難治性癲癇發病機制研究進展

錢哲+黃建敏

【關鍵詞】癲癇；難治性；發病機制

中圖分類號：R742.1文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2016.04.022

癲癇是神經元異常過分放電引起短暫性腦功能失調為特征的慢性腦部疾病，盡管近年來在癲癇藥物治療方面的研究取得巨大進步，開發很多抗癲癇新藥，絕大多數癲癇患者能夠被治愈，但是還有約25%的癲癇患者對抗癲癇藥物（antiepileptic drugs，AEDs）耐藥，發展為難治性癲癇（refractory epilepsy，RE）[1]。原因在于對RE發病機制尚不明確，只是存在一些猜想或假說。由于其對藥物反應性差，發病難以控制，常會對患者造成智能、神經功能的損害，對患者的生活、工作產生了嚴重的困擾，嚴重威脅了患者的身體健康和生活質量，已經成為危害公共健康的一個主要疾病。因此深入了解RE的發病機制對其有效治療非常必要。筆者就與RE發病機制相關的疾病本質嚴重性學說、神經網絡重建學說、藥物靶點學說、多藥物轉運體學說等研究進展進行綜述。

1疾病本質嚴重性學說

近年來對RE發病機制研究取得長足進展，但是尚無任何一種學說能完全解釋難治性問題，提示這些學說或多或少存在一些不足，因此，有學者提出了“疾病本質假說”，考慮癲癇的嚴重性和疾病的特性有關。主張難治性根源在于疾病自身的嚴重程度[2]。如腦皮質發育不良、腦囊蟲病及各種腦炎后繼發性癲癇，因疾病本身的嚴重性，直接決定了該癲癇的難治性。認為臨床癲癇發作控制不佳并不是由特殊的發病機制導致耐藥，而是疾病本身就具有嚴重性。臨床發現預后較好的伴中央顳區棘波的兒童良性癲癇（benign childhood epilepsy with centrotemporal spikes，BECT）與預后較差的不典型兒童良性局部性癲癇（atypical benign partial epilepsy，ABPE）相比較，經正規抗癲癇治療，預后完全不同，BECT預后良好，ABPE難以控制，神經解剖學發現兩者病理類型不同，提示疾病本身的病因學、病理性質改變決定嚴重性。Loscher等[3]通過使用血緣關系較遠的大鼠進行癲癇造模，發現兩組大鼠癲癇發作的嚴重程度、對AEDs反應性有明顯的差異，據此推斷遺傳基因直接決定了癲癇嚴重性。除此之外，Bankstahl等[4]通過大鼠實驗還發現盡管不同大鼠癲癇發作的嚴重程度不一樣，但發作頻率卻基本一樣，也正是這一點，令筆者對目前按照發作頻率來評定癲癇嚴重性的方法存在偏頗。因此RE嚴重性不能單純地用發作頻率來界定，諸如神經細胞損傷類型、嚴重程度、發作類型、并發癥、病因、神經電生理等，但是目前未見這樣綜合多因素評估癲癇嚴重程度的評分標準。基于疾病本質假說，我們可以建立衡量癲癇嚴重性的統一標準，力求尋找導致癲癇嚴重性的因素，繼而制定新型治療措施加以制約，可能成為RE治療的新策略。

