ABSTRACT

Febrile seizures (FS) is a common disease in childhood. It’s defined as seizures in association with a febrile illness, occurring in children older than 1 month and without prior afebrile seizures or in the absence of a central nervous system infection. Febrile Seizure Plus (FS+) is a new type syndrome of Febrile seizures. The International League against Epilepsy ILAE regard it as a kind of epilepsy syndrome. Recently, gene research plays a important role with the Precision Medical appearing. So we conclude the relevant gene research of FS and FS+.

Keywords:Febrile seizure, Febrile Seizure Plus, Gene Research

热惊及热惊附加症相关基因的研究进展

王罗俊，邓艳春

第四军医大学第一附属医院西京医院神经内科，陕西 西安

收稿日期：2016年2月4日；录用日期：2016年2月18日；发布日期：2016年2月24日

摘 要

热性惊厥(febrile seizures FS)是一种儿童时期的常见病。它是指发生在婴幼儿时期伴随有发热的惊厥发作，并排除既往曾有无热惊厥史患儿、中枢神经系统感染患儿等。热性惊厥附加症(febrile seizure plus FS+)是一个新提出的热性惊厥类型，国际抗癫痫联盟(International League Against Epilepsy ILAE)已经把热性惊厥附加症作为一种癫痫综合征收录。近年来随着精准医疗理念的提出，疾病的基因研究变得更加重要，此文就以上两种疾病相关基因的研究进展进行简单的综述。

关键词 :热性惊厥，热性惊厥附加症，基因研究

1. 引言

热性惊厥(febrile seizures FS)是一种儿童时期的常见病。它是指发生在婴幼儿时期伴随有发热的惊厥发作，并排除既往曾有无热惊厥史、中枢神经系统感染等的一种疾病，发病率2%~5%。患儿预后一般良好，但约3%的患儿以后发展为无热惊厥，即癫痫[1] 。热性惊厥附加症(febrile seizure plus FS+)是一个新提出的热性惊厥类型，国际抗癫痫联盟ILAE已经把热性惊厥附加症作为一种癫痫综合征收录[2] 。其诊断标准是：在热性惊厥发展为典型癫痫之前，有2次以上的无热惊厥发作，或在6岁以后仍有热性惊厥者，称为热性惊厥附加症，为常染色体显性遗传。近年来随着精准医疗理念的提出，疾病的基因研究变得更加重要，此文就以上两种疾病相关基因的研究进展进行简单的综述。

2. 热惊相关基因

2.1. 遗传相关

目前来自澳大利亚、日本、中国、美国、法国、意大利、比利时、摩洛哥、等多个国家的研究显示已定位了11个(命名为FEB1-FEB11)与热惊相关的基因位点。

FEB1于1996年由Wallace等[3] 人定位在8q13-2l的基因位点，通过两点或多点连锁分析出LOD最大值位于标记物D8S553及D8S279之间。最新研究发现该位点包括的CRH及DEPDC2基被选为与FS及GEFS(或GEFS)关系最大的致病基因[4] 。

FEB2于1998年由Johnson等人定位在19p13.3，位于D19S591及D19S395之间。在D19S177有一个成对的最大LOD值为4.52。这个基因位点包括酪蛋白激酶I-2亚基(CSNK1G2)基因，作为酪蛋白激酶大家族中的一员参与囊泡激活及小突触囊泡神经递质释放。在中国，马袆楠等通过对汉族人群中53例家族性FS患儿和101例健康对照者的CSNK1G2研究中，结果提示CSNK1G2可能与家族性FS相关。

FEB3A(GEFSP2)于1999年由Baulac和Moulard对法国两个无血缘关系大家系中的20名患者进行研究时发现的致病基因，定位于2q24.3。LOD值在D2S2330为3，在D2S294及D2S2314为3.99，之后分别在D2S156、D2S2314、D2S294、D2S364命名了SCN1A，SCN2A1，SCN2A2及SCN3A基因。

FEB3B(GEFSP7)于1999年Pfeiffer等人对来自美国犹他州一个大家族中的21名患者进行连锁分析分析时定位于2q24.3，LOD在D2S2330的最大值为8.08，随后又在D2S141及D2S2345之间发现突变。2009年该家族(11名单纯热惊及10名无热癫痫发作)的后续报道中，Singh等[5] 提出SCN9A亚基的基因突变是FS的病因，也是Dravet综合征潜在的疾病修饰符。

