局灶性皮質發育不良遺傳學研究進展☆

楊皓翔 張彥可 孔慶霞

局灶性皮質發育不良（focal cortical dysplasia，FCD）是腦皮質神經元移行障礙或細胞增殖障礙所導致的一種疾病，是皮質發育畸形 （malformation cortical development，MCD）的亞型。MCD 包括：FCD、半側巨腦癥（hemimegalen cephaly，HME）、多小腦回型（polymicrogyria，PMG）等。FCD通常是散發性疾病，少數研究顯示FCD 和遺傳有關[1]。FCD引起的癲癇通常手術治療，FCDII 型完全切除致癇灶預后良好[2]，因此對FCD 遺傳學探究有助于發現新的診治思路。過去10 年對FCD 遺傳方面的報道越來越多，已有研究發現：mTOR基 因 突 變、PI3K-PTEN-AKT3-TSC 相 關 基因突變、PTKs 通路基因突變、GATOR突變后對 mTOR 激活增強，均可能導致FCD。本文對以往關于FCD 遺傳學的研究，進行回顧總結，系統闡述，對堿基、氨基酸改變等綜合分析，為FCD 尋找新的治療靶點，提供臨床精準治療。

1 mTOR 復合基因突變

mTOR復合基因主要控制蛋白質和脂質合成，細胞生長、增殖、代謝、自噬[3]。研究者發現mTOR突變在腦組織以鑲嵌現象存在，其等位基因突變頻率在FCDII 為1.06%至12.63%[4-8]，HME 為 9.7%至 44%[9-10]，但在血液中未檢測到突變。此外，突變頻率的高低與腦畸形的程度相關，梯度范圍從 FCD 到 HME 呈增高趨勢[11]（見表1）。在不同的 DNA片段，mTOR基因會產生錯義、置換、移碼等突變，進而影響蛋白質的表達不同，導致 FCDIIa、FCDIIb、HME 等不同表現型。mTOR基因位點c.6644C＞A、c.6644C＞T、c.7280T＞C等突變，多見于 FCD IIa[4-7]，位點c.4376C＞A、c.4375G＞T等多見于 FCD IIb[4，8]，位點c.4448C＞T、c.5005G＞T等多見于HME[9-10]（見表1）。上述堿基改變會激活mTOR 信號通

2 PI3K-PTEN-AKT3-TSC 基因突變

基因TSC、PTEN或AKT3、PIK3CA突變分別導致結節性硬化癥、Cowden 綜合癥、巨腦畸形綜合征[13]，它們在一部分神經元中發生突變可能是腦發育過程中細胞嵌合性、局灶性的基礎[14]。在MCD 患者中，上述基因突變發揮著重要的作用[15-20，10]（見表2）。2006 年，SCHICK 等[15]通過對一例FCDIIb 患者腦組織進行顯微解剖和 Sanger 測序，發現了一種PTEN嵌合型錯義突變。2012 年，PODURI 等[16]發現在HME 患者中，有10%的患者存在AKT3體細胞突變和嵌合三體。LEE 等[17]報告，在 HME 患者中，有25%的患者PIK3CA和AKT3的體細胞突變激活。CONTI 等[18]發現，在局灶性或多葉性MCD 患者中，有6%的患者AKT3鑲嵌復制。JANSEN 等[19]報告了在 FCD II 和 HME 病例中AKT3和PIK3CA激活突變。GAMA 等[10]發現在 FCD 或 HME 的 患者中，有 8%的患者可以檢測到PIK3CA激活突變。在PI3K-PTEN-AKT3-TSC 通路中，基因TSC1位點c.610C＞T、TSC2位點 c.4639G＞A 和PIK3CA位點 c.3140A＞G，多見于 FCD IIa[20]。基因PTEN位點c.834C＞G、TSC1位點c.64C＞T，多見于 FCD IIb[15，20]。基因AKT3位點c.49C＞T等多見于 HME[10，16，19]。綜合分析，該通路基因突變頻率在 FCDⅡ中，為 1.1%至 4.7%之間，在 HME 中，為 10%至 18%之間（見表2）。

