宫玉哲，王天成

兰州大学第二医院，兰州730030

Lennox-Gastaut综合征(LGS)好发于学龄前儿童，其主要临床特征为多种类型的耐药性癫痫发作、智力障碍及弥漫性棘慢复合波或阵发性快节律的异常脑电图表现。难以控制的癫痫发作及智力障碍严重影响患儿的正常生活和学习，也加重了患儿家庭的经济负担和精神压力。因此，明确病因，针对病因给予及时有效的治疗，对于提高患儿及其家属的生活质量具有重要意义。LGS的病因较为复杂，除结构性脑损伤及代谢紊乱外，遗传因素亦在LGS的发病过程中起重要作用。近年来，越来越多的国内外学者进行了LGS分子遗传学研究。对已排除结构性病因的LGS患者通过连锁分析定位、全外显子测序或全基因组测序等方法筛选出候选基因，再经过第一代DNA测序(Sanger测序)确定致病基因，进一步明确相关基因突变导致癫痫发作的机制，有助于个体化治疗、预后评估及遗传分析。目前已发现多种基因突变与LGS的发生发展有关，现就LGS相关致病基因研究进展进行综述。

1 离子通道相关基因

1.1 SCN2A SCN2A基因定位于2q24.3，包含27个外显子，编码NaV1.2，共含2 005个氨基酸[1]。NaV1.2是一种电压门控Na+通道蛋白的α亚单位，广泛存在于中枢神经系统兴奋性谷氨酸能神经元的轴突起始段近端、有髓神经纤维郎飞结、海马齿状回颗粒细胞及海马CA1、CA3区锥体细胞轴突等部位[2]，主要参与动作电位的起始和传递。SCN2A基因突变导致NaV1.2的功能增益(GOF)或功能丧失(LOF)，进而引起癫痫性脑病、自闭症谱系障碍或智力障碍[1]。Wolff等[3]通过对71例SCN2A基因突变的患者进行研究发现，当突变导致GOF时，Na+通道活性增强，快速失活减慢，同时持续钠电流增加，导致神经元兴奋性增高，从而引起早发性癫痫(出生后3个月以内发病)，对于此种类型的癫痫，使用卡马西平、苯妥英钠等Na+通道阻滞剂(SCBs)可获得良好疗效；当突变效应为LOF时，Na+通道活性丧失，海马齿状回颗粒细胞的兴奋性降低，导致海马回CA3区兴奋性增高，进而兴奋扩散至整个海马，引起晚发性癫痫发作(出生后≥3个月发病)，此时使用SCBs将加重癫痫发作，可使用其他类型的抗癫痫药物(AEDs)进行治疗。

1.2 KCNT1 KCNT1基因位于9q34.3，该基因的表达产物为两种蛋白，较为重要的一种是由1 235个氨基酸构成的Slack-B蛋白，即KNa1.1，它是一种Na+依赖性K+通道，在中枢神经系统中主要表达于大脑皮质锥体细胞、脑干听觉神经元、小脑皮质、丘脑、海马等部位，在周围神经系统主要表达于背根神经节。Slack-B主要调节神经元节律性放电和痛觉[4]。KNa1.1是由四个相同的亚单位形成的四聚体通道，每一个亚单位的C端都有两个RCK结构域，它们共同形成一个细胞质门控环，Na+结合位点就位于该结构域内[4]。KCNT1基因突变可为遗传性突变，呈常染色体显性遗传，也可以是新生突变。当KCNT1基因发生致病性突变时，KNa1.1的RCK结构域对Na+的敏感性发生变化；此外，当Na+与配体结合后，K+通道的最大开放概率将会增大。研究发现，KNa1.1同时存在于兴奋性和抑制性神经元中，当兴奋性神经元中的K+通道功能丧失时，会促进神经元的去极化；而抑制性神经元中的K+通道功能增强时，抑制性神经递质释放减少，神经元兴奋性增强，所以均可导致癫痫发作[4]。有研究者在对1例患有LGS的男童进行全外显子组测序后发现了KCNT1基因错义突变(c.625 C>T)，该患儿在服用了5种AEDs后仍未能控制癫痫发作，后改用K+通道阻滞剂奎尼丁治疗，癫痫发作频率和痫样放电显著减少[5]。奎尼丁治疗癫痫的疗效与年龄显著相关，年龄越小，治疗反应越好[6]。