FEB4于2000年由Nakayama等人定位于5q14–q15。M ASS1基因(听源性惊厥易感基因)是位于FEB4位点区域的重要基因之一，有研究证实MASS1基因的功能缺失突变与热性惊厥的表现型有关。2012年胡具雄[6] 等发现MASS1基因的3个单核苷酸多态性位点，其中1个(2625A>C)是未经文献报道的新多态性位点。2625A> C位于其编码蛋白的穿膜区，该区对平衡细胞内环境稳态起着重要作用。

FEB5(位于6q22-24)，FEB7(位于21q22)，FEB8(位于5q31.1-q33.1)，FEB9(位于3p24.3-p23)，至今其致病机制不详。

FEB6于2000年由Nakayama等[7] 定位于18p11.2位于D1831153及D183771标记物之间的IMPA2基因，长约15 kb。它编码由288个氨基酸序列组成的肌醇单磷酸酶2(IMPA2酶)，由于肌醇是膜磷脂-磷脂酰肌醇(phosphatidyl inositol, PI)的重要前体物质，而PI是细胞信号转导系统中的重要神经递质，因而在细胞的各种生理功能中，发挥重要作用。其具体机制可能是通过介导细胞信号转导途径，发挥电生理作用。

FEB10于2008年由中国的Dai等[8] 对12个家系成员进行全基因组连锁分析时所发现并定位于3q26.2–q26.33(在D3S3656及D3S1232标志物之间，在标志物D3S1556发现了LOD的最大值为5.27。

FEB11于2012年由Salzmann等[9] 定位于8q13.2，在一个隐性遗传并热惊的颞叶癫痫家系研究中发现了CPA6基因的纯合子错义突变p.Ala270Val。2014年Belhedi等[10] 发现CPA6编码羟基肽酶A6，为细胞外蛋白。

2.2. 炎性因子相关

IL-1是一种致前性炎症细胞因子，在机体处于炎症状态时能够诱导炎症反应，包括α和β单体，其活性主要由IL-1β表达[11] 。

IL-1Ra基因位于2号染色体上，可变串联重复序列(variable number of tandem repeats, VNTR)多态性表达可影响蛋白质的不同编码，IL-1Ra可以拮抗IL-1发挥多种生物学的效应，如前炎性反应的开始、继续、终止等一系列级联反应，IL-1/IL-1Ra稳态平衡在其介导的疾病中起着重要的反馈调节作用，调控全身炎性反应及促炎性反应/抗炎性反应作用平衡。IL-1Ra等位基因在种族、地理等因素影响下表现出不同的分布频率。IL-1RN基因型在不同种族人群中的分布存在地区差异，但均以等位基因A1(含4次串联重复序列)的分布频率最高，在亚洲人群中尤为明显。

IL-1β含有7个外显子和6个内含子，IL-1βTaqI基因多态性是在第5个外显子点位C→T碱基置换导致Taq I酶切位点改变所致，形成2个等位基因：C和T。早在1990年Helminen等首次提出发热患儿的前炎症因子IL-1β反应增强可能对惊厥发生起重要作用，发热过程中，IL-1β这一诱导发热的内源性致热源是血脑屏障通透性破坏的重要扳机点，成为惊厥发病机制中重要的辅助因素。动物研究发现在惊厥发生前IL-1β血浆中浓度明显升高，并与海马及其他区域的神经元表达的IL-1R结合，提高了神经元兴奋性和降低了惊厥的阈值，从而诱导惊厥发生，而在FS患儿海马和下丘脑处IL-1β明显升高，提示FS可能起源于海马。而IL-1β的SNP与脂多糖处理后的单核细胞产生更多的IL-1β有关，研究认为其SNP参与了FS的发生，特别是发现IL-1β-511T这个能促进细胞因子表达的变异体与儿童FS有关。

Ameneh等[12] 在伊朗惊厥患儿的基因研究中首次发现位于IL-4启动子区域的3个SNP：–1098 (G/T)，–590 (C/T)，–33 (C/T)及IL-4Ra的t1902多态性与热惊相关。

IL-6基因启动子区域的–572 C/G多态性会影响其血清水平，从而在基因与表型两方面证实了IL-6的基因多态性与FS密切相关[13] 。

2010年Chou等研究发现IL-8的2767-251A/T(rs4073)基因突变与热惊相关[14] 。

IL-10是一种抑制性细胞因子，主要抑制某些细胞因子，具有很强的抗炎作用，是维持细胞因子网络平衡的重要调节机制，IL-10基因启动子区域的–1082 G/A位点的单核普酸多态性与IL-10基因的转录活性及血清中IL-10的水平有关。

