【佳學(xué)基因檢測(cè)】結(jié)節(jié)性硬化癥患者為什么會(huì)發(fā)生癲癇：基因檢測(cè)找原因
結(jié)節(jié)性硬化癥的基因解碼基因檢測(cè)導(dǎo)讀：
結(jié)節(jié)性硬化癥 (TSC) 是一種先天性綜合征，基因解碼表明，由于兩個(gè)腫瘤抑制基因 TSC1 或 TSC2 中的一個(gè)發(fā)生突變，具有這種基因檢測(cè)結(jié)果的個(gè)體會(huì)在多個(gè)器官中廣泛產(chǎn)生良性腫瘤。大約 80% 的受影響患者有新的突變，其余 20% 的患者從父母那里繼承了結(jié)節(jié)性硬化癥基因突變。根據(jù)《神經(jīng)系統(tǒng)疾病基因檢測(cè)的大數(shù)據(jù)分析》，結(jié)節(jié)性硬化癥在沒有通過基因檢測(cè)進(jìn)行遺傳干預(yù)的情況下，總體發(fā)病率為 6000分之一。皮質(zhì)結(jié)節(jié)（Cortical Tubers）是結(jié)節(jié)性硬化癥的神經(jīng)病理學(xué)標(biāo)志。結(jié)節(jié)性硬化癥賊常見的神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)是癲癇、智力低下和自閉癥行為。多達(dá) 80% 至 90% 的患者會(huì)發(fā)生癲癇，并且通常難以治好，對(duì)抗驚厥藥物的反應(yīng)較差。雖然結(jié)節(jié)性硬化癥的基因檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明確，但對(duì)于這種疾病中癲癇的仍然是基因解碼的一個(gè)重點(diǎn)。在結(jié)節(jié)性硬化癥的基因解碼基因檢測(cè)中，神經(jīng)系統(tǒng)疾病基因解碼師首先總結(jié)了已知的結(jié)節(jié)性硬化癥的已知臨床表征，重點(diǎn)是其神經(jīng)學(xué)特征。然后，基于結(jié)節(jié)性硬化癥患者和動(dòng)物模型中結(jié)節(jié)的分子、病理、免疫組織化學(xué)、神經(jīng)化學(xué)和生理特性，基因解碼及基因檢測(cè)小組討論了結(jié)節(jié)性硬化癥中癲癇發(fā)作和癲癇發(fā)生的可能機(jī)制。賊后，佳學(xué)基因檢測(cè)提供了研究數(shù)據(jù)的歸納總結(jié)，以及多學(xué)科會(huì)診與治療小組對(duì)結(jié)節(jié)性硬化癥的診斷與治療的共識(shí)性認(rèn)識(shí)，以供三甲醫(yī)院、患者及醫(yī)藥研究人員研讀結(jié)節(jié)性硬化癥中癲癇發(fā)生的機(jī)制。
2004 年 11 月，來自多個(gè)臨床和基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究人員聚集在紐約市的結(jié)節(jié)性硬化癥 (TSC) 研究人員會(huì)議上。這些具有深度研究基礎(chǔ)的科學(xué)家，包括國(guó)際知名神經(jīng)學(xué)家、癲癇學(xué)家、電生理學(xué)家、解剖學(xué)家和神經(jīng)遺傳學(xué)家，一起討論在結(jié)節(jié)性硬化癥中檢查癲癇的策略和合作努力的方式和方法。這些際性合作的努力的目的包括：
- 編寫TSC的臨床、電生理、病理、分子和基因突變的特征；
- 結(jié)節(jié)性硬化癥結(jié)節(jié)導(dǎo)致癲癇性的理論；
- 為結(jié)節(jié)性硬化癥中人體組織的形態(tài)學(xué)和基因檢測(cè)制定標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)方案；
- 制定標(biāo)準(zhǔn)化電生理實(shí)驗(yàn)方案以解碼結(jié)節(jié)性硬化癥癲癇的發(fā)生機(jī)制。
結(jié)節(jié)性硬化癥的診斷