1.3 GABRA1与GABRB3 GABRA1基因和GABRB3基因位于5q34～q35上，它们分别编码GABA-A受体的α1和β3亚基。GABA-A受体是由不同亚基(α1-6、β1-4、γ1-3、δ、ε、π、θ)组成的异五聚体蛋白复合物[7]，它是配体门控的Cl-通道，介导大脑中的快速突触抑制。GABRA1基因的致病性突变导致单倍体剂量不足，或其表达产物对其他亚基产生显性负效应，使得GABA-A受体对γ-氨基丁酸的敏感性降低，神经元细胞膜上Cl-内流，引起超极化能力减弱，兴奋性信号相对增强，从而引起癫痫发作[8]。Allen等[9]在对115例LGS患者及其父母进行基因检测后发现了GABRA1基因的突变位点(p.T292I)，以及GABRB3基因的突变位点(p.D120N、p.E180G)。此外，GABRB3基因新生错义突变(p.A305T)亦可导致LGS[10]。除新生突变外，患者还可能因常染色体显性遗传而获得遗传性突变。以往认为GABRA1基因突变的表型在同一家族内存在一致性，但Martin等[11]在一对同卵双胞胎中发现GABRA1基因的同一致病性突变导致了不同的癫痫发作类型。

1.4 CACNA1A CACNA1A基因位于19p13上，长度约为300 kb，包含50个外显子，编码CaV2.1 P/Q型电压门控Ca2+通道，表达于大脑或脊髓神经元群的突触前膜或树突上，CaV2.1介导大脑皮层、海马、丘脑及小脑的多种类型神经元释放兴奋性或抑制性神经递质[12]。Hamdan等[13]在对197例未知病因的癫痫性脑病患者进行全基因组测序后发现，有1例LGS患者出现CACNA1A基因的新发错义突变(c.2137G>A，p.A713T)。随后研究发现，CACNA1A基因突变无论导致GOF(A713T，V1396M)或LOF(G230V，I1357S)都会引起严重的癫痫性脑病[14]。其可能的致病机制是，CACNA1A基因发生功能丧失突变，导致大脑皮层和海马γ-氨基丁酸能(GABAergic)中间神经元的突触功能障碍，神经抑制功能减弱；当发生功能增益突变时，皮质锥体细胞的突触将促进谷氨酸能神经递质的传递，而抑制性神经递质的传递保持不变，两者均能导致神经网络兴奋性增高，从而引起癫痫发作[14]。

2 转录调控相关基因

2.1 CHD2 CHD2基因作为癫痫的致病基因，最早发现于1例Angelman综合征患儿，其定位于15q26.1，CHD2基因可编码染色质解螺旋酶DNA结合蛋白2(CHD2)，参与调控细胞周期及细胞分化[15]。Lund等[16]对17例LGS患者的CHD2基因进行了Sanger测序发现，其中1例患者发生了1 bp的拷贝数变异(c.4173dupA)，导致了一个新的移码突变，使得下游的终止密码子提前出现。另外一项研究对2 346例排除了结构性病因的癫痫患者进行全外显子组测序，发现有17例(其中有2例诊断为LGS)发生了CHD2基因突变，包含错义突变、移码突变、无义突变、剪接位点突变等15个新的突变，及1个已报道过的热点突变(Q1392TfsX17)[15]。CHD2基因突变导致癫痫发作的机制尚不明确。

2.2 IRF2BPL Marcogliese等[17]发现IRF2BPL基因的新发错义突变及无义突变与癫痫发作有关，并将致病基因定位于14q24.23，该基因无内含子，可以编码人干扰素调节因子2结合蛋白样蛋白(IRF2BPL)，这是一种锌指蛋白，可作为促性腺激素释放激素的转录激活剂。后于LGS患者中发现了IRF2BPL基因新的缺失突变(c.2152delT)，证明其为LGS的致病基因之一[18]，关于IRF2BPL基因突变导致癫痫发作的机制尚无明确定论。

2.3 FOXG1 FOXG1基因定位于14q12，全长3 206 bp，含有1个外显子，可编码转录抑制因子FOXG1，参与大脑皮质和海马等部位神经元的增殖分化、迁移定位以及凋亡等过程[19]，当FOXG1蛋白表达减少时，中间神经元的轴突和树突生成异常，且不能正常迁移至大脑皮质，导致大脑兴奋与抑制失衡。Gaetano等[20]在1例患有LGS的8岁男童FOXG1基因中，发现了新生错义突变(c.559A>G；p.Asn187Asp)，表明该基因可能为LGS的致病基因之一。

3 转运体相关基因

既往研究表明，SLC6A1基因突变可导致肌阵挛失张力性癫痫[21]。Cai等[22]的最新研究发现，SLC6A1基因的错义突变(c.700G>A/p.Gly234Ser)与LGS相关。人类的SLC6A1基因位于3p24～p25上，全长46.5 kb，包含16个外显子，主要表达于大脑皮质和小脑的GABAergic神经元的神经末梢，可编码GABA转运蛋白1(GAT-1)。该转运体通过清除和再摄取GABA来维持GABAergic神经元的正常生理功能[23]，当SLC6A1基因发生致病性突变时，GAT-1功能丧失，影响突触前膜从细胞外再摄取GABA，从而诱发癫痫。

