梅藝文 黃天蘭 樹海峰

癲癇是一種嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其特點(diǎn)是由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮和抑制通路不平衡而導(dǎo)致癲癇發(fā)作，具有反復(fù)性、周期性和不可預(yù)測(cè)性[1]。目前全球癲癇患者約5000萬～7000萬，由此產(chǎn)生的衛(wèi)生負(fù)擔(dān)占據(jù)全球衛(wèi)生負(fù)擔(dān)的0.75%[2]。頻繁和嚴(yán)重的癲癇發(fā)作會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步腦損傷、持續(xù)的神經(jīng)行為異常和神經(jīng)精神疾病[3]。癲癇的病因?qū)W和發(fā)病機(jī)制仍不明確，尋找新的分子靶點(diǎn)具有重要意義。

研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)炎性反應(yīng)和癲癇之間具有密切聯(lián)系，炎性反應(yīng)可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)興奮性改變，致癇區(qū)域的炎性反應(yīng)因子可激活神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞信號(hào)通路，導(dǎo)致相應(yīng)細(xì)胞發(fā)生病理及生理改變，最終導(dǎo)致突觸傳遞和突觸可塑性變化從而參與癲癇的發(fā)生及發(fā)展[4]；此外，上調(diào)的炎性因子也進(jìn)一步增加癲癇易感性[5]。補(bǔ)體系統(tǒng)成分主要在肝臟合成，但在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如腦外傷、多發(fā)性硬化等)中，膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元等亦可合成包括C3在內(nèi)的各種補(bǔ)體蛋白[6]。研究結(jié)果顯示，嚙齒類動(dòng)物模型癲癇持續(xù)狀態(tài)(status epilepticus，SE)和癲癇發(fā)生過程中，大腦會(huì)產(chǎn)生C1q、C3、C4、C5b-C9等多種補(bǔ)體相關(guān)因子[7]，高度提示補(bǔ)體參與了癲癇的發(fā)生發(fā)展[8]?，F(xiàn)就補(bǔ)體在癲癇發(fā)生發(fā)展中作用的研究進(jìn)展做一綜述。

1 補(bǔ)體通過多種機(jī)制影響癲癇

補(bǔ)體系統(tǒng)由至少30種循環(huán)蛋白和細(xì)胞表面蛋白組成，這些蛋白通過一系列的酶激活和抑制作用，發(fā)揮消滅病原體、保護(hù)自身免受損傷的功能[9]。C1q是先天免疫系統(tǒng)經(jīng)典補(bǔ)體通路的初始蛋白，C1q家族蛋白可在包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)在內(nèi)的多個(gè)系統(tǒng)中表達(dá)[10]。在經(jīng)典補(bǔ)體通路中，C1q導(dǎo)致C3酯酶的產(chǎn)生，而C3酯酶又將C3裂解成包含C3b在內(nèi)的具有生物活性的蛋白片段[10]?；罨疌3(C3b)以共價(jià)形式與靶細(xì)胞結(jié)合，一方面可啟動(dòng)C5a形成攻膜復(fù)合物(membrane attack complex，MAC)導(dǎo)致炎性反應(yīng)的下游激活[11]；另一方面可作為一種標(biāo)記信號(hào)引導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞完成吞噬作用[12]。

