伴海馬硬化性內側顳葉癲癇發病機制的研究進展

黎銀潮， 陳樹達， 陳立毅， 秦家明， 陳傲寒綜述， 周列民，審校

伴海馬硬化性內側顳葉癲癇是最常見的癲癇綜合征之一，發病人數日益增多，但其病因未明、發病機制仍不清楚，因此闡明其發病機制有利于對顳葉癲癇的理解，并為癲癇的早期風險評估、診斷、預后和治療的臨床工具開發提供依據。本文主要對其基本病理組織學特征，與癲癇相關基因，及其相關的病理生理過程等方面進行綜述。

顳葉癲癇(temporal lobe epilepsy，TLE)是指癲癇病灶位于顳葉、發作從顳葉起源的一種癲癇類型，是臨床上最常見的難治性癲癇，約占藥物難治性癲癇的60%。顳葉癲癇常常伴有海馬硬化(hippocampus sclrosis，HS)，這兩者之間存在著復雜的關系。伴海馬硬化性內側顳葉癲癇(Mesial temporal lobe epilepsy with hippocampus sclrosis，MTLE-HS)是最常見的癲癇綜合征之一，其發病機制仍不清楚，是獲得性癲癇中常見的癲癇類型，與熱性驚厥密切相關。

1 內側顳葉癲癇伴海馬硬化的基本病理組織學特征

從難治性癲癇患者外科切除的標本以及尸體解剖的樣本中發現MTLE-HS的基本病理組織學特征主要表現為以下幾個方面：(1)神經元的丟失；(2)結構的適應性改變，如發芽、神經形成和顆粒細胞分散；(3)膠質細胞增生以及膠質細胞功能改變；(4)血腦屏障完整性喪失；(5)神經炎癥[1]。這些特征也在TLE動物模型中得到了證實[2]。作為獲得性癲癇，MTLE-HS 發病機制非常復雜。中樞神經系統興奮與抑制間的不平衡導致癲癇發作，其主要與離子通道神經遞質及神經膠質細胞的改變有關。離子通道是體內可興奮性組織興奮性調節的基礎，其編碼基因多態性位點的改變可影響離子通道功能，從而增加癲癇的遺傳易感性。目前認為很多人類特發性癲癇是離子通道病，即有缺陷的基因編碼有缺陷的離子通道蛋白而發病，其中鈉離子、鉀離子、鈣離子通道與癲癇相關性的研究較為明確。自從1825 在癲癇患者中發現了海馬硬化以后，關于海馬硬化的討論就一直持續著，海馬硬化究竟是反復驚厥的結果，還是導致反復驚厥的原因？目前為止仍然沒有定論[3]。主要集中在以下幾個方面：(1)神經網絡重構假說：由于長時間的癇性發作或反復的癲癇發作導致神經元脫失、膠質細胞增生、中間神經元增多和苔蘚纖維出芽，神經元之間突觸增多或形成假突觸，從而導致海馬神經網絡結構上的重構，進而可能形成自發性的電活動增多。(2)離子通道的改變，導致神經元興奮性增高。(3)遺傳因素。在以上幾種假說中，神經網絡重構越來越受到重視[4]。目前認為，神經網絡重構可以分為兩個方面，一方面即傳統意義上的形態學上變化，如神經元脫失、膠質細胞增生和苔蘚纖維出芽等，另一方面為功能學上的變化，如海馬細胞功能蛋白分子水平的改變，而這些功能蛋白水平的改變可能會影響重構后神經網絡的自發性放電[5]。