4 突触传递相关基因

4.1 STXBP1 STXBP1基因定位于9q34.11，它可以编码STXBP1蛋白，而该蛋白通过与对N-乙酰马来酰亚胺敏感的附着蛋白受体(SNARE)相互作用，参与突触囊泡的胞吐及神经递质的释放过程[24]。Allen等[9]发现了LGS患者STXBP1基因的新生突变。STXBP1基因突变减少了STXBP1蛋白及SNARE的表达，导致抑制性神经元神经递质释放减少约50%，神经网络兴奋性增高，从而引起癫痫发作。相关研究证实，与STXBP1基因突变有关的癫痫发作，对丙戊酸钠及左乙拉西坦治疗反应良好[9，24]。

4.2 IQSEC2 IQSEC2又称作BRAG1基因，定位于Xp11.22上，包含15个外显子，在中枢神经系统中主要表达于大脑皮质、海马及小脑等部位，可编码IQ模体和Sec7结构域蛋白2，参与由AMPA受体介导的中枢神经系统兴奋性突触传递[25]。Choi等[26]在对LGS患者进行全外显子测序中发现了IQSEC2基因的新生突变(c.1048G>A)，并指出由于其X连锁遗传的特征，男性患儿较女性患儿临床症状更为严重。IQSEC2基因的突变类型包括错义突变、无义突变、移码突变、插入突变、染色体易位等。关于该基因突变导致癫痫发作的机制有待进一步阐明。

4.3 DNM1 DNM1基因位于9q34.11上，可以编码一种叫做Dynamin 1的GTP酶，该蛋白广泛存在于神经元中，参与突触囊泡的内吞和突触囊泡膜的循环过程。DNM1基因发生致病性突变时，会显著影响神经元突触囊泡的形成，且对抑制性神经元的影响更大，从而引起癫痫发作[27]。Dhindsa等[27]在3例LGS患者中发现了DNM1基因的3个新生错义突变，即c.529G>C(p.Ala177Pro)、c.618G>C(p.Lys206Asn)及c.1076G>C(p.Gly359Ala)，患者的诊断均由West综合征变为LGS，且存在严重的智力障碍、明显的肌张力减退和失语。另一项研究也得出了相似的结果，携带DNM1基因突变的5例LGS患者中，有4例先前被诊断为West综合征，5例均存在严重的智力障碍、肌张力减退和失语，且智力障碍出现在癫痫发作之前[28]，以上临床表现可能是DNM1基因突变所致LGS的特点。

4.4 SHANK3 Holder等[29]在全外显子组测序中发现2例LGS患者携带有SHANK3基因突变，并将其定位在22q13上，该基因编码的蛋白是位于兴奋性突触的突触后膜上的一种支架蛋白，它对突触的形成、维持以及突触功能都有重要作用。Lund等[30]研究发现了22q13.3缺失导致LGS，这说明SHANK3基因的拷贝数变异也是导致LGS的原因之一。

5 其他基因

5.1 DCX DCX基因定位于Xq22.3～q23，其表达产物为双皮质素，当DCX基因的表达量减少时，表现为神经干细胞的迁移受损、分化延迟、轴突形成不足，进而导致皮质发育畸形，引起癫痫发作[31]。Lawrence等[32]在对一个家系进行基因测序时发现，有2例患者携带DCX基因的错义突变(c.4G>A)，其中1例表现为LGS。

5.2 ALG13 ALG13基因定位于X染色体上，ALG14基因的表达产物是构成N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(OGT)的两个亚基，在真核生物细胞质中蛋白N端糖基化的过程中起着重要的调控作用[33]。有研究者在1例LGS男性患儿的X染色体中发现了致病性剪接位点突变(c.374-5C>T)，并证实了该突变遗传自母亲，但患儿母亲并未表现出LGS的临床症状[34]。除遗传性突变外，有学者[35]通过对87例癫痫及发育迟缓的患儿进行靶向二代测序发现，1例诊断为LGS的患儿其ALG13基因发生了新生致病性突变(c.320A>G/p.Asn107Ser)。目前关于ALG13基因突变导致癫痫的作用机制尚不明确。

总之，尽管已有多个基因被证明与LGS的发病相关，但每个致病基因导致LGS的癫痫发作类型以及严重程度是否存在差异，尚需更多研究来归纳和总结。随着基因检测技术在临床工作中的应用，会有更多致病基因及突变位点被发现。研究致病基因及其导致癫痫发作的发病机制，对于LGS患者的精准治疗、预后评价及遗传咨询均有重大意义。