癲癇與N-甲基-D-天冬氨酸受體的研究進展

廖 勇綜述， 吳碧華審校

癲癇(epilepsy)是大腦神經元突發性異常放電，導致短暫的大腦功能障礙的一種慢性疾病，根據異常放電神經元的位置不同而表現多樣。全球大約共有7000多萬癲癇患者，并且每年有高達240萬的新發病例[1]。而在我國癲癇疾病的總患病率為7‰，有近600萬活動性癲癇患者，且每年以約40萬人次的速度增加，因此癲癇稱是我國神經系統疾病中第二大常見疾病[2]。盡管大部分癲癇經過藥物治療(antiepileptic drugs，AEDs)可以很好地控制其發生，但仍有近1/3 的患者不能得到很好的控制，這部分癲癇稱之為難治性癲癇(refractory epilepsy，RE)[3]。

目前的抗癲癇藥物都是控制癲癇癥狀卻不能從源頭上阻止或阻斷癲癇病理過程的發生。了解癲癇的發病機制是研發新藥治療癲癇的必由之路，但癲癇發病機制復雜多樣，其中腦內神經遞質的失衡學說是一個不可忽略的作用機制之一，引起了越來越多的學者關注。谷氨酸作為中樞興奮性神經遞質，在癲癇中起了重要作用，其興奮突觸后效應由α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體(AMPA受體)、N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDAR)和海人酸型受體在內的離子型谷氨酸受體(IGluRs)和代謝型谷氨酸受體(MGluRs)介導[4]。下文即對NMDAR和癲癇的關系進行綜述，以期為癲癇診治提供新思路。

1 NMDAR的結構及在中樞分布

NMDAR在中樞神經系統中廣泛分布，參與神經系統的發育和調節突觸可塑性，與疼痛、學習、記憶等多種信號傳遞活動密切相關 。中樞神經系統(CNS)的興奮性傳遞信息，絕大部分是由谷氨酸囊泡釋放介導的，谷氨酸可以激活NMDAR產生神經興奮性，NMDAR屬于配體門控的陽離子通道，有7個相關基因編碼NMDAR亞基：一個GRIN1編碼NR1，4個GRIN2編碼NRA-D，2個GRIN3基因編碼NR3A-B。所有已知的NMDAR都是由各亞基組共同形成一個中心離子通道的異構體[5]。其中NR1亞基是NRDA的必須的基本功能基團，廣泛分布于中樞神經系統[6]。NR2通過與NR1結合后，才能形成高效的NMDAR通道，而不同的NR2亞基決定了對Ca2+滲透性和Mg2+阻滯性等生理功能。NMDAR通道激活過程中需要甘氨酸與NR1亞基上的結合位點結合，通道激活后再輔助NMDAR形成[4,7]。NR2亞基中，NR2A和NR2B在主要表達在海馬和腦皮質神經元，NR2B在出生前表達及出生后2 w達到高峰后逐漸減少。NR2C主要表達于小腦，NR2D表達量少，主要表達于哺乳動物腦干、前腦等處[8]。NR3亞基中，NR3A較NR3B分布廣泛，主要廣泛分布于大腦皮質、中腦、海馬、等位置[9]。

2 NMDAR與癲癇

隨著人們對神經遞質學說的的深入研究和遺傳、檢驗技術的提高，研究發現越來越多的癲癇患者與抗NMDAR腦炎和NMDAR基因突變有關，相應NMDAR相關作用機制在癲癇中的作用越來越受到重視。

2.1 MNDAR腦炎 MNDAR腦炎是自身免疫性腦病中最常見的類型之一，患者表現為精神癥狀、腦病、癲癇、運動障礙和自主神經不穩定等癥狀，而其中幾乎所有的NMDAR腦炎患者都會出現癲癇癥狀[10]。NMDAR抗體與NMDAR的NR1亞基結合，掩蓋谷氨酸結合部位，使受體迅速失能，降低興奮性信號的傳導；而同時大量蓄積的谷氨酸可使NMDAR持續性過度激活，鈣內流導致細胞內鈣離子超載，早期為功能性損傷，但持續性損傷最終會引起神經元死亡，表現為不可逆性神經功能紊亂綜合征[11]。 有研究表明，NMDAR抗體陽性腦炎癲癇患者中，進行免疫治療比單純的抗癲癇藥物治療、癲癇控制的速度、控制有效率均明顯提升，因此免疫治療腦炎被認為是最關鍵的，而抗癲癇藥物治療是一種輔助治療[12]。免疫治療阻止有害抗NMDAR抗體的產生，從而達到比單純抗癲癇藥物更好的效果，對NMDAR受體的深入研究，可能會給癲癇治療帶來新的治療視野。