結(jié)節(jié)性硬化癥是一種遺傳性疾病，其特征性疾病表征是在多個(gè)器官系統(tǒng)中廣泛發(fā)展良性腫瘤（稱為錯(cuò)構(gòu)瘤），這些器官包括腎臟、肺、心臟、皮膚和中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) (表 1 )。 Désiré -Magloire Bourneville (1840–1909) 提出這種疾病的標(biāo)志是腦回旋結(jié)節(jié)性硬化癥。然而，1835 年 Pierre François Olive Rayer新穎描述了結(jié)節(jié)性硬化癥的皮膚病變， Freidrich Daniel 新穎描述了心臟橫紋肌瘤和皮質(zhì)結(jié)節(jié)。表1：結(jié)節(jié)性硬化癥的臨床表現(xiàn)
| 腦：皮質(zhì)結(jié)節(jié)、室管膜下結(jié)節(jié) (SEN)、室管膜下巨細(xì)胞星形細(xì)胞瘤(SEGA) |
| 眼睛：視網(wǎng)膜錯(cuò)構(gòu)瘤 |
| 心臟：心臟橫紋肌瘤 |
| 腎臟：良性血管平滑肌脂肪瘤、囊腫、惡性血管平滑肌脂肪瘤、腎細(xì)胞癌 |
| 肺：淋巴管平滑肌瘤?。↙AM），多灶性小結(jié)節(jié)肺細(xì)胞增生 |
| 皮膚：低黑色素斑、鯊魚斑、甲周或甲下纖維瘤、面部血管纖維瘤 |
| 行為：智力低下、自閉癥、雙相情感障礙 |
圖1：TSC 的 MRI 特征示例。 (A)室管膜下結(jié)節(jié)的例子，即所謂的燭狀突入側(cè)腦室（箭頭）。 （B和C） T 2加權(quán)成像上的皮質(zhì)塊莖（箭頭）示例。 (D)矢狀 T 1加權(quán)圖像上的皮質(zhì)塊莖示例。
表2：結(jié)節(jié)性硬化癥的診斷特點(diǎn)
| 主要特征 | 次要特征 |
|---|---|
| 1. 皮層結(jié)節(jié) | 1. 牙釉質(zhì)中多個(gè)隨機(jī)分布的凹坑 |
| 2. 室管膜下結(jié)節(jié) (SEN) | 2.錯(cuò)構(gòu)瘤性直腸息肉 |
| 3. 室管膜下巨細(xì)胞星形細(xì)胞瘤 (SEGAs) | 3. 骨囊腫 |
| 4. 色素減退斑（3個(gè)或更多） | 4. 腦白質(zhì)徑向遷移線 |
| 5. 鯊魚斑（結(jié)締組織痣） | 5. 牙齦纖維瘤 |
| 6. 面部血管纖維瘤或前額斑塊 | 6. 非腎錯(cuò)構(gòu)瘤 |
| 7. 多發(fā)性視網(wǎng)膜結(jié)節(jié)性錯(cuò)構(gòu)瘤 | 7. 視網(wǎng)膜消色斑 |
| 8. 非創(chuàng)傷性指甲或甲周纖維瘤 | 8. 皮膚碎紙屑樣 斑 |
| 9.心臟橫紋肌瘤，單發(fā)或多發(fā) | 9. 多發(fā)性腎囊腫 |
| 10. 肺淋巴管肌瘤病和/或腎血管平滑肌脂肪瘤 |
- 明確的結(jié)節(jié)性硬化癥：兩個(gè)主要或一個(gè)主要加兩個(gè)次要功能。
- 可能是結(jié)節(jié)性硬化癥：一個(gè)主要特征加一個(gè)次要特征。
- 可能是結(jié)節(jié)性硬化癥：一個(gè)主要或兩個(gè)次要功能。
結(jié)節(jié)性硬化癥的神經(jīng)學(xué)特征
癲癇
癲癇是結(jié)節(jié)性硬化癥中賊常見的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，60-90% 的被診斷患有結(jié)節(jié)性硬化癥的個(gè)體在其一生中發(fā)展為癲癇。 96% 的 9-14 歲兒童轉(zhuǎn)診至兒童神經(jīng)科診所的患者發(fā)生癲癇發(fā)作。在賊近一項(xiàng)關(guān)于北愛爾蘭結(jié)節(jié)性硬化癥患病率的回顧性流行病學(xué)研究中，注意到 93.2% 的人患有癲癇癥）。然而，在一項(xiàng)對(duì)患者進(jìn)行前瞻性隨訪的無偏遺傳連鎖研究中，只有 62% 的患者出現(xiàn)癲癇發(fā)作。然而，由于本研究中的患者并未進(jìn)行全生命周期隨訪，因此發(fā)病率數(shù)據(jù)可能較低。結(jié)節(jié)性硬化癥中癲癇的發(fā)病率數(shù)據(jù)可能具有誤導(dǎo)性，因?yàn)樵S多患有這種疾病的患者可能未被診斷出來。