編碼電壓門控鈉通道α1亞基(α1subunitofthevoltagegatedsodiumchannel,SCN1A)的基因突變與多種癲癇綜合征相關(guān)，從相對溫和的家族性全身性癲癇伴熱性驚厥附加癥(Geneticepilepsywithfebrileseizuresplus,GEFS+)，到嚴重的嬰兒發(fā)病的癲癇--曾被稱作嬰兒重癥肌陣攣癲癇(Severemyoclonicepilepsy,SMEI)的Dravet綜合征。迄今為止，數(shù)百個SCN1A基因序列的突變得到了確認。多數(shù)突變是新發(fā)現(xiàn)的，而當(dāng)一個嬰兒出現(xiàn)高熱驚厥時，我們很難預(yù)測這將發(fā)展成哪種疾病表型。

典型的Dravet綜合征通常表現(xiàn)為6個月大的時候發(fā)病，之后出現(xiàn)長期的全身或半身陣攣性癲癇發(fā)作，伴或不伴發(fā)熱。其他發(fā)作類型包括在1～4歲之間出現(xiàn)的肌陣攣、局灶性發(fā)作和不典型失神發(fā)作。這種癲癇通常對標(biāo)準(zhǔn)的抗癲癇藥物(AEDs)不敏感，且受其影響會產(chǎn)生認知、行為和運動功能的損害。

在整個SCN1A相關(guān)的兒童癲癇譜系中，與SCN1A突變聯(lián)系最為緊密且有明確表型者即見于Dravet綜合征，該病患者中70%～80%攜帶有這種基因突變。這一關(guān)于基因型與表型相互關(guān)系的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一場從動物模型到人體試驗的研究浪潮，時至今日，SCN1A已成為與癲癇最為相關(guān)的基因之一。

Dravet綜合征——癲癇性腦病與離子通道病

Dravet綜合征被稱為“癲癇性腦病的藍本”。“癲癇性腦病”這一術(shù)語由國際抗癲癇聯(lián)盟(ILAE)分類與術(shù)語協(xié)作組于2001年提出，它代表了一種新的概念，被定義為這樣一種情況：癲癇樣異常本身被認為促成了大腦功能的逐漸紊亂。

2010年，“ILAE關(guān)于發(fā)作和癲癇的術(shù)語與概念修訂版”做出了進一步說明：癲癇活動本身可以造成嚴重的認知和行為損害，該損害遠遠超越了潛在的病理，并可隨著時間逐漸惡化。

與之相伴的解釋是：癲癇性腦病應(yīng)當(dāng)被視作一種來源于臨床觀察的概念和描述，它同時帶有這樣的認識——我們正飛速逼近關(guān)于癲癇對大腦功能影響以及對發(fā)育中大腦可能持續(xù)惡性影響的清晰理解。然而，我們必須認識到，表面上是腦病，其根源卻往往未知；它可能是潛在深層原因的產(chǎn)物，可能是癲癇進程的結(jié)果，抑或是兩者的結(jié)合。

近年來，敲除SCN1A基因(SCN1α+/-)產(chǎn)生的Dravet老鼠模型在幫助我們了解該疾病的神經(jīng)生物學(xué)特征方面做出了重大貢獻。該動物模型還揭示出一些特殊的神經(jīng)解剖聯(lián)系，解釋了老鼠模型中出現(xiàn)的各種癥狀?；虻母淖冊斐闪司奂谡麄€大腦的神經(jīng)元中Nav1.1鈉通道功能的改變。癲癇發(fā)作的易感性是由于海馬中間神經(jīng)元中受損的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)能細胞受到激發(fā)，降低了發(fā)作的閾值；GABA能的小腦浦肯野細胞受損而激發(fā)解釋了以共濟失調(diào)為表現(xiàn)的運動障礙。

據(jù)報道，與其他癲癇綜合征相比，癲癇猝死(Suddenunexpecteddeathinepilepsy,SUDEP)在Dravet綜合征中的發(fā)生率大幅增高。然而，這些數(shù)據(jù)大多來源于對家長的回顧性調(diào)查，基于人群的前瞻性研究還無人做過。最近一項SCN1A敲除小鼠的研究表明，SUDEP是由于副交感神經(jīng)活動亢進，伴隨強直-陣攣發(fā)作，導(dǎo)致了致命的心動過緩和心電功能障礙，由此說明造成SUDEP的是大腦而非心臟上的SCN1A基因敲除。然而另一項SCN1A嵌入小鼠的心室肌細胞研究證實了SUDEP有其獨立的心臟原因。該研究不僅展示了神經(jīng)興奮性的改變，而且說明了心臟的電生理異常造成了患者心律失常和SUDEP的易感性，與癲癇發(fā)作無關(guān)。該論文作者假設(shè)，Nav1.1的表達減少可能間接影響到Nav1.5的活性和心電功能。