TNF-α是人类大多数疾病的免疫途径中强大的免疫调节及促炎细胞因子。TNF-α起着相反的作用，这可能与基因调节其产物和作用时有多态性相关。TNF-α介导产生了IL-1和IL-6，导致温度升高[15] 。最新研究显示TNF-α单核苷酸多态性(−238/G)在FS的发病机制中发挥作用[15] 。

TLR4：Toll样受体4(Toll-like receptor 4, TLR4)通常被损伤的细胞释放的一种炎症递质，即高迁移率族蛋白(high mobility group box-1, HMGB-1)激活。缺乏TLR4的大鼠对惊厥耐受，TRL4或HMGB1受体拮抗剂均可减少慢性惊厥发生率 [16] 。由FSE引发的神经元损伤可能导致HMGB1释放，并进一步引起TLR4的上调和激活。这也就表明TLR4可能成为癫痫一种潜在的药物干预治疗靶向。

3. 热惊附加症的相关基因

目前与热惊附加症相关的离子通道蛋白亚单位基因主要有SCN1A、SCN1B、GABRG2、GABRD，分别编码电压门控钠离子通道αl、β1亚单位和配体门控氯离子通道GABA受体γ2、δ亚单位。电压门控钠通道是神经元起动和传播动作电位的根源，钠离子通道α亚单位分子量较大，包括4个同源结构域(I-IV)，每个结构域含有6个α螺旋跨膜区(S1-S6)，维持很好的电传感器和孔道区域 [17] 。每个钠离子通道α亚单位附属1个或更多的β亚单位β1-β4，它们是由一个细胞外IgG环和一短的细胞内C末端组成的跨膜蛋白构成。通道功能及调控的异常往往是基因异常表达的结果。

SCN1A：是最早被证实与热惊附加征致病有关的基因，SCN1A基因突变率普遍在10%左右。SCN1A [18] 基因定位于染色体2q24.3，有26个外显子，长8123 bp，c.DNA 6030 bp，编码2010个氨基酸，构成钠通道α亚单位。α亚基是钠通道的功能性单位，由四个高度同源性的结构域(D1~D4)通过胞内连接环相连而成。每个结构域含有6个跨膜片段(S1~S6)。目前已发现有600余种SCNIA基因突变，如D188V、T875M、W1204R、V1353L、R1648H、I1656M、R1657C、L986F、K1270T、D1866Y、C121W、R85C、R85H、G1742D、R1596C、M145T等，突变类型绝大部分为错义突变，产生钠通道蛋白氨基酸的改变，导致钠通道功能增强或者减弱。癫痫发作为神经元异常放电所致，电压门控钠离子通道主要负责控制细胞电兴奋性活动，在中枢神经系统中对动作电位的起始和传播起着非常重要的作用，同时也是众多抗癫痫药物作用的关键靶点。近来国内有报道，突变位点(c.425G>A, C142T)在钠通道DI跨膜片段S6区域，发作类型为全面性发作，丙戊酸钠治疗有效。变位点(C.17190A, S573R)在钠通道DIVS5-S6连接环，发作类型以部分性发作为主，奥卡西平治疗无效，左乙拉西坦有效，在国内未见报道。研究表明GEFS+家系SCN1A基因突变位点与临床发作类型和治疗效果有关 [19] 。

2001年发现SCN2A，近年在国际上与热惊附加征相关的SCN2A突变位点共有3个：R188W(C/T)、R19K(G/A)和R524Q(G/A)，其中R188W是在SCN2A基因上发现的与之最为密切相关的突变位点[20] 。R188W突变可引起通道功能障碍，通道开放时间延长，钠离子内流增加，导致神经元过度兴奋，引起癫痫发作。近年来SCN2A也经被确定为良性家族型新生-婴儿惊厥综合征(BFNIS)的致病基因。