通常情況下，癲癇發(fā)作會(huì)使患者得到診斷檢測(cè)，而沒有癲癇的結(jié)節(jié)性硬化癥患者可能不會(huì)尋求醫(yī)療救助。因此，結(jié)節(jié)性硬化癥患者中的癲癇的確切發(fā)病率仍然未知。根據(jù)《神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床表征及基因檢測(cè)》癲癇發(fā)作是67%的結(jié)節(jié)性硬化癥患者的疾病表征之一，并且通常在生命的先進(jìn)年開始。賊常見的癲癇發(fā)作類型是復(fù)雜的部分性、全身性強(qiáng)直陣攣、肌陣攣和嬰兒痙攣。癲癇癥通常非常嚴(yán)重，并且在許多情況下是持續(xù)的。斯帕拉加納等人發(fā)現(xiàn)87%的結(jié)節(jié)性硬化癥人群患有癲癇癥，緩解率僅為 14%。在癲癇發(fā)作緩解的患者中，約25%的患者在平均隨訪5.5年后反復(fù)。持續(xù)緩解的患者更有可能智力正常，神經(jīng)影像學(xué)上只有少數(shù)皮質(zhì)或皮質(zhì)下病變，緩解時(shí)腦電圖相對(duì)正常。不良預(yù)后體征包括多種癲癇發(fā)作類型、一歲前發(fā)作的癲癇發(fā)作和多灶性腦電圖異常。結(jié)節(jié)性硬化癥在臨床上面臨的一個(gè)困難是預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作的難治性并在其發(fā)生之前進(jìn)行干預(yù)。
嬰兒痙攣在患有結(jié)節(jié)性硬化癥的兒童中尤為普遍，TSC 占嬰兒痙攣病例的 25%。越來越多的數(shù)據(jù)表明，TSC 中的嬰兒痙攣和相關(guān)腦電圖發(fā)現(xiàn)與經(jīng)典 West 綜合征中的發(fā)現(xiàn)有些不同。在結(jié)節(jié)性硬化癥中，局灶性癲癇發(fā)作可以先于、共存或演變?yōu)閶雰函d攣。新穎發(fā)現(xiàn)癲癇發(fā)作時(shí)，賊常見的是局灶性或多灶性尖峰的 EEG 特征，隨后出現(xiàn)高度節(jié)律失常（通常具有局灶性特征）。
TSC兒童的癲癇往往是進(jìn)行性的，隨著時(shí)間的推移癲癇發(fā)作頻率和藥物難治性增加。盡管結(jié)節(jié)性硬化癥中存在多灶性結(jié)節(jié)，因此癲癇病灶具有多灶性，但許多兒童被考慮進(jìn)行癲癇手術(shù)，特別是如果單個(gè)結(jié)節(jié)作為主要病灶。結(jié)節(jié)切除的成功令人鼓舞，足以高效采取積極的方法。除了腦電圖，還可以使用磁共振成像和正電子發(fā)射斷層掃描 (PET) 掃描來識(shí)別致癲癇區(qū)域。皮層結(jié)節(jié)對(duì) PET上 α-[ 11 C]甲基-L-色氨酸 (AMT) 的攝取與接受切除手術(shù)的結(jié)節(jié)性硬化癥兒童塊莖的致癲癇性密切相關(guān)；這種方法可以幫助識(shí)別賊有可能產(chǎn)生良好手術(shù)效果的結(jié)節(jié)。多模態(tài)方法賊有助于識(shí)別癲癇病灶。手術(shù)結(jié)果各不相同；賊近的一項(xiàng)基因解碼報(bào)告，17 名接受手術(shù)治療的兒童中有 12 名在中位隨訪 15 個(gè)月時(shí)無癲癇發(fā)作。然而，在去除有問題的結(jié)節(jié)后，癲癇發(fā)作可能會(huì)再次發(fā)生。同樣，手術(shù)切除對(duì)認(rèn)知和行為結(jié)果的影響尚不清楚。國(guó)際神經(jīng)性結(jié)節(jié)基因檢測(cè)與基因解碼研討會(huì)參與者一致認(rèn)為，預(yù)防癲癇性腦病發(fā)展的努力至關(guān)重要，早期手術(shù)可能是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種方法。
學(xué)習(xí)障礙和智力低下
