局灶性皮质发育不良遗传学研究进展☆

杨皓翔 张彦可 孔庆霞

局灶性皮质发育不良（focal cortical dysplasia，FCD）是脑皮质神经元移行障碍或细胞增殖障碍所导致的一种疾病，是皮质发育畸形 （malformation cortical development，MCD）的亚型。MCD 包括：FCD、半侧巨脑症（hemimegalen cephaly，HME）、多小脑回型（polymicrogyria，PMG）等。FCD通常是散发性疾病，少数研究显示FCD 和遗传有关[1]。FCD引起的癫痫通常手术治疗，FCDII 型完全切除致痫灶预后良好[2]，因此对FCD 遗传学探究有助于发现新的诊治思路。过去10 年对FCD 遗传方面的报道越来越多，已有研究发现：mTOR基 因 突 变、PI3K-PTEN-AKT3-TSC 相 关 基因突变、PTKs 通路基因突变、GATOR突变后对 mTOR 激活增强，均可能导致FCD。本文对以往关于FCD 遗传学的研究，进行回顾总结，系统阐述，对碱基、氨基酸改变等综合分析，为FCD 寻找新的治疗靶点，提供临床精准治疗。

1 mTOR 复合基因突变

mTOR复合基因主要控制蛋白质和脂质合成，细胞生长、增殖、代谢、自噬[3]。研究者发现mTOR突变在脑组织以镶嵌现象存在，其等位基因突变频率在FCDII 为1.06%至12.63%[4-8]，HME 为 9.7%至 44%[9-10]，但在血液中未检测到突变。此外，突变频率的高低与脑畸形的程度相关，梯度范围从 FCD 到 HME 呈增高趋势[11]（见表1）。在不同的 DNA片段，mTOR基因会产生错义、置换、移码等突变，进而影响蛋白质的表达不同，导致 FCDIIa、FCDIIb、HME 等不同表现型。mTOR基因位点c.6644C＞A、c.6644C＞T、c.7280T＞C等突变，多见于 FCD IIa[4-7]，位点c.4376C＞A、c.4375G＞T等多见于 FCD IIb[4，8]，位点c.4448C＞T、c.5005G＞T等多见于HME[9-10]（见表1）。上述碱基改变会激活mTOR 信号通

2 PI3K-PTEN-AKT3-TSC 基因突变

基因TSC、PTEN或AKT3、PIK3CA突变分别导致结节性硬化症、Cowden 综合症、巨脑畸形综合征[13]，它们在一部分神经元中发生突变可能是脑发育过程中细胞嵌合性、局灶性的基础[14]。在MCD 患者中，上述基因突变发挥着重要的作用[15-20，10]（见表2）。2006 年，SCHICK 等[15]通过对一例FCDIIb 患者脑组织进行显微解剖和 Sanger 测序，发现了一种PTEN嵌合型错义突变。2012 年，PODURI 等[16]发现在HME 患者中，有10%的患者存在AKT3体细胞突变和嵌合三体。LEE 等[17]报告，在 HME 患者中，有25%的患者PIK3CA和AKT3的体细胞突变激活。CONTI 等[18]发现，在局灶性或多叶性MCD 患者中，有6%的患者AKT3镶嵌复制。JANSEN 等[19]报告了在 FCD II 和 HME 病例中AKT3和PIK3CA激活突变。GAMA 等[10]发现在 FCD 或 HME 的 患者中，有 8%的患者可以检测到PIK3CA激活突变。在PI3K-PTEN-AKT3-TSC 通路中，基因TSC1位点c.610C＞T、TSC2位点 c.4639G＞A 和PIK3CA位点 c.3140A＞G，多见于 FCD IIa[20]。基因PTEN位点c.834C＞G、TSC1位点c.64C＞T，多见于 FCD IIb[15，20]。基因AKT3位点c.49C＞T等多见于 HME[10，16，19]。综合分析，该通路基因突变频率在 FCDⅡ中，为 1.1%至 4.7%之间，在 HME 中，为 10%至 18%之间（见表2）。