1.1 補(bǔ)體介導(dǎo)突觸修剪異常引起癲癇早期大腦發(fā)育的標(biāo)志是神經(jīng)軸突的旺盛生長(zhǎng)，而神經(jīng)元之間的投射隨后通過軸突剪枝得到完善；軸突剪枝是一個(gè)發(fā)育調(diào)節(jié)過程，通過這個(gè)過程，過度的連接被消除，成熟的神經(jīng)支配模式得以建立[13]。在哺乳動(dòng)物大腦中，許多基因和蛋白質(zhì)的激活對(duì)于突觸的修剪過程至關(guān)重要[14]。近來研究證實(shí)，與免疫和炎性反應(yīng)過程相關(guān)的分子在突觸修剪中能發(fā)揮非免疫作用[15]。C1q在新皮質(zhì)發(fā)育的突觸區(qū)域也有短暫表達(dá)，尤其是在出生后第4天至第10天之間，在C1q 敲除(KO)小鼠中，C1q的缺失可能會(huì)導(dǎo)致剪枝不足和大腦皮層過度連接，導(dǎo)致發(fā)育早期出現(xiàn)的強(qiáng)化回路將持續(xù)到成年[15]。既往研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典補(bǔ)體級(jí)聯(lián)的C1q和C3基因是發(fā)育過程中視網(wǎng)膜膝狀體通路突觸清除所必需的[16]，C3引導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行突觸吞噬和重建發(fā)育的潛在機(jī)制已在出生后的視網(wǎng)膜膝狀體系統(tǒng)中得到證實(shí)[17]。針對(duì)阿爾茨海默病(Alzheimer disease，AD)模型小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)體和小膠質(zhì)細(xì)胞能介導(dǎo)AD早期突觸丟失，抑制C1q、C3或位于小膠質(zhì)細(xì)胞上的補(bǔ)體受體CR3，降低具有吞噬性小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量和早期突觸丟失程度[12]。在腦外傷模型研究中發(fā)現(xiàn)，腦損傷會(huì)打破皮質(zhì)回路平衡，增加興奮性突觸連接進(jìn)而促進(jìn)癲癇發(fā)生[18]。從某種程度上看，這種獲得性增強(qiáng)的興奮性突觸連接是大腦發(fā)育早期過度和錯(cuò)誤連接情況的重演。Chu等[19]研究發(fā)現(xiàn)，C1q KO小鼠皮層腦片能產(chǎn)生癲癇樣活動(dòng)，錐體神經(jīng)元的興奮性輸入增加，錐體神經(jīng)元軸突孔密度增加，有自發(fā)性非典型失神發(fā)作。Ma等[20]檢驗(yàn)了C1q KO小鼠未能修剪大腦皮層突觸連接后的結(jié)構(gòu)和功能，同樣發(fā)現(xiàn)其皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的興奮性連接增強(qiáng)，證明了未能修剪過度興奮的突觸可能是突觸后樹突異常的潛在機(jī)制，這些結(jié)構(gòu)異常加上興奮性突觸數(shù)量的增加，可能會(huì)導(dǎo)致C1q KO小鼠癲癇的發(fā)生[20]。

針對(duì)多發(fā)性硬化患者尸檢研究亦發(fā)現(xiàn)，海馬組織中C1q表達(dá)增加與小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞吞噬突觸有關(guān)[21]。C1q和C3表達(dá)增高不僅體現(xiàn)在mRNA表達(dá)水平上[7]，在難治性癲癇標(biāo)本中C1q和iC3b在蛋白水平上也明顯升高[22]，并且C1q定位于小膠質(zhì)細(xì)胞及其樹突，推測(cè)C1q能識(shí)別特定靶點(diǎn)從而介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬。提示經(jīng)典補(bǔ)體通路在癲癇發(fā)生中發(fā)揮作用。

1.2 補(bǔ)體介導(dǎo)MAC引起癲癇補(bǔ)體系統(tǒng)是先天免疫系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，其功能是識(shí)別和消滅病原體或廢棄的宿主物質(zhì)，補(bǔ)體的激活可通過經(jīng)典途徑、替代途徑、凝集素途徑[23]。雖然可激活補(bǔ)體的機(jī)制多種多樣，但每一種激活途徑的終點(diǎn)均是C5b的形成，隨著級(jí)聯(lián)反應(yīng)的產(chǎn)生最終形成MAC，MAC插入細(xì)胞膜形成一個(gè)功能孔，插入細(xì)胞膜的MAC通過破壞局部磷脂雙層而形成“滲漏斑”，或形成穿膜的親水性孔道，最終導(dǎo)致細(xì)胞崩解[24]。多項(xiàng)研究指出，在包括AD在內(nèi)的多種神經(jīng)退行性疾病中，補(bǔ)體的不當(dāng)激活(包括MAC的形成)作用于皮質(zhì)灰質(zhì)神經(jīng)元[25]。隨后，Xiong等[11]發(fā)現(xiàn)，將膜攻擊通路的單個(gè)蛋白(C5b6、C7、C8和C9)注入活體大鼠海馬中，會(huì)引起大鼠行為學(xué)改變和腦電圖癲癇發(fā)作改變以及細(xì)胞毒性反應(yīng)，進(jìn)一步表明補(bǔ)體的不當(dāng)激活以及由此導(dǎo)致的MAC在大腦皮層灰質(zhì)中的沉積可造成癲癇發(fā)作和細(xì)胞死亡。與野生型小鼠相比，C6缺乏小鼠(即無法產(chǎn)生MAC)能延遲點(diǎn)燃癲癇發(fā)生，盡管延遲時(shí)間不長(zhǎng)，但足以提示MAC在癲癇擴(kuò)散中起重要作用[26]。