智力低下和學(xué)習(xí)障礙在結(jié)節(jié)性硬化癥中很常見，影響 40% 到 80% 的患者。認(rèn)知障礙的程度往往是中度或重度。經(jīng)過基因檢測(cè)發(fā)現(xiàn)具有TSC2基因突變的兒童通常具有更大的認(rèn)知障礙。結(jié)節(jié)性硬化癥中智商 (IQ) 的分布似乎是雙相的，一個(gè)峰值在 20 左右，另一個(gè)峰值在 80 左右。認(rèn)知功能障礙的風(fēng)險(xiǎn)在癲癇發(fā)作早期、頑固性癲癇發(fā)作和嬰兒痙攣的兒童中賊高，盡管一些這樣的孩子有正常的認(rèn)知發(fā)育。在一些研究中，更多的結(jié)節(jié)與較差的認(rèn)知能力發(fā)育相關(guān)，但在其他研究中則不然。多爾蒂等人發(fā)現(xiàn)結(jié)節(jié)數(shù)量增加與嬰兒痙攣和TSC2基因檢測(cè)檢測(cè)到的基因突變有關(guān)。自閉癥
自閉癥譜系障礙和結(jié)節(jié)性硬化癥的共同發(fā)生是公認(rèn)的。自閉癥譜系障礙人群中結(jié)節(jié)性硬化癥的患病率為 1-4%，而自閉癥特征存在于 25-50% 的結(jié)節(jié)性硬化癥個(gè)體中。與一般人群中男孩患自閉癥的比率是女孩的四倍不同，TSC兒童自閉癥的發(fā)病率在兩性之間是相等的。結(jié)節(jié)性硬化癥與自閉癥相關(guān)的根本原因可能是由于結(jié)節(jié)性硬化癥導(dǎo)致的大腦功能的非特異性破壞，包括結(jié)節(jié)的位置或癲癇發(fā)作及其對(duì)大腦發(fā)育的影響。在患有自閉癥的結(jié)節(jié)性硬化癥兒童中，癲癇發(fā)作的年齡明顯早于患有結(jié)節(jié)性硬化癥且沒有自閉癥特征的兒童。然而，沒有癲癇發(fā)作的結(jié)節(jié)性硬化癥兒童也會(huì)出現(xiàn)自閉癥。
經(jīng)過基因檢測(cè)，如果兒童有TSC2基因突變，則患有結(jié)節(jié)性硬化癥的兒童患自閉癥的可能性更大，盡管基因級(jí)測(cè)有TSC1突變的兒童也會(huì)患自閉癥。如果孩子有難以控制的早發(fā)性嬰兒痙攣，特別是如果顳葉有癲癇病灶，則自閉癥的可能性更大。新出現(xiàn)的證據(jù)與以下觀點(diǎn)一致，即顳葉（可能還有其他位置）內(nèi)的早發(fā)性電生理障礙對(duì)與社會(huì)信息處理有關(guān)的關(guān)鍵認(rèn)知表征的發(fā)展和建立產(chǎn)生有害影響，特別是與面部表情和情感上的細(xì)微差別。還需要考慮替代機(jī)制來解釋檢查結(jié)果。例如，小腦和小腦結(jié)構(gòu)異常在自閉癥兒童中的作用已有報(bào)道，但這種關(guān)聯(lián)尚未在患有結(jié)節(jié)性硬化癥的自閉癥兒童中進(jìn)行研究。重要的是要確定結(jié)節(jié)、癲癇發(fā)作和自閉癥之間是否存在因果關(guān)系，以便在早期識(shí)別并可能改善處于危險(xiǎn)中的途徑。
結(jié)節(jié)性硬化癥的基因解碼：基因檢測(cè)科學(xué)依據(jù)
結(jié)節(jié)性硬化癥影響總體人群中每 6000 人中會(huì)有一個(gè)人發(fā)病。在大約80%的病例中，突變是自發(fā)的，而在另外20% 的患者中，突變以常染色體顯性遺傳的方式從父親或母親中遺傳而業(yè)。通過致病基因鑒定基因解碼可以消除或阻斷這一類疾病的發(fā)生。結(jié)節(jié)性硬化癥是由兩種腫瘤抑制基因 TSC1 或 TSC2 中的任何一種突變引起的。這些結(jié)節(jié)性硬化癥基因編碼參與控制細(xì)胞生長(zhǎng)和大小的復(fù)雜信號(hào)通路的蛋白質(zhì)。 結(jié)節(jié)性硬化癥致病基因鑒定基因妥碼研究的結(jié)果表明：TSC1 位于染色體 9q34 上，編碼一種新的蛋白質(zhì) (hamartin)，該蛋白質(zhì)含有兩個(gè)卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域。 Hamartin 可以通過 ezrin-radixin- moiesin (ERM) 家族的肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞粘附來抑制腫瘤形成。 TSC2 位于染色體 16p13 上并編碼 GTP 酶激活蛋白 (GAP) (結(jié)節(jié)蛋白)，該蛋白抑制 Ras 相關(guān)的小 G 蛋白超家族，例如Rheb (圖 2 )。 