---

 

关键词：通道病、发育性和癫痫性脑病、癫痫发生、个性化治疗方法、突触病

发育性癫痫性脑病 (DEE) 基因检测导读

发育性癫痫性脑病 (DEE) 是一组异质性疾病，其特征是早发性癫痫发作，通常伴有严重的癫痫发作和脑电图异常，且患者存在发育障碍，而这些障碍往往会因癫痫而恶化。发育性癫痫性脑病 (DEE) 可能由非遗传性病因和遗传性病因引起。根据bbin宝盈基因关于发育性癫痫性脑病 (DEE) 的基因解码，遗传性发育性癫痫性脑病 (DEE) 与许多基因突变有关，这些基因涉及不同的功能，包括细胞迁移、增殖和组织、神经元兴奋性以及突触传递和可塑性。bbin宝盈基因解码在不同动物模型上进行的功能研究和在患者身上进行的临床试验有助于阐明许多发育性癫痫性脑病 (DEE) 背后的病理生理机制，并探索不同治疗方法的疗效。bbin宝盈基因检测对发育性癫痫性脑病 (DEE) 的表型谱以及这些疾病背后的遗传决定因素和病理生理机制进行了广泛的综述，还简要概述了现在最有效的治疗方法和新兴的治疗方法。

---

癫痫是全球神经系统疾病负担的第三大因素，影响着全球6500万人。根据临床和脑电图特征、病因和合并症，癫痫可分为不同的类型和综合征。其中，发育性癫痫性脑病 (DEE) 和癫痫性脑病 (DEE) 代表了最严重的类型。bbin宝盈基因检测顺利获得严肃、值得信赖的基因检测科普加深医生和病人对不同类型DEE、其病因和病理生理机制以及现有和新兴治疗方法的分析。

1. 发育性脑病和癫痫性脑病的概念和病理生理学介绍

癫痫是全球神经系统疾病负担的第三大因素，影响着全世界 6500 万人。根据临床和脑电图特征、病因和合并症，癫痫类型和综合征可分为不同类别 。发育性脑病 (DE) 是一组严重疾病，早期出现发育障碍的体征，并伴有其他神经系统症状，如自主神经功能障碍、行为障碍和运动障碍。DE 的显著特征是发育迟缓/受损，而癫痫活动（癫痫发作和脑电图异常）似乎与发育迟缓、停滞或退化没有因果关系。癫痫性脑病 (EE) 包括一大类异质性严重癫痫综合征，其特征是多种癫痫发作类型、脑电图上频繁出现癫痫样活动以及发育迟缓或退化 。在 EE 中，没有观察到预先存在的发育迟缓，迟缓的原因归因于癫痫对脑生理过程的干扰。然而，当严重的癫痫发病很早时，即使在没有癫痫的情况下，也常常无法知道癫痫性脑病的根本原因本身是否不会导致发育迟缓。因此，最近的定义提到“发育性和癫痫性脑病”（DEE）来表示一组异质性疾病，其特征是早发性、通常是严重的癫痫发作和脑电图异常，而发育障碍往往会因癫痫而恶化。这就产生了一种复杂的临床表现，其中发育异常和严重的癫痫/脑电图放电都会对观察到的障碍产生影响，每种因素的程度都难以衡量。表 1列出了按发病年龄划分的发育性癫痫性脑病 (DEE) 谱，该表采用了国际抗癫痫联盟 (ILAE) 疾病分类和定义工作组最新的癫痫综合征分类建议。在某些发育性癫痫性脑病 (DEE) 中，特定的基因缺陷可能会产生可识别的病因特异性综合征，而在其他发育性癫痫性脑病 (DEE) 中，多种基因变异可能与同一种癫痫综合征相关。这种基因异质性是婴儿痉挛综合征 (ISS) 和 Lennox-Gastaut 综合征 (LGS) 的特征，在这些综合征中，影响不同分子或信号通路的基因变异可能导致相似的电临床综合征。此外，发育性癫痫性脑病 (DEE) 也可能由非遗传病因引起，包括结构性、毒性/代谢性、感染性或免疫性病因，这些病因可能独立于某些遗传病因出现，也可能与其同时出现（表 1）。尽管诊断工具取得了进步，但对于相当一部分患有特定综合征的患者，其潜在病因可能仍然未知。例如，在 ISS 中，三分之一的患者病因不明，约 24% 的患者有遗传性或遗传-结构性病因，近一半的患者有结构性/代谢性或其他取得性病因。Lennox-Gastaut 综合征也存在类似的病因分布，尽管如上所述，随着基因检测的广泛使用，出现了越来越多的遗传变异和关联。

表 1.不同年龄的发育性脑病和癫痫性脑病

在发育性癫痫性脑病 (DEE) 中，癫痫和智力障碍 (ID) 的共病可能涉及至少两种非排他性机制。这些机制包括不受控制的频繁或长时间癫痫发作，这些发作会干扰大脑发育程序，导致皮质网络构建不足和认知结果不佳，以及可能诱发癫痫发作和认知障碍的基因突变或不利环境因素。例如，诱导特定突触缺陷的基因突变可能因连接异常而引起癫痫发作，也可能因突触可塑性改变而引起智力障碍。在许多发育性癫痫性脑病 (DEE) 中，癫痫与其他合并症（包括神经系统合并症和神经外合并症）共存。神经系统合并症的类型和严重程度各不相同，范围从轻微的学习困难到精神特征，如自闭症谱系障碍 (ASD) 或抑郁症，再到社会心理问题。

尽管DEE具有明显的表型陆续在性，但它包含大量特定的神经遗传疾病。过去二十年，人们召开了多项研究，旨在识别DEE的分子决定因素并描述其病理生理机制，从而加深对其神经生物学和临床方面的理解。

新一代分子检测促进了许多人类疾病的基因发现。根据在线孟德尔人类遗传目录 (OMIM，http ://www.omim.org )，已鉴定出 172 个基因是癫痫性脑病的致病基因，其中 90 个迄今为止已被确认为发育性癫痫性脑病 (DEE) 的病因（表 2）。然而，此列表可能并不详尽，因为发育性癫痫性脑病 (DEE) 的概念很广泛，涵盖了大量疾病，多达 8% 的个体是由新生拷贝数变异 (CNV) 引起的。

表 2.与癫痫性脑病和发育性癫痫性脑病 (DEE) 发病机制相关的基因

利用新一代测序 (NGS) 方法（包括靶向基因组、全外显子组和全基因组测序）对具有可变但相关表型的大量受影响个体进行的研究现已证明，30% 至 50% 的发育性癫痫性脑病 (DEE) 可归因于单个基因的新生致病变异。在发育性癫痫性脑病 (DEE) 先证者的父母中约有 10% 观察到低水平体细胞嵌合体，这对复发风险评估具有重要意义。除了单个新生变异外，发育性癫痫性脑病 (DEE) 发病机制还与 11% 至 38% 患者的隐性突变有关。其他遗传机制通常无法顺利获得标准 NGS 方法检测到，也可能导致发育性癫痫性脑病 (DEE) 病理生理，包括非外显子变异、患者的脑镶嵌、寡基因遗传和表观遗传变化。

非外显子变异的贡献主要与“毒”外显子有关。当“毒”外显子剪接成 RNA 转录本时，会触发无义介导的衰变 (NMD)，这是一种检测和降解含有提前终止密码子 (PTC) 的 RNA 的监视系统 (图 1 )。Carvill 等人描述了这种机制与发育性癫痫性脑病 (DEE) 关联的一个例子，他们对 640 名发育性癫痫性脑病 (DEE) 未解个体的SCN1A基因11 个非编码候选区域进行了测序，这些个体是根据进化保守性和功能特征进行选择的。作者在内含子 20 中发现了 5 个变异，这些变异促进了毒外显子的插入，并导致全长 SCN1A 蛋白质的含量减少。由于对纯化的神经祖细胞 (NPC) 的转录组研究已经发现了数百个差异剪接的外显子 ，因此由于包含毒性外显子而导致的基因表达降低可能代表包括发育性癫痫性脑病 (DEE) 在内的多种神经系统疾病的病因机制。

 

 

体细胞嵌合体是合子后水平发生的变异的结果，该变异顺利获得有丝分裂由子细胞遗传，并导致同一个体中出现遗传上不同的细胞亚群。根据变异发生的时间，它可能影响一个或多个组织。对发育不良的脑/血液配对样本进行的深度测序研究已将脑内局灶性突变与皮质发育局灶性畸形 (MCD) 关联起来。机械/哺乳动物雷帕霉素靶点 (mTOR) 通路基因AKT1、AKT3、DEPDC5、MTOR、NPRL2、NPRL3、PIK3CA、PIK3R2、TSC1和TSC2的突变现在可被认为是局灶性皮质发育不良 II 型 (FCDII) 和半巨脑症 (HME) 的主要已知病因 ，而编码 UDP-半乳糖转运蛋白的SLC35A2体细胞突变已在有限数量的 FCD I 型患者、伴有少突胶质细胞增生的皮质发育轻度畸形癫痫 (MOGHE) 患者和非病变局灶性癫痫 (NLFE) 患者中被发现。此外，在临床诊断环境中进行的单基因、多基因癫痫组合或全外显子组测序 (WES) 突变阴性的发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者中，有 1%–3.5% 被发现存在体细胞变异，包括 SCN1A 微缺失或CDKL5 、 PCDH19 、SCN1A和SCN2A点突变。尽管有此证据，但发育性癫痫性脑病 (DEE) 中体细胞突变的影响可能被低估，因为检测致病体细胞突变的主要挑战是分析正确的目标脑组织，而对于许多发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者来说，这并不容易取得。因此，最近已尝试使用从肿瘤诊断和进展监测的非侵入性方案开发的检测方法来识别从脑脊液活检中提取的游离 DNA 中与病变难治性癫痫相关的已知或复发性突变的低水平嵌合体。

寡基因遗传是指在某些情况下，具有复杂表型的疾病不是作为简单的单基因孟德尔遗传病遗传的，也不是经典的复杂性状，而是符合这样一种模型，其中少数基因的突变可能顺利获得遗传相互作用表现出一种表型。在寡基因条件下，其中一个基因是主要致病基因，而其他基因则起修饰作用。一些DEE可归因于这种遗传类型。事实上，各种研究已经证明，不同离子通道基因中两个或多个突变的共现可能导致患者和动物模型中的癫痫表型。 Hasan 及其合作者对一名因严重发育迟缓、生长迟缓、共济失调、肌张力低下和强直阵挛性癫痫发作而死亡的男孩进行了靶向和全外显子组测序，发现了KCNJ10的一个致病变异，该变异编码内向整流 K +通道 Kir4.1，以及KCNT1的一个致病变异，该变异编码 Na +激活 K +通道，即 Slo2.2 或 SLACK。在非洲爪蟾卵母细胞中进行的功能研究证实了这两个变异的功能效应。这一发现表明，当 Kir4.1 和 SLACK 的致病变异同时发生时，会导致致命的疾病。为了支持基因修饰因素可能影响SCN1A衍生遗传性癫痫伴热性惊厥附加症 (GEFS+) 患者的临床表现的假设，Hawkins 及其合作者将Scn1a -R1648H 等位基因与Scn2a Q54（可导致自发性成人部分运动性癫痫）或Kcnq2 V182M/+（可增加对诱发癫痫的易感性）相结合。双杂合小鼠表现出早发性全身强直阵挛性癫痫发作和青少年致死性。这些结果表明，Scn2a和Kcnq2的变异可显著恶化携带 Scn1a-R1648H 突变的小鼠的表型。

基于两个 mTOR 通路基因（ MTOR和RPS6 ）体细胞突变的双基因遗传也已被证明与半脑畸形和难治性癫痫有关。

在多种情况下都检测到了导致基因表达模式改变的异常染色质状态（表突变）。表突变可以继发于顺式或反式因子的 DNA 突变（继发性表突变），也可以在没有任何 DNA 序列变化的情况下作为“真”或原发性表突变发生。在大脑中，这种改变会损害将短暂的细胞信号与整个神经元活动和整体基因表达联系起来的信息传递。动物模型和人类脑组织中的新发现表明，发育性癫痫性脑病 (DEE) 可以归因于这两类表突变。与继发性表突变相关的发育性癫痫性脑病 (DEE) 的一个典型例子是雷特综合征，它可以由编码甲基化 DNA 结合蛋白的MECP2的核苷酸突变和重复引起。

虽然 DNA 甲基化改变在癫痫中的作用尚未深入研究，但它们是与发育性癫痫性脑病 (DEE) 相关的原发性表观遗传突变的一个很好的例子。事实上，在大脑中，这种表观遗传修饰调节细胞命运决定和成熟，并在诱导活动依赖性突触可塑性、记忆和认知方面发挥着根本性作用。DNA 甲基化的动态改变也可能导致癫痫发生。例如，各种研究表明，脑源性神经营养因子 (BDNF)在与癫痫发生有关的脑区上调，其表达受多种细胞过程调控，包括其启动子的甲基化。此外，在海马神经元中，抑制介导 BDNF 启动子去甲基化的 DNA 甲基转移酶，会导致神经元兴奋性和网络活动受到抑制 。

各种非遗传病因也与某些DEE相关，包括缺氧缺血性脑病 (HIE)、脑血管病、感染性脑病或自身免疫性疾病、肿瘤、脑外伤和代谢紊乱。尽管这些病因的分子发病机制比遗传病因更复杂、因素更多，但它们给予了一个平台，可以探索疾病发病机制、网络功能障碍和药物难治性的“共同途径或机制”，从而开发具有更广泛应用的疗法。例如，神经元间病变以及 mTOR 失调都与遗传和非遗传病因的发育性癫痫性脑病 (DEE) 有关。

发育性癫痫性脑病 (DEE) 中的癫痫和认知表型有很多病理生理机制，导致特定皮质网络功能障碍或更广泛的致痫性改变。这些多重且相互交叉的机制使得基因型-功能表型关联变得困难。皮质和皮质下神经元网络可能相互作用，进而导致正常皮质的广泛功能变化。兴奋性皮质神经元的发放受钠和钾通道活动相互作用的精细调节，而钠和钾通道活动的相互作用又由细胞膜上的化学和离子梯度介导。如果钠和钾梯度之间的平衡受到破坏（例如由于编码 Na +或 K +离子通道或 Na + -K +泵成分的基因突变）（表 2），就会出现异常去极化，进而导致异常的神经元活动和皮质兴奋性。谷氨酸能神经元互连发生改变是导致异常去极化的另一个可能原因，编码谷氨酸受体或载体的各种基因突变（表 2 ）与不同的发育性癫痫性脑病 (DEE) 有关）。除了兴奋性神经元的放电改变之外，发育性癫痫性脑病 (DEE) 中的癫痫发生可能与神经元间网络的功能障碍有关。与这种机制相关的一种遗传损伤原型以SCN1A突变为代表，这种突变与 Dravet 综合征和一大类其他癫痫表型有关。一系列功能研究强调了某一特定细胞群的膜特性变化如何导致神经元网络动力学改变和广泛的皮质功能障碍，进而导致癫痫表型。SCN1A突变主要与电压门控钠通道亚型 NaV 1.1 通道的功能丧失 (LoF) 有关，该通道主要在抑制性神经元中表达。这种功能性改变预计会导致神经元活动减少。然而，在体内实验中，它实际上与致痫性增加相关，因为它导致γ-氨基丁酸 (GABA) 能抑制性神经元的钠电流和动作电位 (AP) 发放严重受损，而对兴奋性锥体神经元没有可检测到的影响。因此， SCN1A突变的致痫效应主要由皮质内抑制性中间神经元活动的改变介导，而非兴奋性神经元的异常发放。最近在成人和啮齿动物死后脑组织中进行的单细胞 RNA 测序 (RNAseq) 研究证实，SCN1A ( Scn1a ) 主要在抑制性神经元中表达 。相反，SCN2A/3A/8A ( Scn2a/3a/8a ) 也编码电压门控钠通道，优先在多个脑区的兴奋性神经元中表达，这表明这些基因突变引起的癫痫主要与兴奋性电导的直接改变有关。因此，表达以及体外和体内电生理学研究对于确定通道突变的功能效应至关重要，这些通道突变在同一基因家族中可能有所不同，或者正如bbin宝盈基因检测将看到的，即使是同一基因也可能有所不同。

编码谷氨酸受体或离子通道的基因突变也可导致致痫性脑结构异常。Hurni 及其合作者使用 DREADD (设计药物专门激活的设计受体) 方法表明，迁移投射神经元 (PN) 的瞬时胚胎激活会诱导多种活动依赖性受体的转录变化，包括谷氨酸代谢型受体、海人酸受体、NMDA 受体和 AMPA 受体，这些变化伴有浅层 PN 过早分支和持续层状错位进入深层皮质层，但不影响层特异性分子身份标记的表达。这些发现支持以下假设：迁移过程中内在活动增加（这种情况也可能由发育性癫痫性脑病 (DEE) 致病基因突变引起）可作为皮质 PN 迁移的停止信号。

采用类似的基于DREADD的方法，已证明在发育中的小鼠新皮质脑室区祖细胞中，随着它们生成陆续在的神经元亚型，其超极化程度会更高。实验性体内超极化使这些祖细胞的转录程序和分裂模式转向更晚的发育状态，导致中间祖细胞的过早生成，其神经元子代的层状、分子、形态和回路特征向前转变这些发现表明，在发育过程中，改变的生物电过程也会影响非兴奋性细胞，包括神经元祖细胞。

遗传背景也可能改变基因型-表型关联。这在人类中是众所周知的，并且也已在不同实验室的小鼠模型中得到证实。Glasscock 等人提出了一个引人注目的例子，即Kcna1敲除和Cacna1a错义突变的组合掩盖了与Cacna1a相关的失神癫痫，并减弱了Kcna1无效突变预期导致的边缘系统癫痫发作和死亡。与 129/SvJ 背景相比，C57BL/6 背景还使 Na v 1.1 +/−小鼠 (最后一个编码外显子的靶向删除) 表现出更严重的表型 。在 C57BL/6 背景下，Na v 1.1 +/−小鼠表现出高温诱发和自发性癫痫、认知和行为缺陷以及早期死亡。相比之下，在 129/SvJ 背景下，小鼠出现高温诱发的癫痫，自发性癫痫发作不太严重，并且没有认知缺陷。