新出現(xiàn)的證據(jù)表明，Dravet小鼠的行為問題影響了前額皮質(zhì)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。據(jù)觀察，這些小鼠表現(xiàn)出一系列經(jīng)過社會交往功能缺陷測試評估的異常行為。其中很多異常行為類似于人類Dravet綜合征中的一些合并癥，包括過度運動和刻板行為，認知缺陷和社交損害。這些行為和認知損害背后潛藏的似乎是大腦前部GABA能中間神經(jīng)元表達的減低；而前額皮質(zhì)尤其傾向于受低Nav1.1通道表達的影響。值得注意的是，低劑量氯硝西泮治療緩解了患病小鼠的異常行為模式，提示了這些癥狀是源于通道功能的異常，而非癲癇活動本身所造成的認知和行為損害。這就提供了證據(jù)，說明藥物控制癲癇發(fā)作能在整體調(diào)節(jié)/補償缺失的鈉電流方面有所作用?；謴?fù)受損的GABA能神經(jīng)傳導(dǎo)帶來的不僅是發(fā)作控制地更好，而且前額和小腦網(wǎng)絡(luò)功能也得到提升，正如小鼠所表現(xiàn)的那樣。

總的看來，這些發(fā)現(xiàn)清晰地展示了大腦中不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，預(yù)示著一個超越了單純的發(fā)作相關(guān)損傷的疾病模型。

反復(fù)癲癇發(fā)作是神經(jīng)認知功能下降的一大原因，為了消除其影響，近期的工作已著眼于在無癲癇發(fā)作的小鼠身上選擇性地降低SCN1A的表達。Nav1.1的下調(diào)并沒有引起癲癇發(fā)作，卻在特殊認知上產(chǎn)生了困難，這首次證實了即使是未受發(fā)作影響，也在SCN1A通道表達下調(diào)后影響了認知。

這些發(fā)現(xiàn)提示著一種離子通道病模型，成為Dravet綜合征非直接發(fā)作損害的病因。一個基因改變將會有多種表現(xiàn)，依據(jù)的是其嚴重程度和修飾因素的不同，并且隨著通道分布情況的不同它對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響多種多樣。

患者誘導(dǎo)的多能干細胞(Patient-inducedpluri-potentstemcell,iPSCs)研究，一種體外培養(yǎng)的人體Dravet綜合征模型，已于近期提出在成熟的Dravet綜合征神經(jīng)元中鈉通道亞單位(Nav1.1，Nav1.2，Nav1.3，Nav1.6和Nav1.7)表達廣泛增強的證據(jù)，提示了發(fā)育中神經(jīng)元的過度補償反應(yīng)。

該假說也得到了來自老鼠和人類腦組織中鈉通道在神經(jīng)發(fā)生與成熟方面證據(jù)的支持。早在胚胎與新生兒發(fā)育階段，鈉通道便經(jīng)歷了功能成熟的過程，并隨時間推移提高其產(chǎn)生動作電位的能力。由于Nav1.1在新生兒中表達水平很低，其他的α亞單位，例如Nav1.2和Nav1.3，便可能在這一發(fā)育的早期階段補償減低的Nav1.1功能。Cheah等的最新研究顯示，隨著年齡的增長，正常人類腦組織中會產(chǎn)生生理性的Nav1.3減低和Nav1.1增加。文章作者假設(shè)，對于Dravet綜合征，大腦發(fā)育中Nav1.3通道表達的自然減少，加上有功能的Nav1.1通道增加不足，可能導(dǎo)致廣泛的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)功能失調(diào)、難治性癲癇，以及各種合并癥。這就可以解釋，為什么患Dravet綜合征的兒童通常并不在新生兒期或嬰兒早期發(fā)病。已有動物模型顯示，在Nav1.1突變小鼠的海馬中有補償性的Nav1.3通道上調(diào)，這也許可以暫時代償突變型通道的功能。無論如何，一旦充分的Nav1.1表達對于正常神經(jīng)功能變得至關(guān)重要，這種缺損就再也無法被Nav1.3的上調(diào)所補償了，于是數(shù)月后患兒開始出現(xiàn)癲癇發(fā)作。這可能也是記錄到的發(fā)作間期EEG的異常隨時間顯著增加的原因。在最初的6個月里，EEG異常非常少見，而到了3歲末時，則有＞4/3的Dravet綜合征患兒EEG有異常的發(fā)作間期；且早期的EEG異常預(yù)示著更差的發(fā)育結(jié)果。隨著年齡增長，大腦逐漸成熟為更高的認知功能，Nav1.1通道的缺陷在臨床上變得更加明顯，產(chǎn)生更為嚴重的功能障礙；所以EEG異常出現(xiàn)越早，預(yù)后就越差。

