Dravet综合征

SCN1A 可编码电压门控钠离子通道（Voltage gated sodium channel，VGSC）α1 亚基（NaV1.1），其单独形成主要造孔亚单位⁴。目前，在癫痫患者的整个 SCN1A 基因中已经发现了超过 1000 个变异体。

1）SCN1A 破坏性基因突变

破坏性突变频率高明确表明，DS 是由单倍体不足引起的 NaV1.1 功能下降所致。

①在超过一半的 DS 病例中发现了截短突变（包括无义突变、移码突变和剪接位点突变），在三分之一至二分之一的病例中，出现了错义突变^5-7。其他突变包括全基因、部分外显子和上游区缺失^8-10。

②最近一项研究在 SCN1A 的内含子 20 中发现了几种突变，其中包括外显子 20 和 21 之间的“额外”外显子，导致截短，减少了全长功能通道¹¹。

③评价某些 DS 错义突变的功能结果的电生理研究表明，大多数为功能丧失，通常无功能；但是，一些研究证实了功能获得效应^12-14。

2）NaV1.1 影响神经元功能

已知钠离子通道对神经元动作电位的产生至关重要，通过进行模型小鼠研究，发现了其功能下降引起癫痫的作用机制¹⁵。相关研究表明，由于 NaV1.1 单倍体不足导致的脑抑制受损可能是 DS 的主要机制。使用诱导多能干细胞的人类细胞研究也证实了这一概念^16-18。

①作用部位

Ogiwara 等证实 NaV1.1 表达主要发生在小白蛋白阳性中间神经元的轴突起始段，可有效调节锥体神经元放电，因此，对大脑的功能抑制至关重要¹⁹。

②主要影响 GABA 能中间神经元功能

功能下降，如动作电位放电受损和钠离子电流密度降低，发生于γ-氨基丁酸（Gamma amino acid butyric acid，GABA）能中间神经元，而非携带全基因敲除或敲入 SCN1A 变异体（在 DS 患者中检出）小鼠的海马和大脑新皮层的锥体神经元^19-20。后续研究表明，仅限于前脑 GABA 能中间神经元的 SCN1A 条件性敲除足以概括小鼠的核心 DS 表型，包括高体温诱导的癫痫发作、自发性癫痫发作、早亡和认知/社交受损^21-24。

3）其他 VGSC 基因突变

目前，脑中表达的其他 VGSC 基因，包括电压门控钠离子通道α2 亚基（sodium voltage-gated channel alpha subunit 2，SCN2A）²⁵、电压门控钠离子通道α3 亚基（sodium voltage-gated channel alpha subunit 3，SCN3A）²⁶和电压门控钠离子通道α8 亚基（sodium voltage-gated channel alpha subunit 8，SCN8A）²⁷，已知也参与发育性癫痫性脑病（developmental and epileptic encephalopathy，DEE）和其他癫痫。

①错义突变为主

与 SCN1A 基因不同，这些基因中引起癫痫的变异主要是错义突变，可诱导锥体细胞产生功能获得性效应。

②类型与年龄相关

已知这 4 种 VGSC 在两种类型的神经元中均有表达，但不同细胞类型和不同个体年龄的表达水平和功能参与存在差异^28-29。这些问题逐渐得到解决，即这些因素与癫痫表型和癫痫发作年龄显著相关³⁰。

人们对 SCN1A 相关癫痫患者的基因型-表型相关性进行了诸多研究，结果显示，截短突变大多与 DS 表型相关，而错义突变则更具异质性，包括轻度和重度表型，但 DS 仍是主要类型³¹。上述功能区的突变可能对通道功能有其他影响，通常功能无效，因此，可能在情境上类似于 NaV1.1 单倍体不足，如同截短突变。

1）与 SCN1A 变异相关的癫痫表型

尽管 90%的病例表现为 DS，但与 SCN1A 变异相关的癫痫表型可能包括轻度（发热性惊厥、发热性惊厥附加症）至重度（DS 和其他非综合征性全身性和/或局灶性癫痫）³²。其他表型（包括肌阵挛性失张力性癫痫³³和婴儿癫痫伴游走性局灶性癫痫发作³⁴）也有小部分病例报告。尽管癫痫表型大多由功能丧失性突变引起，但在功能获得性错义突变中还报告了无癫痫的家族偏瘫性偏头痛³⁵。

