癫痫患儿迷走神经刺激术治疗效果与血液中色氨酸代谢之间的关系

侯娥艳，孙玉，金欣

迷走神经刺激术(vagal nerve stimulation，VNS)是顽固性癫痫治疗的辅助方法[1-4]。目前，VNS的作用机制很大程度上仍然未知。据报道，迷走神经具有抗炎作用，能够影响下丘脑-垂体-肾上腺和皮质类固醇的释放[4]。VNS在炎症性疾病中的治疗领域在不断扩大，并且已经有研究证实了VNS的促炎抗炎作用[5-6]。

血液中一些色氨酸代谢物与癫痫的发作有关[7-8]，例如犬尿氨酸(kynurenine,KYN)和3-羟基犬尿氨酸(3-hydroxykynurenine3HK)具有促惊厥的作用，而犬尿喹啉酸(kynurenic acid,KYNA)和邻氨基苯甲酸(anthranilic acid，AA)是抗惊厥药。来自VNS的细胞因子水平的变化可能会影响血清素前体色氨酸(tryptophan,TRP)的代谢。在促炎细胞因子的影响下，吲哚胺2,3-双加氧酶被激活，导致色氨酸进入色氨酸代谢途径而不形成血清素[9-10]。而色氨酸代谢途径的改变，增加了犬尿氨酸的形成。

目前，没有关于VNS诱导的患儿血液中色氨酸代谢变化的研究。因此，本研究探索VNS治疗顽固性癫痫患儿是否与血液中色氨酸代谢的变化导致神经毒性和促惊厥代谢产物的降低和神经保护剂、抗惊厥药代谢物的增加有关。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2017年5月至2019年3月在山东省成武县人民医院儿科收治的顽固性癫痫患儿60例为研究对象，按随机数字表法分为高输出刺激组和低输出刺激组各30例。两组患儿基线特征比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性，见表1。

表1 两组患儿基线特征比较

1.2 诊断标准 参照2017年国际抗癫痫联盟(international league against epilepsy，ILAE)意见书中顽固性癫痫的诊断标准及分类标准。

1.3 纳入标准 (1)符合顽固性癫痫的诊断标准；(2)年龄4～18岁；(3)不适合癫痫手术，在整个研究过程中不改变药物治疗方案；(4)所有患儿均由其监护人签订知情同意书，本研究经医院伦理道德委员会审核通过。

1.4 排除标准 (1)患有进行性脑损伤；(2)恶性肿瘤；(3)退行性或免疫性疾病；(4)精神病史。

1.5 方法 研究分为基线期(12周)、盲法治疗期(20周)和附加阶段期(19周)。在12周基线期后，所有患儿均植入迷走神经刺激器。在盲法治疗阶段，低输出刺激组进行主动控制，成立主动控制小组，目的是保护盲法治疗，因为参与者能注意到刺激，并控制手术和电极的存在。在盲法治疗阶段之后，附加阶段期间所有患儿均接受19周刺激治疗。在植入刺激器之前(基线阶段结束)、刺激20周后(盲法阶段结束)、刺激39周后(附加阶段结束)收集血样。在基线、盲法阶段和附加阶段的结束时，使用情绪状态量表(profile of mood states，POMS)评估心情。

设备的植入由同样的神经外科医生团队完成。可编程脉冲发生器植入到左锁骨下方的皮下袋中，并连接放置在左侧迷走神经周围的双极电极，向这个神经传递电脉冲。两组初始设备设置见表2。输出电流由试验护士根据治疗神经病学家临床评估制定的固定方案每两周进行调整。高输出刺激组中电流以2周的间隔逐步增加到最大容许输出电流(最大1.75 mA)。在低输出刺激组中输出电流在每次探访期间暂时增加并在访问结束时切换回初始输出电流。在盲法结束阶段，根据高输出刺激组的方案和参数，调整低输出刺激组的输出参数，该阶段结束时的两组的最大施加电流设定为2.25 mA。治疗神经病学家、患儿、父母和监护人对治疗条件不知情。患儿被分配到由一名试验护士使用计算机程序的进行控制治疗条件。

1.6 观察指标 将肝素化血浆储存在-80 ℃，待进行分析。使用液相色谱质谱联用仪(LC-MS/MS)分析代谢物[11]，测定血液中TRP、KYN、KYNA、3HK、AA、XA和3HAA的含量。癫痫发作频率由患儿的父母或监护人用日记记录。计算每个孩子在基线时、在双盲阶段的最后30 d以及附加阶段最后30 d癫痫平均发作频率。与基线癫痫发作频率相比，癫痫发作降低50%以上定义为有响应。

表2 设备初始设置参数

1.7 统计学方法 使用SPSS 20.0软件进行统计学分析，t检验或Mann-Whitney检验用于各变量之间的比较，由于色氨酸代谢产物是大量的相互作用的复合物，因此采用O′Brien-Läuter方法创建了Z分数，用于分析有利和不利的代谢物的影响。在这个Z分数的总和中，Z-评分的正数总和用于神经保护和抗惊厥代谢物，Z分数的负数总和用于神经毒性和惊厥的代谢物。癫痫发作频率的计算和POMS的差异使用之前研究所述的方法[12-13]。从基线、盲法治疗阶段的结束以及附加阶段的结束，色氨酸代谢物的差异均以百分比计算。P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同阶段血液中色氨酸代谢物的变化 基线时：血液中不同的色氨酸代谢物之间存在显著且持续的正相关，高输出刺激组和低输出刺激组之间无明显差异。盲法治疗阶段结束时：高输出刺激组和低输出刺激组血液中色氨酸代谢物水平无统计学差异(见表3)。附加阶段结束时：VNS增加了除3HK以外其他所有代谢物的水平，其中AA的增加具有统计学意义(P=0.003)。不同阶段高输出刺激组和低输出刺激组，有响应者和无响应者之间神经保护，神经毒性，抗惊厥，促惊厥之间Z-分数的总和没有差异。