2 與癲癇相關的遺傳基因

由于近年來連鎖分析、關聯分析對癲癇相關疾病的研究，大量與癲癇疾病相關的新生突變基因、人群易感性基因被鑒定。在各種遺傳家系中，不同臨床表現的家系可有相同的基因變化，而一種基因突變并不會在同一個家系的所有成員中發現，說明了遺傳的異質性。目前普遍認為TLE受遺傳因素和環境因素的共同影響。其中與癲癇有關的遺傳基因主要包括：(1)神經元離子通道類基因(：KCNQ2、KCNQ3、KCNT1、KCNA1、SCN1A、CACNA1A 和 SCN2A 等[6]。(2)神級元遞質受體類基因：GABRA1、GABRG2、CHRNA4和CHRNB2等[7，8]。(3)能量代謝類基因：mt-tRNA Lys 和 mt CSTB 等[9]。(4)其他基因：LGI1等[10]。SCN1A基因突變與多發性癲癇綜合征有關，患者常表現為長期發熱發作，但有研究回顧了2005～2010年發現的所有SCN1A基因突變患者的磁共振成像(MRI)表現發現，50%的患者有明確或可能的顳葉硬化的表現，但許多人沒有長期熱性發作的病史，認為顳葉硬化是SCN1A突變兒童常見的發現，這些孩子中的許多人會患有Draview綜合征，但并不是全部都會患該病[11]。這說明遺傳因素具有異質性。

3 與伴海馬硬化性內側顳葉性癲癇發生相關的病理生理過程

3.1 神經肽能系統改變 與抑制性神經元共存的神經肽Y(neuropeptide Y；NPY)，儲存在大而致密的囊泡中，半衰期比神經遞質更長，能夠在較長的時間內調節神經元或神經網絡[12]。神經肽Y、生長抑素、甘丙肽和強啡肽具有內源性抗驚厥作用，對癲癇有保護作用，而P物質具有促癲癇作用。許多神經肽，尤其是NPY在海馬結構中高表達[4]。有實驗研究證實癲癇發作后NPY和生長抑素的釋放和增強合成[13]。在正常海馬，NPY常在 CA4門部表達，其表達細胞外分子層有密集的軸突叢，與顆粒細胞樹突形成突觸[14]。在HS中，觀察到NPY神經元的丟失和NPY軸突的廣泛發芽和串珠，延伸到顆粒細胞層并進入分子層[15]。這種NPY發芽通常與苔蘚纖維發芽相關，并被認為其是通過這些復發性苔蘚側枝阻斷顆粒細胞同步化而起作用的[16]。近年有研究表明，利用重組腺相關病毒載體誘導海馬NPY過度表達的基因治療能夠降低慢性癲癇大鼠的自發癲癇發作，并抑制癲癇的進展，被認為是一種很有前途的新治療策略[17]。此外，NPY還可以調節海馬的神經生成，這表明NPY除了可以調節癲癇發作外，還可能影響癲癇患者的認知功能[18]。甘丙肽是一種由29個氨基酸組成的小肽，在鄰近的杏仁核中含量較高[12]。它在海馬中的作用是由受體GalR1和GalR2 介導的，受體GalR1和GalR2對谷氨酸傳遞具有突觸前抑制作用，被認為是另一個有前途的治療靶點[19]。與其他神經肽相比，對于人HS組織中甘丙氨肽網絡結構改變和受體表達的研究較少。P物質已被證明具有促進癲癇的作用，在癲癇狀態下表達增加[12]。這些研究都加強了神經肽能系統在HS中的重要作用；作為內源性神經調節劑和一種潛在的新的治療選擇，這些系統，包括合成神經元及其受體的分布，有可能在未來得到更廣泛的研究。

3.2 苔蘚纖維發芽 苔蘚纖維發芽是大腦發育過程中一個常見的表現，但在癲癇發作的成年組織中也發現了苔蘚纖維發芽。這種可塑性可能主要表現為對海馬神經元喪失的修復反應，但最終可能促進癲癇的發生[20]。苔蘚纖維發芽被認為是HS反復發作的關鍵因素。在正常情況下，只有不到1%苔蘚纖維具有進入分子層的軸突分支，但在HS中，苔蘚纖維側枝廣泛地投射到齒狀回的分子層中，在分子層內與頂端樹突和顆粒細胞棘形成興奮性突觸，實質上創造了一個局部的‘短路’，能夠促使神經元同步化，此過程被認為是由海馬癲癇活動和神經元丟失引起的[21]。另外，雷帕霉素(mTOR)通路的激活啟動或促進苔蘚纖維發芽研究表明雷帕霉素可減少發芽和癲癇發作，這為臨床提供了一種新的治療方法[22]。此外，在伴有海馬硬化的老年癲癇患者的尸檢中發現，即使癲癇活動自發停止許多年，發芽仍然持續[23]。這些研究結果多少與苔蘚纖維發芽在海馬癲癇發生中起到關鍵作用的結論相悖。因此，雖然苔蘚纖維發芽是癲癇中HS的標志性病理特征，但是苔蘚纖維發芽在海馬癲癇發生是否起到關鍵作用仍有待考證。