2. 癫痫发生和癫痫的一般概念

癫痫发生是一个慢性过程，在此过程中，大脑网络功能发生改变，导致癫痫发作易感性增加，从而增加自发性和复发性癫痫发作的概率。因此，传统上认为癫痫发生是在致病因素和首次临床癫痫发作之间的“潜伏期”背景下进行的。然而，这一概念虽然适用于多种后天性疾病，尤其是创伤后、中风后或感染后癫痫，但似乎不太适合描述在基因决定的DEE背景下发生的情况，因为在DEE中，癫痫发生的基础通常与大脑发育和神经网络的动态变化交织在一起。无论病因如何，癫痫的定义都是反复发作且无诱因的癫痫，并可根据致痫灶在脑内的分布情况分为不同类型：全身性癫痫、局灶性癫痫（以前称为部分性癫痫）和混合全身性癫痫。这些类别是根据主要的癫痫发作类型定义的，包括全身性癫痫或局灶性癫痫。

癫痫发作可以概念化为兴奋 (E) 和抑制 (I) 之间正常平衡被打破的结果，其原因可能在多个层面改变大脑功能，从亚细胞信号级联到广泛的神经回路。遗传因素（即特定基因突变）可影响任何层面的大脑功能，从离子通道到受体功能和突触连接。取得性脑损伤（如中风或脑外伤）主要与回路功能的改变有关 ( 1 )。单独的神经元过度放电并不一定会引起癫痫发作，癫痫发作也需要神经元网络的同步。谷氨酸能互连可促进这种同步。在猫模型的海马切片中使用促惊厥药会诱发发作间期放电，其细胞内相关性是阵发性去极化移位 (PDS)。 PDS是一种网络驱动的爆发，与膜电位的突然去极化有关，这种去极化持续数百毫秒，通常在其上升期触发一系列动作电位（AP）。由于皮质锥体细胞顺利获得兴奋性谷氨酸能突触大量连接，因此有人提出PDS的潜在机制是“巨大的”兴奋性突触后电位（EPSP）。

间隙连接 (GJ) 是另一个可能的神经元同步促进因素。这些特殊的细胞间连接使电流能够以“低电阻”通路从一个细胞流向另一个细胞，在神经元中，这可能决定快速有效的同步。此外，位于主要神经元近端轴突之间的 GJ（轴突-轴突间隙连接）可顺利获得给予动作电位 (AP) 在神经元间直接扩散的通路来促进癫痫发生。这种扩散的副产品是轴突偶联神经元能够产生非常高频率（≥70 Hz）的振荡。体内和体外的癫痫发作都始于非常高频率的振荡，这表明轴突-轴突 GJ 可能在癫痫发作的起始中发挥主要作用。除了神经元间 GJ 之外，神经胶质间 GJ 也可被认为是癫痫发作的重要机制 。Wallraff 及其同事将条件性连接蛋白 43 缺陷小鼠 (连接蛋白 43 Cx43fl/fl:hGFAP-Cre ) 与连接蛋白 30 -/-小鼠杂交，取得了偶联缺陷的星形胶质细胞小鼠，并研究了这些小鼠的细胞。他们发现，受损星形胶质细胞中的间隙连接如何加速钾清除、限制同步神经元放电期间钾的积累，并降低癫痫样事件发生的阈值。在类似的体内模型中进行的其他研究表明，顺利获得星形胶质细胞网络的葡萄糖代谢受损可导致癫痫样活动。

增强同步的第三种机制是基于抑制受损。由于GABA A受体介导的超极化突触事件与锥体细胞内在振荡机制之间的相互作用，单个GABA能中间神经元能够有效地调节海马锥体细胞的自发放电。由于中间神经元在局部区域与锥体细胞建立了大量连接，单个放电中间神经元可以同步地使大量锥体细胞超极化。一旦GABA能抑制停止，锥体细胞中就会激活电压依赖性电流，导致大量细胞同步去极化，其强度可能高到足以引发癫痫发作。

发育性癫痫性脑病 (DEE) 中的某些特征性癫痫发作和脑电图模式也强调了皮质丘脑网络 [棘波放电 (SWD)/非典型失神、全身性癫痫发作] 或脑干结构（强直性癫痫发作、痉挛）在全身性癫痫发作活动的产生或开展中的重要性。

丘脑是感觉信息进出大脑皮层的门户，其活动受基底神经节控制。感觉中继丘脑 (TC) 神经元与皮层形成相互的谷氨酸能连接，同时也投射到丘脑网状核 (nRT) 的 GABA 能神经元。nRT 神经元接收来自皮层和 TC 神经元的兴奋性输入，并向 TC 神经元发送抑制性投射（图 2 A）。TC 中继神经元的额外抑制性输入也来自局部 GABA 能中间神经元（图 2 A）。 TC 神经元发出兴奋性突触后电位 (EPSP) 后产生的 SWD 会刺激 nRT 中间神经元，后者又向 TC 神经元发出抑制性输入，引起明显的抑制性突触后电位 (IPSP) (GABA A R 和 GABA B R IPSP；图 2A )，进而激活超极化激活环核苷酸门控阳离子 (HCN) 通道和低阈值钙 (T) 通道，导致钙离子峰值，引发 AP 爆发。TC 神经元的再兴奋最终也会影响皮质神经元，从而引发新的周期。人类的典型 SWD 约为 3 Hz，而在缺失模型和许多对照啮齿动物中，典型的 SWD 为 7-8 Hz。

 

 

非典型失神发作 (AAS) 速度较慢（人类 < 2.5 Hz，啮齿动物通常为 3-6 Hz），可能具有非典型形态，并且不一定会导致意识障碍。AAS 也利用皮质丘脑网络，尽管可能有更多来自边缘结构的输入，从而导致皮质兴奋增强。某些形式的非典型 SWD 也可能由单独的皮质或丘脑引起。利用现有的回路和网络来产生这些癫痫发作可以实现过渡状态，在此期间，SWD 可能由睡眠纺锤波等生理节律引起，此时皮质神经元对丘脑皮质兴奋性输入变得反应过度。

尽管bbin宝盈基因检测对全身性癫痫发生和癫痫发作的功能基础的认识主要基于实验模型，但局灶性癫痫发生的研究已利用癫痫患者神经外科手术中的颅内记录。这些研究促成了如今被广泛接受的概念：局灶性癫痫的临床发作起源于“癫痫发作起始区”（SOZ），而癫痫发作活动产生于致痫区（EZ），即独立于临床表现、对癫痫发作不可或缺的皮质区域。在癫痫发作灶中可以识别的其他特定皮质区域是刺激区 (IZ)，代表产生发作间期棘波的皮质区域，致痫灶 (EL)，可能对应于宏观致痫灶（例如，局灶性皮质发育不良）或过度兴奋的邻近皮质，以及功能缺陷区 (FDZ)，代表发作间期不能正常工作的皮质区域 （图 2B ）。刺激区可能比刺激区小或小。如果刺激区小于刺激区，即使部分切除或断开也可能导致癫痫发作消失，因为剩余的刺激区不足以产生进一步的癫痫发作。相反，如果刺激区大于刺激区，完全切除刺激区也不能确保癫痫发作消失，因为同一刺激区中可能共存多个具有不同阈值的刺激区。事实上，在这种情况下，在切除第一个 SOZ 后，另一个具有更高阈值的 SOZ 可能会在临床上变得明显。然而，这种描述过于简单。尽管癫痫发作往往具有优先扩散模式，但皮质连接会从任何给定的皮质点顺利获得皮质-皮质和皮质下连接向所有方向扩散（图 2）。因此，特定网络的断开并不能保证癫痫发作活动不会顺利获得替代途径进展，从而导致临床症状学改变，但不会导致其消失。只有完全断开或移除所有潜在的 SOZ 才能保证癫痫发作消失。

癫痫性脑病中观察到的一些癫痫发作类型几乎只见于此类严重癫痫，不属于全身性或局灶性癫痫发生的分类。癫痫痉挛和强直性癫痫发作是 ISS 和 LGS 的一些特征性癫痫发作，被认为是双侧癫痫发作。1958 年，Kreindler 等人证实脑干可能参与了这些癫痫发作的产​​生，他们报道在刺激网状物质和中脑导水管周围物质时，猫和大鼠会出现双侧强直性抽搐。这当然可以解释有关积水无脑畸形婴儿癫痫痉挛的报道，尽管它们并不能完全排除其他更高级结构的作用，这些结构可以激活更广泛的网络，从而产生这些强直性癫痫发作。例如，ISS 动物模型已给予证据表明，皮质或皮质海马病变可能足以引发痉挛。癫痫发作和癫痫活动也可能是多灶性的，例如伴游动性局灶性癫痫的婴儿癫痫 (EIMFS)，这是在髓鞘形成不完全、连接功能不良的未成熟大脑中，广泛的、由基因决定的癫痫发生的表现。

3. 影响癫痫发生的正常和异常脑发育的主要（已知）决定因素

正常的大脑发育是一个动态过程，它以不同的节奏和轨迹在不同的大脑区域、细胞类型和性别之间进行，并且会受到生物或环境因素的进一步影响（图 3）。这种异步和定时成熟也延伸到可能控制癫痫发作和癫痫发生易感性的关键发育过程：兴奋性和抑制性神经元祖细胞的迁移和分化，兴奋性和抑制性突触的神经发生和突触发生，不同大脑区域的形态变化（图 3 A），控制神经元兴奋性、分化、功能或通讯以及存活的分子或电生理信号级联的信号模式（图 3 B）。

 

 

一般认为，啮齿动物在出生后第 10 天 (PN) 相当于足月人类新生儿，这一假设基于对大脑生长突增的研究 。这些研究中的大脑生长突增包括大脑总生长、DNA、胆固醇和水分含量。雌性大鼠青春期开始于 PN32-36 岁左右，雄性大鼠青春期开始于 PN35-45 岁左右，而人类青春期开始于女孩 10-11 岁左右，男孩 11-12 岁左右。神经发生和迁移、突触发生和突触修剪以及髓鞘形成等不同过程遵循不同的时间进程（图3B ）。因此，对于专门针对或涉及特定发育过程的研究，当这些是已知的时，考虑跨物种特定发育过程的成熟轨迹非常重要。

在发育过程中，分子、形态或功能会发生广泛而持续的变化，这些变化显著地多样化了大脑中致痫过程的影响，从而使未成熟的大脑更容易开展出与发育性癫痫性脑病 (DEE) 相关的剧烈的、有时是多灶性的癫痫活动。点燃是一种对边缘结构进行重复电刺激的方法，可导致癫痫发作表型逐渐加重，对个体发育的研究表明，发育中的动物发作后对再次癫痫发作的不应期更短，这可能是导致它们易患丛集性癫痫的一个因素 。此外，点燃拮抗作用（即在一个边缘结构上进行点燃刺激会抑制另一个边缘结构的点燃开展）在未成熟的幼崽中不起作用。虽然未成熟的大脑比成年人的大脑更容易发生癫痫发作和癫痫丛集，但它也更有弹性，在长时间癫痫发作后不会出现或只受到较轻程度的损伤。

这些发育过程的成熟轨迹通常遵循年龄、性别和区域特异性的模式。GABA A受体 (GABA A Rs) 已被广泛研究，包括受体组成变化以及去极化/超极化突触后 GABA A R 反应或网络效应的动力学（图4）。GABA A R 信号通常在胞内 Cl −含量相对较高的未成熟神经元中去极化，而在胞内 Cl −含量较低的成熟神经元中引发超极化反应。 GABA A R 反应的极性取决于阳离子-氯离子共转运体和通道的相对丰度，这些通道和通道输入[例如，NKCC1，早期丰富，在生命后期减少]或输出[例如，KCC2，出生后表达增加 ] Cl −，这一过程需要 Na + -K + -ATPase 产生的能量（图 4 ）。去极化 GABA 可对未成熟神经元产生神经营养作用，并且是正常发育所需的正常生理现象 。GABA A R 信号从未成熟神经元的去极化到成熟神经元的高极化的发育转变被认为遵循喙-尾梯度，在最尾部区域成熟较早。事实上，存在显著的细胞类型、区域和性别特异性因素，这些因素不仅导致 GABA A R 成熟的更复杂的时空模式，也导致其他神经递质和信号通路成熟的更复杂的时空模式。例如，大鼠 CA1 锥体神经元的超极化 GABA A R 反应可能比黑质网状部 (SNR) GABA 能神经元更早出现；新生丘脑神经元中已经观察到 GABA A R 介导的超极化反应，而皮质神经元的成熟则较晚。在某些大脑区域（海马、黑质），女性比男性更早成熟至超极化 GABA A R 信号而雌性可能较晚才出现在其他区域（小脑浦肯野细胞）。去极化 GABA A R 信号的过早停止可能会破坏皮质神经元的兴奋性突触形成和树突分叉，导致神经发育缺陷。癫痫发作或癫痫发生、应激源、遗传变异、药物或代谢紊乱也可能造成细胞或脑区间 GABA A R 敏感通讯模式的破坏，从而改变癫痫发作或癫痫发生的阈值，并导致行为或认知障碍。去极化 GABA 也可见于病理条件下，例如轴突损伤、缺氧/低血糖后、长时间癫痫发作期间或癫痫组织中，其意义可能具有双重性：一方面具有保护作用，促进神经元愈合，另一方面也可能具有致痫性，因为它可能促进神经元兴奋性和癫痫发生。此外，KCC2 效应并不严格受 Cl −调控；KCC2 的 COOH 末端可能促进突触形成，而 NH 2末端可影响神经保护。在癫痫综合征中发现了KCC2功能丧失突变，包括伴有游走性局灶性癫痫的婴儿癫痫（EIMFS）。

 

 

GABA 信号也是皮质-皮质下网络的重要调节器，该网络控制学习和记忆等基本生理功能，也控制癫痫发作 。这些网络的运作方式在发育过程中会发生显著的年龄和性别依赖性变化。黑质网状部 (SNR) 主要由 GABA 能中间神经元组成，它充当一个门户，皮质-纹状体输入可以顺利获得该门户激活或抑制丘脑-皮质神经元的活动。在成人中，SNR 中 GABA A Rs 的激活在多种癫痫模型中发挥抗惊厥作用。然而，在发育中的啮齿动物中，GABA AR敏感的SNR介导的癫痫控制结果（抗惊厥药、促惊厥药、无效）因地区、年龄和性别而异。所有这些知识仍然过于零碎，但它代表了一个有希望全面分析人类病理学的领域。

兴奋性神经递质的表达和亚基组成也会发生显著的发育变化（图3 ），这改变了它们在癫痫发作易感性和控制以及神经元存活方面的生物学效应。

发育性癫痫发生的一个重要概念是存在特定特征开展的关键期或敏感期。生物因素或外源性损伤的影响可以锁定在使大脑变得敏感的特定发育时期，如激素调节控制癫痫发作的皮层下网络分化所示。通道的生物学作用也可能与年龄有关，例如 M 通道所示。M 通道活性对于海马的正常形态发育至关重要，但仅在小鼠出生后最初几周内才会出现。后期 M 通道活性的丧失不会在海马中留下明显的形态学后遗症，尽管仍然可以观察到认知缺陷以及神经元兴奋性增加。当一种治疗方法能够改变其预期靶点时，其治疗效果可能对某些发育时期具有特异性，例如在Arx基因敲入的癫痫痉挛小鼠模型中，给予新生儿雌二醇可预防中间神经元病变。基因突变的影响可能因表达的发育时期而异，例如GABA A Rγ2(R43Q)癫痫突变。

除了基因效应之外，关键发育时期对于确定异常兴奋性所致功能障碍的严重程度也至关重要。Chow 及其同事在家兔视皮层中使用荷包牡丹碱和青霉素诱发偶发性癫痫样放电，结果表明，随后的癫痫活动会干扰发育期兔子（而非成年期兔子）外侧膝状体核中复杂型和定向型细胞的出现。近期研究还表明，顺利获得电刺激发育期动物的海马体诱发癫痫样放电会干扰位置细胞的形成。

4. 致痫风险的非遗传决定因素

在多重打击模型中，炎症和细胞毒性损伤可能引发慢性且不断开展的ISS表型，提示结构性损伤导致的皮层-皮层下网络破坏，与神经炎症共同作用，可能引发痉挛和癫痫，并伴有神经发育缺陷。在同一模型中，mTOR（雷帕霉素的机制靶点）通路失调是一个关键的致病特征，而雷帕霉素恢复其活性可部分改善认知缺陷并减少癫痫开展，这进一步支持了mTOR在癫痫发生中的核心作用。该模型也给予了睡眠-癫痫相互作用的证据，大多数成人运动性癫痫发作发生在睡眠中，并开展为慢棘波脑电图，让人联想到成年期的 Lennox-Gastaut 综合征 (LGS)。

对侧皮质小清蛋白(PV)阳性中间神经元的缺失让人联想到ARX相关ISS中所见的中间神经元病变，尽管这些情况下中间神经元病变的性质不同。从机制上讲，它们似乎也有所不同，因为新生儿雌二醇治疗虽然纠正了ARX相关的中间神经元病变和癫痫 ，但并没有改善多重打击大鼠的表型。

长期以来，应激不断被认为是 ISS 的关键致病机制。在幼犬的皮质或海马中注射促皮质素释放激素 (CRH) 会诱发癫痫，但不会引起痉挛。暴露于模拟早期生活应激源或应激反应的环境中，如产前使用倍他米松或应激，或扰乱肾上腺功能的环境，会加剧 NMDA 诱发的痉挛，尽管其中一些环境（如产前使用倍他米松）会增强 NMDA 诱发的痉挛对 ACTH 的反应性。据报道，最近的一个由于碎片化养育行为导致的慢性早期生活应激模型表现出轻度痉挛表型。