2神經網絡重建學說

正常生理情況下，大腦齒狀回苔蘚纖維，即顆粒細胞的軸突，只會投射到唯一板層，以單突觸形式與其他神經元聯系，組成精密的特定結構，這種齒狀回顆粒細胞具有阻滯癇樣放電的功能。在對癲癇持續狀態大鼠模型海馬的研究中，發現一方面原有苔蘚纖維發生離斷，另一方面新鮮苔蘚纖維出芽（mossy fiber sprouting，MFS）、回返形成了跨越多個板層的異常神經網絡。通過運用特定的染色標記方法，對RE患者病灶標本中苔蘚纖維染色，Buckmaster等[5]發現齒狀回組織中有著較多MFS，并且與腦內其他神經元形成回返，以多突觸聯系形成異常神經網絡。對RE患者腦組織手術切片觀察發現苔蘚纖維芽孢甚至可深入海馬齒狀回的外分子層，和其周邊神經元形成異常的突出聯系，異常主要體現在形成的突觸為非對稱性突觸（興奮性突觸的特征）[6]。這些研究結果表明RE患者存在大量神經元突觸重建，形成回返性異常神經網絡，因此近年來神經網絡重建與RE的關聯性受到了許多學者的重視。該學說認為在各種病因的作用下（如基因、神經遞質等），導致神經細胞變性壞死，神經膠質細胞異常增生，部分神經膠質細胞沿殘留神經元方向異常增生形成異常突觸聯系，形成異常神經網絡，產生以興奮性為主的病理性神經環路，使癲癇敏感性增強，同時可避開AEDs作用，發展為RE[7]。研究發現，RE患者及動物的癲癇灶內齒狀回顆粒細胞存在大量 MFS，并且以回返形式與腦內神經元形成多突觸聯系，形成興奮性為主異常神經網絡，增加癲癇敏感性，誘導自發性癲癇發作[8～9]。正常情況大腦齒狀回顆粒細胞不會產生MFS并且具有阻止癲癇放電的海馬傳導性功能，在病理情況下可以產生MFS，促進海馬產生回返性興奮及增加齒狀回顆粒細胞的同步化放電，提高癲癇發作的敏感性。這些研究表明在興奮性多突觸聯系的異常神經網絡形成過程中，齒狀回顆粒細胞對形成MFS起著關鍵作用，直接導致癲癇敏感性增加容易反復發作及耐藥[9]。因此，在癲癇發生發展過程中阻斷 MFS的產生，減少異常神經網絡形成從而降低癲癇的敏感性，可能成為治療RE的新方法。

3藥物作用靶點學說

AEDs必須作用于腦內分子物質特定靶點才能發揮抗癲癇作用，如電壓門控式鈉離子通道、鉀離子通道、鈣離子通道、氯離子通道、神經遞質受體及相關酶等。這些作用靶點的分子結構、位置、功能變化將導致對AEDs結合性及敏感性異常，致使AEDs難以像在正常患者體內那樣結合并產生應有的抗癲癇作用，進而表現為RE，這就是藥物作用靶點學說的RE發病機制所在。這種變化可以是先天性的遺傳基因決定，也可以是癲癇發作、藥物治療后獲得[10]。目前已證實，海馬區神經元的電壓門控性鈉離子通道作為一線AEDs（卡馬西平、拉莫三嗪、丙戊酸鈉、苯妥英鈉等）的主要作用靶點，是由α亞基和輔助β亞基構成的復合體，α亞基的編碼基因共9個，其中在中樞神經系統表達較為活躍的是基因SCN1A、SCN2A、SCN3A、SCN8A，4個基因位點。國內外學者利用基因定位克隆等技術對這些基因研究，發現SCN1A、SCN2A、SCN3A及SCN1B突變與多種類型特發性癲癇有關，可作為癲癇發病的易感候選基因。國內學者趙晰等人[11]通過對SCN1A 基因多態性與卡馬西平治療兒童癲癇療效的關系研究，發現 SCN1A IVS5N+5G>A 基因多態性與卡馬西平耐藥性癲癇有關，提示SCN1A IVS5N+5G>A 基因突變可能通過改變鈉通道蛋白的表達，使得卡馬西平作用靶點功能下降， 從而導致卡馬西平治療無效或者有效治療劑量的改變。國外學者研究發現，SCN1A IVS5N+5G>A 突變純合子需要更高的卡馬西平劑量治療，或治療無效[12]，對漢族癲癇患者研究發現， SCN1A 基因第 5 外顯子的 SNPrs3812718 的點突變可以造成卡馬西平治療上的個體差異，差異在亞洲人中更為明顯[13]。這些研究結果表明鈉離子通道基因突變不僅在癲癇發病中起重要的作用，同時也是參與藥物抵抗性癲癇形成的主要機制。對毛果蕓香堿癲癇大鼠模型研究發現β1 亞基突變使海馬齒狀回顆粒細胞鈉離子通道的β亞基表達下調，影響苯妥英鈉對電壓門控性鈉離子通道的正常作用，導致其抑制作用的缺失。同時，構成鈉離子通道亞基發生了結構性變化可使該通道對AEDs 敏感性下降，導致癲癇耐藥。而癲癇的反復發作可以直接從轉錄層面影響電壓門控性鈉離子通道的表達，導致RE的發生。由此可見，癲癇耐藥與患者先天存在或后天獲得的電壓門控性鈉離子通道的分子結構和功能改變有關。

