癫痫相关基因突变的制备和鉴别文献综述

癫痫相关基因的制备和鉴别

一、研究背景

癫痫是一种大脑神经元突发性异常放电导致的神经功能失调疾病，常见症状为意识突然丧失，四肢抽搐，口吐涎沫等。癫痫发病率在美国为0.4%，在西欧为0.5%，而在我国为0.4-1.5%。任何影响脑结构和脑功能的病理过程，如中风、感染、休克或肿瘤等引起的脑部病变和编码影响中枢神经兴奋性的离子通道、神经递质或蛋白的基因突变等都可能引起癫痫发作。

目前临床上用于癫痫发作的药物根据发现的时间顺序可分为三代。第一代为1970年发现的苯妥因（Phenytoin）、卡马西平（Cabamazepine）等；第二代为1970年至1993年发现的氨基烯酸（Vigabatrin）、加巴喷丁（Gabapentin）等；第三代为1993年之后发现的治疗癫痫的药物。现常用的抗癫痫药物大多有以下缺点：①需经肝氧化代谢消除，易于其他药物产生相互作用；②会与血浆蛋白结合；③大部分抗癫痫药物为非水溶性或极少溶于水；④毒副作用大；⑤容易产生耐受性。比如，第一、二代药物虽然可以有效改善癫痫的症状、抑制癫痫发作，但是会造成包括认知障碍、镇静及情绪、个性改变在内的与中枢神经系统相关的副作用。并且，不同药物还伴随有诸如体重改变、震颤、易怒等不同副作用。相比于第一、二代药物，尽管第三代药物在安全性、耐受性和药物动力学方面均有所改善，但在治疗难治性癫痫方面进展甚微，而且第三代抗癫痫药物仍有多种副作用。因此，迫切需要发现疗效好、毒副作用少、不易产生耐药性、治疗范围广的新型抗癫痫药物。

临床上主要通过三种途径控制惊厥:①调节电压依赖性离子通道,②抑制兴奋性氨基酸的功能,③增强抑制性氨基酸的功能。除了在氨基酸及其受体上找寻靶点，电压依耐性离子通道也可能是新的突破点。因为，癫痫的发生继发于神经兴奋失调，理论上任何参与神经兴奋性调节的成分均可能是抗癫痫药物的靶点，其中就包括电压门控离子通道。在调节电压依耐性离子通道的抗癫痫药物中，大多是通过调节钠离子通道发挥作用，如苯妥英钠、卡马西平等。少数通过调节钙离子通道发挥作用，如乙琥胺。但近年来研究发现电压门控钾离子通道同样在癫痫发病中具有重要作用，KCNQ通道因其在神经兴奋调节中独特及重要作用成为抗癫痫药物靶点研究的新的重要对象。

KCNQ电压门控钾通道（Kv7）是电压门控钾通道（Kv）的第七个成员，由KCNQ1-5五个亚型组成。其是一种选择性通透钾离子的跨膜蛋白，通过感受细胞膜内外电压的变化来调节通道自身的开闭状态，控制外向钾电流，从而调控细胞的兴奋。每个KCNQ由4个亚基组成，每个亚基均含有6个疏水跨膜区段（S1-S6），其中S1-S4段是通道电压感受区，S4上存在一系列带有正电荷的氨基酸，是通道重要的电压感受元件，S5和S6区之间的保守选择性离子孔区也含有1个电压感受器。KCNQ作为潜在的抗癫痫靶点受到重视的原因包括：①KCNQ通道是唯一可在抑制异常癫痫样放电的同时维持神经元正常反应性的靶点；②KCNQ通道在神经元亚细胞分布的特点使其处于控制动作电位产生、传导的关键位置，有利于抑制癫痫样放电③KCNQ通道基因突变可致癫痫。

二．文献综述

良性家族性新生儿惊厥(BenignFamilialNeonatalSeizures，BFNC)是发生在新生儿中的一种罕见的常染色体显性遗传性癫痫疾病。最早有关该疾病的报道是在1963年，随后法国、新加坡、瑞典等地也有该疾病的报道。2001年Engle在国际抗癫痫联盟提出的癫痫综合征方案中定义了这一疾病。BFNC临床表现为，婴儿期首次惊厥发作多在出生后3个月-1岁，发作形式多样，多见部分性发作，发作时间短，持续1-3分钟，发作间歇期脑电图（EEG）正常，发作时广泛低电压，继以慢波、棘波或爆发抑制，2-5岁症状可自然消失。有婴儿惊厥家族史，患儿中女性更为多见，无其他引起惊厥的原因，发病前后精神运动和体格发育正常，长期预后良好。由于BFNC是一种以孟德尔方式遗传的特发性癫痫综合征，其研究方法多为对一个BFNC大家系进行基因定位研究。

研究发现BFNC分别与KCNQ2和KCNQ3钾离子通道基因所处的染色体区域20q13.3和8q24连锁。目前已知KCNQ2基因上有10个突变(REFS4,5,37-39)，而KCNQ3则只有2个(REFS6,40)。这些突变包括错义突变、移码突变和剪切位点突变，一个家族中KCNQ2基因缺失只会发生在一条染色体上，KCNQ2基因的双缺失在小鼠上是致死的。KCNQ这组基因编码电压门控K 通道，在脑内广泛表达，调节K 内流，调节静止膜电位和动作电位的持续时间，使去极化的神经元膜复极。KCNQ基因突变会导致K 通道功能紊乱，神经元放电以后，离子平衡得不到恢复，致使神经元重复放电。M电流是一种电压依赖性，缓慢激活和去激活，非失活，可被毒蕈碱型受体激动剂抑制的钾离子电流。KCNQ2基因突变会致使M电流减少，损害神经元细胞膜复极，从而导致中枢神经系统兴奋和癫痫发作，研究表明M电流大致减少25%就足够增加神经元兴奋性达到癫痫水平。KCNQ2和KCNQ3对M电流的调节，可以解释KCNQ2和KCNQ3在癫痫中的作用。