3.3 神經元的丟失 癲癇發作引起的神經元損傷及丟失，主要是由于興奮性毒性、谷氨酸能神經遞質的傳遞、過量的Na和Ca2+，導致滲透壓升高和細胞自由基的產生，最終導致神經元壞死[24]。在分子水平也發現內源性和外源性途徑介導的凋亡途徑影響海馬神經元的丟失[25]。在HS的尸檢標本中發現凋亡神經元能夠誘導缺氧誘導因子1α和血管內皮生長因子的形成，這提示HIF-1α的表達與海馬細胞凋亡有關，也反映HIF-1α是癲癇發生的重要影響因素[26]。

3.4 神經膠質細胞增生 神經膠質細胞增生是HS的一個顯著特征，在HS患者中發現CA1區的慢性纖維性膠質細胞和齒狀回的放射狀膠質細胞增多[27]。少數HS病例還發現，在齒狀回中有CD 34陽性的‘球囊細胞’樣星形膠質細胞，局灶性皮質發育不良的患者中常觀察到此類細胞，這些星形膠質細胞與齒狀門明顯稀疏有關，在非皰疹性邊緣腦炎后的HS也發現此類細胞增加，這表明癲癇中HS的病因不同[28]。

3.5 血腦屏障功能障礙 已有研究報道癲癇患者中的血管結構異常，包括微血管增生，血管內皮生長因子受體的表達和血腦屏障完整性的喪失[29]。血管中包括IgG和白蛋白在內的蛋白質的滲漏被認為可能是癲癇患者神經元功能障礙的原因之一[30]。值得注意的是，血腦屏障上的藥物轉運蛋白(如p-糖蛋白和多藥耐藥相關蛋白)的過度表達與HS的治療失敗有關，這是因為其促進了藥物的外流，并阻止抗癲癇藥物到達其靶神經元[31]。

3.6 神經炎癥 在IL-1β和IL-1受體在星形膠質細胞、小膠質細胞和神經元的上調以及細胞間粘附分子1和激肽釋放酶在膠質細胞中的表達都支持天然免疫系統和適應性免疫系統在MTLE-HS的激活[32]。有研究發現炎癥反應能夠誘發癲癇的發作以及增加發作的頻率[33]。值得注意的是，在海馬區看到局部的活動性或慢性炎癥是與先前的侵入深度電極記錄相關的。然而，在HS標本中發現存在著更顯著的、更廣泛的炎癥，這能夠發現潛在的或先前的邊緣性腦炎以及自身免疫，在成人發作性癲癇病例中更具顯著性[34]。關于HS中潛在的病毒感染的研究，Theodore在一組HS/TLE病例中發現了人類皰疹病毒6型感染，而在另一組病例中，僅在有邊緣性腦炎病史的患者中發現感染[35]。這些研究表明神經性炎癥在成人的MTLE發揮著重要作用。抗原能夠特異性地結合抗體，因此其除了在疾病相關性預測方面有重要作用外，在診斷方面更具有重要的臨床意義。在各種類型的邊緣葉腦炎的診斷中，細胞表面抗原和胞內抗原發揮著重要的臨床作用。有研究表明，致癇性腦炎與Hu、Ma2和谷氨酸脫羧酶等抗原密切相關，這主要是由于T淋巴細胞通過靶向海馬神經元介導細胞毒性作用。這種T淋巴細胞介導的神經毒性效應與患者腦結構的進行性萎縮具有一致性[36]。另外，還有一種引起神經元過度興奮的機制是通過IgG抗體交聯后，NMDA受體內化[37]。盡管抗NMDA受體和抗AMPA受體的抗體通常與原發性腫瘤或畸胎瘤密切相關，但谷氨酸脫羧酶靶向抗體卻并非如此。研究發現，與其他跟細胞內靶表位的抗體(例如谷氨酸脫羧酶靶向抗體)相關的各種疾病相比較，免疫療法對與表面結構抗體相關的癲癇有更確切的療效[38]。目前存在大量的邊緣葉腦炎患者，卻仍沒有發現致病性抗體，因此發現更多的新的抗原/抗體組合有著重要的臨床意義。