4多藥物轉運體學說

血腦屏障（bloodbrain barrier，BBB）是腦脊液和血液循環之間的一種屏障結構，對防止毒物等外源性物質進入大腦具有重要的作用，AEDs必須透過BBB才能發揮治療作用。在BBB上有多種多藥物轉運體，其功能是阻止有害毒性分子進入腦脊液循環。P糖蛋白（Pglycoprotein，Pgp）、多藥耐藥蛋白（multidrug resistance associated protein，MRP）及穹隆蛋白（major vault protein，MVP）等多藥物轉運體與AEDs的轉運密切相關[14]，在癲癇患者腦組織中過度表達，阻止AEDs透過 BBB 到達腦組織，使得腦內有效的藥物濃度降低，導致癲癇患者耐藥，但引起這些多藥物轉運體上調的具體機制目前還不清楚。Pgp是由多耐藥基因（multidrug resistance gene，MDR）所編碼的ATP結合跨膜糖蛋白，能將藥物主動轉運出細胞。Tishler等于1995年證實，MDR在顳葉癲癇（temporal lobe epilepsy，TLE）患者腦組織中表達增強，Pgp在 BBB上的表達增多，造成BBB屏障功能增強，限制了AEDs進入腦實質，使腦內有效治療量減少，最終導致RE發生。隨后有學者應用正電子發射斷層掃描技術（Positron Emission Tomography，PET）再次證實了Pgp于TLE患者的海馬部位活性明顯升高[15]。這些實驗證實Pgp 過表達可降低腦內AEDs濃度。近年來，通過基因敲除技術，沉默MDR后，可提升AEDs腦內血藥濃度。基礎研究發現，Pgp 抑制劑維拉帕米可增加卡馬西平和苯妥英鈉的腦內含量，臨床上發現RE患者使用維拉帕米輔助治療后，癲癇發作頻率及發作程度明顯減少，臨床效果顯著[16]。為此認為，RE耐藥性與癲癇患者腦Pgp過度表達密切相關。MRP 是一類ATP結合蛋白超家族，其中包括從MRP1到MRP12，雖然在結構上和Pgp的同源性不大，卻與其有著極其相似的功能。MRPl為能量依賴性藥物外輸出泵的多藥轉運體，正常情況下，參與血腦屏障和血腦脊液的保護，阻止各種外源性物質進入腦組織。有學者對難治性癲癇患者病灶手術切除標本進行研究，發現病灶部位星形膠質細胞存在MRPl高表達[17]。Sisodiya等[18]利用免疫組化和蛋白印跡分析技術，對神經上皮瘤、局部皮質發育不良和海馬硬化的病灶組織進行研究，發現容易導致難治性癲癇的這3種疾病的星形膠質細胞都有MRPl過度表達，而且在損傷的血管周圍最明顯。由此推測，在RE患者病灶組織內MRPl等轉運體蛋白的過度表達，導致病灶組織屏障功能增強，降低了AEDs濃度，從而減弱了它們的抗癲癇效應。最新研究表明，MRP家族中，MRP2、MRP5具有調節AEDs腦內轉運的功能[19]，可能也是一種 RE的耐藥機制。MVP是穹隆核蛋白的主要成分，其基酸序列與肺耐藥相關蛋白具有相似性，正常情況下腦內星形膠質細胞很少表達MVP。研究發現，在很多耐藥的癌細胞株中，甚至一些不存在Pgp表達的耐藥細胞中，都有著不同程度的MVP過度表達[20]。穹隆核蛋白結構類似桶狀，具有通過吞吐作用將藥物從細胞內轉運至細胞外的功能，從而減少細胞內的藥物濃度。有學者對引起耐藥性癲癇的神經膠質瘤患者進行研究發現，病灶組織中神經膠質瘤細胞均有MVP的高表達，免疫反應呈強陽性，而正常大腦組織中膠質細胞和神經元細胞上幾乎檢測不到MVP的表達，為此推測RE患者耐藥發生與MVP的表達上調有關。

5展望

RE發病機制非常復雜，不僅存在先天性，也可以是后天獲得，與很多因素有關，目前尚沒有一種學說能完全解釋其難治性問題，因此，有關RE發病機制有待進一步深入研究。而目前絕大多數AEDs只是簡單地從興奮傳導的過程去發揮作用，而作為癲癇治療根本的病理生理、產生機制等卻沒有涉及。因此，盡快明確癲癇的產生機制，結合疾病本身病理生理過程，制定新型治療措施，是RE治療關鍵所在。

參考文獻

[1]Beleza P.Refractory epilepsy：a clinically oriented review[J].Eur Neurol，2009，62（2）：6571.

