面發育倒退、吞咽咀嚼功能差、不能獨坐、認知落后、無語言表達。
2.2.4 發育情況及其他臨床表現
27例均有不同程度的發育落后，其中22例自幼發育落后（例1、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、23、24、25、26、27）、5例（例2、3、4、5、21）癲癇起病前智力運動發育無明顯落后，起病后發育倒退。其他臨床表現包括陣發性共濟失調10例（例3、5、7、8、12、18、20、21、23、24）、 雙手震顫3例（例5、20、24），例2發生局灶性SE后出現右側面癱，例15急性腦病后出現右側偏癱。
2.2.5 腦電圖特點
27例均行至少4 h視頻腦電圖監測（表1），背景節律減慢6例。發作間期腦電圖異常放電23例，其中廣泛性放電8例、多灶性放電4例、局灶性放電10例。例15在1歲6月齡前發作間期腦電圖正常，出現急性腦病后3個月復查腦電圖顯示各導聯持續低電壓，睡眠波缺失。6例監測到臨床發作，其中監測到典型失神發作2例（例7、24）、不典型失神發作2例（例3、26）、局灶性發作2例（例2、26）、肌陣攣發作1例（例9）、癲癇性痙攣1例（例26）。4例發作間期腦電圖正常。
2.2.6 頭顱影像學表現
27例患兒均行頭顱磁共振（Magnetic resonance imaging，MRI）檢查。5例患兒在局灶性發作持續狀態后出現一側大腦半球萎縮。例2在1～2歲出現數次局灶性發作SE，1歲時查頭顱MRI顯示左側大腦半球萎縮。例9生后1天出現局灶性發作SE，僅出現一次，1歲查頭顱MRI顯示右側大腦半球萎縮，6歲查頭顱MRI顯示右側大腦半球萎縮，小腦輕度萎縮。例14生后3個月出現1次局灶性發作SE，3個月后頭顱MRI顯示左側大腦半球萎縮。例16在1歲4月齡～3歲之間，間隔0.5～2個月發生一次局灶性發作SE，3歲查頭顱MRI顯示右側大腦半球萎縮。例19在1歲5月齡出現局灶性發作SE，1天后查頭顱MRI顯示正常，3歲復查頭顱MRI顯示左側大腦半球萎縮。2例（例15、18）發生急性腦病后查頭顱MRI顯示雙側大腦半球萎縮（圖1），其中例15出現2次急性腦病，第1次急性腦病后查頭顱MRI顯示雙側大腦半球萎縮，第2次急性腦病后2天頭顱MRI顯示右側大腦半球萎縮，左側腦水腫。小腦萎縮3例（例9、15、18）（圖2）。20例頭顱MRI未見異常。
圖1
2例患兒急性腦病后頭顱MRI表現
a，例15，（ⅰ，ⅱ）1歲7月齡（急性腦病發生前）顯示正常；（ⅲ，ⅳ）2歲4月齡，第一次急性腦病后第18天MRI顯示雙側大腦大腦半球萎縮；（ⅴ，ⅵ）3歲1月齡，第二次急性腦病后第2天，MRI示右側大腦半球萎縮，左側大腦半球腦水腫；b，例18，（ⅰ，ⅱ）急性腦病第14天MRI顯示雙側大腦半球廣泛性腦水腫；（ⅲ，ⅳ）急性腦病第24天MRI顯示雙側大腦半球腦溝增深；（ⅴ，ⅵ）急性腦病后第4個月26天MRI顯示雙側大腦半球腦萎縮，較第24天顯著
Figure1. Brain MRI of two patients after acute encephalopathya, Patient 15, (ⅰ, ⅱ) MRI was normal at one year old and seven months (before the onset of acute encephalopathy); (ⅲ, ⅳ) Bilateral cerebral atrophy was showed on the 18th day after the first acute encephalopathy at 4 months of age 2; (ⅴ, ⅵ) Three years old and one month, right cerebral atrophy and the left cerebral edema was showed after two days of the second acute encephalopathy; b, Patient 18, (ⅰ, ⅱ) cerebral edema was showed on the 14th day of acute encephalopathy. (ⅲ, ⅳ) on day 24 of acute encephalopathy, sulus deepens in hemispheres. (ⅴ, ⅵ) cerebral atrophy was showed after 4 months and 26 days of acute encephalopathy, and it was more significant than the 24th day