5.发育性癫痫性脑病 (DEE) 的遗传决定因素：实验模型

导致发育性癫痫性脑病 (DEE) 的基因可分为广泛功能类别，涉及不同的细胞过程，包括离子/递质/小分子运输、突触功能调节、细胞生长、分裂和增殖、细胞代谢、细胞内运输和信号传导、基因转录以及蛋白质生物合成/降解。（表 2和补充表 S1）。

本文重点关注那些已在体外和体内研究中广泛研究其对神经元兴奋性和癫痫发生影响的基因产物，这些研究使用了相关的天然或基因工程模型。它们为设计合理的疗法给予了更清晰的靶点，以恢复功能障碍网络的正常功能，并且这些疗法可以顺利获得生理测试轻松评估。bbin宝盈基因检测还将更简洁地讨论其他一些成为某些DEE（尤其是与迁移障碍相关的DEE）关注基因的基因；然而，它们的作用机制更为复杂，涉及多个细胞过程，在设计安全有效的疗法之前需要将其解开。

神经回路由主要的谷氨酸能兴奋性神经元和抑制​​性 GABA 能神经元组成（图 5）。人们认为，在皮质回路中，谷氨酸能神经元执行计算任务，而 GABA 能神经元控制和组织网络活动，对活动节律的产生很重要，而活动节律是脑节律的基础。神经胶质细胞不仅对神经元稳态和保护很重要，而且与突触功能有关。在神经元中，躯体-树突区室接收大部分突触输入，这些输入在树突树中计算并整合到轴突起始段，AP 在此处产生。正向传播的 AP 到达突触前末端，在那里它们引起神经递质的释放。躯体-树突区室中反向传播的 AP 参与树突计算和突触输入的调节。离子通道在所有神经元亚区室和神经元信号传导中都至关重要。因此，通道病与许多DEE有关也就不足为奇了（图5）。

 

 

使用多种实验系统对突变进行功能分析，对于阐明详细的病理机制和基因型-表型相关性至关重要，这反过来又有助于诊断、遗传咨询、管理和治疗方法的开发。利用电生理技术进行功能分析甚至可以识别离子通道特性的细微改变。实验方法包括体外和体内系统（图6）。

 

 

体外实验系统通常使用不内源性表达目的蛋白的细胞，从而简化了对其特性的功能分析。这些细胞通常是人类细胞系[例如，转染的人胚肾 (HEK) 细胞]，或者较少见的是，注射了目的 cRNA 的爪蟾卵母细胞，这些 cRNA 可以实现大量表达，但通常更倾向于使用人类细胞背景。原代培养的转染/转导神经元是另一种体外系统，它给予了真实的神经元细胞背景，可用于评估对神经元和网络特性的影响。体内/离体系统是指从中取得的生物体或制剂（例如，脑切片），它们应该能够更好地模拟脑回路的复杂性和实际的病理生理状况，并给予体内表型的信息。更常用于生成遗传变异体内模型的动物是小鼠和大鼠（表 3），因为早期利用胚胎干细胞同源重组的定点诱变技术可以轻松对这些哺乳动物进行遗传操作。小鼠仍然是生成遗传变异动物模型的首选生物，尽管更新的基因组编辑方法[例如，成簇的规律间隔回文重复序列 (CRISPR)-CRISPR 相关蛋白 9 (Cas9)] 可用于生成其他哺乳动物的突变模型。无法使用哺乳动物模型进行高通量研究，无论是研究变异的功能效应还是进行药物筛选。更简单的动物模型可以进行相对较大的筛选，尤其是具有脊椎动物特征的斑马鱼 ( 227 )。然而，使用这些简单系统取得的结果需要在哺乳动物模型中进行验证。由患者活检组织产生的诱导多能干细胞 (iPSC) 分化而来的神经元，因其携带患者的遗传背景，正越来越多地用于研究人类神经元的突变。它们可用于在单细胞水平上研究神经元的特性，或可在体外诱导生成类似大脑的微型器官（脑类器官），这代表着一个研究大脑发育的优秀综合实验系统。然而，这些神经元的特性差异很大，使得研究变得困难，而且可重复性仍然是一个问题，正如在SCN1A突变研究中观察到的那样。

表 3.选定的DEE动物模型

6. 神经细胞迁移、增殖和突触形成功能障碍

不同发育性癫痫性脑病 (DEE) 基因的突变可引发不同的分子和生化改变，根据所涉及的发育阶段和改变类型，这些改变可能导致大脑形态严重异常或结构正常但功能异常（图 7）。任何参与人类大脑皮层发育的重叠步骤发生中断，如果在脑成像研究中被识别为畸形，则被称为“皮层发育畸形”（MCD）。MCD 大致可分为三大类，它们概括了主要的发育步骤，即细胞增殖畸形、神经元迁移畸形或迁移后皮层组织畸形。

 

 

在脑形态异常中，MCD 最常与复发性癫痫相关。在 MCD 中，一些细胞的发育过程发生改变，而这些细胞在正常情况下会参与正常大脑皮层形成，而癫痫发作可能由于神经元定位异常、增殖或分化异常或皮层组织异常而发生。

神经元错位是大脑发育过程中神经元迁移改变的结果。与神经元迁移缺陷相关的DEE的一个典型例子是由位于Xp21染色体上的无芒相关同源框( ARX )基因突变引起的，该基因突变可导致一系列几乎陆续在的神经发育障碍表型，包括伴有性别不明的无脑畸形(XLAG)(图7 A )、Proud综合征、Partington综合征、无脑畸形的婴儿痉挛症以及伴有癫痫的综合征性和非综合征性智力障碍。

ARX 蛋白属于配对 (Prd) 类同源域蛋白中与 Aristaless 相关的亚群。同源域转录因子在大脑发育和模式形成中起着至关重要的作用。具体而言，ARX 参与 GABA 能神经元的正常切向迁移，大多数携带该基因突变的患者发生癫痫发作可归因于此类神经元的错误定位或功能障碍以及抑制性神经传递的丧失。因此，ARX相关的发育性癫痫性脑病 (DEE) 被认为是一种“发育性中间神经元病”，该术语旨在将中间神经元的发育、迁移或功能受损引起的发育性脑疾病与中间神经元的功能缺陷或继发性丧失以及更常见的通道病区分开来。发育性中间神经元病还可能包括如上所述的 Dravet 综合征，以及由于PAFAH1B1 （也称为LIS1（图 7 B和C）或DCX（图 7 D））突变导致的经典型无脑畸形。PAFAH1B1基因编码胞浆 I 型血小板活化因子 (PAF) 乙酰水解酶的调节性 β 亚基，该亚基参与神经元间迁移和存活，而DCX编码对径向和非径向神经元间迁移到大脑皮层所必需的微管相关蛋白。在取得性发育性癫痫性脑病 (DEE) 模型中也有中间神经元病的描述，例如 ISS 的多重打击模型，尽管潜在的神经元间缺陷和机制可能不同，需要不同的针对性治疗方法。

MCD 的表型陆续在体包括局灶性皮质发育不良 II 型 (FCDII)、半巨脑畸形 (HME)、巨脑畸形 (MEG) 和发育不良性巨脑畸形 (DMEG)，主要由 mTOR 通路基因的组成性和体细胞突变引起，即AKT1和AKT3（图 7 E）、DEPDC5和MTOR（图 7 F和 G）、NPRL2（图 7 H）、NPRL3、PIK3CA和PIK3R2（图 7 I和J）、PTEN（图 7 K和L）以及TSC1和TSC2（图 7 M和N），代表了由异常神经元增殖或分化以及异常神经元迁移引起的发育性癫痫性脑病 (DEE) 的范例。在因药物难治性癫痫而接受手术治疗的儿童中，近一半是由 FCD 引起的，粗略估计，在美国有近 40 万人（Wolters Kluwer UpToDate 网站，http://www.uptodate.com/contents/evaluation-and-management-of-drug-resistant-epilepsy）。除了皮质分层异常外，FCDII 还具有大的畸形神经元，这些神经元没有（IIa 型）球状细胞或有（IIb 型）球状细胞。HME 是一种一侧半球异常大于对侧半球的疾病，而 DMEG 是一种皮质发育不良与节段性脑过度生长有关的疾病，它们的组织病理学特征与 FCDII 相似。结节性硬化症 (TSC) 是一种先天性综合症，其特征是在包括大脑在内的多个器官中开展良性肿瘤 (错构瘤)，并具有主要包括早发性癫痫、智力障碍和有时自闭症的神经系统表型，该综合症也是由肿瘤抑制基因TSC1或TSC2突变导致的 mTOR 通路失调引起的。

FCDIIb 和结节性硬化症 (TSC) 中的气球状细胞兼具神经元和胶质细胞的特征。组织病理学分析显示，畸形或巨细胞性神经元通常伴有外观正常的胶质细胞增殖增加或反应性异常的星形胶质细胞增生，而这些星形胶质细胞会过度表达特定的中间丝和其他未成熟的分子标志物。综上所述，这些发现强烈提示，细胞增殖和分化的原发性缺陷与 mTOR 病的发病机制有关。

对 FCD 患者手术切除的新皮质样本进行的电生理记录表明，在降低的 K +电导下，畸形的巨细胞神经元（而非气球细胞）在受到刺激时会产生大的 Ca2 +电流，这表明这种异常细胞类型在癫痫发生中起着重要作用。畸形的巨细胞神经元的形态和大小都与异常放电的起源有关。顺利获得电生理学、钙成像、形态学分析和建模研究，Williams 等人证明Pten（一种 mTOR 通路抑制剂）敲除的神经元表现出快速发生的肥大和更高密度的胞体近端突触，并且这些表型异常促进在更高度极化的膜电位下放电，具有更高的峰值放电率和对去极化突触输入更高的敏感性。

D'Gama 等人 使用顺利获得电穿孔取得与 FCD 和 HME 相关的Pik3ca p.H1047R 突变的细胞类型特异性 mTOR 通路激活的小鼠模型证明，兴奋性神经元和神经胶质细胞（而不是中间神经元）中的 mTOR 通路激活足以导致皮质层异常分层和过度生长。在 FCD 中，癫痫发作似乎是由一种特殊机制引发的，bbin宝盈基因检测将在下文详述。顺利获得用 4-氨基吡啶（一种作为钾通道阻滞剂的强效惊厥药）处理切除的 FCD 病变的体外维持器官型切片培养物，Avoli 等人证明了内在产生的发作样癫痫样事件。这些癫痫样事件由一种氨基酸受体介导的机制引发，该机制不依赖谷氨酸能，主要归因于 GABA A受体介导的传导。这些结果与以下观察结果一致：在某些情况下，FCDIIb 和皮质结节的发育不良组织保留了未成熟组织的特征。

7. 内在兴奋性功能障碍

7.1 电压门控Na +通道

Na +通道在轴突起始段（AIS）处密集聚集，因此，这里是神经元产生AP的主要部位（图5）。在有髓轴突中，Na +通道也在郎飞氏结处密集聚集，以允许跳跃式轴突传导。电压门控Na +通道对于神经元兴奋性的产生至关重要，因为它们产生启动和传播AP的去极化Na +电流。这些Na +电流快速激活，并在开放后几毫秒内失活，尽管一小部分缓慢失活（持续）电流在去极化期间会持续较长时间（ 251,252 ）。 NaV由一个主要的成孔 α 亚基（9 种亚型：NaV 1.1–NaV 1.9 用于蛋白质，SCN1A – SCN11A 用于基因）和辅助 β 亚基（4 种亚型：β1–β4 用于蛋白质，SCN1B – SCN4B 用于基因）组成（ 251,253 ）。α亚基的一级序列包含四个同源结构域（ DI – DIV），每个结构域包含六个预测的跨膜片段（S1–S6） ，它们在每个结构域中形成电压感应模块（S1–S4；S4 是电压传感器）和孔模块（S5 和 S6 及其连接的细胞外环）。β 亚基包含一个跨膜片段。SCN /NaV是临床使用的钠通道阻滞剂的靶点，其中包括几种抗癫痫药物 (ASM) 。SCN1A /NaV 1.1、SCN2A /NaV 1.1、SCN3A /NaV 1.1和SCN8A /NaV 1.6以及SCN1B /β1 的突变在中枢神经系统 (CNS) 中表达，是发育性癫痫性脑病 (DEE) 的重要原因。携带电压门控 Na +通道变异的患者也会增加癫痫猝死 (SUDEP) 的风险。在编码可以调节NaV特性的蛋白质的基因中也发现了与发育性癫痫性脑病 (DEE) 有关的突变，如FGF12 / FHF1。

7.1.1. Na V 1.1 通道（SCN1A）。

SCN1A编码 NaV 1.1 α 亚基，是临床上最相关的癫痫基因之一，迄今已报道了数百种突变，其相关表型范围从 Dravet 综合征（一种严重的 DEE）到较轻的 GEFS+ 以及其他疾病，如偏瘫性偏头痛。

Dravet 综合征通常是由新生杂合SCN1A突变引起的，其中大约一半是错义突变，另一半预计会产生截短的无功能蛋白质。Dravet 综合征的临床谱没有明确的界限，但核心表型是以体温升高诱发的难治性癫痫为特征，发病时间为 6 个月至 1 岁之间，随后出现多次由高热诱发和非高热独立的癫痫发作。在出生后第一年发育正常，但很快进入平台期，大多数患者表现为认知障碍。在 Dravet 综合征患者中，SCN1A突变也可以遗传自临床表现较轻的父母，有时携带体细胞嵌合体。有人提出，其他基因突变也可导致类似 Dravet 综合征的表型（包括SCN1B、HCN1、KCN2A、GABRA1、GABRG2和STXBP1 ），但伴有特异性临床表现（见下文）。因此， SCN1A突变与 Dravet 综合征之间的关联具有高度特异性。家族性癫痫 GEFS+ 综合征也可由杂合错义SCN1A突变引起，其特征为热性惊厥附加症（FS+：持续超过 6 岁的热性/高热惊厥）和非热性全身强直阵挛性惊厥 (GTCS)，有时包括失神、肌阵挛、失张力或局灶性惊厥，以及 Dravet 综合征。SCN1A错义突变也可导致散发性/家族性偏瘫性偏头痛3型 (S/FHM3)，这是一种罕见的有先兆的偏头痛，发病于青少年时期，其特征是先兆期出现偏瘫。此外，两种伴有功能取得 (GoF) 的错义突变与一种极其严重的早期婴儿DEE相关，伴有更早的癫痫发作、严重的认知和运动障碍以及多动症。

自从导致 Dravet 综合征的截短突变被确定为单倍体不足以来，人们不断认为其功能效应是单倍体不足：杂合子中功能性 NaV 1.1 蛋白减少 50% ，从而导致功能完全丧失 (LoF) ，这已在功能研究中得到证实。在转染细胞系中研究错义突变的影响不断存在争议，但大多数结果都指向 LoF，其严重程度往往与表型相关。因此， SCN1A相关癫痫的严重程度谱可能是一个陆续在体，取决于突变体的 LoF 量。一些SCN1A错义突变由于折叠/运输缺陷导致通道降解而引起 LoF ，而这种降解至少可以部分地顺利获得相互作用的蛋白质来稳定正确的折叠构象来挽救。

NaV 1.1 是 GABA 能中间神经元的主要 Na +通道，SCN1A致痫突变引起的 GABA 能中间神经元兴奋性降低，从而降低了 GABA 能抑制并导致网络过度兴奋。一项使用表达截短无义 DS 突变的敲入模型的研究报告了类似的表型，表明 Nav 1.1定位于 GABA 能中间神经元的轴突起始段，尤其是快速放电小清蛋白 (PV) 阳性的中间神经元。后续研究表明，这些小鼠还表现出合并症，包括认知和行为缺陷、共济失调、SUDEP、昼夜节律失调和睡眠功能障碍。其他几项研究，包括使用表达特定神经元亚型突变的条件小鼠模型和 GEFS+ 突变（ Scn1a R1648H/+ ）的敲入模型进行的研究，已证实 GABA 能神经元的低兴奋性是 Dravet 综合征模型中的初始病理机制，并且 LoF 的量可决定表型的严重程度。值得注意的是，Scn1a小鼠模型还可以揭示由Scn1a突变的初始效应引起的遗传修饰因子和细胞重塑，这可以调节表型，实现稳态或病理改变，包括 GABA 能神经元中 Na +通道的稳态上调和癫痫诱发的谷氨酸能神经元的过度兴奋。例如，癫痫发作与基因突变的相互作用可诱导Scn1a R1648H/+小鼠模型中的重塑，将基本无症状的表型转变为类似 Dravet 综合征的表型，这是因为兴奋性谷氨酸能神经元的兴奋性增加。总而言之，这些结果表明，人类致痫SCN1A突变小鼠模型的初始病理机制是 LoF 和至少某些亚型 GABA 能神经元的兴奋性降低。然而，这种初始功能障碍会触发稳态重塑和病理重塑，具体取决于神经元类型、年龄、遗传背景以及SCN1A突变与癫痫发作之间的相互作用。

尽管一些药物如司替戊醇、芬氟拉明或大麻二酚已被证明对某些患者有部分疗效，但 Dravet 综合征对大多数患者仍然具有耐药性。Scn1a基因靶向小鼠已用于测试治疗方法，包括传统药物治疗和新方法，包括基因治疗，在某些情况下取得了表型的显著改善。一些新方法已显示出特别有效的结果，并已进入临床试验。例如，基于反义寡核苷酸的核基因输出靶向增强 (TANGO) 方法已被用于增加 Dravet 综合征小鼠中功能性 Nav 1.1 通道的表达，当将特定的反义寡核苷酸注射到新生小鼠中时，观察到自发性癫痫发作和 SUDEP 显着减少。