[2]Rogawski MA，Johnson MR.Intrinsic severity as a determinant of antiepileptic drug refractoriness[J].Epilepsy Curr，2008，8（5）：127130.

[3]Lscher W，Brandt C.High seizure frequency prior to antiepileptic treatment is a predictor of pharmacoresistant epilepsy in a ratmodel of temporal lobe epilepsy[J].Epilepsia，2010，51（1）：8997.

[4]Bankstahl M，Bankstahl JP，Lscher W.Interindividual variation in the anticonvulsant effect of phenobarbital in the pilocarpine rat model of temporal lobe epilepsy[J].Exp Neurol，2012，234（1）：7084.

[5]Buckmaster PS，Wen X，Toyoda I，et al.Hippocampal neuropathology of domoic acidinduced epilepsy in California sea lions （Zalophus californianus）[J].J Comp Neurol，2014，522（7）：16911706.

[6]Chen LL，Feng HF，Mao XX，et al.One hour of pilocarpineinduced status epilepticus is sufficient to develop chronic epilepsy in mice，and isassociated with mossy fiber sprouting but not neuronal death[J].Neurosci Bull，2013，29（3）：295302.

[7]Banerjee J，Chandra SP，Kurwale N，et al.Epileptogenic networks and drugresistant epilepsy：Present and future perspectives of epilepsy researchUtility for the epileptologist and the epilepsy surgeon[J].Ann Indian Acad Neurol，2014，17（Suppl 1）：S134140.

[8]陳功，江澄川，孫靜，等.難治性顳葉癲癇患者海馬與致癇大鼠海馬病理學的比較研究[J].中華實驗外科雜志，2007，24（3）：348349.

[9]Buckmaster PS.Does mossy fiber sprouting give rise to the epileptic state？[J].Adv Exp Med Biol，2014（813）：161168.

[10]OMalley HA，Isom LL.Sodium channel β subunits：emerging targets in[J].Annu Rev Physiol，2015（77）：481504.

[11]趙昕，何周康，張晶，等.SCN1A基因多態性與卡馬西平治療兒童癲癇療效的關系[J].兒科藥學雜志，2011，17（1）：2628.

[12]Sakuma S，Tokuhara D，Hattori H，et al.Expression of estrogen receptor alpha and beta in reactive astrocytes at the male rat hippocampus after status epilepticus[J].Neuropathology，2009，29（1）：5562.

[13]Zhang FX，Sun QJ，Zheng XY，et al.Abnormal expression of synaptophysin，SNAP25，and synaptotagmin 1 in the hippocampus of kainic acidexposed rats with behavioral deficits[J].Cell Mol Neurobiol，2014，34（6）：813824.

[14]Keppler D.Multidrug resistance proteins （MRPs，ABCCs）：importance for pathophysiology and drug therapy[J].Handb Exp Pharmacol，2011（201）：299323.

[15]Feldmann M，Asselin MC，Liu J，et al.glycoprotein expression and function in patients with temporal lobe epilepsy：a casecontrol study[J].Lancet Neurol，2013，12（8）：777785.

[16]Shin JW，Chu K，Shin SA，et al，Clinical Applications of Simultaneous PET/MR Imaging Using （R）[11C]Verapamil with Cyclosporin A：Preliminary Results on a Surrogate Marker of DrugResistant Epilepsy[J].AJNR Am J Neuroradiol，2016，37（4）：600606.

[17]Bao GS，Wang WA，Wang TZ，et al.Overexpression of human MRP1 in neurons causes resistance to antiepileptic drugs in Drosophila seizure mutants[J].J Neurogenet，2011，25（4）：201206.

[18]Sisodiya SM.Genetic screening and diagnosis in epilepsy？[J].Curr Opin Neurol，2015，28（2）：136142.

[19]Liu X，Yue X，Chen S，et al.Significance of the expression of MRP1 and MRP2 in peripheral blood mononuclear cells of children with intractable epilepsy.[J].Exp Ther Med，2015，10（5）：17841788.

[20]Balan S，Radhab SK，Sathyan S，et al.Major vault protein （MVP） gene polymorphisms and drug resistance in mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis[J].Gene，2013，526（2）：449453.

（收稿日期：2016-07-06修回日期：2016-08-20）

（編輯：梁明佩）