圖2
例15頭顱MRI表現
a，8月齡，頭顱MRI正常；b， 2歲3月齡，小腦腦溝增寬、加深；c， 3歲，小腦腦溝增寬、加深，較前顯著
Figure2. Brain MRI of patient 15a, 8 months, normal brain MRI; b, 2 years old and 3 months, cerebellar sulus widened and deepened; c, at 3 years old, cerebellum sulus widened and deepened significantly
2.2.7 治療及隨訪
27例患兒中，5例用1種抗癲癇發作藥物（anti-seizure medication，ASM）治療，21例聯合用兩種及以上ASM治療，1例未用ASM。末次隨訪年齡為6月齡～17歲3月齡，6例癲癇發作緩解，例7表現為失神發作、EA和發育落后，聯合應用拉莫三嗪、丙戊酸、氯硝西泮和卡馬西平后失神發作緩解，但EA和發育落后無明顯改善；例8單用左乙拉西坦控制1年8個月無發作；例14聯合丙戊酸和托吡酯后控制1年8個月無發作；例15和例18分別在發生急性腦病后1年7個月和1年無發作，其中例15聯合應用丙戊酸和奧卡西平，例18聯合應用左乙拉西坦、丙戊酸和托吡酯；例23病程中僅出現1次癲癇發作，未服用抗癲癇藥，末次隨訪時1年8個月無發作。余21例患兒仍間斷有癲癇發作。
2.3 CACNA1A基因型與表型相關性
本研究27例CACNA1A變異患兒共涉及21個變異位點，散在分布在CaV2.1通道的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個結構域上（圖3）。16例有SE的患兒中，13例變異位點位于跨膜區域，涉及8個變異位點（p.A711T、p.A712T、p.A713T、p.G1323E、p.R1349Q、p.V1393M、p.F1506S、p.A1808T），其中6例患兒變異位點均為p.V1393M；2例變異位點位于胞內區域（p.R55S、p.Y62C）；1例變異位點位于胞外區域（p.Q685X）。11例無SE的患兒中，3例變異位點位于跨膜區域（p.W169X、p.A713T、p.L1702P）；4例變異位點位于胞外區域（p.N283S、p.G297R、p.Gln681Argfs*100、p.S1469L）；4例變異位點位于胞內區域（p.I346del、p.I759T、p.F1813L、p.R1857X）。
圖3
CACNA1A變異位點分布圖
綠色方框代表本研究患兒的變異位點，紅色圓圈代表病程中出現SE的變異位點，黑色圓圈代表病程中沒有出現SE的變異位點
Figure3. The variation sites of CACNA1A geneThe green box represents the variants of the patients in this study, The red circle represents the variant involved in the patient with epilepsy presenting with status epilepticus; the black circle represents the variant of the epilepsy patient presenting without status epilepticus
3 討論