散发性/家族性偏瘫性偏头痛 (S/FHM) 的突变顺利获得诱导门控修饰和增加缓慢失活的“持续性” Na +电流引起NaV 1.1 功能取得 (GoF) 。已经建立了 S/FHM 突变的基因靶向小鼠模型，这些模型表现出皮质扩散性抑制 (CSD) 的促进/自发产生，这是有先兆但无癫痫发作的偏头痛的病理机制。遗传和急性模型表明，这些突变会诱导 GABA 能神经元的过度兴奋，导致细胞外 K +增加和神经元活动的钳制去极化阻滞。在 p.T226M 突变中也观察到了非常轻微的 GoF，导致极其严重的早期婴儿SCN1A 发育性癫痫性脑病 (DEE)，但现在尚不清楚如此轻微的变化如何诱发严重的表型。

7.1.2. Na V 1.2 通道 ( SCN2A )。

SCN2A编码 NaV 1.2钠通道，该通道广泛表达于中枢神经系统，尤其是在皮质和海马谷氨酸能神经元中。这些是啮齿动物出生后前 10 天轴突起始段 (AIS) 和郎飞氏结的主要 Na +通道；然后它们部分被SCN8A /NAV 1.6取代。人们认为近端 AIS 中的 NaV 1.2通道促进向胞体反向传播。在成人大脑中，NaV 1.2也存在于细突起中，大概是末端前轴突的远端无髓鞘部分。

第一个明确与SCN2A突变相关的癫痫综合征是良性家族性新生儿/婴儿癫痫 (BFNIS)，其特征是轻微的表型。随后，研究表明SCN2A突变可导致多种神经发育障碍，包括不同严重程度的 DEE。发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变通常为新生突变，约 80% 为错义突变。约 60% 的SCN2A 发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者在出生后 3 个月内发病。所有新生儿-婴儿早期发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者均表现为智力障碍。其中约 50% 具有可变的癫痫发作类型，而其他患有 Ohtahara 综合征（新生儿痉挛或强直性癫痫发作以及具有爆发抑制模式的 EEG），有时开展为 West 综合征、Lennox-Gastaut 表型或伴有早期婴儿游走性局灶性癫痫 (EIMFS)。婴儿和儿童期发病的发育性癫痫性脑病 (DEE) 约占总数的 40% 。表型与发病年龄相关。一般在 3 个月至 1 岁之间发病的患者患有 West 综合征，可能开展为 Lennox-Gastaut 表型。1 岁后发病的患者通常表现出可变的癫痫发作表型，具有发育/认知延迟和自闭症特征，这些特征可能在癫痫发作前出现。

转染细胞系中的功能分析显示，基因型-表型之间存在一定的相关性。GoF 突变与轻度良性新生儿/婴儿癫痫以及新生儿/早期婴儿DEE相关，这些疾病可能对Na +通道阻滞剂治疗有反应，而LoF突变与婴儿/儿童癫痫性脑病或不伴癫痫发作的神经发育障碍（自闭症和智力障碍）相关。然而，由于表型部分重叠，在这些GoF和LoF突变体中识别基因型-表型相关性较为困难。

对杂合敲除Scn2a ( Scn2a +/− ) 小鼠脑切片的记录显示，Na v 1.2 除了已确定的轴突作用外，还在前额皮质的锥体神经元中发挥重要的树突功能，其单倍体不足会损害突触可塑性和突触强度，即使在出生后发育后期单个神经元中的Scn2a表达降低也是如此。然而，这些研究表明，与Scn1a模型不同， Scn2a +/−小鼠具有相对较轻的表型，包括短暂失神样癫痫、空间记忆缺陷但恐惧记忆增强，以及自闭症特征 。携带严重亚等位基因突变 Δ1898的 Scn2a小鼠模型表现出更严重的表型，具有明显的自闭症样特征。另外两项研究表明，Scn2a的完全缺失或表达降低均会矛盾地诱导谷氨酸能神经元的过度兴奋。总之，这些研究结果表明，可能需要将SCN2A降低至单倍体不足以上才能诱导严重的表型。已经建立了复发性 GOF 突变 R1882Q 的敲入小鼠模型，结果显示杂合小鼠表现出皮质锥体神经元的过度兴奋，并在 PN1 时发生自发性癫痫，在 PN13 至 PN30 之间过早死亡。有趣的是，顺利获得特定的反义寡核苷酸降低 NaV 1.2 的表达可减少癫痫发作并延长寿命。

7.1.3. Na V 1.3 通道 ( SCN3A )。

SCN3A编码 NaV 1.3 Na +通道，其功能尚未完全确定。SCN3A在胚胎发育过程中广泛表达于脑内，且水平较高，之后表达下调（251 ）。

SCN3A相关临床表型范围很广，包括伴有智力障碍的轻度癫痫、常与多小脑回畸形相关的早期婴儿 DEE，以及与不伴癫痫的多小脑回畸形相关的言语和口腔运动功能障碍。相对较轻的新生儿-儿童期局灶性癫痫 是该表型中最轻的表型。在表达突变SCN3A 的雪貂中，大脑皮层折叠和神经元迁移被破坏。转染人类细胞系的功能研究表明，大多数与严重人类表型相关的SCN3A突变表现出显著的 GoF，尤其会诱导持续性 Na +电流的大幅增加。据报道，某些SCN3A变体会因电流密度降低而导致 LoF。杂合成年Scn3a +/−敲除小鼠作为SCN3A LoF 突变的模型进行研究，但它们没有表现出发育性癫痫性脑病 (DEE) 的特征。

7.1.4. Na V 1.6 通道（SCN8A）。

SCN8A编码 NaV 1.6 ，它是成熟兴奋性神经元有髓轴突的轴突起始段和郎飞氏结中的主要 Na +通道。

SCN8A的新生杂合突变已被鉴定为具有多种表型。大多数患者表现为 DEE，伴有多种癫痫发作类型和早发性癫痫、严重智力障碍和运动障碍，并且发生 SUDEP 的风险较高。其他患者表现出较轻的表型，包括良性家族性婴儿癫痫 (BFIS) 和具有中间表型的癫痫，或伴有失神发作的全身性癫痫。一些患者表现出智力障碍、自闭症或运动障碍，但没有癫痫。约 20% 的患者有复发性突变。

导致发育性癫痫性脑病 (DEE) 或轻度癫痫的突变会诱发 GoF，表现为激活的电压依赖性负移、失活的电压依赖性正移、通道失活减慢、持续电流或复苏电流增加。这些功能性变化均与神经元兴奋性过高相一致，这已在转染的培养神经元中得到证实。导致智力障碍、自闭症或运动障碍但不伴有癫痫的其他突变会诱发 LoF，甚至可能是完全性的 LoF。大量GoF 可诱导 AP 生成减少，类似于 LoF 突变。在失神癫痫患者中已发现 LoF 突变，杂合 LoF 小鼠模型可重现这种表型。

现在已建立了SCN8A 发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变的标准全局敲入小鼠模型和条件性 floxed 敲入小鼠模型。总体而言，敲入小鼠表明SCN8A GoF 突变足以诱发某些兴奋性神经元亚型的过度兴奋，从而导致严重癫痫发作和致死表型。相比之下，携带 LoF SCN8A突变 的自发性小鼠模型则表现出与智力障碍和/或运动障碍（无癫痫）患者相似的表型。

部分SCN8A GoF 突变患者对高剂量钠通道阻滞剂有反应，但现有的阻滞剂并非针对特定亚型，长期高剂量治疗可能引起不良反应。最近的一项研究使用反义寡核苷酸将Scn8a表达降低 25% 至 50%，结果显示在Scn8a基因敲入小鼠模型中，癫痫发作和死亡均有所延迟。这些基因方法对SCN8A具有高度特异性，但在转化应用之前，需要解决寡核苷酸递送和半衰期问题。

7.1.5. Na +通道的辅助亚基。

SCN1B编码“辅助”β1 Na +通道亚基，该亚基广泛表达于不同器官，包括中枢神经系统。β亚基最初被称为辅助，因为它们不直接形成通道，但调节α亚基的性质和膜递送。bbin宝盈基因检测现在知道，它们是多功能分子，除了直接调节α亚基外，还在多种组织中发挥多种重要作用，包括细胞粘附和迁移、神经元寻路、束状形成和神经突生长。β亚基突变可改变许多功能，包括对所有α亚基的调节，因此它们与癫痫、神经退行性疾病、神经性疼痛、心律失常和癌症有关。SCN1B 突变已在多种癫痫表型中被发现。在最初被纳入 Dravet 综合征谱的发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者中发现了纯合SCN1B突变。然而，现已明确其临床特征与 Dravet 综合征不同，表现为更早发作的癫痫和更严重的神经发育表型，包括精神运动、停滞或退化以及小头畸形。

转染细胞系中的SCN1B 发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变功能分析已鉴定出共表达 α 亚基的 LoF 调节或不同共表达 α 亚基中复杂门控修饰的诱导。纯合敲除Scn1b −/−小鼠表现出自发性癫痫发作和高死亡率。从这些小鼠中取得的脑切片中的皮质神经元表现出锥体兴奋性神经元和 GABA 能快速放电中间神经元的兴奋性功能障碍。GABA 能中间神经元兴奋性过低，而锥体神经元的功能障碍更为复杂，其中部分亚群在低电流注入时表现出过度兴奋，在高刺激强度时表现出过低兴奋。

7.2 电压门控 K +通道

K +通道是离子通道中最具多样性的一类，可根据每个亚基的跨膜区数量和门控机制分为不同的家族。电压门控K + (KV )通道由四个亚基组成，每个亚基包含六个跨膜区段、由S1至S4区段组成的电压传感器模块，以及由S5、S6及其连接环组成的孔区，类似于NaV通道。它们产生对抗去极化电流作用的复极化电流，并参与不同的癫痫性脑病。

7.2.1. M电流K +通道（K V 7，KCNQ）。

已鉴定出5 个KCNQ基因编码 KV7K +通道，它们可以形成同四聚体和异四聚体。在神经系统表达的 4 个通道 ( KCNQ2–5 ) 中，3 个 (特别是KCNQ2，还有KCNQ3和KCNQ5 ) 携带发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变。KCNQ2和KCNQ 3 在许多脑区表达，而KCNQ 5 的表达较为有限。它们产生 M (毒蕈碱受体抑制) 电流，这是一种在亚阈值膜电位激活的缓慢非失活 K+ 电流 ( 319 ) 。KCNQ2关联的发育性癫痫性脑病 (DEE) 在婴儿早期发病，以运动障碍和不同程度的智力障碍为特征。EEG 通常最初显示爆发抑制模式，随后可能开展为多灶性癫痫样活动。KCNQ3和KCNQ5 发育性癫痫性脑病 (DEE) 的严重程度各不相同，部分患者表现出智力障碍，但似乎没有癫痫。这三种KCNQ基因突变也可导致“良性家族性新生儿癫痫”(BFNS)，症状轻微且具有自限性。

根据亚细胞定位，KV通道可以调节神经元兴奋性的特定特征。体细胞-树突通道被反向传播的 AP 强烈激活，衰减重复发放，并参与后超极化 (AHP) 的中速和慢速成分，从而决定不应期并调节放电频率。在体周区域，M 电流的慢速激活会降低神经元对持续刺激的放电，诱导放电频率适应。轴突 KV通道主要顺利获得稳定静息膜电位发挥作用，导致轴突 NaV 通道 ( 323 – 325 ) 和突触前 Ca 2+ 通道的激活增加，从而调节突触释放。KCNQ2 和 KNCQ3也在GABA能中间神经元中表达。

大量体外研究已经调查了KCNQ 发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变在细胞系或非洲爪蟾卵母细胞中的功能效应。大多数研究一致认为，LoF 常导致单倍体不足，是轻度和自限性 BFNS 的病理生理机制。发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变可诱发更严重的 LoF，并伴有显性负效应。一份报告显示，复发性 p.A294V KV 7.2孔突变不会改变电流的性质，但会诱发 LoF，从而改变 KV 通道的亚细胞定位( 329 )。发育性癫痫性脑病 (DEE) 也可能由 GoF 引起，在这种情况下，疾病的严重程度与功能改变的严重程度相关。第一个表达KCNQ2显性负突变体的转基因小鼠模型表现出自发性局灶性和全身性强直阵挛性癫痫发作、海马相关记忆受损和明显的多动症，但也有海马细胞丢失，而这些在患者中并未观察到。携带 p.T274M 突变的第一个KCNQ2 -发育性癫痫性脑病 (DEE) 敲入模型显示 M 电流总体减少 70–80% 。KCNQ2 T274M /+小鼠表现出自发性全身性癫痫发作和空间学习与记忆受损，但没有表现出重大结构性脑缺陷或神经元死亡，这与在患者中观察到的临床特征一致。在小清蛋白阳性的中间神经元中选择性删除KCNQ2和KCNQ3会增加它们的放电，导致兴奋性突触活动的稳态增强。该模型始终显示出由印防己毒素诱发的癫痫发作的潜伏期缩短。

7.2.2 延迟整流 K +通道（K V 1.1/ KCNA1；K V 1.2/ KCNA2；K V 2.1/ KCNB1；K V 8.2/ KCNV2）。

7.2.2.1. K V 1.1 (KCNA1) 和 K V 1.2 (KCNA2)。

KCNA2编码 K V 1.2 振动器型电压门控 K +通道亚基，该亚基在兴奋性和抑制性神经元中均有高表达，尤其是在轴突中。K V 1.2 通道产生延迟整流 K +电流，这是 AP 期间复极化电流的重要组成部分。K V 1.2 通道与 K V 1.1 通道具有高度同源性，但需要更强的去极化才能激活。K V 1.1 和 K V 1.2 亚基可以产生异聚钾通道，其特性介于各自的同聚体之间。K V 1.1 和 K V 1.2 亚基与细胞粘附分子 (CAM) 相关，包括 LGI1，这有助于它们的亚细胞定位。KCNA2 -发育性癫痫性脑病 (DEE) 临床特征与体外研究的突变效应相关，可导致强 GoF、混合 GoF 和 LoF 以及负显性 LoF。强 GoF 变异患者在 5 至 15 个月大时发病，表现为智力障碍、共济失调和小脑萎缩，常伴有全身性癫痫发作。混合 GoF 和 LoF 效应的变异患者在新生儿期至 6 个月大时发病，表现为难治性全身性和局灶性癫痫发作以及发育迟缓。显性负性 LoF 变异患者的特征可能不太严重。LoF 机制与 K +通道的经典作用和 K V 1.2 突变小鼠的表型一致。纯合基因敲除小鼠表现出严重的癫痫发作和早期死亡，杂合基因敲除小鼠对惊厥剂更敏感，尽管它们不会表现出自发性癫痫发作。携带化学诱导的 LoF 错义突变的杂合和纯合“ Pingu ”小鼠均表现出运动异常。由于 KV1.2通道在兴奋性和抑制性神经元中均有表达，因此KCNA2突变的细胞机制尚不完全清楚。它们的复极化作用有助于维持高放电率和设定静息膜电位。来自 LoF 小鼠模型的记录显示了神经元放电的对比改变， Kcna2敲除小鼠的甘氨酸能神经元兴奋性过低，而Pingu小鼠的小脑篮状细胞兴奋性过高。虽然详细的病理机制仍不清楚，但识别 GoF 或 LoF 效应可为精准医疗方法中的治疗给予重要信息。事实上，最近的研究表明，K +通道阻滞剂 4-氨基吡啶可在体外拮抗由KCNA2变异引起的 GoF 缺陷，并可有效减轻携带 GoF KCNA2突变的患者的症状。在一些发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者中也发现了KCNA1 LoF 突变，从而将该基因的病理谱扩展到严重癫痫。

7.2.2.2. K V 2.1 (KCNB1) 和 K V 8.2 (KCNV2)。

KCNB1编码 KV 2.1成孔和电压感应 α 亚基，有助于产生延迟整流 K +电流。它在哺乳动物大脑的兴奋性和抑制性神经元中均有表达，并定位于胞体、近端树突和轴突起始段。KV 2.1对于感知和稳态调节兴奋性很重要，因为它的活性可以顺利获得磷酸化抑制；神经元活动的增加会诱导去磷酸化，从而导致延迟整流电流增加，最终导致神经元兴奋性降低。最近有报道称，早发性发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者存在KCNB1突变(。KCNB1相关的发育性癫痫性脑病 (DEE) 涵盖了广泛的神经发育障碍，具有不同类型的癫痫发作、主要语言障碍和行为障碍。大多数变异是从头发生的，主要由位于电压传感器和孔结构域的错义变异组成。COOH 末端结构域的截短变异与不太严重的癫痫表型相关，尽管认知/行为障碍仍然很严重。转染细胞的功能研究表明了各种缺陷，包括离子选择性丧失、电导降低和显性负效应，以及对门控特性的较轻微影响（347、350、351 ），这些缺陷会导致功能下降和神经元兴奋性增加。Kcnb1 − /−小鼠表现出海马回路过度兴奋，但没有自发性癫痫发作，尽管它们表现出癫痫发作易感性增加。电压门控钾通道亚基KV8.2由KCNV2基因编码，在以同源四聚体表达时为沉默亚基，但当与其他 KV2 通道共组装为异源四聚体时，可增加 KV2电流，例如在海马锥体神经元中，它与 Kv2.1 共定位，并有助于延迟整流钾电流的产生( 352 , 353 ) 。编码电压门控钾通道亚基 KV8.2 的 KCNV2 基因中从头LoF变异已在少数发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者中被发现，并导致小鼠癫痫易感性。

7.2.3. 快速 K +通道（K V 3.1 / KCNC1和 K V 4.1–4.3 / KCND）。

KCNC1编码 KV 3.1通道，该通道优先在产生高频放电的神经元中表达，包括大脑皮层、海马和杏仁核中含小清蛋白的 GABA 能中间神经元、听觉脑干神经元、小脑颗粒细胞和丘脑网状核的神经元。在快速放电 GABA 能神经元中，KV 3.1通道定位于近端树突、胞体、轴突小丘和突触末梢，但在远端树突中未发现。KV 3.1通道与其他 KV通道的区别在于其激活和失活的动力学非常快，并且激活的电压依赖性向去极化电位移动。这些特性被优化以促进产生高达数百赫兹的高放电率。KCNC1 突变已被发现存在于早发性发育性癫痫性脑病 (DEE) 和无癫痫发作的智力障碍患者中。突变体已在非洲爪蟾卵母细胞中得到功能性表征。所有已表征的突变都导致部分或完全 LoF，其中一些突变会诱导负显性，导致杂合子电流减少 50% 以上 。这些结果与快速放电神经元兴奋性过低是KCNC1 DEE的主要致病机制相一致。敲除Kcnc1 −/−小鼠具有微妙的表型，并且尚无携带人类KCNC1突变的小鼠模型。