SCN1B基因突变的阳性率低于SCN1A，仅在小于5%的FS+家系中发现SCN1B基因突变。基因定位于染色体19ql3.1，长1463 bp，c.DNA 656 bp，有5个外显子，编码钠通道亚单位。α亚基是钠通道的功能单位，β亚基则主要起调控作用。β亚单位对a亚基在膜上的定位以及稳定性起重要作用，并参与调节α亚基的激活和失活过程，SCN1B基因突变也可引发癫痫。1998年Wallaee等在澳大利亚FS+家系患者中发现了SCN1B基因第三外显子错义突变C121W。改位点的突变使第121位氨基酸由高度保守的半胱氨酸变为色氨酸从而改变了维持β亚基细胞外免疫球蛋白折叠结构域中的二硫键结构。因此他们最早证实基因突变与GEFS+致病有关。他们在电生理学研究显示突变的β1亚基影响α亚基的动力学调节功能，钠离子通道的失活时间和失活后恢复时间均减慢，导致钠离子持续内流，膜电位自动去极化，产生动作电位的刺激闽值降低，细胞兴奋性增高。随后陆续发现了SCN1B突变位点(R125L, R85C, R85H, 170E74del, 125C, G257R)。

GABA受体基因主要由5q32-35的α1γ2基因簇和15q11-13的α5β3γ3基因簇共同构成。GABA_A受体主要介导中枢神经系统突触传递的快速抑制，对抑制性突触后电流对大脑神经元的兴奋起抑制作用，由α1-6、β1-3、γ1-3、δ、ε、π、ρ1-3几个不同的亚基组成，而α1、β2、γ3是GABA_A受体的主要亚型。主要分布在细胞体上的突触及初始部分，当GABA与GABA_A受体结合时，引起神经元细胞膜氯离子配体-受体门控通道开放，短时间内的大量氯离子内流，使膜电位迅速达到氯离子平衡电位，出现神经元的过度去极化，产生抑制作用。膜电导的增加也减少兴奋性电流的作用，使其他神经元难以激活。GABA_B受体是G蛋白偶联受体，主要分布在自主神经、中枢神经末梢，也分布在位于突触前膜，被激活后引起钾离子通道的开放，是细胞膜超极化，产生突触前抑制作用。GABA与A、B受体结合后对氯、钾离子通道的作用均使神经元兴奋性降低，终止癫痫发作。

GABRG2基因定位于5q34，全长85.70 kb，由9个外显子和8个内含子组成，编码GABA_Ａ 受体的γ2亚基，主要参与受体的运输、聚集及突触的保护[21] 。目前发现的GABRG2基因热点突变有７种，其中有3种错义突变：R43Q、K289M、R139G；种无义突变：Q351X、W390X、Q40X；1种剪切位点的突变：IVS6 + 2T > G，均为单基因并呈常染色体显性遗传伴外显率不全[22] 。其中W390X、Q351X突变位于3、4结构域之间的细胞内环，在翻译时过早的引入一终止密码子，使成熟的GABA受体蛋白失去了第四跨膜区，这种截短的GABA受体使细胞膜表面的受体密度下降，与GABA的结合下降，从而减弱了对神经元兴奋性的抑制，增加神经元的兴奋性和放电，增强突触对兴奋性传入的反应[22] 。

GABRD基因定位于染色体lp36.3，长1942 bp，c.DNA 1359bp，有9个外显子，编码452个蛋白质，组成GABA_A受体δ亚基。2004年Dibbens等发现Glu77Ala变和Arg220His单核苷酸多态性，与野生型GABA_A受体相比，具有纯合及杂合Glul77Ala突变型GABA_A受体的最大电流显著降低。Arg220His杂合子突变型GABA_A受体也比野生型显著降低峰电流。GABRD基因构成GABAA受体S亚基位于突触膜周围和膜外，被认为是参与紧张性抑制，GABA_A受体电流减少很可能是与神经元兴奋性增加有关。中国谢晓华等[23] 在单纯腭裂并全面性癲伴热性惊厥附加症家系中发现GABRD基因C425T和T911C单核酸多态性。

4. 展望

综上可知目前FS及其相关癫痫综合征的分子遗传学研究取得了巨大进展，但也可看出仍有很多致病机制有待分子学水平进一步验证。随着精准医疗时代的到来，治疗需要个体化，结合患者基因特点、临床表现及个体对药物的易感性等，为患者制定有效的治疗方案是我们努力的方向。希望今后在大家共同努力下，将个体化、精准化诊疗全面铺开，为每一位患者带来福音，为早期明确诊断和基因治疗奠定夯实的基础。

文章引用

王罗俊,邓艳春. 热惊及热惊附加症相关基因的研究进展
Gene Research Progress of Febrile Seizures and Febrile Seizure Plus[J]. 国际神经精神科学杂志, 2016, 05(01): 14-19. http://dx.doi.org/10.12677/IJPN.2016.51003

参考文献 (References)