一種幾乎完全相反的發(fā)作演變模式見于遺傳性SCN2A突變，表現(xiàn)為良性家族性新生兒-嬰兒癲癇(Benignfamilialneonatal-infantileseizures,BFNIS)。動物試驗顯示，海馬和皮層神經(jīng)元中Nav1.2的發(fā)育性表達隨時間而減少，最終被占優(yōu)勢的Nav1.6通道類型所取代，從而補償了通道的功能。這也許可以解釋，為什么產(chǎn)生于遺傳性SCN2A突變的BFNIS患兒通常在新生兒或嬰兒期發(fā)病，在1歲內(nèi)發(fā)作便自然減緩，反之，基因斷裂或新產(chǎn)生的SCN2A錯義突變與更嚴重的表型有關(guān)，例如Ohtahara綜合征和早發(fā)性癲癇性腦病(Earlyonsetepilepticencephalopa-thies,EOEEs)。

Scn8A突變同樣被證實可以在Dravet老鼠模型中通過恢復(fù)正常發(fā)作閾值來補償一個SCN1A突變帶來的影響。Nav1.6功能障礙導(dǎo)致的海馬與皮層錐體細胞興奮性下降可能正好補償了SCN1A基因突變導(dǎo)致的癲癇活動增加。

癲癇只是這種離子通道病的眾多表征之一，與之相伴的還有許多合并癥，如行為與學(xué)習(xí)障礙，它們往往也是決定患者生活質(zhì)量的重要因素。作為病程的一部分，受累的個體還將面臨運動障礙和/或重大認知損傷的風(fēng)險，這與基因型相關(guān)，而獨立于癲癇發(fā)作。一項回顧性研究測量了26例Dravet綜合征患兒的認知發(fā)育情況，發(fā)現(xiàn)早發(fā)的肌陣攣和失神發(fā)作與較差的認知預(yù)后相關(guān)。盡管如此，鑒于癥狀表現(xiàn)的多樣性以及那些并不能被癲癇活動單獨解釋的體征，文章作者提出“離子通道病很可能本身在決定表型上就是極其關(guān)鍵的”。近期的一項前瞻性神經(jīng)心理學(xué)研究評估了67例Dravet綜合征患者，得出結(jié)論“在Dravet綜合征患兒中，腦病的表現(xiàn)不僅僅是癲癇”。除了在年齡＞3歲的兒童中出現(xiàn)的肌陣攣與局灶性癲癇外，文章作者并沒能找到發(fā)育/智商和多數(shù)癲癇類型之間的穩(wěn)定關(guān)系。

無論如何，良好的癲癇控制——盡管患病多年——仍然與較好的認知預(yù)后相關(guān)。正如一篇討論Dravet綜合征的長期病程和神經(jīng)病理學(xué)發(fā)現(xiàn)的文章所證實的那樣。該作者評估了22例成年患者，其中包括3例死亡病例，發(fā)現(xiàn)即使經(jīng)歷過多年的藥物抵抗，在換用了恰當(dāng)?shù)尼槍C合征的藥物后，有3例Dravet綜合征患者的發(fā)作控制情況得到了改善。這種發(fā)作的持續(xù)減少導(dǎo)致了2例患者的認知功能與生活質(zhì)量顯著的提高。引人注目的是，對死亡患者腦組織的組織病理學(xué)檢查并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的特征，在新皮質(zhì)和海馬中的神經(jīng)元與中間神經(jīng)元似乎得到了保留。考慮到這一證據(jù)，以及治療方案改變和發(fā)作控制改善后觀察到的認知改善，文章作者主張Dravet綜合征至少在某種程度上屬于癲癇性腦病。