KCND1-3编码A 型电压门控钾通道 Shal 家族的 KV4.1-3α 亚基，该通道可产生快速失活的外向钾电流，对可兴奋细胞的膜复极化至关重要。KCND2 的新生杂合错义变体 p.V404M与2 个月大的发育性癫痫性脑病 (DEE) 有关。对非洲爪蟾卵母细胞进行的功能分析显示，电流动力学改变，失活减少，与 GoF 一致，但尚未研究其对神经元兴奋性的影响。

7.2.4. 非灭活 K +通道。

ether-a-go-go (EAG) 钾通道家族由KCNH1和KCNH5组成，它们分别编码 KV10.1 ( EAG1) 和KV10.2 (EAG2) 通道。它们产生非失活的电压依赖性 K +电流，在表达系统中可以形成异源通道复合物，其中 KV10.1 的缓慢激活占主导地位。KCNH1杂合错义突变已被发现存在于患有 Zimmermann-Laband 和 Temple-Baraitser 综合征的患者以及患有未分类综合征和具有广泛表型谱的智力障碍和癫痫的患者中 。癫痫是大多数KCNH1相关综合征患者的关键表型特征，这些患者表现为全身性和局灶性强直阵挛性癫痫发作 ( 367,368 )。在细胞系中对KCNH1突变体进行的功能研究表明，激活的电压依赖性左移且失活动力学减慢，与 GoF 一致，尽管尚不清楚这种效应如何导致观察到的表型。在少数发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者中发现了KCNH5的新生杂合错义变体。转染细胞系中的功能分析表明，激活的电压依赖性发生了强烈的超极化移位，并且激活速度加快，与 GoF 一致。

7.2.5. Ca 2+激活K +通道。

KCNMA1编码大电导 K Ca 1.1 Ca 2+激活 K +通道（“大 K + ”，BK）的成孔 α 亚基，该通道由去极化和细胞内 Ca 2+激活。K Ca 1.1 广泛分布于可兴奋和非兴奋细胞中。在大脑和肌肉中的表达水平最高，BK 通道是神经元兴奋性和肌肉收缩性的关键调节器。在兴奋性和抑制性神经元中，BK 通道都与 AP 复极化和后超极化有关，从而影响 AP 的形状、频率和传播。KCNMA1的杂合新生错义突变与广泛的表型谱相关，主要以大脑和肌肉功能障碍为特征。KCNMA1关联的发育性癫痫性脑病 (DEE) 的特征是癫痫、运动障碍和智力障碍的异质性组合。

在转染KCNMA1突变的细胞系中进行的功能分析表明，LoF 和 GoF 效应都与表型特征相关。虽然携带 GoF 和 LoF 变异的患者之间癫痫发作的分布没有差异，但 LoF 突变患者普遍存在神经发育和脑结构异常。现在还没有在患者中发现携带突变的动物模型。Kcnma1 − /−小鼠表现出共济失调、震颤以及协调性和空间学习能力受损。药物抑制 K Ca 1.1 通道会在动物中诱发震颤和共济失调，但可能用于治疗 GoF 突变。

7.2.6. Na +激活K +通道。

KCNT1编码 KNa 1.1亚基，该亚基具有经典的六跨膜段结构，形成四聚体 Na +激活 K +通道（也称为 Slack、KCa4.1 或 Slo2.2）。KNa 1.1由细胞内 Na +和电压激活，并在不同器官中表达，包括神经系统、心脏和肾脏。在中枢神经系统中，它与 KNa 1.2（由基因 KCNT2 编码）具有不同的表达模式，但这两个亚基可以共定位并形成异聚通道（。KNa通道可以调节不同类型神经元的内在兴奋性和放电特性。特别是，它们有助于产生 AP 放电后的缓慢后超极化，从而诱导 Na +顺利获得 NaV 通道内流。

KCNT1突变会导致不同的表型，包括 DEE。新生杂合突变首次在伴有游走性局灶性癫痫（EIMFS，也称为婴儿恶性游走性部分性癫痫 (MMPSI)）的婴儿癫痫中发现。EIMFS 的特点是在生后 6 个月内出现难治性局灶性癫痫和癫痫持续状态。神经系统状态逐渐恶化，出现进行性肌张力低下和严重的发育停滞。新生杂合突变也在严重的常染色体显性夜间额叶癫痫 (ADNFLE)、睡眠相关性运动亢进性癫痫 (SHE) 和其他不太常见的发育性癫痫性脑病 (DEE) 表型中被发现。

已鉴定的突变会诱导较大的 GoF，从而增加 K Na 1.1电流幅度 ，而来自患有严重全身性癫痫和髓鞘形成延迟的患者的一个杂合 LoF 变体 (p.F932I) 会导致 K Na 1.1 运输受损。p.Y796H GoF KCNT1突变的敲入小鼠表现出早发性癫痫。尽管 K Na 1.1 会增加原代培养中的兴奋性和抑制性皮质神经元中的 K Na电流，但亚阈值电压的电流增加仅发现于抑制性神经元中，导致抑制性神经元特异性的兴奋性和 AP 产生受损。GoF KCNT2突变也会导致发育性癫痫性脑病 (DEE) 。使用 I 类抗心律失常药物奎尼丁阻断KCNT GoF 突变体，由于剂量限制性的脱靶效应、血脑屏障 (BBB) 渗透性差以及效力低，在患者中显示出不同的成功率。

7.3. Ca2 +通道

电压门控钙离子通道对许多生理功能至关重要；在神经元中，它们参与神经元兴奋性，并在突触水平介导同步递质释放。电压依赖性钙离子电流由单体α1亚基产生，这些单体α1亚基具有典型的四个结构域，每个结构域包含六个跨膜片段。根据通道激活的膜电位范围和对药物的敏感性，可将10个克隆的α1亚基分为三个家族：高电压激活的二氢吡啶敏感通道（L型；CACNA1S /Ca V 1.1、CACNA1C /Ca V 1.2、CACNA1 /Ca V 1.3和CACNA1F /Ca V 1.4），高/中电压激活的二氢吡啶不敏感通道（P/Q、N和R型；CACNA1A /Ca V 2.1、CACNA1B /Ca V 2.2和CACNA1E /Ca V 2.3），以及低电压激活通道（T型；CACNA1G /Ca V 3.1、CACNA1H /Ca V 3.2和CACNA1I /Ca V 3.3）。有人提出，L 型通道可能与癫痫样阵发性去极化移位的产生有关，并且可能成为癫痫的治疗靶点。然而，除了蒂莫西综合征（一种由CACNA1A /Ca V 2.1 GoF 突变引起的严重多器官疾病，存活患者可能患上癫痫和自闭症）(外，尚无关于 L 型通道直接参与发育性癫痫性脑病 (DEE) 的报道。至少对于高压激活通道而言，α1 亚基的功能特性和细胞内运输可受附加亚基（包括 β 亚基、α2δ 亚基和 γ 亚基）的调节。

7.3.1. T型通道。

T 型通道 ( CACNA1G/H/I、 CaV3.1–3 )在整个神经系统中广泛表达。T 型通道的电压依赖性开放发生在相对负的膜电位时，并且使细胞膜去极化，从而促进 AP 的产生。此功能在某些中枢神经元中尤其重要，在这些神经元中，T 型通道在树突中特别丰富，它们在树突中增强亚阈值突触后电位并促进电紧张信号向细胞体传播。它们还参与发放 AP 的反弹爆发，支持各种形式的神经起搏，特别是在丘脑皮质网络中，该网络的功能障碍与失神性癫痫有关。CACNA1G /Ca V 3.1 和CACNA1H /Ca V 3.2的多态性会导致一般轻度 GoF，已被确定为特发性全身性癫痫的危险因素。最近在婴儿期发病的发育性癫痫性脑病 (DEE)  和各种神经发育表型（包括伴有认知障碍、肌张力低下和癫痫的发育性癫痫性脑病 (DEE) ( 400 ) ）患者中发现了 CACNA1G /Ca V 3.1和CACNA1I / Ca V 3.1 的新生杂合错义变异。功能影响与 GoF（包括CACNA1I/ Ca V 3.1 变异体的静息膜电位持续 Ca 2+电流）或混合 GoF 和 LoF 一致。CACNA1H /Ca V 3.2参与发育性癫痫性脑病 (DEE) 的证据更为有限。现在尚无针对T型通道DEE突变的基因靶向动物模型。

7.3.2. P/Q型Ca 2+通道。

CACNA1A编码 Ca v 2.1 Ca 2+通道，该通道产生高电压激活的 P/Q 型 Ca 2+电流，并具有中等程度的电压依赖性失活。CACNA1A在中枢神经系统中广泛表达，对多种神经元亚型中快速同步释放神经递质至关重要。CACNA1A突变与发作性共济失调 2 型 (EA2)、脊髓小脑共济失调 6 型 (SCA6) 和家族性偏瘫性偏头痛 1 型 (FHM1)  有关，最近还与严重智力障碍、运动障碍和发作性共济失调 ( 61 , 405 ) 有关。在转染细胞系中进行的CACNA1A DEE突变功能表征研究产生了有争议的结果，因为已报道了LoF（靶向细胞膜的通道减少）和GoF（活化曲线超极化移位）效应( 406 )。CACNA1A DEE小鼠模型尚未建立。

7.3.3. N型Ca2 +通道。

CACNA1B编码 Ca v 2.2 N 型 Ca 2+通道，该通道产生高电压激活的 Ca 2+电流，并具有中等电压依赖性失活。CACNA1B在整个中枢神经系统中表达，并与CACNA1A协同或互补作用，产生介导神经递质释放的突触前 Ca 2+通量（401 ）。CACNA1B 的表达被认为对出生后早期的神经传递至关重要，因为在大多数成熟突触中 Ca v 2.2 通道会被 Ca v 2.1 通道取代。特别是，Ca v 2.2 与异步突触释放有关，这种释放发生在 AP 后几十秒内。Ca v 2.2 可能还参与了突触可塑性、突触形成、基因转录、神经元存活和未成熟神经元迁移。在一种严重的常染色体隐性遗传性早熟型脑脊髓炎 (DEE) 中发现了CACNA1B变异，其特征包括发育迟缓、小头畸形、无法行走或说话、早发性难治性癫痫、肌阵挛/运动障碍、频繁喂养困难以及过早死亡的高风险。预计已鉴定的变异会截断 Ca v 2.2 蛋白，导致 LoF 和单倍体不足，尽管基因型-表型关系尚不清楚。现在尚无已鉴定人类变异的基因靶向小鼠模型，但Cacna1b −/−小鼠模型表现出明显的神经发育异常，包括异常的运动活动和记忆障碍。

7.3.4. R型Ca2 +通道。

CACNA1E编码中等电压激活的 CaV2.3Ca2 +通道，该通道产生具有快速电压依赖性失活的 R 型 Ca2 +电流。它在中枢神经系统中高度表达，并参与产生突触末梢的Ca2 +内流，从而启动神经递质的快速释放。CACNA1E突变会导致严重的常染色体显性 DEE，伴有大头畸形、肌张力低下、早发性难治性癫痫、严重的神经发育障碍和运动功能亢进。转染细胞系中CACNA1E变体的功能分析大多显示 GoF 效应，伴随激活促进和失活减慢，这与神经递质释放增加和网络过度兴奋相一致。其他变体预计会产生截短的无功能蛋白质和单倍体不足。Cacna1e −/−基因敲除小鼠没有表现出明显的神经系统表型。

7.4 其他阳离子通道

7.4.1. 电压独立的Na +通道。

钠漏 NALCN 通道 (Na VI 2.1) 主要在神经元中表达，它对设定静息电位和控制神经元兴奋性至关重要。NALCN 编码一个电压非依赖性、非失活阳离子通道，该通道可渗透 Na + 、 K + 和 Ca 2+，产生背景 TTX 抗性的 Na + 漏电流 ( 411 , 412 )。常染色体隐性错义和无义NALCN突变已被发现于出生时或婴儿早期发病的发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者中，其特征是不同程度的肌张力低下、言语障碍和智力障碍（伴有精神运动迟缓和特征性面容的婴儿肌张力低下，IHPRF) 。随后的研究发现，杂合新生NALCN错义变异可导致先天性肢体和面部挛缩、肌张力低下和发育迟缓（CLIFAHDD）（414,415 ）。转染细胞系的功能研究产生了有争议的结果，显示两种综合征均存在GoF、LoF或显性负效应（415,416 ）。Nalcn -/-基因敲除小鼠呼吸节律严重紊乱，并在出生后24小时内死亡。

7.4.2. 超极化激活环核苷酸门控通道。

超极化激活环核苷酸门控 (HCN) 通道是 Na + /K +通透性通道，在电压低于 −50 mV 的超极化下可激活该通道。cAMP 和 cGMP 直接与细胞内的环核苷酸结合结构域结合，使 HCN 通道的激活曲线移至更正的电压，从而增加通道活性。已知的四种 HCN 亚型 (HCN1-4) 具有类似于 K +通道的二级结构。HCN1 和 HCN2 是脑中表达的主要亚型，主要在躯体树突中表达。神经元中 HCN 通道产生的超极化激活电流 ( Ih或Iq )具有去极化作用，有助于设定静息膜电位、形成突触输入，并产生与起搏和躯体树突振荡有关的有节奏的同步神经元活动。

新生显性错义HCN1变异最初是在具有 Dravet 样表型的发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者中发现的，但随后与更广泛的表型谱相关，从轻度全身性癫痫或 GEFS+ 到严重的早发性发育性癫痫性脑病 (DEE) 。细胞系中的功能研究确定 GoF 是主要的病理生理机制，而 LoF 对有限数量的变异具有显性负效应。敲除HCN −/−小鼠表现出运动学习障碍和空间记忆改变，但没有发育性癫痫性脑病 (DEE) 表型，而 p.M305L 突变的敲入小鼠表现出发育性癫痫性脑病 (DEE) 。CHO 细胞和锥体神经元中的功能分析表明，p.M305L 突变导致通道的组成性激活。

7.5 Na + -K + -ATPase泵

Na + -K + -ATPase (NKA) 离子泵是一种普遍存在的跨膜酶，负责高等真核细胞中跨质膜进行 Na +和 K +离子的主动交换。NKA 由一个大的催化 α 亚基以及一些较小的 β 和 γ 亚基组成，这些亚基可调节 α 亚基的膜暴露和活性。在神经组织中，NKA 产生外向电流，促进静息膜电位，并驱动次级主动转运，包括 Na + /H +和 Na + /Ca 2+交换、K + -Cl −共转运以及 Na +依赖性神经递质的摄取。

已知的 α 亚基亚型有 4 种（α1–4），由 4 个旁系同源基因（ATP1A1-4）编码，具有发育和组织表达特异性。α2 和 α3 亚型分别由ATP1A2和ATP1A3编码，主要在中枢神经系统中表达。ATP1A2 /A3的体质性杂合突变与多种常染色体显性神经系统疾病有关，包括家族性偏瘫性偏头痛 (FHM)、快速发作性肌张力障碍-帕金森病 (RDP)、儿童交替性偏瘫 (AHC)、小脑性共济失调-反射消失-进行性视神经萎缩 (CAPOS) 以及复发性脑病伴小脑性共济失调 (RECA) 。癫痫和智力障碍可能与 FHM 和 AHC 同时发生，在极少数具有 ATP1A2 或 ATP1A3 突变的患者中描述了严重的癫痫（428,429）。早期致死性胎儿积水、宫内生长受限、关节弯曲、小头畸形、多小脑回和呼吸驱动缺乏与ATP1A2的纯合截短突变有关。Vetro 和合作者在大量患者中研究与皮质发育畸形不同程度相关的发育性癫痫性脑病 (DEE) 的遗传原因，发现 22 名患者携带新生或遗传的杂合ATP1A2/A3突变。大多数患者表现为早期（通常是新生儿期）发作的癫痫，具有多灶性或游走性模式。一种独特的“严重”表型，以多小脑回畸形或进行性脑萎缩和癫痫为特征，导致早期死亡。对两名多小脑回畸形患者的全脑神经病理学分析表明，其发病机制主要为神经系统疾病，并伴有血管和软脑膜异常。在转染了不同突变的 COS-1 细胞中进行的功能研究表明，其存在 LoF 机制，不同突变的严重程度分布范围很广，从而不同程度地损害了 NKA 泵活性。与大多数严重表型相关的突变会导致 COS-1 细胞存活率下降。有趣的是，PRRT2基因的缺陷与癫痫等阵发性疾病有关（见第 8 节），该基因与 α3-NKA 共表达，并且是多个脑区 α3-NKA 的生理激活剂。

8. 突触传递和可塑性功能障碍

尽管过度兴奋最直接的病因在历史上普遍与离子通道基因突变有关，但突触传递功能障碍正逐渐成为癫痫和DEE的主要原因。“突触病”一词由此诞生，其本质含义是突触信息传递异常会严重影响网络兴奋性、兴奋/抑制(E/I)平衡以及神经系统发育，从而引发癫痫。

在过去的30年里，突触传递机制已在最细微的分子细节上得到很大程度的阐明。一些生理上重要的分子调控因子调控神经递质（NT）在突触前释放，并在突触后将其信息解码为生物反应。生物学告诉bbin宝盈基因检测，一个过程越重要，其控制的复杂性就越高。因此，基因突变对其中一些调控因子造成影响的可能性相对较大。