1996年Ophoff等[5]首先報道CACNA1A變異與家族性偏癱性偏頭痛和發作性共濟失調2型相關。2001年Jouvenceau 等[6]報道CACNA1A變異相關的一個復雜表型的患兒，包括癲癇、發作性共濟失調和震顫，患兒自幼發育遲緩，3歲時出現夜間全面性強直陣攣發作和日間失神發作；8歲后全面強直陣攣發作停止，仍有失神發作；8歲開始出現步態不穩、構音障礙和復視，頭顱MRI正常，發作間期腦電圖顯示廣泛性多棘波。2013年Epi4K協作組報道CACNA1A變異與早發嬰兒癲癇性腦病相關，通過對245例診斷為嬰兒痙攣癥和Lennox-Gastaut綜合征（Lennox-Gastaut syndrome，LGS）的癲癇性腦病患兒進行全外顯子測序，發現一例CACNA1A錯義變異，先證者為19歲女孩，生后不久出現肌陣攣發作，逐漸發展為LGS，嚴重的智力殘疾，其他特征包括交替性內斜視，眼球震顫，共濟失調步態，肌張力降低和自閉癥特征[7]。迄今，國際上已報道90多例與癲癇相關的CACNA1A變異，CACNA1A變異類型主要為錯義變異，少數為移碼變異、截短變異及大片段缺失變異[8-9]。本研究報道的27例CACNA1A變異患兒中，81.5%（22/27）為錯義變異，11.1%（3/27）為無義變異，7.4%（2/27）為移碼變異。92.6%（25/27）為新生變異，僅兩例患兒為遺傳性變異（p.I759T、p.R1857X），均來自父親，父親表型輕，僅幼時有抽搐史，后自行緩解。文獻報道，同一家系表型輕重可有差別[10]。
CACNA1A變異相關癲癇多在嬰幼兒期起病，癲癇發作類型多樣，易發生癲癇持續狀態。本研究報道27例患兒起病年齡在生后1天～8歲6月齡，中位起病年齡為14月齡。Alehabib等[8]總結了既往文獻報道的90例CACNA1A變異相關癲癇患兒臨床表型特點，發現90%患兒在嬰幼兒、兒童及青少年期出現癲癇發作，其中50%的患兒癲癇起病年齡在4歲以下。CACNA1A變異相關癲癇發作類型多樣。本研究27例患兒中，74.1%患兒有局灶性發作，25.9%患兒有GTCS，18.5%患兒有失神發作，11.1%患兒有肌陣攣發作，強直發作和癲癇性痙攣發作各1例。其中59.3%（16/27）的患兒在病程中出現SE，主要表現為局灶性發作SE，2例患兒出現發熱誘發的癲癇持續狀態導致的急性腦病。2016年Epi4K協作組報道5例CACNA1A變異相關DEE患兒，4例在生后1天內起病，1例生后4周起病；發作類型有局灶性發作、強直發作、肌陣攣發作和GTCS，5例患兒病程中均出現SE [11]。Alehabib等[8]總結既往文獻報道的90例CACNA1A變異患兒，42%為全面性癲癇發作，包括GTCS、失神發作、肌陣攣發作；31%為局灶性發作。Gauquelin等[12]報道1例CACNA1A變異患兒自幼發育落后，3歲開始出現局灶性發作，5歲出現一次急性腦病，伴發熱、癲癇持續狀態，昏迷10天后死亡。結合文獻報道及本研究結果發現，CACNA1A變異常見癲癇發作類型包括局灶性發作、GTCS、失神發作、肌陣攣發作，病程中易發生癲癇持續狀態，少數可導致急性腦病，甚至死亡。
本研究27例CACNA1A變異的患兒均有不同程度的發育落后，其中22例自幼發育落后，5例初始發育正常，癲癇發作后出現發育倒退。研究表明，神經發育障礙在CACNA1A變異相關癲癇患者中較常見，包括智力落后、發育遲緩和行為障礙，智力落后輕重不一，從輕度的學習障礙到重度智力落后[8]。一項回顧性隊列研究總結了CACNA1A神經精神表型，發現早期發育遲緩在FHM、EA2和SCA6中較常見，認為認知和行為特征與慢性小腦癥狀相關[13]。既往研究表明，CACNA1A的功能缺失（Loss of function，LOF）變異與EA2相關，功能獲得性變異（Gain of function，GOF）與FHM1相關[14-15]。Jiang等[16]發現LOF（G230V，I1357S）和GOF（A713T，V1396M）變異都會導致嚴重的DEE。