1.3 補(bǔ)體通過促神經(jīng)炎癥反應(yīng)影響癲癇C5a源自C5，其作為先天免疫系統(tǒng)一部分補(bǔ)體通路的最終產(chǎn)物，具有強(qiáng)大的生物活性，能夠促進(jìn)炎性細(xì)胞的招募、吞噬細(xì)胞的活化、顆?；傅尼尫藕脱趸瘎┑纳?，最終導(dǎo)致先天免疫功能或組織損傷[27]。C5ar1和C5ar2均為C5a的受體，其基因表達(dá)可受FBJ骨肉瘤癌基因B (FosB)調(diào)控[28]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，F(xiàn)osB基因產(chǎn)物能控制小膠質(zhì)細(xì)胞中Apoc2、C5ar2、C5ar1、Zfp111、Vmn2r29、Ercc2這6種基因的表達(dá)[28]，其中C5ar1和C5ar2基因分別編碼C5ar1和C5ar2[28]。海人酸(kainate，KA)是一種強(qiáng)效的神經(jīng)毒素，以往用于顳葉癲癇(TLE)的慢性模型，經(jīng)反復(fù)處理后，已被廣泛用于誘發(fā)急性腦癲癇發(fā)作[29]。在KA誘導(dǎo)的癲癇模型中，相比野生型小鼠而言，F(xiàn)osB基因缺失小鼠的海馬中C5ar1無論是其mRNA水平還是其免疫反應(yīng)活性均明顯降低；同時(shí)，CD68免疫反應(yīng)活性的降低、形態(tài)學(xué)改變以及白細(xì)胞介素6(IL-6)和腫瘤壞死因子(TNF)mRNA水平降低反映出小膠質(zhì)細(xì)胞的活化減少，表明FosB基因產(chǎn)物是通過調(diào)節(jié)海馬區(qū)C5ar1和/或C5ar2基因表達(dá)從而引起小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)和吞噬改變，促進(jìn)神經(jīng)炎癥反應(yīng)；而從野生型小鼠更易被KA誘導(dǎo)癲癇發(fā)生的現(xiàn)象來看，C5ar1和C5r2會(huì)通過這種促神經(jīng)炎癥反應(yīng)影響癲癇的發(fā)生[28]。

1.4 補(bǔ)體通過海人酸型谷氨酸受體(KARs)影響癲癇針對(duì)KA癲癇模型和TLE患者海馬標(biāo)本的研究均發(fā)現(xiàn)，癲癇與海馬區(qū)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重塑有關(guān)。KA能誘發(fā)苔蘚纖維(mossy fiber，MF)發(fā)芽與顆粒細(xì)胞樹突形成突觸，從而形成新的神經(jīng)回路[30]，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)元的過度興奮和毒性表現(xiàn)。在KA模型中突觸后KARs在海馬CA3區(qū)MF-錐體細(xì)胞突觸后膜高度富集，而C1q類亞家族(C1q-like，C1ql)蛋白在其中發(fā)揮了重要作用[31]。 編碼C1ql2和C1ql3的mRNA在產(chǎn)生MF的齒狀回顆粒細(xì)胞(DGCs)中高度表達(dá)，C1ql2和C1ql3作為細(xì)胞外的組織者，將功能性突觸后KAR復(fù)合物招募到CA3錐體神經(jīng)元中[31]。C1ql2和C1ql3在體外特異性結(jié)合了突觸后GluK2和GluK4 KARs亞基的氨基末端結(jié)構(gòu)域，以及含有特定序列的突觸前軸突蛋白3；在C1ql2、C1ql3雙缺失小鼠中，CA3突觸反應(yīng)失去了緩慢的、由KARs介導(dǎo)的成分[31]。此外，盡管在TLE模型中誘導(dǎo)了MF的萌發(fā)，但在C1ql2、C1ql3均缺失的小鼠中，KARs并未被招募到突觸后位點(diǎn)，從而導(dǎo)致循環(huán)活動(dòng)減少[31]。C1q家族蛋白廣泛表達(dá)，可能會(huì)調(diào)節(jié)整個(gè)大腦的KARs功能，或許是一個(gè)很有前途的抗癲癇靶點(diǎn)。