2）平均而言，与错义突变病例相比，截短突变病例的临床严重程度更高，异质性更低，甚至在 DS 病例中，失神性和肌阵挛性癫痫发作的发病时间更早，智力功能下降更快^5,36。

①严重程度高

如前文关于婴儿 SMEI 和边缘性婴儿严重肌阵挛性癫痫（borderline severe myoclonic epilepsy in infancy，SMEB）之间区别的讨论，已知全身非痉挛癫痫发作（如失神性和肌阵挛性癫痫发作）、光敏性和脑电图上的全身性棘波放电与重度表型和不良发育结局相关^37-39。这提示涉及由 NaV1.1 缺陷引起的致病过程更严重。

②持续性癫痫

值得关注的是，DS 中截短突变和错义突变之间，持续性癫痫发作的发生无显著差异。在 DS（包括 SMEI 和 SMEB）的早期阶段，持续性惊厥性癫痫发作有临床意义，但除急性脑病病例外，其是否与发育结局相关仍有争议^37-41。

③表型与外因相关

发病时间可能受到外部因素（如感染和疫苗接种）⁴²的显著影响，不受致病过程本身严重程度的影响。

3）错义突变

虽然有关错义突变功能结果的电生理学研究仍很少，不足以全面了解基因型-表型相关性，但很明显错义突变对通道结构和功能的影响具有异质性，因此，对脑神经元的功能产生影响。这导致了表型和严重程度的异质性。

p.226Thr＞Met 错义突变

①最近报告，p.226Thr＞Met 错义突变与极重度表型相关⁴³。该报告的作者将此表型称为“SCN1A 脑病”，其特征为早期发作（＜3 月龄）、SCN1A 相关癫痫（癫痫性痉挛、强直性癫痫发作）不常见、重度发育结局（非言语、非走动和肠道喂养）和运动过度性不自主运动。

②随后的一项研究表明，p.226Thr＞Met 可诱导功能获得性效应，同时促进对中间神经元的去极化阻滞，从而导致明显的去抑制作用⁴⁴。

4）突变的位置

①截短突变和错义突变之间导致 DS 的变异体的位置分布显著不同。截短突变均匀分布在整个基因中，而错义突变往往集中在功能性重要区域，包括孔编码和电压传感器编码序列³¹。已证明分布模式的差异有统计学意义^5,7。

②无论突变位置如何，截短突变均可诱导无义介导的 mRNA 衰变，导致无通道蛋白被合成⁴⁵。因此，理论上，任何突变对脑神经元的功能影响可能是均匀的。

上述研究粗略描述了截短突变和错义突变之间表型异质性的差异；但是，仅基于 SCN1A 变异体信息，不可能解释或预测每例病例的表型或预后。即使在变异体相同的病例之间以及同卵双胞胎之间，也经常发现表型差异，这表明许多修饰因素（不包括 SCN1A）也明显参与其中。此类修饰因素包括遗传因素和环境因素。

1）非遗传修饰因素

环境因素包括使用可能影响 DS 发病机制的不当药物⁴⁶。有长期使用较高剂量禁用药物史（包括卡马西平、奥卡西平、苯妥英和拉莫三嗪）的患者相比与没有这些药物史的患者，发育结局显著较差。非遗传修饰因素的另一示例是发生急性脑病，可能对患者的大脑造成不可逆性损伤，导致脑功能突然显著下降^47-48。

2）遗传修饰因素

关于遗传修饰因素，已经确定了两个主要因素：SCN1A 变异体的“遗传背景”和体细胞嵌合体。此处的“遗传背景”表示影响神经元活动的遗传特性的总称。一些基因已被单独确定为 DS 的可能修饰因素。

①遗传背景

a.相关基因修饰因素

I.早期研究确定，大量 DS 患者出现 SCN9A 突变，改突变也增加了转基因小鼠的癫痫发作易感性，因此，可能改变 DS 患者的癫痫发作严重程度⁴⁹。

II.基于人类和啮齿类动物研究提出的其他潜在遗传修饰因素包括γ线粒体脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，DNA）聚合酶（Mitochondrial DNA polymerase gamma，POLG1）⁵⁰、SCN8A⁵¹、SCN2A、电压门控钾离子通道亚家族 Q 成员 2（Potassium Voltage-Gated Channel Subfamily Q Member 2，KCNQ2）⁵²和 CACNA1G⁵³。