3 PTKs 通路相關基因功能

在 FCD 畸形神經元中 PTKs 過度表達，基因EGFR、PDGFRA和NTRK3表達上調[21]。NTRK3是夜間額葉癲癇常染色體顯性遺傳基因，下調后在癲癇發作相關突觸重塑中產生抑制作用[22]。PARKER 等[23]報告 ，EGFR 過度表達與TSC1基因缺失有關。RPS6KA3 因子參與核糖體、RNA的生物發生，在 mTOR 通路中表達上調[24]。PRKAA1 對mTORC1 負性調控，DLG1 在調節突觸發育時，表達上調[21]。基因SNPH表達下調后，抑制 SNARE 蛋白復合物形成，這有助于增加突觸的傳遞[25]。基因LPPR3參與軸突生長、再生和突觸重塑時表達上調[21]。NR4A3 和 NR2E1 在FCD 中表達下調，NR4A3 調節海馬軸突導向、 癲癇易感性，這對 FCD 有潛在影響[26]，CREB 蛋白誘導神經元存活時需要NR4A3 介導[21]。NR2E1 缺失會損害小鼠齒狀回突觸重塑和樹突結構[27]。FCD 中 LHX2 表達下調[21]。TIAM1 和ECT2，分別參與神經元遷移和突觸外向生長[28]，TIAM1 表達下調、ECT2 表達上調。NOTCH1 信號通路的激活因子DNER 表達上調，介導神經元與神經膠質細胞相互作用，在星形膠質細胞發生過程有潛在功能[29]。PTKs 通路各基因功能總結如下（見表3）。

表1 mTOR 復合基因突變

表2 PI3K-PTEN-AKT3-TSC 相關基因突變

表3 PTKs 通路相關基因

4 GATOR 對 mTOR 復合體影響

基因DEPDC5、NPRL2和NPRL3參與 GATOR1 復合體的形成，GATOR1 復合體是 mTORC1 通路的上游因子，其突變會導致相應的局灶性皮質畸形[30-31]（見表4）。對GATOR1 通路中編碼基因測序，發現DEPDC5、NPRL2、NPRL3突變[32]。PELED等研究顯示，DEPDC5在體細胞和生殖細胞均會突變，繼而增強mTOR 信號通路[33]。RICOS等報道，在家族性或散發性局灶癲癇中均發現了NPRL2和NPRL3突變[34-36]，二者功能缺失性突變或GATOR2 功能獲得性突變，均導致 GATOR1 復合體激活，增強 mTOR 信號通路，引起 FCD[35]。TSC1、TSC2 結構與功能異常，對 mTOR去抑制，從而導致蛋白合成、細胞生長和血管生成增加，出現細胞定位和移行障礙，表現為結節性硬化癥[37]。

5 GATOR 復合基因突變

GATOR1基因功能缺失，是遺傳相關局灶性癲癇的常見原因，在家族性局灶性癲癇伴可變灶、常染色體顯性夜間額葉癲癇和家族性顳葉癲癇均可出現[38]。通過查閱研讀MCD 相關文獻報道，對GATOR1分析回顧，總結堿基改變、氨基酸改變以及表現形（見表5）。DEPDC5位點c.2390delA c.3994C＞T、c.4260delG突變，多見于可疑性 FCD[39，40，32]，位點c.1264C＞T、c.715C＞T突變，多見于 FCD I 型[1]，位點c.1759C＞T、c.21C＞G突變，多見于 FCD II 型[1，41]，位點c.1265G＞A、c.128_129insC突變，多見于 HEM[10]，位點c.4689_4690delAG突變，多見于單側腦回病變[42]。NPRL2位點c.68_69delCT突變，多見于 FCD Ia 型[32]，位點c.329C＞G突變，多見于多小腦回病變[40]。NPRL3位點c.275G＞A、c.1070delC突變，多見 于 FCD II 型[32，43]。

表4 GATOR 對mTOR 影響作用

表5 GATOR 復合基因突變

6 總結與展望

目前，雖然對FCD 的研究取得了重大進展，但仍存在局限性。多數研究是回顧性研究，少數研究為臨床觀察研究，并且隨訪時間短，樣本量小;很多研究是在2011 年國際抗癲癇聯盟制定出新的分類之前完成，從而參考起來比較困難。采取的標本也往往是患者外科手術切取的腦組織標本。

所以，目前的研究尚不能完全闡明其發病機制。未來，需要沿著目前已知的通路、基因，去發現上游下游新的突變點，多學科聯合，從各個維度對FCD 系統、全面的評估，不斷充實FCD 的腦組織標本庫、 血樣本庫，進行基因檢測，發現更多的基因突變信息，進一步解開FCD 遺傳學機制，發現新的治療靶點。