2 C3基因與癲癇遺傳易感性

研究發(fā)現(xiàn)，C3缺失的小鼠海馬區(qū)未出現(xiàn)自發(fā)癲癇樣活動(dòng)的跡象，這是因?yàn)镃3在調(diào)節(jié)海馬谷氨酸突觸的數(shù)量和功能方面發(fā)揮了作用，并對(duì)海馬結(jié)構(gòu)或功能異常所導(dǎo)致的認(rèn)知功能產(chǎn)生了負(fù)面影響[32]。隨后的研究表明，補(bǔ)體系統(tǒng)對(duì)癲癇和癲癇發(fā)作風(fēng)險(xiǎn)的遺傳有影響，C3基因是人類內(nèi)側(cè)顳葉癲癇(mesial temporal lobe epilepsy，MTLE)易感性的良好候選基因：在MTLE患者[7]和嚙齒類動(dòng)物MTLE模型的腦組織中發(fā)現(xiàn)C3基因和蛋白表達(dá)增加，補(bǔ)體系統(tǒng)激活。在補(bǔ)體成分C3啟動(dòng)子中新近發(fā)現(xiàn)的功能二核苷酸多態(tài)性(GF100472)影響了具有發(fā)熱性癲癇(febrile seizures，F(xiàn)S)病史的MTLE患者 (MTLE-FS+)和單純FS患者的遺傳易感性，C3單倍型HAP4和C3單倍型HAP5對(duì)FS和MTLE具有保護(hù)作用[33]。

3 治療前景

近年來研究發(fā)現(xiàn)了補(bǔ)體與癲癇之間的關(guān)系，因此靶向補(bǔ)體治療可能是一種新的治療癲癇的方法。C5ar1缺陷的小鼠能減少毛果蕓香堿致SE后急性介導(dǎo)免疫應(yīng)[34]。 C5ar1拮抗劑(PMX53)在急性和慢性發(fā)作模型中均具有抗驚厥作用；此外，毛果蕓香堿誘導(dǎo)SE或其基因缺失后抑制C5ar1可降低癲癇發(fā)作能力，保護(hù)海馬神經(jīng)元不變性，降低SE相關(guān)死亡率[35]?？紤]到PMX53在難治性癲癇模型中的有效性，該研究[35]為未來抗癲癇藥物(AEDs)的發(fā)展提供了一個(gè)新的目標(biāo)，這可能對(duì)耐藥癲癇類型有效。

綜上所述，從補(bǔ)體對(duì)突觸修剪與MAC激活作用的多項(xiàng)研究中看出，補(bǔ)體的表達(dá)缺失與過度激活都可能影響癲癇的發(fā)生發(fā)展；C5ar1、C5ar2基因與C1ql亞家族的研究表明補(bǔ)體可通過不同潛在機(jī)制對(duì)癲癇產(chǎn)生影響；HAP4、HAP5對(duì)FS和MTLE的保護(hù)作用提示補(bǔ)體C3基因在癲癇遺傳易感性中也發(fā)揮了作用。目前研究發(fā)現(xiàn)PMX53在難治性癲癇模型的有效性，也展示了靶向補(bǔ)體治療的潛在研究?jī)r(jià)值。所以，補(bǔ)體和癲癇之間具有緊密聯(lián)系，這為未來抗癲癇靶點(diǎn)治療提供了更多的研究思路。