本研究中16例患兒病程中出現SE，其中7例出現腦萎縮。5例患兒在局灶性發作SE后出現一側大腦半球萎縮，5例患兒SE持續時間為30 min～3 h；1例患兒局灶性發作SE后出現急性腦病，頭顱MRI顯示廣泛性腦水腫，隨后出現腦萎縮；1例患兒在第一次急性腦病后出現雙側大腦半球萎縮，間隔9個月發生第二次急性腦病，初期復查頭顱MRI顯示左側腦水腫，右側腦萎縮，可能是因為第二次急性腦病發生局灶性發作SE。Gauquelin等[12]報道1例CACNA1A變異患兒在5歲時出現急性腦病，急性腦病第2天頭顱MRI顯示小腦蚓部萎縮，第10天顯示廣泛性腦水腫，入院第10天死亡，隨后腦組織活檢及病理學檢測發現大腦半球和小腦蚓部萎縮，腦干內無其他局灶性病變，浦肯野細胞完全喪失。SE可造成永久性腦結構損害。既往報道SE患兒頭顱MRI異常包括彌散加權像或T2加權像皮質高信號，提示存在細胞毒性和血管源性水腫，功能性MRI提示乳酸、膽堿和N-乙酰-天冬氨酸有增加，在后期隨訪中這些改變是可逆的[17]。既往關于癲癇持續狀態引起一側大腦半球損害的報道較少，機制不清，可能由于長時間的癲癇樣放電導致葡萄糖及氧耗竭，從而導致神經元壞死，同時應用麻醉劑加重神經元凋亡。Tian等[18]研究發現，Davet綜合征患兒發生局灶性SE常導致大腦或以半球為主的腦損傷，GTCS SE可導致雙側腦損傷，頭顱MRI表現為急性腦病期腦水腫，恢復期發展為不同程度大腦皮層萎縮，部分在急性腦病期即出現腦萎縮的患兒均在急性腦病前有癲癇持續狀態的病史。因此，CACNA1A變異患兒出現腦萎縮可能與癲癇持續狀態有關，發生局灶性SE的患兒可能因大腦局部或半球的長時間異常放電，從而導致以大腦半球為主的腦損傷。
本研究中常見的CACNA1A變異位點為p.V1393M，該變異位點位于跨膜區域，本研究報道的6例該位點變異的患兒中，癲癇起病年齡為5月齡～1歲5月齡，6例均有局灶性發作，病程中均有局灶性發作SE，其中2例出現一側大腦半球萎縮；1例出現一次急性腦病，隨后出現雙側大腦半球萎縮；3例伴EA。既往研究報道的兩例p.V1393M位點變異的患兒在兩歲前出現局灶性癲癇發作，伴EA和震顫，兩例頭顱MRI均正常[19-20]。另一個常見的變異位點為p.A713T，該變異位點位于跨膜區域，本研究報道2例該位點變異的患兒，結合既往文獻報道的5例[11, 19, 21]，發現85.7%（6/7）患兒在新生兒期起病，發作類型主要為GTCS和肌陣攣發作，少數有局灶性發作，7例患兒均有全面性發育遲緩，4例病程中有SE，7例患兒頭顱MRI均正常。功能研究表明，CACNA1A變異A713T為GOF變異，與CACNA1A變異（GOF V714A）導致FHM1相比，A713T擾亂電流動力學，激活向更多的超極化電位轉移，從而在延長電流的情況下對凈電荷轉移產生更大的影響，這表明對CaV2.1電流的功能影響的大小決定了臨床表型[16]。本研究中81.3%（13/16）有SE的患兒變異位點位于跨膜區域，病程中沒有SE的患兒中，72.2%（8/11）的患兒變異位點位于胞內或者胞外區域。既往文獻報道病程中有SE的患兒變異位點p.E101Q、p.G230V、p.A713T、p.R1667P和p.R1692Q均位于跨膜區域[11, 12, 19, 22-23]。因此，變異位點位于跨膜區域的患兒容易發生SE。
CACNA1A變異常導致藥物難治性癲癇。本研究27例患兒中，6例癲癇發作緩解1年以上，其余21例患兒末次隨訪時仍有間斷癲癇發作。Le Roux等[24]分析了18例CACNA1A變異患兒抗癲癇藥物療效，發現托吡酯有效率達89%（發作頻率減少≥50%），其中1例患兒使用托吡酯后發作完全控制；50%～60%患兒經左乙拉西坦、拉莫三嗪和丙戊酸治療后病情有好轉，其中2例患兒使用左乙拉西坦后癲癇發作緩解、4例患兒生酮飲食均無明顯效果、3例患兒行迷走神經刺激術無明顯效果。
CACNA1A變異相關的癲癇多在嬰幼兒期起病，常見發作類型為局灶性發作、GTCS、失神發作和肌陣攣發作。CACNA1A變異患兒可發生SE，以局灶性發作持續狀態為主，少數患兒可出現急性腦病，導致腦萎縮，位于跨膜區域的患兒容易出現SE。CACNA1A變異患兒常有發育落后，部分患兒伴有陣發性共濟失調。CACNA1A變異相關癲癇多為藥物難治性癲癇。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