到达神经末梢的AP诱发的神经递质释放基于小细胞器、突触囊泡 (SV) 的胞吐融合。突触囊泡是真实的纳米机器，它顺利获得突触前电压依赖性通道感知 Ca 2+进入，并顺利获得激活 SNARE 介导的融合机器触发胞吐，该融合机器将 SV 整合到突触前膜中并将其内容物释放到突触间隙中。最终，顺利获得在不同活动模式下发生的不同内吞机制，可以回收具有 SV 能力的膜贴片。内吞作用会再生新的 SV，这些 SV 由神经末梢顺利获得 SV 相关液泡 H + -三磷酸腺苷酶 (vATPase) 产生的活性质子梯度加载。突触小泡被组织成不同的功能池，包括1 ) 易于释放池 (RRP)，由可立即募集用于胞吐的 SV 组成；2 ) 回收池 (RP)，由可快速募集以补充活动时耗尽的 RRP 的 SV 组成；3 ) 静息池 (ResP) 代表活动时不能立即释放的 SV 储备。

在提及突触传递和可塑性的改变时，需要考虑一些问题。除了突触后受体和支架蛋白外，兴奋性和抑制性突触的突触前成分共享NT释放的大部分促动器，原则上，它们应该受到突变诱导的蛋白质功能障碍的同等影响，而不会导致兴奋/抑制平衡的净变化。然而，兴奋性和抑制性神经元中差异表达的蛋白质或蛋白质功能障碍的不同影响通常意味着影响网络兴奋性和/或兴奋/抑制平衡的明显表型。例如，参与SV循环和RRP补充的蛋白质对于高频放电神经元（例如，PV阳性中间神经元）的正常功能比对兴奋性神经元更为重要。

另一个重要问题是基础突触强度和短期可塑性机制各自的权重。短期可塑性是网络活动和兴奋性的基本决定因素，因此在癫痫发生中起着核心作用。由于神经元并非发射单个动作电位 (AP)，而是发射一系列 AP，因此短期可塑性现象（例如抑制或易化）对网络计算活动（包括突触输入的频带滤波或模式检测活动）有很强的影响。

突触传递是神经网络层面兴奋性的主要决定因素。单神经元层面的内在兴奋性主要受神经元大小及其输入电阻以及电压依赖性离子通道表达水平和功能的影响，尤其是在轴突起始段，即AP起始点。然而，在突触连接的神经元群体层面，内在兴奋性并非决定网络发放和爆发行为及其同步性的唯一因素。抑制性突触的作用是在时间和空间上限制兴奋波，而兴奋性突触连接由于其短期可塑性，在建立网络活动中发挥着重要作用。

大量基因突变影响突触功能，所谓“突触病”的数量不断增加。过去二十年积累的有力证据表明，NT 释放复杂过程的基本参与者的突变可导致癫痫等神经发育障碍（图 8）。这里bbin宝盈基因检测只考虑影响纯突触基因的突变，将突触前和突触后离子通道基因的突变分别留到 8.1 节和 8.2 节。在编码真正突触蛋白的基因中，应区分影响突触传递机制基本蛋白的表达/功能改变和顺利获得对突触可塑性而非基本突触机制的影响更大而对该过程发挥调节作用的基因。此外，突变的靶标可以参与有助于突触传递的不同过程。按照四部分突触的观点，有四个不同的实体参与突触传递的生理调节：突触前神经元、靶突触后神经元、细胞外基质和突触周围星形胶质细胞。虽然星形胶质细胞特异性基因突变的影响仍不太清楚，但bbin宝盈基因检测可以考虑三种主要类型的突触病，即1）突触前突触病，包括对接后SV启动/融合过程的缺陷，以及调节SV运输或NT合成并装载到SV中的过程的缺陷；2）突触后突触病，包括突触后受体及其支架/转导系统的缺陷；最后3）细胞外突触病，包括突触间隙处的跨突触和细胞外基质（ECM）蛋白以及分泌性突触蛋白的缺陷（图8）。对于所有这些类型的突触病理，患者基因突变的鉴定已催化出广泛的研究活动，这些活动通常有助于阐明疾病的病理机制和突触特异性基因产物的生理作用。对基于突触的发育性癫痫性脑病 (DEE) 的生理病理学的重大贡献来自于对小鼠敲除或敲入实验模型的开发，这些模型重现了至少部分临床表型的特征，以及来自转染细胞系和原代神经元的突变研究，直至在 iPSC 衍生的神经元中进行的研究，这些神经元要么在患者自身的遗传背景下包含患者突变，要么在研究中的突变已顺利获得 CRISPR-Cas9 基因编辑在野生型细胞中重现。突触功能改变导致各种各样的表型发育性癫痫性脑病 (DEE) 特征，尽管基因型-表型相关性并不总是那么简单bbin宝盈基因检测按照上述分类列出主要的DEE相关基因。

 

 

8.1. 突触前突触病

参与NT释放多步骤过程的许多蛋白质基因突变会导致癫痫。从调节胞吐作用所必需的机制开始，编码t-SNARE蛋白突触融合蛋白1B、SNAP25b和VAMP/突触小泡蛋白的基因突变、SNARE相关蛋白STXBP1 (Munc18-1)和PRRT2、P/Q型电压依赖性Ca 2+通道的α亚基以及关键的SV Ca 2+传感器突触小泡蛋白的基因突变已被鉴定，并发现与癫痫和DEE相关（9、406、407、442–448 ）。在小鼠中，这些基因的组成性敲除会显著阻碍AP驱动的NT释放，同时自发释放和突触易化作用会补偿性增加。然而，尚不清楚诱发 NT 释放的普遍参与者的受损如何引发癫痫，大概是顺利获得它们对不同神经元群体的不同影响，导致 E/I 失衡和回路不稳定。在编码不直接驱动 NT 释放但支持 SV 池的运输、维护和完整性的蛋白质的基因突变的情况下，可能会发生类似的机制。这些蛋白质（包括 SV 蛋白突触蛋白和 SV2 以及驱动每轮胞吐后 SV 内吞检索的蛋白质，如动力蛋白或两性蛋白）的功能丧失可能会顺利获得在更大程度上影响经历高频活动的神经元（例如小清蛋白 (PV) 阳性抑制神经元）来诱发网络过度兴奋。

8.1.1. 启动/融合事件和 Ca 2+敏感性的扰动。

8.1.1.1. 陷阱蛋白。

编码介导囊泡融合的膜蛋白的大家族基因突变已被报道，即所谓的 SNARE 蛋白 SNAP-25、Syntaxin-1 和 VAMP2，它们构成了驱动胞吐的融合机器。SNAP-25 的两个 SNARE 基序的突变，特别是其剪接异构体 SNAP-25b 的突变，会导致癫痫和认知缺陷，而选择性敲除 (KO) SNAP-25b 的小鼠会重现这种症状。第二种突触前 SNARE 蛋白 syntaxin-1 与癫痫和发育性癫痫性脑病 (DEE) 的关系较少。然而，一些与热性癫痫相关的突变已被定位到 Syntaxin-1b 异构体 (STX1B) 的 H abc区域，该区域控制其开放/闭合构象，从而允许 SNARE 复合物的组装。在小鼠中，Syntaxin-1 的 a 和 b 亚型是多余的，因此单 KO 小鼠是可行的。然而，在 syntaxin-1a KO 中，b 亚型在开放构象中的遗传“冻结”会导致严重的癫痫发作和过早死亡。在患有智力障碍、癫痫和多动症运动障碍的患者中也发现了 VAMP2 的 SNARE 基序突变（。虽然可以想象 SNARE 蛋白失活会显著改变突触处的神经元信号传导，从而导致神经发育缺陷，但经常相关的过度兴奋和癫痫的机制却更加难以捉摸。值得注意的是，这三种 SNARE 蛋白是破伤风和肉毒杆菌毒素 ( 460 )的特异性靶点，毒素介导或基因失活其中任何一种 SNARE 蛋白都会不可逆地阻断诱发的神经递质释放。兴奋性和抑制性神经元对 SNARE 失活的敏感性不同，这被认为是导致 E/I 失衡，从而导致发育缺陷的原因。

8.1.1.2. 钙感应/触发机制。

突触小体蛋白1/2是诱发快速同步神经末梢释放（NT）的基本Ca 2+结合传感器。突触小体蛋白与SNARE蛋白以及限制自发释放的复合蛋白结合，并带有两个C2结构域，可作为低亲和力Ca 2+传感器。当高浓度Ca 2+顺利获得激活的电压门控Ca 2+通道（VGCC）进入时，Ca 2+结合后会触发膜变形和融合。据报道，在表现为不同程度发育迟缓和脑电图异常（但无癫痫）的患者中，突触小体蛋白-1存在5个杂合突变，这些突变位于第二个C2结构域（C2B）的Ca 2+和磷脂结合基序上。表达突触小体蛋白突变体的神经元的突触传递受损，并伴有分级的显性负效应，可顺利获得 K +通道拮抗剂挽救。突触前 VGCC Ca v 2.1 和 Ca v 2.2 对应于 P/Q 型和 N 型 VGCC，是集中于活性区纳米和微区的重要电化学转导器，可将 AP 转化为 SV 的同步胞吐。

PRRT2 是一种神经元特异性的 2 型膜蛋白，具有 COOH 末端锚定，集中在突触和轴突区域，在那里它与融合/Ca 2+传感机制的关键组件（突触小体 1/2、SNAP-25 和 VAMP2）相互作用，增强 NT 释放的 Ca 2+敏感性，并表明在从 SV 启动到融合的 Ca 2+ 依赖性转变中发挥作用。结果，兴奋性突触释放的可能性急剧下降，同时突触易化明显增加，导致 E/I 失衡和网络稳定性下降（454、464、465 ） 。PRRT2 的这一作用最近得到了 PRRT2 与 P/Q VGCC 直接相互作用的发现的支持，这种相互作用有助于将它们集中在组装同步释放机制的纳米区域。 PRRT2缺失时，活性区P/Q通道的膜靶向性和浓度会受损，导致APs反​​应性Ca 2+内流减少。PRRT2已被确定为多种阵发性神经系统疾病的致病基因，包括癫痫、阵发性运动诱发性运动障碍，以及偏头痛和共济失调。这些疾病与少数携带纯合或复合杂合突变的患者出现严重的脑病表型和智力障碍有关。

突触囊泡糖蛋白 2 (SV2) 是另一种在调节 SV 初始释放概率和神经网络同步活动中发挥重要作用的 SV 蛋白。SV2 由三个旁系同源基因（SV2A、SV2B、SV2C）编码，这三个基因在神经元群体中具有不同的表达模式。SV2 作为诱发 NT 释放的催化剂发挥着多种作用：它加速 SV 启动、增加 RRP 的大小、调节突触小体蛋白的稳定性和运输，增强释放的 Ca 2+敏感性。值得注意的是，SV2A 主要在抑制性神经元中表达，其功能丧失会削弱突触抑制。因此，携带 SV2A 基因点突变的个体会经历癫痫和认知缺陷。

8.1.1.3. SV 引水机械。

对接后融合SV的准备是实现快速同步释放的重要机制。两种蛋白质对这一进程至关重要，即Munc-18 (STXBP1)和Munc-13 (UNC13A)，而其他神经末梢蛋白，如RIM1、SV2和突触蛋白I，则具有调节作用。Munc-18和Munc-13串联是SNARE复合物正确组装所必需的，其中Munc-18调节突触素-1参与复合物的组装，而Munc-13激活突触素-1，稳定活性区-SNARE-SV组装，并保护SNARE复合物不被ATPase N-乙基马来酰亚胺敏感因子(NSF)分解 。尽管在一例患有小头畸形和发作间期多灶性癫痫样脑电图活动的患者中发现了UNC13A的无义突变，但在一系列癫痫性脑病中，包括Ohtahara综合征、West综合征和Rett综合征，反复发现了STXBP1的突变。已知的STXBP1突变超过85种，新生STXBP1突变是导致突触源性DEE并伴有严重智力障碍的最常见病因之一。

8.1.1.4. 细胞器酸化和NT负载。

如上所述，vATPase 在 SV 的主动装载中起着重要作用，其 NT 数量令人惊讶地可重复，构成了“量子”。量子可重复性依赖于 NT 的数量是释放概率的重要决定因素，因此只有完全填充的 SV 才有可能被释放。该机制基于在质子梯度完全建立和相应的 NT 装载后，V1 催化胞质结构域与 V0 跨膜质子转移结构域的解离。由DMXL2基因编码的突触蛋白 rabconnectin-3a 严格参与 vATPase 在 SV 中的组装和掺入。vATPase 在 pH 稳态和细胞内信号通路中的作用无处不在，在神经系统中发挥着突出的作用。在人类中，编码vATPase亚基的22个基因中，有16个基因的突变与多种伴有神经系统损伤的先天性疾病有关。最近，ATPV1A的四种不同的新生错义突变与一系列DEE临床症状相关，从快速进展的早期脑病到伴有癫痫的轻度智力障碍。出乎意料的是，已鉴定的病理机制并非NT负荷，而是溶酶体稳态功能障碍影响神经元连接。参与vATPase跨膜质子泵机制的ATPV0A1的错义致病变异也与DEE相关。DMLX2的杂合拷贝数变异和功能丧失性双等位基因突变（调节 v-ATPase 的运输和活性）与严重的 DEE（Ohtahara 综合征）相关，该综合征具有可叠加的病理机制，包括内溶酶体稳态和自噬缺陷，从而导致突触丢失。

8.1.2. 神经末梢内突触小泡运输的干扰。

突触小泡在神经末梢内经历一个不停的循环，旨在保持其在RRP中足够量的可用性，并在高频活动期间维持突触传递。因此，任何控制SV内吞作用并维持SV循环池的神经末梢蛋白的功能丧失，都可能影响SV的可用性，并损害紧张性高频放电神经元中的NT释放。由于具有这些特征的神经元通常是抑制性中间神经元（例如PV阳性神经元），因此SV内吞作用/循环的弥漫性障碍通常会导致E/I失衡。

介导内吞过程各个步骤的大量基因产物与癫痫和认知障碍有关。这些基因产物包括膜衔接子 AP-2、突触蛋白 (SYP)、动力蛋白-1 (DNM1)、外壳蛋白网格蛋白 (CLTC)，以及参与活动依赖性大量内吞的蛋白质，例如 Rab11、TBS1D24 和 AP-1。就 AP-2 而言，四名携带该蛋白质 µ2 亚基点突变的患者出现癫痫和发育迟缓。突触蛋白是一种完整的 SV 蛋白，与 VAMP2 相互作用并调节其在内吞过程中的可用性和检索。X 连锁 SYP 基因的无义突变和错义突变与癫痫和认知缺陷有关。DNM1基因的新生突变会导致 DEE，包括 West 综合征和 Lennox–Gastaut 综合征。动力蛋白-1 是一种必需的 GTPase，它顺利获得在出芽囊泡颈部周围组装成一个环状结构并由于 GTP 水解产生的机械力而引起收缩来介导 SV 裂变。迄今为止已鉴定的大多数DNM1突变都聚集在 GTPase 结构域内。在患有癫痫和智力障碍的患者中，已鉴定出编码网格蛋白的 CLTC 基因的一系列错义和无义突变。AP -1、Rab11和TBC1D24的突变也会导致大量内吞作用受损。该基因的突变体与癫痫和 DOORS（耳聋、甲营养不良、骨营养不良、智力低下和癫痫）综合征有关，它影响与神经发育和突触传递相关的几个过程，例如内吞作用、内体/溶酶体通量和神经突生长。突触蛋白 (Syns) 构成一个由三个突触基因（SYN1、SYN2和SYN3）组成的家族，这些基因编码 SV 相关蛋白，调节 SV 形成、SV 池维护以及功能性 SV 池之间的 SV 运输。Syn3 是一种发育同工型，在出生后下调，而 Syn1 和 Syn2 代表成体同工型。Syn1（纯合雌性或半合雄性）、Syn2、Syn1/Syn2和Syn1/Syn2/Syn3基因敲除小鼠均表现出癫痫和自闭症样表型，伴有社交互动和认知功能障碍。如在其他小鼠模型（例如Grin1和Grin2b）中观察到的那样，杂合小鼠没有表现出明显的表型。在患有癫痫和/或ASD的患者中已经鉴定出一系列无义突变和错义突变。X连锁基因SYN1的大多数无义突变已在癫痫患者中鉴定，他们的癫痫发作通常由接触水引起，无论水温如何。不同程度的发育迟缓常常相关 。由于其在调节网络活动和稳定性中的作用，突触前蛋白也可以作为抗癫痫药物的靶点，例如与SV上的SV2结合的左乙拉西坦。

8.2. 突触后和细胞外突触病

突触前末梢释放的神经递质在细胞外空间扩散，并顺利获得与特定的突触后受体相互作用将信息传递至下游。现在已发现编码主要兴奋性（谷氨酸）和抑制性（GABA）神经递质受体的基因突变，以及参与离子稳态和神经递质再摄取的转运蛋白、受体相关支架蛋白和细胞外跨突触蛋白的基因突变。

8.2.1. 离子型神经递质受体。

8.2.1.1. NMDA 谷氨酸受体。

NMDA 谷氨酸受体亚基由GRIN基因家族编码，该家族由七个基因组成：GRIN1（编码 GluN1 亚基）、GRIN2A–D（编码 GluN2A 至 D 亚基）和GRIN3A–B（编码 GluN3A 和 B 亚基）。受体激活需要谷氨酸和甘氨酸的结合，它们通常被认为是共激动剂。功能性 NMDA 受体是由两个结合甘氨酸的 GRIN1亚基和两个结合谷氨酸的 GRIN2或GRIN3亚基组成的异四聚体。它们对许多生理功能至关重要，包括神经元迁移、突触连接、神经元修剪和存活以及突触可塑性。它们具有 Ca 2+通透性，并产生缓慢的电压依赖性突触电流。