3 PTKs 通路相关基因功能

在 FCD 畸形神经元中 PTKs 过度表达，基因EGFR、PDGFRA和NTRK3表达上调[21]。NTRK3是夜间额叶癫痫常染色体显性遗传基因，下调后在癫痫发作相关突触重塑中产生抑制作用[22]。PARKER 等[23]报告 ，EGFR 过度表达与TSC1基因缺失有关。RPS6KA3 因子参与核糖体、RNA的生物发生，在 mTOR 通路中表达上调[24]。PRKAA1 对mTORC1 负性调控，DLG1 在调节突触发育时，表达上调[21]。基因SNPH表达下调后，抑制 SNARE 蛋白复合物形成，这有助于增加突触的传递[25]。基因LPPR3参与轴突生长、再生和突触重塑时表达上调[21]。NR4A3 和 NR2E1 在FCD 中表达下调，NR4A3 调节海马轴突导向、 癫痫易感性，这对 FCD 有潜在影响[26]，CREB 蛋白诱导神经元存活时需要NR4A3 介导[21]。NR2E1 缺失会损害小鼠齿状回突触重塑和树突结构[27]。FCD 中 LHX2 表达下调[21]。TIAM1 和ECT2，分别参与神经元迁移和突触外向生长[28]，TIAM1 表达下调、ECT2 表达上调。NOTCH1 信号通路的激活因子DNER 表达上调，介导神经元与神经胶质细胞相互作用，在星形胶质细胞发生过程有潜在功能[29]。PTKs 通路各基因功能总结如下（见表3）。

表1 mTOR 复合基因突变

表2 PI3K-PTEN-AKT3-TSC 相关基因突变

表3 PTKs 通路相关基因

4 GATOR 对 mTOR 复合体影响

基因DEPDC5、NPRL2和NPRL3参与 GATOR1 复合体的形成，GATOR1 复合体是 mTORC1 通路的上游因子，其突变会导致相应的局灶性皮质畸形[30-31]（见表4）。对GATOR1 通路中编码基因测序，发现DEPDC5、NPRL2、NPRL3突变[32]。PELED等研究显示，DEPDC5在体细胞和生殖细胞均会突变，继而增强mTOR 信号通路[33]。RICOS等报道，在家族性或散发性局灶癫痫中均发现了NPRL2和NPRL3突变[34-36]，二者功能缺失性突变或GATOR2 功能获得性突变，均导致 GATOR1 复合体激活，增强 mTOR 信号通路，引起 FCD[35]。TSC1、TSC2 结构与功能异常，对 mTOR去抑制，从而导致蛋白合成、细胞生长和血管生成增加，出现细胞定位和移行障碍，表现为结节性硬化症[37]。

5 GATOR 复合基因突变

GATOR1基因功能缺失，是遗传相关局灶性癫痫的常见原因，在家族性局灶性癫痫伴可变灶、常染色体显性夜间额叶癫痫和家族性颞叶癫痫均可出现[38]。通过查阅研读MCD 相关文献报道，对GATOR1分析回顾，总结碱基改变、氨基酸改变以及表现形（见表5）。DEPDC5位点c.2390delA c.3994C＞T、c.4260delG突变，多见于可疑性 FCD[39，40，32]，位点c.1264C＞T、c.715C＞T突变，多见于 FCD I 型[1]，位点c.1759C＞T、c.21C＞G突变，多见于 FCD II 型[1，41]，位点c.1265G＞A、c.128_129insC突变，多见于 HEM[10]，位点c.4689_4690delAG突变，多见于单侧脑回病变[42]。NPRL2位点c.68_69delCT突变，多见于 FCD Ia 型[32]，位点c.329C＞G突变，多见于多小脑回病变[40]。NPRL3位点c.275G＞A、c.1070delC突变，多见 于 FCD II 型[32，43]。

表4 GATOR 对mTOR 影响作用

表5 GATOR 复合基因突变

6 总结与展望

目前，虽然对FCD 的研究取得了重大进展，但仍存在局限性。多数研究是回顾性研究，少数研究为临床观察研究，并且随访时间短，样本量小;很多研究是在2011 年国际抗癫痫联盟制定出新的分类之前完成，从而参考起来比较困难。采取的标本也往往是患者外科手术切取的脑组织标本。

所以，目前的研究尚不能完全阐明其发病机制。未来，需要沿着目前已知的通路、基因，去发现上游下游新的突变点，多学科联合，从各个维度对FCD 系统、全面的评估，不断充实FCD 的脑组织标本库、 血样本库，进行基因检测，发现更多的基因突变信息，进一步解开FCD 遗传学机制，发现新的治疗靶点。