2.2 NMDAR的基因突變 癲癇病例中，70%～80%被認為是由遺傳因素引起的。近年來，大量NMDAR的基因被鑒定為與癲癇有關。其中，NMDAR亞單位編碼基因所占比例較大，提示NMDAR在癲癇發病中起重要作用[7]。在胚胎發育過程中表達的GRIN1、GRIN2B、GRIN2D分別編碼NR1亞基、NR2B亞基、NR2D亞基，其中GRIN2B和GRIN2D突變比GRIN2A突變表現出更嚴重的臨床表型，包括嚴重的智能障礙和發育遲緩。NR1亞基是NMDAR的必須基團，因此GRIN2突變將會對神經元活動產生重大影響[13]。最近研究發現GRIN1突變與嚴重的智力殘疾、皮質視力障礙以及具有區別表型特征的眼球運動和運動障礙有關[14]。GRIN2A常見的突變會導致癲癇失語綜合征(EAS)、獲得性癲癇性失語癥(LKS)、慢波睡眠綜合征(CSWSS)、顳葉尖峰的良性癲癇(BECTS)、Landau-Kleffner綜合征(LKS)和癲癇性腦病等多種癲癇綜合征[15]。GRIN2B突變后可導致嚴重發育遲緩的West綜合征、兒童智力障礙伴有局灶性癲癇發作，并且GRIN2B突變與運動障礙、皮質視力障礙和皮質發育畸形等有密切關系[16]。突變的NMDAR亞基的功能改變可以是功能喪失、功能增強，或無改變，無論是功能增強、或是功能喪失的NMDAR均可產生過度性興奮刺激產生癲癇，其中以低NMDAR表現更為嚴重。其中一個重要原因GABA能神經元核和抑制性突觸數目遠少于谷氨酸能神經元和興奮性[17]。

3 NMDAR靶向藥物

由于NMDAR在神經癲癇中起著重要的興奮作用，目前主要針對該機制的治療是運用NMDAR阻斷劑。據NMDAR結構藥理學上已發現5個不同的結合阻止位點包括：(1)離子通道孔，主要機制是：促進Mg2+從細胞外進入離子孔道從而阻止離子通道，常見阻滯劑有：PCP、MK-801、氯胺酮、美金胺、AZD6765等；(2)甘氨酸結合位點，拮抗劑有：GV150526、L-701、324、ACEA-1021、D-cycloserine、GLYX-13、NRX-10742等；(3)谷氨酸結合位點；(4)Zn2+結合位點， 位于NR2A 的 N 末端上；(5)多肽結合位點(位于NR2B的N末端)，有Ifenprodil、Ro25-6981、CP101-606、MK-0657等拮抗劑。NMDAR拮抗劑主要通過靶向上述位點調節興奮性傳遞為癲癇的治療提供了有效可行的藥物治療方案[18]。以下為3個臨床常用藥物在癲癇方面的臨床研究。

氯胺酮是FDA批準用于人類治療的NMDAR非選擇性拮抗劑，氯胺酮的廣泛用于鎮靜、鎮痛、抗抑郁等方面，而近年來氯胺酮治療癲癇成為熱點研究方向，尤其是對于難治性癲癇和癲癇持續狀態有獨特的效果。動物實驗中發現，短期劑量氯胺酮對毛果蕓香堿致癲癇小鼠在急性期的癲癇癥狀有改善作用，以及對急性皮質神經元死亡有保護作用，推測氯胺酮有潛在的神經保護作用，并可減輕神經退行性疾病的嚴重程度[19]。另外最新一份關于氯胺酮治療兒童難治性和超難治癲癇回顧性研究報告中，發現負荷劑量和維持劑量的氯胺酮可以很好地控制兒童難治性癲癇和超難治癲癇，且無明顯副作用[20]。 氯胺酮治療難治性癲癇，短期效果好，但它的長期效果還不太清楚，需要進一步的研究[21]。