在 NMDA 受体亚基中，GRIN1、GRIN2A和GRIN2B是神经发育障碍患者中发现的大多数变异的靶点。携带GRIN突变的患者从出生到幼儿期数年都会出现癫痫。突变可以是遗传的，也可以是新发的，并产生一系列表型，从轻度智力障碍到重度发育性癫痫性脑病 (DEE)。GRIN1谱包括严重程度不一的 LoF，具有显性负效应，其特征是严重的智力障碍，伴有失语、癫痫发作（约 65% 的患者）、肌张力低下、运动障碍、皮质盲和全身性脑萎缩 ( 63 )。GRIN2A突变具有 LoF 或 GoF 效应，与癫痫和智力障碍有关，但脑成像正常 ( 58 , 507 , 508 )。癫痫发作通常起源于颞叶-回脑区，脑电图常显示中央颞叶棘波放电，这种放电在慢波睡眠（CSWS 或 CSWSS）期间可能持续存在。患者表现出一系列语言/言语问题，有时甚至完全失语。GRIN2B谱以各种 GoF 和 LoF 机制为特征，与GRIN1谱相似，包括发育迟缓、肌张力低下、癫痫（约 50% 的患者）、运动障碍，有时还会出现皮质畸形。GRIN2D 错义GoF 变异体的表型范围包括发育迟缓伴生长停滞、智力障碍、肌张力低下和反射亢进。

现在已针对 7 个GRIN基因分别建立了杂合和纯合敲除 (无效) 小鼠模型。携带Grin1和Grin2b纯合无效突变的小鼠在出生后会致死，而杂合小鼠可以正常存活，但尚未对其进行详细的表征。此外，还建立了携带在患者身上发现的突变的敲入小鼠 ( 510 – 512 )。Grin2a +S/644G和Grin2a +/N615K小鼠在纯合状态下表现出围产期致死，在杂合状态下癫痫发作倾向增加，并出现行为和认知缺陷。Grin2b +/C456Y小鼠表现出焦虑样行为，Grin2b 水平和 NMDA 电流大幅降低。

8.2.1.2. AMPA 谷氨酸受体。

AMPA 谷氨酸受体由四种亚基组成：GluA1–GluA4 亚基（也称为 GluR1–4），由GRIA1–GRIA4基因编码。大多数 AMPA 受体 (AMPAR) 是异四聚体，由 GRIA2 和 GRIA1、GRIA3 或 GRIA4 的对称“二聚体的二聚体”组成。AMPA 受体与多种辅助蛋白（例如 TARP 和 cornichon）相互作用。从突触前末端释放的谷氨酸会触发 AMPA 受体通道的快速开放，从而产生内向阳离子电流。GRIA2 mRNA 通常在p.Q607残基处进行编辑，该残基使含有编辑后的 ​​GluA2 亚基的成熟受体具有 Ca 2+不通透性。AMPA 电流是中枢神经系统中大多数兴奋性突触信号传导的基础。该过程通常很短暂（大约几毫秒），因为谷氨酸会迅速解离并从突触间隙中移除，导致突触后神经元短暂去极化。在具有不同癫痫、言语障碍、智力障碍和自闭症特征关联的患者中发现了新生杂合GRIA2突变，这些患者同时具有 GoF 和 LoF 机制。最严重的表型与 p.A639S 突变有关，该突变导致发育性癫痫性脑病 (DEE) 并在婴儿期死亡。现在还没有可用于人类突变的小鼠模型。Gria2 − /−小鼠表现出死亡率增加、运动协调性受损和行为异常，而杂合小鼠没有显示明显的表型。GRIA3的新生杂合错义突变以及基因缺失最初是在一种伴有畸形特征的 X 连锁智力障碍中发现的，由于 LoF 机制，这是一种相对较轻的表型。然而，GRIA3突变与更大的表型谱相关，其中还包括严重的早发性发育性癫痫性脑病 (DEE)。现在还没有携带人类突变的动物模型。最后，GRIA4的新生杂合变异体已在一系列表型中被发现，这些表型以不同程度的发育迟缓为特征，从轻度到重度不等，伴有失语、癫痫、步态异常和行为问题 。

8.2.1.3. GABA 受体。

离子型 GABA (GABA A ) 受体是由多达 3 个亚基组成的五聚体，这些亚基由不同的 GABR 基因（GABRA1–6、GABRB1–3、GABRG1–3、GABRR1–3、GABRD、GABRE、GABRP和GABRQ）编码。两个 α 亚基 ( GABRA )、两个 β 亚基 ( GABRB ) 和一个 γ 亚基 ( GABRG ) 的组合是脑中最常见的功能性受体。GABA A受体是半胱氨酸环配体门控氯离子/阴离子通道，在细胞内氯离子含量低时，可产生外向抑制电流，从而顺利获得分流效应产生超极化并降低膜阻抗。GABA 能突触作用对于降低神经元网络的兴奋性和产生活动节律至关重要。突触 GABA A受体给予短暂但强烈的阶段性抑制，而那些突触外受体可在环境 GABA 刺激下诱导持久的强直效应。GABRA1 、 GABRA2 、 GABRA3 、 GABRA5 、 GABRB1 、 GABRB2 、 GABRB3和GABRG2基因已被确定为新生杂合发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变的靶点 ( 520 ) 。GABRA2 、GABRA3、GABRA5和GABRB1的突变大多与严重表型相关，而其他 GABA A基因的变异除发育性癫痫性脑病 (DEE) 外，还包括与中度/轻度智力障碍伴癫痫以及不伴智力障碍的家族性癫痫相关的表型。GABRA1 发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变的严重表型与 Dravet 综合征的一些临床特征相似。大多数 GABA A突变顺利获得降低膜靶向性或改变门控特性或 GABA 敏感性诱导 LoF（具有显性负效应）。总体而言，GABA A受体的 LoF 会降低神经元网络中的抑制张力，从而产生过度兴奋；这种效应与降低 GABA 能神经元内在兴奋性的SCN1A突变有相似之处。最近有人提出了GABRD突变的不同功能效应该基因编码GABA A δ亚基，该亚基存在于突触外受体中，可产生紧张性GABA A电流。携带该基因突变的DEE患者会出现全身性癫痫、智力障碍和行为问题。

对已鉴定突变的功能分析表明，含δ亚基的GABA A受体发生GoF，GABA A电流增加。因此，强直性GABA A诱发电流增加可能是DEE和神经发育疾病的一种新病理机制。这些患者的电临床发现与携带GABA摄取转运体SLC6A1/GAT1 LoF突变的患者报告的发现相似，与类似的致病机制相一致(见下文)。杂合子Gabra1基因敲除小鼠表现出自发性脑电图棘波放电，伴有行为失神样癫痫发作，并在以后的生活中开展为肌阵挛性癫痫发作，符合相对较轻的特发性全身性癫痫(IGE)表型。Gabrb2基因敲除小鼠不会表现出自发性癫痫，但更容易癫痫发作并表现出行为障碍。杂合子Gabrb3基因敲除小鼠表现出癫痫发作、脑电图异常和一系列行为缺陷。纯合子Gabra3基因敲除小鼠不会出现癫痫发作。携带人类GABRG2 p.Q390X发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变（该突变具有显性负效应）的小鼠品系与Gabrg2 −/−小鼠相比表现出更严重的表型。在DEE中已鉴定出GABBR2突变，该突变会诱导 LoF 并降低慢 GABA 能抑制 。

8.2.2. 突触转运体。

尽管发育性癫痫性脑病 (DEE) 变体与突触传递没有直接关系，但它们也参与了突触功能。

8.2.2.1. SLC12A5 和 CLCN4。

Cl −对许多生理功能至关重要，包括 GABA 能抑制。它被主动运输，其浓度在神经元和几乎所有细胞类型中受到严格调节。阳离子-氯离子共转运体是突触后质膜蛋白，可决定细胞内 Cl −稳态，从而直接参与 GABA A电流的产生。该基因家族包括 Na + -Cl −共转运体 (NCC)、Na + -K + -2Cl −共转运体 (NKCC) 和 K + -Cl −共转运体(KCC)。SLC12A5基因仅在中枢神经系统中表达，编码神经元 KCC2 K + -Cl −共转运体，它是成熟神经元中细胞内氯离子的主要排出者。KCC2 活性低可导致细胞内 Cl −增加和 GABA 能传递去极化。

SLC12A5隐性新生突变已在一系列癫痫疾病中被发现。最严重的表型是 DEE，其特征为婴儿癫痫伴游走性局灶性癫痫 (EIMFS)，由 LoF 突变引起，导致 KCC2 表面表达降低并降低蛋白质糖基化。

哺乳动物中的CLCN基因家族有9个成员，其中4个编码质膜氯离子通道（CLCN1、CLCN2、CLCNKA、CLCNKB）和5个细胞内2Cl− / H +交换子（CLCN3～7）。其功能尚不完全清楚，但CLCN Cl−通道顺利获得控制细胞外和细胞内离子稳态参与兴奋性调节。某些CLCN基因功能障碍会导致严重的神经系统疾病；尤其是CLCN4的LoF突变会导致一系列表型，包括伴有耐药性癫痫的严重DEE以及认知和行为障碍。

8.2.2.2. SLC1A2 和 SLC6A1。

SLC1A 是由神经胶质细胞和/或谷氨酸能突触前终末表达的质膜谷氨酸转运体。它们对于清除和终止突触释放的谷氨酸的作用至关重要。SLC1A2 基因突变已在发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者中发现，该基因编码选择性表达于星形胶质细胞的 EAAT2 谷氨酸转运体。转染细胞系的功能研究显示 LoF 和负显性，这与细胞外谷氨酸清除受损相一致。Slc1a2基因敲除小鼠仅在纯合子中表现出严重的癫痫表型。

SLC6A1基因编码 GAT1 GABA 转运体，负责将 GABA 重新摄取到突触前末梢和星形胶质细胞中，这是发育性癫痫性脑病 (DEE) 的常见原因。功能研究表明，SLC6A1 发育性癫痫性脑病 (DEE) 突变会诱导 GAT1 的 LoF，这可能与负显性及 GABA 再摄取减少有关。Slc6a1 -/-小鼠重现了人类表型的一些特征，包括运动和认知障碍，而杂合子Slc6a1 +/-小鼠没有表现出明显的表型。总的来说，该机制可能类似于GABRD突变，后者会增加突触外 GABA A电流。

8.2.3. 其他突触后蛋白。

其他受体相关蛋白基因突变，例如GTP酶SynGAP1和Stargazin，也与神经回路兴奋性功能障碍和癫痫性脑病有关。据报道，跨突触粘附蛋白基因突变，包括神经连接蛋白-1(neurexin-1)、ILRAPL1和Caspr2，在少数病例中也会导致癫痫。

8.2.4. 细胞外突触蛋白。

一组有趣的癫痫相关基因编码的蛋白质在突触间隙分泌，并有助于跨突触通讯和突触维持。LGI1 基因的功能丧失突变（或 LGI1 中和自身抗体）与伴有认知障碍的癫痫有关。LGI1 是由突触前和突触后神经元分泌的蛋白质，它是连接位于突触间隙两侧的整合蛋白 ADAM22 和 ADAM23 的跨突触结构/功能桥的一部分，该桥顺利获得支架蛋白 PSD95 调节 AMPA 谷氨酸受体的组装和组织（图 8）。编码突触分泌蛋白 SRPX2 和 Reelin 的其他基因如果发生突变，则可能导致癫痫。这些蛋白质作为细胞外突触组织者，在突触形成和大脑皮层神经元发育中发挥作用。就Reelin而言，突变会损害reelin的分泌，而reelin变体会被保留下来，并最终顺利获得自噬途径降解。

9. 神经元管家功能障碍：mTOR和自噬

成熟神经元是有丝分裂后细胞，不会复制，且终生工作负荷极高。因此，维护其结构/功能至关重要。自噬是一种高度保守的结构周转过程，它将功能失调的大分子和细胞器引导至溶酶体降解，是神经元长期维持其完整性和功能性不可或缺的途径。除了神经元存活外，自噬还在神经发育以及突触连接的形成和维持中发挥关键作用。因此，可以想象，由于控制其多步骤过程的基因突变导致的自噬功能障碍，可能导致严重的神经发育障碍，包括DEE。

控制自噬和细胞稳态的主要通路之一是mTOR（哺乳动物/雷帕霉素靶点）通路。MTOR是一种非典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，由一条非常复杂的通路激活，该通路整合细胞内和细胞外信号，并严格控制细胞内的物质和能量平衡。mTOR最重要的效应分子是p70核糖体S6蛋白激酶-1 (p70S6K1)和真核起始因子4E结合蛋白(4E-BPs)，它们将细胞外信号（例如神经递质、生长因子和激素）转化为翻译激活。在神经元中，这些靶点表明mTOR参与细胞生长、神经突生长和突触形成，这些都是神经元功能和可塑性的基础活动。 mTOR 级联的最终协同效应物是两个 mTOR 复合物：mTORC1，主要与细胞生长和增殖有关；mTORC2，主要调节细胞骨架和树突生长（562、563 ） 。这里bbin宝盈基因检测重点关注 mTORC1，因为迄今为止发现的几乎所有致病突变都会影响 mTORC1 级联，而 mTORC2 在发育性癫痫性脑病 (DEE) 中的影响仍然有限。mTORC1 的激活受到两个抑制开关的严格控制，即结节性硬化症复合体 (TSC) 和 GATOR1 复合物（图 9）。这两种复合物都受到两个上游复合物的抑制控制，即抑制 GATOR1 的 GATOR2 和抑制 TSC 的磷脂酰肌醇 3-激酶 (PI3K)/Akt 通路。经典 mTOR 通路始于 PI3K/Akt 通路在细胞外信号（受 PTEN 进一步抑制）作用下的激活，该信号可解除 mTOR 复合物因 TSC 受到的紧张性抑制。为了发挥活性，mTOR 需要附着于细胞内细胞器，这需要 G 蛋白 Rheb 和 Rag（Ragulator 复合物的一部分）处于活性 GTP 结合状态。Ragulator 复合物顺利获得与质子泵 vATPase 相互作用存在于膜上，是一种鸟嘌呤核苷酸交换因子 (GEF)，可激活 Rag 并允许 mTOR 膜结合和活化。另一方面，TSC 和 GATOR1 抑制复合物作为 GTPase 活化蛋白 (GAP) 分别使 Rheb 和 Rag 失活，从而阻断 mTOR 活化。除了刺激蛋白质合成之外，激活的 mTOR 还顺利获得抑制 ULK1 复合物来抑制自噬，而 ULK1 复合物顺利获得依次激活 Beclin 复合物和 WD 重复磷酸肌醇相互作用蛋白 4 (WIPI4)，激活自噬体与酸性溶酶体的成熟和融合，形成自噬溶酶体质子泵vATPase及其辅助蛋白在调节mTOR活化以及自噬进程中起着核心作用，这使得Ragulator能够对接到细胞器膜上，进而募集并激活mTORC1复合物（图9 ）。

 

 

毫不奇怪，PI3K-mTOR 通路各个组成部分和调节级联的突变会导致 mTOR 通路失调，特别是过度激活，从而导致 DEE，即所谓的 mTOR 病，这种病通常与皮质发育畸形有关。mTOR 病包括一系列耐药性癫痫综合征，从明显无病变的局灶性癫痫到与脑畸形相关的结节性硬化症 (TSC)、FCDII 和 HME。mTOR 通路结构的复杂性在保证对细胞生存和适应关键过程的完全控制的同时，也给予了一些基因，这些基因的突变会影响关键的神经元过程，并导致发育性癫痫性脑病 (DEE)。首个已发现的原型 mTOR 病变是与TSC1或TSC2基因的种系/体细胞突变相关的 TSC，这些突变会消除 TSC 对下游 mTOR 复合物 1 (mTORC1) 的抑制制动，并导致包括大脑在内的多种组织中的 mTOR 过度活跃。随后，高通量测序发现了一系列导致 mTOR 过度活跃的种系和新生体细胞突变，这些突变涉及抑制复合物（PI3K、PTEN、AKT3、TSC1、TSC2、RHEB、DEPDC5、NPRL2和NPRL3 ）的功能丧失或MTOR的功能取得性过度活跃变体。mTOR 病变的动物模型通常以癫痫表型为特征。Pten、Tsc1、Tsc2和Depdc5 基因敲除小鼠以及Mtor 基因敲入小鼠，均能重现人类的 mTOR 病表型，表现为皮质区域发育不良，皮质增大，神经元异位和肥大，以及癫痫。组成性和全身性 mTOR 过度活跃会导致胚胎致死，因此条件性模型已被用于有效复制人类病理。除了发育不良表型外，mTOR 过度活跃还会导致过度兴奋。）。这不仅归因于树突和躯体肥大以及混响连接形成的发育不良回路的内在不稳定性，而且还取决于主要皮质神经元的增强的内在兴奋性以及突触前和突触后水平的兴奋性突触传递的增强，从而促进 E/I 失衡。mTORopathies 的另一个有趣特征涉及体细胞突变的相对频率，这些突变可能主要发生在大脑发育过程中，并在大脑皮层神经元群体中建立镶嵌状态。遗传种系突变与取得性体细胞突变之间的交叉（“二次打击”）导致杂合性丢失或镶嵌复合杂合性，从而可将潜在缺陷转化为受限大脑区域中的明显表型。这一现象在人类和实验模型中都得到了清楚的证实，在这些实验模型中，顺利获得宫内电穿孔和/或 RNA 干扰复制了 Depdc5 的“体细胞”敲低，从而产生了局灶性皮质发育不良。mTOR过度活跃导致癫痫性脑病的机制之一是顺利获得自噬失调，而自噬过程与神经元的存活和可塑性密切相关 。如上所述，神经元自噬是一个受严格调控的过程，其中 mTOR 抑制会释放 ULK1 激活剂，后者与 AMPK 一起激活自噬启动剂 Beclin 复合物（由 VPS34、VPS15、Ambra1 和 Beclin1 组成），该复合物被募集到吞噬泡上，刺激磷脂酰肌醇 3-磷酸 (PI3P) 的产生和 WIPI 蛋白的结合。这使得 LC3-I 转化为磷脂酰乙醇胺结合的 LC3-II，这是激活自噬的基本信号（图 9）。mTOR 和 AMPK 代表控制自噬的阴阳机制：这两条通路不仅对潜在的自噬过程施加相反的控制，而且 AMPK 还会刺激 TSC 复合物，使 mTOR 在自噬激活期间保持非活性。自噬的最终共同途径是成熟的自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，囊泡内容物最终在自噬溶酶体中降解并释放到细胞质中。该过程受自噬蛋白 EPG5 和 SNX14 调控，需要细胞器内部酸化才能进行蛋白水解。EPG5和SNX14的双等位基因突变分别导致 Vici 综合征，一种罕见而严重的先天性多系统疾病，其特征是胼胝体衰竭、白内障、眼皮肤色素减退、心肌病和联合免疫缺陷，以及一种小脑共济失调和智力障碍。酸化由 vATPase 给予，vATPase 是一种多功能质子泵，可调节多种细胞过程，包括膜运输、受体介导的内吞作用、SV 循环和 NT 加载。酸化是自噬进展所必需的，药物或 vATPase 变体会损害质子梯度的积累，从而阻止自噬。vATPase 由水解 ATP 的 V1 胞浆结构域和将质子转移到细胞器内部的 V0 跨膜结构域组成。尽管vATPase的质子泵活性存在于所有组织中，但由于脑组织在胞吐作用和自噬中发挥多种功能，因此尤其容易受到vATPase缺陷的影响。在人类中，多达22个基因编码V1和V2复合物的多个冗余亚基，从而允许组成具有特定特性和组织表达的不同vATPase复合物。