考慮到這場腦病與通道病爭論的不同觀點，一些關(guān)鍵的證據(jù)浮出了水面：有大量的證據(jù)表明Dravet綜合征是一種離子通道病，它造成了整個大腦廣泛的Nav1.1功能障礙，而這種通道功能異常也促成了腦病。這本已脆弱的系統(tǒng)可能更易受繼發(fā)因素而加重，如癲癇持續(xù)狀態(tài)。與此同時，藥物治療和恢復(fù)受損的GABA能神經(jīng)傳導(dǎo)也許不僅有助于預(yù)防癲癇發(fā)作，也能使部分的神經(jīng)功能得以恢復(fù)。

讓我們回到2010年ILAE最初的解釋：“然而，我們必須認識到，表面上是腦病，其根源卻可能是潛在深層原因的產(chǎn)物，可能是癲癇進程的結(jié)果，抑或是兩者的結(jié)合。”

了解基因型對醫(yī)治患者的作用

對于反復(fù)發(fā)作的非典型熱性驚厥的幼兒，檢測SCN1A基因已成為兒童神經(jīng)病學(xué)家和兒科醫(yī)生們臨床常規(guī)的一部分。然而，當(dāng)一處SCN1Α突變被找到后，遺傳學(xué)家和醫(yī)生們卻常常在如何解釋測試結(jié)果的問題上陷入兩難。

近期發(fā)現(xiàn)大量SCN1A突變的病例，說明基因-表型的相關(guān)性。雖然發(fā)現(xiàn)在大量病例中有重要的總體趨勢，但并不能輕易地直接運用在臨床上。很多報道提示，SCN1A突變的表型可以在同一家庭內(nèi)部有不同的呈現(xiàn)，即使是一例表現(xiàn)為輕度GEFS+的患者，也可有50%的幾率把這一突變遺傳給后代，由此產(chǎn)生的表型——從正常兒童到Dravet患兒——說明了遺傳背景的重要作用。

大鼠模型說明相同的SCN1A突變在不同的遺傳背景下導(dǎo)致了表型的差異。動物模型中報道了一些調(diào)節(jié)性因素，例如SCN8A突變恢復(fù)了正常的發(fā)作閾值，還有在Dravet小鼠內(nèi)的SCN3A補償性上調(diào)。

雖然有著顯著的遺傳背景效應(yīng)和大量的混雜因素，但同樣也有許多明顯的基因-表型關(guān)聯(lián)：例如，斷裂突變就同時與幼年起病以及一種嚴重表型相關(guān)聯(lián)。然而，這些發(fā)現(xiàn)只是一些趨勢，它們適用于整個Dravet患者群體，卻并不一定適用于個體。舉個例子，當(dāng)一個SCN1A突變的基因診斷下達時(通常在9～24月齡時)，要準(zhǔn)確地預(yù)測該患兒未來的預(yù)后目前來說是不可能的。＞90%的SCN1A突變是新產(chǎn)生的，再次出現(xiàn)的風(fēng)險很低。若要做產(chǎn)前檢查，就必須基于個體患者針對相關(guān)風(fēng)險進行這方面的仔細評估。

能夠得到基因診斷對于患者來說有著重要的正面意義。其益處包括：更有針對性的選擇AEDs，避免不必要的進一步檢查，得到改進的治療，確認診斷即給患者“一個答案”，還能讓他們調(diào)整對未來的目標(biāo)。目前還沒有證據(jù)證明某個特定的突變類型可以影響AEDs的選擇。任何Dravet綜合征患兒都應(yīng)該接受那些經(jīng)證實對該綜合征有效的AEDs治療，但不推薦使用拉莫三嗪和卡馬西平來避免發(fā)作惡化。