III.在 SCN1A 基因敲除小鼠中，表型严重程度因小鼠品系而异，C57BL/6 小鼠表型严重程度高于 129/SvJ 小鼠^54-55。随后的一项研究发现，两种品系在 Gabra2【编码γ-氨基丁酸 A 型（γ-Aminobutyric acid type A，GABAA）受体的α2 亚基】表达方面存在显著差异）⁵⁵。

b.采用 NGS 方法能够进一步描述 DS 表型遗传背景的可能影响。仅 SCN1A 变异体就可触发 DS，但罕见和常见的全基因组多态性的总体效应可显著改变 DS 表型。全基因组分析阐明，不仅编码区，而且内含子区甚至基因间区的常见多态性与遗传性全身性癫痫有关⁵⁶。预期许多此类多态性会影响基因表达。

I.一项携带 SCN1A 截短突变的日本队列研究确定，轻度病例与神经元兴奋性相关的 237 个基因损伤性罕见突变的频率显著低于重度病例和 1K 亚洲对照数据⁵⁷。但是，后两组之间的发生频率没有显著差异，良性罕见突变的频率在三组间相当。作者得出结论，识别的非 SCN1A 基因突变本身不会诱导癫痫表型，但损伤性突变的累积效应可能显著影响由 SCN1A 突变引起的 DS 表型。

II.最近的一项研究使用更大的 SCN1A 相关癫痫队列进一步描述了这一概念的特征。这项最近的研究表明，通常认为癫痫相关基因相对常见突变不具有致病性，可能会以减轻和加重方式显著改变 SCN1A 相关表型⁵⁸。合并轻度和重度表型人群的此类突变发生率高于中间表型人群。

②体细胞嵌合体

致病性 SCN1A 变异体的体细胞嵌合体也逐渐视为一种修饰因素。深度测序技术已阐明，许多癫痫相关基因的体细胞嵌合体变异的参与比预期更显著。

a.研究发现 7%-10%的 DS 先证者存在亲代嵌合体^59-60。癫痫表型患者的突变等位基因频率高于非癫痫患者。

b.另一项研究在 7.5%携带新发致病性 SCN1A 突变的病例中发现了嵌合体，其中大多数为截短突变和 DS 表型⁶¹。值得关注的是，作者还确定，与非嵌合杂合子突变病例相比，嵌合突变病例出现发育延迟的最初体征较晚，认知结局更好。虽然无法测定大脑中突变等位基因的频率，但血液中超过 10%-30%的突变等位基因可能与症状的出现相关^59,61-62。

（4）负责 DS/DS 样疾病的其他基因

在 SCN1A 阴性疑似 DS 患者中发现了其他基因的致病性突变，并报告为 DS/DS 样疾病的可能替代原因。此类基因包括 SCN1B⁶³、γ-氨基丁酸 A 型受体亚单位γ2（Gamma-Aminobutyric Acid Type A Receptor Subunit Gamma 2，GABRG2）⁶⁴、γ-氨基丁酸 A 型受体亚基α1（Gamma-Aminobutyric Acid Type A Receptor Subunit Alpha 1，GABRA1）⁶⁵、突触融合蛋白结合蛋白 1（Syntaxin Binding Protein 1，STXBP 1）、超极化激活环核苷酸门控钾离子通道 1（Hyperpolarization Activated Cyclic Nucleotide Gated Potassium Channel1，HCN1）⁶⁶、染色体结构域解旋酶 DNA 结合蛋白 2（Chromodomain Helicase DNA Binding Protein 2，CHD2）⁶⁷和（原钙粘附蛋白 19，PCDH19）⁶⁸。

已知的 SUDEP 高危因素包括频繁的 GTCS、发病年龄早、多种药物联合治疗、癫痫病史长等⁶⁹。Cooper 等³对 100 例 DS 患者进行随访，其中 87 例有 SCN1A 基因突变，结果显示 59%的患者死亡是由 SUDEP 引起的，23.5%死于 SE 引起的急性脑病或多器官衰竭。Massey 等⁷⁰研究发现在癫痫发作过程中脑、心脏和肺功能的改变似乎与 SUDEP 发生有关。

3、SE 病因及发病机制

DS 患者在发热或体温正常情况下均可出现 SE，但在高热情况下更易出现，且少数患者可演变为难治性 SE，多种抗癫痫药物（Antiepileptic drugs，AEDs）效果欠佳⁷¹。