最近，在患有不同严重程度的发育性癫痫性脑病 (DEE) 的患者中描述了编码 V1 亚基 A的ATP6V1A的几种杂合或双等位基因突变，从伴有癫痫的中度智力障碍到伴有过早死亡的早发性发育性癫痫性脑病 (DEE) ( 477 , 576 )。ATP6V1A变体会影响溶酶体稳态和自噬，当在突触后神经元中表达时，会损害神经突发育和兴奋性突触连接的形成/维持。ATP6V1A缺陷最近也与神经元损伤和神经退行性变有关。ATP6V1A沉默的神经元显示网络活动降低和突触蛋白改变，这与 ATP6V1A 在神经元成熟和活动中的关键作用一致。

此外，已知 vATPase 复合物的辅助蛋白（其调节其功能和向细胞器的运输）的突变，在小鼠模型中也会导致严重的神经发育障碍，如癫痫，并损害大脑发育。在患有神经发育障碍和暴发性变性的患者中发现了ATP6AP2 （一种 vATPase 辅助蛋白）的从头变体。在小鼠模型和患者神经元中， ATP6AP2的功能丧失会导致溶酶体和自噬缺陷，从而损害神经元存活，揭示了这种 vATPase 调节剂在脑功能中的关键作用（578 ）。最近发现DMXL2基因中的纯合隐性和复合杂合突变会导致与 Ohtahara 综合征和过早死亡相关的严重且快速进展的 DEE。该基因编码囊泡蛋白 DMXL2（也称为 rabconnectin-3a），它是 WD40 重复 (WDR) 蛋白家族的成员，在脑组织中高度表达，调节 vATPase 的运输和活性，并与 SV 相关 G 蛋白 Rab3A 相互作用。Dmxl2 沉默的小鼠海马神经元中重现了溶酶体稳态改变和自噬缺陷，表现为神经突伸长受损和突触丢失。Dmxl2 −/−小鼠是胚胎致死的，而杂合的Dmxl2小鼠表现出脑畸形，揭示了Dmxl2在脑发育中的渗透作用。

这些数据证实了自噬失调在皮质发育和癫痫发生的改变中起着主要作用，并表明临床表型的严重程度和神经退行性的程度取决于神经元发育的阶段以及由于自噬受损的应激状态导致的突触传递和神经元存活受损的具体后果。

10. 寻求个性化治疗方法

现在，大多数发育性癫痫性脑病 (DEE) 疗法针对的是个体症状，例如癫痫发作，而不是潜在的疾病机制。对于许多发育性癫痫性脑病 (DEE) 患者来说，即使针对潜在病因优化了抗癫痫药物 (ASM)，也无法控制癫痫发作，而在癫痫发作得到控制的患者中，发育障碍和其他合并症通常仍然很严重。此外，由于具有相同类型临床癫痫发作的患者对 ASM 的反应可能不同，因此癫痫发作背后的病理生理事件显然不仅在独特的癫痫发作综合征和特定病因之间有所不同，而且对于相同类型癫痫发作也可能是多因素的。发育性癫痫性脑病 (DEE) 动物模型的显著增长使得测试几种实验药物的临床前研究可以在不同的发育性癫痫性脑病 (DEE) 动物模型中得到测试（表 4）。急性和慢性癫痫痉挛模型均已用于研究痉挛预防效果，其方案包括诱导前用药（急性模型和某些慢性模型）、痉挛控制/停止（慢性模型：多次打击，TTX） 、高峰节律失常（ TTX模型）以及病情改善或抗癫痫发生（慢性模型：多次打击，ARX KI） 。在现有的模型中，由于结构性损伤，ISS 多次打击大鼠模型显示出对现有 ISS 疗法（ACTH、氨己烯酸）的抵抗。唯一用于研究高位节律失常影响的模型是TTX模型，该模型允许在青春期后动物身上测试多个电极对脑电图的影响。这在啮齿动物模型中具有技术挑战性，因为这些模型仅在早期发育受限时期出现痉挛，此时头骨较小且脆弱。产前倍他米松/产后NMDA模型表明，产前倍他米松会增加对促肾上腺皮质激素（ACTH）的敏感性，尽管它会增加NMDA诱发痉挛的严重程度。该模型已被用于探索被认为介导ACTH效应的通路（即盐皮质激素受体信号传导）的药理学治疗作用。在这些临床前试验中测试的治疗方法中，两种药物最终取得了 ISS 的孤儿药地位（卡里斯巴酯，CPP-115）。一份针对患有耐药性 ISS 婴儿的病例报告中也测试了 CPP-115，与氨己烯酸相比，CPP-115 的痉挛和癫痫发作控制有显著改善。为了支持 mTOR 抑制剂雷帕霉素对多重打击模型中痉挛的良好效果，最近的临床病例报告表明，使用 mTOR 抑制剂依维莫司治疗结节性硬化症相关 ISS 的婴儿可能有益。

表 4.在发育性癫痫性脑病 (DEE) 模型中测试的实验药物

在筛选 Dravet 综合征的新疗法方面也取得了显著进展，研究既包括啮齿动物研究，也包括斑马鱼的高通量研究。一个值得注意的进展是，美国食品药品监督管理局( FDA )最近批准芬氟拉明（一种 5-OH-色胺再摄取抑制剂）用于治疗 Dravet 综合征，这是基于临床前和临床试验给予的证据。

这些临床前药物试验面临的一个挑战是如何比较不同模型的研究结果，因为物种不同（大鼠与其他动物模型）、诱导方案不同、药物暴露的发育时期不同，治疗方案也不同（治疗前与治疗后）。希望识别指导治疗实施的生物标志物将有助于降低在临床试验中筛选有希望的候选药物的风险，并优化治疗方案和设计。

临床实践中，选择 ASM 治疗发育性癫痫性脑病 (DEE) 主要受到开放标签研究的累积经验以及在病因同质的条件下进行的有限数量的药物试验的影响。对于大多数 DEE，治疗选择依赖于假设的药物对临床和 EEG 现象学的作用，并且仍然局限于缓解症状和癫痫管理的一般原则。市售 ASM 通常根据其主要作用方式分组（影响电压依赖性钠通道、钙电流、GABA 活性、谷氨酸受体的药物，以及具有其他作用机制的药物；表 5），尽管许多药物的确切作用机制仍然未知或假设有多种作用。与其他疾病一样，发育性癫痫性脑病 (DEE) 的治疗可能包括常规药物或重新利用的疗法（即，具有可能在完全不相关的疾病中使用过的特定作用）。

表 5.治疗发育性癫痫性脑病 (DEE) 的主要药物及靶向通路/分子

直到最近，发育性癫痫性脑病 (DEE) 中的分子遗传学发现产生了大量知识，并且对潜在疾病机制的分析不断增加，才使得设计针对遗传性发育性癫痫性脑病 (DEE) 的病因特异性试验成为可能（http://clinicaltrials.gov/ct2/home）（例如，参见表6和补充表 S2，网址为http://doi.org/10.6084/m9.figshare.17694728.v2）。

表 6.发育性癫痫性脑病 (DEE) 临床试验

当临床、脑电图和影像学检查结果提示致痫区局灶性定位，且由此产生的神经功能缺损不比癫痫本身严重时，癫痫手术治疗仍是最佳选择之一。例如，对于结节性硬化症（TSC）癫痫患者，即使存在多处皮质病变，在两次气道平滑肌细胞（ASM）治疗失败后，也应考虑手术治疗；接受手术的TSC患者（包括患有婴儿痉挛症的患者）在癫痫手术后，有50%-60%的机会取得长期无癫痫发作( 610 )。

基因疗法是治疗发育性癫痫性脑病 (DEE) 的一种有前途的替代方法。医学上基因疗法的增长部分是顺利获得开发使用病毒载体的安全有效的基因传递方法实现的。这些载体经过改造，可以避免在人体细胞中复制，并将特定患者体内突变基因的野生型传递到正确的细胞靶标中。病毒载体传递的基因产物在需要纠正基因缺陷的细胞中表达，由特定的启动子保证。对于 DEE，这种治疗方法有一些缺点，因为大多数病毒载体只能携带有限量的 DNA（因此不能用于替代像SCN1A这样的大基因）。此外，为了绕过血脑屏障 (BBB)，需要顺利获得脑室内注射将它们注入脑部。基于腺相关病毒 (AAV) 载体的基因治疗有可能克服后者的局限性，因为已证明不同的 AAV 血清型能够穿过血脑屏障 (BBB)，因此可用于实施基于它们的基因递送策略来治疗中枢神经系统疾病。包括用于治疗发育性癫痫性脑病 (DEE) 的 AAV 在内的基因治疗存在一些主要的技术限制。递送需要针对整个大脑，因为大多数发育性癫痫性脑病 (DEE) 与广泛的脑功能障碍有关。弥漫性且不可逆地改变神经元的基因组成可能是一个令人担忧的前景，因为导致发育性癫痫性脑病 (DEE) 的一些基因缺陷源于功能丧失和功能取得效应，而过量用药会导致其自身的病理。由于该疾病的潜在 X 连锁或体细胞嵌合体基因变异，剂量和分布更加复杂，只有一半或一小部分细胞需要补充转基因递送。其他限制与递送应在成熟网络建立之前的关键时期实现这一事实有关。

另一种可能顺利获得遗传物质纠正细胞内突变影响的方法是使用反义寡核苷酸 (ASO)，即与特定靶 mRNA 互补的单链脱氧核糖核苷酸，与靶 mRNA 结合后会改变其剪接、阻止其翻译或促进其降解。ASO 通常鞘内给药。最近，在具有致病患者SCN8A突变 p.Arg1872Trp (R1872W) 的 Cre 依赖性表达的条件性小鼠模型中进行的研究证明，针对Scn8a突变转录本的 ASO 给药可延迟癫痫发作并提高存活率，这表明降低SCN8A转录本是治疗儿童难治性癫痫的一种有前途的方法。Li 等人进行的另一项研究证实了 ASO 的有效性。这些作者证明，顺利获得中枢给药间隙聚体反义寡核苷酸（ASO）靶向降低Scn2a Q/+小鼠的Scn2a mRNA表达，可以减少自发性癫痫发作，并显著延长治疗动物的寿命。这些结果表明，人类SCN2A间隙聚体反义寡核苷酸（ASO）同样可以影响SCN2A取得功能性DEE患者的生活。由于反义寡核苷酸（ASO）可以调节剪接，因此可以利用它们来增加翻译mRNA的产生。TANGO（靶向增强核基因输出）方法顺利获得调节自然发生的非生产性剪接事件来增加靶基因和蛋白质的表达，最近已在唐氏综合征动物模型中用于增加Scn1a转录本和Nav1.1蛋白的表达。在这些模型中，在出生后第 2 天或第 14 天单次脑室内注射铅 ASO 可降低脑电图癫痫发作和癫痫猝死 (SUDEP) 的发生率，这表明 TANGO 可能为 DS 的治疗给予一种独特的、基因特异性的方法。

ASO 还可用于调节 miRNA 的活性，miRNA 是一种“多途径”调控分子。成熟的 miRNA 是顺利获得多步骤过程生成的。它们最初转录为相对较大（甚至超过 1 kb）的发夹结构，称为 pri-miRNA。它在细胞核内被 Drosha 酶切割，产生 60 到 70 个核苷酸 (nt) 的茎环 pre-miRNA，随后从细胞核运输到细胞质。Dicer 酶识别 pre-miRNA 并切割茎环，留下不完整的 ∼21 到 23 nt miRNA 双链体，两端各有一个 ∼2 nt 的 3′ 突出端。pre-miRNA 双链体热力学稳定性较差的一端随后被上传到 Argonaute (Ago) 蛋白内的结合口袋中，形成 RNA 诱导的沉默复合物 (RISC)。然后，载有 miRNA 的 RISC 沿着 mRNA 寻找互补结合位点，一旦找到含有 ∼7 到 8 个 nt 种子匹配的 mRNA 靶标 [通常在 3′ 非翻译区 (UTR) 内]，便会触发靶标降解或翻译抑制。由于现在已有 300 多项关于 miRNA 和癫痫的研究，并且在实验模型和人类样本中发现 100 多种不同的 miRNA 发生了改变 [EpimiRBase ]，miRNA 可能代表一类新型分子，可使用 ASO 将其作为靶向分子，以治疗发育性癫痫性脑病 (DEE) 中的癫痫。

基因治疗也可以顺利获得内源性基因编辑来纠正患者细胞中的特定基因缺陷。这种方法不是基于在不能正确表达特定基因的细胞中表达该基因的野生型，而是基于用野生型序列替换内源性突变基因的特定部分（例如，突变的侧翼）。成簇的规律间隔回文重复序列 (CRISPR)-Cas9 是一种基因编辑技术，它能够快速、廉价且相对轻松地纠正基因组中的错误并打开或关闭细胞和生物体中的基因。这种基因编辑技术有许多实验室应用，包括快速生成细胞和动物模型、功能基因组筛选、细胞基因组活体成像以及基因治疗。 CRISPR-Cas9 包含两个基本组成部分：用于匹配所需靶基因的向导 RNA 和 Cas9（CRISPR 相关蛋白 9），Cas9 是一种导致双链 DNA 断裂的内切酶，从而可以对基因组进行修改。CRISPR-Cas9 最令人兴奋的应用之一是它可用于治疗由单基因突变引起的遗传疾病。此类疾病的例子包括囊性纤维化 (CF)、杜氏肌营养不良症 (DMD) 和血红蛋白病。CRISPR-Cas9 系统的一种改良版本，称为死 Cas9 (dCas9)，可以进行定制，以在培养的神经元和 DS 小鼠模型的脑组织中取得对Scn1a基因的强大且高度特异性的激活，这表明 dCas9 可能是治疗 DS 和其他由基因剂量改变引起的疾病的有效靶向方法。在将 CRISPR-Cas9 的潜力转化为有效的临床治疗之前，仍存在许多挑战。事实上，其临床转化受到效率参差不齐、脱靶效应以及有时载体大小不足以承载必要遗传物质的阻碍。此外，还需要一种合适的载体来安全地递送 Cas9 核酸酶编码基因并在体内引导 RNA，而无任何相关毒性。为分析决这个问题，有人提出使用 AAV 载体。然而，这种递送系统可能太小，无法有效转导 Cas9 基因。可以使用更小的 Cas9 基因，但这对疗效有额外的影响。

11.结论

多种遗传决定的或有时是取得性的病因可能会严重改变兴奋性和抑制性神经元活动之间的平衡，并导致发育中大脑中广泛的癫痫发生。如果致病缺陷对生理性脑功能造成严重后果，则叠加的癫痫会给已经受损的神经发育过程增加临床负担。如果致病缺陷仅轻微影响生理性脑发育和功能，则任何叠加的严重癫痫发生过程都会导致严重的神经发育恶化。高级皮质功能的发育是最复杂和最脆弱的过程，并且会受到最严重的影响。在发育性癫痫性脑病 (DEE) 的背景下，损伤可能具有相对选择性，例如，语言、记忆、注意力或执行功能受到不同程度的损伤。全身性严重认知障碍或自闭症特征可能是广泛的癫痫发生过程的结果。尽管发育性癫痫性脑病 (DEE) 有多种病因和多种临床模式，涉及许多基因，这些基因的表达改变可能影响神经细胞功能的不同方面，但癫痫活动干扰大脑功能并产生此类模式的机制往往相对有限。中度兴奋过度会扰乱皮质处理，具有时间和解剖特异性。扰乱与伴随兴奋过度的 EEG 事件时间锁定，并特定于所涉及解剖区域所代表的模态 。在发育性癫痫性脑病 (DEE) 中观察到的冗余和频繁的 EEG 异常可能导致广泛的皮质功能障碍，即使在癫痫发作活动尚未过度表现时，也可能表现为早期认知衰退的迹象。发病时间、网络分布和致痫过程的持续时间都会影响发育性癫痫性脑病 (DEE) 的表现方式，有时与其特定病因密切相关，有时则无关。相似的解剖临床背景在不同个体中可能伴有截然不同的发育性癫痫性脑病 (DEE) 形式。从这个角度来看，尽管发育性癫痫性脑病 (DEE) 精准治疗方法的开发理想情况下应针对致病机制，但传统的抗癫痫药物疗法，即旨在减轻冗余癫痫活动对脑生理功能的影响的疗法，仍然具有重要作用。

(责任编辑：bbin宝盈基因)