目前，首先要判斷的突變是否致病，而非如何致病。一些不同的預(yù)測模型和軟件包在大多數(shù)遺傳實驗室中使用，幫助遺傳學(xué)家們判斷某個改變是否致病。包括跨物種保守序列測量，理化性質(zhì)指標(biāo)(Grantham評分,GS)，SIFT(源于寬容算法的不寬容排序)預(yù)測，和PolyPhen(多態(tài)性分型)預(yù)測。GS是對不同氨基酸理化差異的測量，包括極性、結(jié)構(gòu)和體積，置換的氨基酸越不相同，GS值就越高。SIFT預(yù)測的是某一氨基酸的置換是否會影響蛋白質(zhì)功能，依據(jù)的是某氨基酸殘基相對于那些密切相關(guān)序列的保守程度。PolyPhen則運用了物理特征和比較特征來分析氨基酸置換對人類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的影響。

這些突變分類系統(tǒng)通過確定置換的氨基酸有多么不同——這些氨基酸是否具有跨物種的保守性，是否影響了蛋白質(zhì)的重要功能區(qū)——來試著明確一般致病性。然而，這些模型仍然處于初級階段，比如，它在檢測一種特殊的極性改變?nèi)绾斡绊慡CN1A蛋白電壓感受器中的特定氨基酸殘基時就不夠精確。要提供某種改變具有致病性的證據(jù)，功能性研究更加有用，但仍然有局限性。例如，人腎胚細胞膜片鉗試驗常常是在離體狀態(tài)下進行的，排除了其他影響因素，而結(jié)果并不總是能適用于臨床實踐。在活體動物，如嚙齒類動物身上做試驗?zāi)塬@得更多信息，但需要大量的資金投入。

最近，更多具體的模型可以用來判定SCN1A突變的意義。通過檢測電壓和通道區(qū)域的一個片段，而非整個區(qū)域，不同表型得以更好地區(qū)分，顯示出極性改變似乎對于電壓感受器而言特別重要。如今我們正對SCN1A蛋白的細部結(jié)構(gòu)了解地越來越多，對于該蛋白質(zhì)的整體功能，更重要的是特定氨基酸殘基的作用，我們將獲得更多信息。這些知識將使得更精巧的預(yù)測模型的產(chǎn)生成為可能。

牢記一點非常重要：表型并不一定單獨由SCN1A蛋白本身決定，也能由許多輔助蛋白所決定。我們知道，鈉通道不斷驅(qū)動著鈉離子(Na+)在細胞膜內(nèi)外的流動，鈉通道的功能會依賴于很多中間作用蛋白，正如已被證明在細胞黏著和通道定位方面起關(guān)鍵作用β亞基。純合子的SCN1B變異被證明極少與Dravet綜合征相關(guān)。功能性研究已經(jīng)表明，變異造成了β1亞基向細胞表面的運輸受阻，使細胞表面表達大大減少或喪失。一個SCN1B等位基因足以維持功能，但喪失兩個等位基因在小鼠和人身上都會引起過度興奮。理論上，任何對SCN1A蛋白功能的翻譯后干預(yù)都能造成類似的表現(xiàn)。

新時代伊始

基因技術(shù)正在以前所未有的速度發(fā)展著，我們現(xiàn)在開始測試整組基因，而不是單個基因。下一代測序可以做到數(shù)百個不同基因同時測試，并且有望在常規(guī)臨床實踐中得到應(yīng)用。然而，在癲癇診斷中，這些眾多的癲癇相關(guān)基因可能只是我們探索整個外顯子組/基因組序列的跳板。這些強有力的分析技術(shù)將增加我們關(guān)于新基因的知識，也將把功能性研究的方向引導(dǎo)到新路徑的發(fā)現(xiàn)和遺傳網(wǎng)絡(luò)間的相互作用上來。這將不可避免地引發(fā)更加復(fù)雜的神經(jīng)生物學(xué)問題，向科研和臨床工作者們發(fā)起進一步挑戰(zhàn)。

海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生需要專家來解讀結(jié)果，醫(yī)生將會成為“基因?qū)W者”。計算機技術(shù)和預(yù)測模型將有助于解釋結(jié)果，這還需要程序設(shè)計以助于此類信息處理。臨床醫(yī)生和遺傳學(xué)家需要密切合作，以保障對基因測試結(jié)果良好的解釋與咨詢。這方面若做的不好，將導(dǎo)致患者不必要的誤解和焦慮。正如ILAE遺傳委員會2010年的報道開篇所言“基因測試之后的遺傳咨詢是至關(guān)重要的，它能幫助患者理解測試結(jié)果，并在環(huán)境中去接受并適應(yīng)它。”