3.7 表觀遺傳調控 腦損傷后的表觀遺傳動力學在觸發大量異?；虻谋磉_及抗癲癇藥物干擾表觀遺傳學上發揮著重要作用，比如丙戊酸，可以部分地通過阻斷癲癇導致的神經形成的機制而發揮作用[39]。有趣的是，有研究觀察到reelin啟動子甲基化與人內側顳葉癲癇標本中顆粒細胞的離散度相關，這提示reelin信號在癲癇狀態的海馬異常結構重組中起著重要作用[40]。最近在一種慢性MTLE大鼠模型中的大規模平行測序發現，通過對同一動物和組織標本進行mRNA測序，異常甲基化情況與基因表達變化呈負相關。這些數據在某種程度上對治療具有實質性的意義，即生酮的高脂飲食與低碳水化合物的飲食能夠減緩癲癇的進展并拮抗DNA甲基化介導的轉錄改變[41]。

3.8 遺傳易感性 家族性MTLE是MTLE的一個亞組，大多數患者預后良好，在一些家庭中，大部分成員在短暫的癲癇發作后都有良好的發作控制或緩解。然而，也有部分家族性MTLE患者癲癇控制不良，需要外科治療。雖然在難治性癲癇發作中，HS的磁共振成像征象(包括海馬萎縮和高信號T2信號)更為常見和顯著，但這些改變在臨床結果良好的患者，甚至在無癥狀的家庭成員中也有觀察到[42]。這些跡象表明，遺傳因素在家族性MTLE患者中HS的發生中起著重要作用。雖然遺傳模式為常染色體不完全顯性，但有家族性MTLE的遺傳背景并不意味著MRI上有更廣泛的結構異常。家族性MTLE患者及無癥狀家庭成員中HS的存在表明海馬異常本身可能存在遺傳性，卻不一定導致癲癇[42]。從家族性MTLE手術標本中看到HS典型的病理表現：CA1、CA3和CA4選擇性神經元丟失，CA2相對保存，杏仁核和海馬旁區受累程度不同。最有可能的解釋是，家族性MTLE有一個導致海馬異常的主要基因，該表型可能被其他遺傳和環境因素所干擾，包括已知和未知的原發性腦損傷[43]。雖然非家族性或散發性HS的遺傳易感性基因尚未明確，但有研究發現ApoEε4基因與雙側HS的風險增加有關[44]。

4 展 望

目前尚無一種機制能夠完美解釋MTLE-HS的發病機制，上述各種發病機制也并非單獨存在，有些機制在疾病的發生發展中相互影響，相互作用，因此需要進一步的探索MTLE-HS的發病機制。這些多發病機制表明MTLE-HS是一種多因素的疾病模式，越來越多的證據表明，癲癇中的HS在許多方面是異質性的，包括其病因、遺傳學、表觀遺傳學、所涉及的神經網絡、神經元丟失的模式以及對藥物和外科治療的反應等方面。癲癇基因和易感基因逐漸被發現，有關基因的研究技術的發展以及對癲癇疾病的遺傳基礎深入了解，使遺傳咨詢能夠提供更多的信息給癲癇患者的個體化診斷治療，患者的復發風險預測和患者家庭成員的患病風險預測。由于不同癲癇患者的發病機制異質性很大，給癲癇突變基因的發現也帶來了很大的困難，能否發現癲癇發病共同的作用通路或機制，還需要進一步研究。另外神經病理學和基于組織的研究對診斷和預后生物標記物指標的發現具有重要意義，進一步的探索MTLE-HS的神經病理以及生物標記物有利于加深我們對病因的認識，并對預防這種疾病病理的發生提供依據。相信隨著醫學的發展，各種新技術的日益成熟等，癲癇的機制在不久的將來一定會完全闡明。