表3 血液中色氨酸代谢物水平(nmol/L)

2.2 POMS抑郁评分和血液中色氨酸代谢物的变化 在附加阶段结束时，所有组中ΔPOMS(ΔPOMS抑郁评分=基线POMS抑郁评分-附加阶段结束时的POMS抑郁评分)和血液中色氨酸代谢物的变化显示无显著相关性。然而，在基线和附加阶段比较时，高输出刺激组中的ΔPOMS抑郁评分与AA变化之间具有显著的负相关(见图1，r=-0.37，P=0.042)，AA的增加越大，抑郁情绪减少的幅度越大。

图1 高输出刺激组中ΔPOMS抑郁评分与AA变化的相关性

2.3 癫痫发作频率与血液中色氨酸代谢物变化 在双盲阶段的最后30 d期间，癫痫发作频率的中位数高输出刺激组降低为3.0%，低输出刺激组中4.9%(P=0.43)。在附加阶段结束时，癫痫发作频率从基线每天癫痫发作中位数1.65降低到附加阶段结束时每天中位数1.02。在附加阶段结束时20%的患儿癫痫发作频率降低了50%及以上。附加阶段最后30 d癫痫发作频率的变化与AA的变化呈负相关(见图2，r=-0.35，P<0.01)，AA增加百分比越大，癫痫发作频率下降越大。

3 讨论

本文进行的随机对照试验的目的是探讨VNS对癫痫患儿血液中色氨酸代谢物水平的影响。在附加阶段结束时，血液中AA水平显著增加，且这种增

加与VNS的抗惊厥作用相关。尽管色氨酸代谢途径比较复杂以及有一些超出范围的影响因素，但在基线期时，血液中不同的色氨酸代谢物之间具有一致的持续的正相关的关系。据报道，接近90%～95%的色氨酸代谢通过犬尿氨酸途径发生[13]，因此增加犬尿氨酸途径活性是已知的可以控制色氨酸代谢的方法。

色氨酸代谢物影响因素较多，如外周血中色氨酸代谢产物未知的生物学变化、儿童膳食色氨酸变化或缺乏摄入等[14-15]。本研究中没有记录患儿饮食来比较患儿色氨酸的摄入水平，而是直接通过测定每个患儿不同时间点的血液中色氨酸水平来进行比较，因此不受膳食的影响。此外，癫痫的各种病因、孩子的年龄不同也可能是色氨酸代谢影响因素。对基线阶段和盲期阶段结束时高输出刺激组与低输出刺激组进行比较时，未观察到显著的差异。在一些之前的试验研究中，这个时期足够长，可以观察到癫痫发作频率的降低，但是在刺激20周后分析色氨酸代谢物，没有观察到变化，可能由于时间较短而看不到效果，也可能是对血清中某些色氨酸代谢物水平的影响没有差别。在对基线与附加阶段结束进行比较时，发现VNS后全部患儿AA显著增加。邻氨基苯甲酸已被证明是一种具有抗惊厥作用的神经保护代谢物[16-17]。此外，代谢产物神经保护剂KYN和KYNA也有适度的增加，而神经毒性和促惊厥代谢物3HK有一定程度的下降，但这些变化不是很显著。一项针对成人顽固性癫痫的研究显示经过VNS治疗，色氨酸代谢物没有显著变化。在该研究中作者观察到KYNA和3HK适度增加，KYN减少，但是没有测定AA的水平[10]。

血液中AA水平的改变与癫痫发作频率降低和POMS抑郁评分的变化之间具有相关性。AA的增加越大，抑郁情绪减少的幅度越大，且癫痫发作频率下降越大。所有相关性分析都分为低输出刺激和高输出刺激，因为高输出刺激组具有更长的VNS周期，能够代表VNS可能产生的长期影响。高输出刺激组POMS的变化和AA具有显著的相关性，而低输出刺激组中未发现相关性。在进行相关性分析时，采用的是各个阶段结束前30 d内平均癫痫发作频率的数据，VNS的影响以癫痫发作频率的百分比来计算。由于色氨酸代谢物仅在附加阶段结束时采集血样，故在进行相关性分析时没有使用整个附加阶段的均值，将附加阶段结束前30天的癫痫发作频率百分比与色氨酸代谢物的百分比变化进行比较更有助于分析。

本实验研究具有一些局限性，如样本容量小，需要用更大的样本进行验证这一发现，此外，由于道德原因和患儿临床适用性，仅分析血液中色氨酸代谢物的变化，未分析脑脊液中色氨酸代谢物，不能证实VNS对脑脊液中色氨酸代谢物的影响。

总之，持续的VNS能够增加血液中邻氨基苯甲酸水平。邻氨基苯甲酸是一种神经保护和抗惊厥代谢物，并且它的增加可能与情绪的改善和癫痫发作频率降低有关。