美金剛是另外一常用的NMDAR非選擇性拮抗劑，美國FDA已批準含有金剛緩釋劑和多奈哌齊的每日一次固定劑量組合，用于中至重度阿爾茨海默癥(AD)患者。一項隨機、雙盲、安慰劑對照的平行試驗發現每天一次美金剛(10 mg)治療可顯著改善輕度至中度認知障礙癲癇患者的認知、記憶和生活質量，并具有良好的安全性[22]。而在另外一項隨機、雙盲平行試驗中發現相較于安慰劑組美金剛10 mg 每天兩次，對癲癇導致的認知功能障礙沒有顯著影響，但在語言記憶、額葉執行功能和與記憶有關的生活質量方面明顯優于基線表現。但是這些改進可能是由于實踐效果而引起的，需謹慎考慮最終用藥結果[23]。有案列報道新的反復雜合性錯義突變-C.1999G>A(p.Val667Ile)在2名無血緣關系的癲癇腦病兒童中，GRIN2D突變導致難治性癲癇，對傳統抗癲癇藥物無效，經過NMDAR拮抗劑評估后，予以口服美金剛治療，結果是癲癇負荷和發育有輕度至中度改變，提示NMDAR拮抗劑可在患有GRIN2D功能獲得性突變的個體中用作癲癇治療[24]。總的來說，對于美金剛治療癲癇及癲癇相關認知障礙的確切療效，還需要深入探索機制及大量的臨床試驗結果[25]。鑒于美金胺結合NMDAR后可迅速解離的可逆性拮抗劑，有著良好的安全性和有效性，在癲癇治療方面有著良好的臨床應用前景[26]。

愛芬洛地爾(Ifenprodil)及其衍生物是NMDAR選擇性拮抗劑，因其具選擇性作用于NR2B，在達到防治認知、記憶障礙目的時副作用更小，更安全[11]。NR2B參與機體多種疾病的發生發展，如抑郁、神經損傷、神經退行性疾病等多種疾病[27]。在癲癇方面治療方面，最新一份研究提示愛芬洛地爾可以降低癲癇和皮質發育異常患者的新皮質椎體神經元的神經興奮性，提示艾芬洛地爾可能是皮質發育畸形引起難治性癲癇的潛在特異性治療方法[28]。另外一份關于嬰兒高熱驚厥研究中發現，GluN2B拮抗劑艾芬地爾可以逆轉嬰兒高熱驚厥導致癲癇發作易感性的提高，暗示含GluN2B的NMDAR是一種新的潛在藥物靶標，在嬰兒高熱驚厥的患者中可防止癲癇發作[29]。現發現NMDAR拮抗劑數目很多，且還有很多未知未發現的拮抗劑，在癲癇治療方面具有巨大的潛力，但大部分拮抗劑的研究都只是停留在實驗階段，需要進一步研究并進行相應臨床試驗，為發現治療癲癇的有效藥物提供新方向。

4 展望和結語

癲癇是一種以無端反復癲癇發作為特征的腦部疾病，雖然目前對其研究有了一定進展，同時也有很多新的抗癲癇藥品的問世，但癲癇病的控制仍然只是止步于其癥狀控制，病因控制不理想，有時可能需要聯合用藥。這樣不僅增加了患者的經濟負擔，同時也有可能產生許多副作用，因此抗癲癇藥品的研制還任重而道遠。NMDAR是中樞神經系統內主要的抑制性受體之一，因其分布廣泛、亞型和基因表達復雜多樣，使其在表型上發作多樣與癲癇發生、發展密切相關，靶向作用NMDAR的藥物具有潛在的治療癲癇的價值，并且為難治性癲癇提供了新思路，但目前大部分研究處于實驗探索階段，需要對NMDAR拮抗劑進行生理、藥理方面的進一步探查，以便篩選出治療癲癇安全有效的藥物，在不久的將來，一定會研制出療效更佳、副作用更小的抗癲癇藥，這必將為廣大癲癇患者的治療帶來福音。