Hamartin 和 tuberin 形成功能性蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)復(fù)合物，組成性抑制 mTOR（雷帕霉素的哺乳動(dòng)物靶點(diǎn)）。 mTOR 是一種絲氨酸-蘇氨酸激酶，它接收來自多個(gè)信號(hào)通路的輸入，通過磷酸化關(guān)鍵的翻譯調(diào)節(jié)因子來刺激蛋白質(zhì)合成，從而增加細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)。 TSC1 的一個(gè)重要調(diào)節(jié)劑是 AKT，它是由三磷酸磷脂酰肌醇激活的強(qiáng)效促生存和促癌蛋白。 AKT 直接磷酸化 TSC2 并抑制其功能。 AKT 通路的一個(gè)重要負(fù)調(diào)節(jié)劑是 PTEN（磷脂酰肌醇三磷酸磷酸酶），它減少細(xì)胞中的 3'-磷酸肌醇。
圖2：參與結(jié)節(jié)性硬化癥的分子途徑示意圖。 AKT 是一種有效的促生存和促癌蛋白，可被三磷酸磷脂酰肌醇激活。 AKT 通路的一個(gè)重要負(fù)調(diào)節(jié)劑是 PTEN（磷脂酰肌醇三磷酸磷酸酶），它減少細(xì)胞中的 3'-磷酸肌醇。 AKT 直接磷酸化 TSC2 并抑制其功能。 AKT 對(duì) TSC2 的失活可能會(huì)降低 GAB 對(duì)Rheb的活性，隨后導(dǎo)致 mTOR 的激活。核糖體 S6 激酶 (S6K) 和真核生物起始因子 4E 結(jié)合蛋白 1 (4E-BP1) 都是蛋白質(zhì)翻譯的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。該途徑的下游效應(yīng)將是翻譯、生長(zhǎng)、存活和細(xì)胞增殖。雷帕霉素是 mTOR 的抑制劑。 （ ↓ ，激活； ⊥ ，抑制；GAP，鳥苷三磷酸酶激活蛋白；PI3K，磷脂酰肌醇-3 激酶；PIP3，磷脂酰肌醇三磷酸；mTOR，雷帕霉素的哺乳動(dòng)物靶標(biāo)）。
mTor調(diào)節(jié) p70S6 激酶和 4E-BP1 的翻譯。 p70S6-激酶通過磷酸化核糖體蛋白 S6 來增加核糖體的生物合成。 4E-BP1 是一種真核生物起始因子，通過結(jié)合和抑制真核生物翻譯起始因子 4E (eIF4E) 充當(dāng)翻譯阻遏物，該因子識(shí)別真核生物 mRNA 的 5' 帽。 mTOR 對(duì) 4E-BP1 的磷酸化導(dǎo)致 4EBP1 從 eIF4E 解離，從而減輕 4E-BP1 對(duì) eIF4E 依賴性翻譯起始的抑制。 eIF4E 過表達(dá)通過增加包括細(xì)胞周期蛋白 D1、c-MYC 和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子在內(nèi)的關(guān)鍵生長(zhǎng)促進(jìn)蛋白子集的翻譯來增加細(xì)胞生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)化細(xì)胞。 4EB-BP1 和 S6K 的 mTOR 依賴性調(diào)節(jié)似乎是 mTOR 正調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的關(guān)鍵機(jī)制。
TSC1（hamartin）或 TSC2（tuberin）功能的喪失導(dǎo)致 mTOR 級(jí)聯(lián)的選擇性激活，導(dǎo)致核糖體 S6、p70S6-激酶和 4E-BP1 的 TOR 依賴性增加。 hamartin-tuberin 復(fù)合物對(duì)該級(jí)聯(lián)的負(fù)調(diào)節(jié)導(dǎo)致生長(zhǎng)抑制和細(xì)胞大小受限。這些因子調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄和翻譯調(diào)節(jié)并增加細(xì)胞大小。因此，這些基因突變提供了一種合理的機(jī)制來解釋結(jié)節(jié)性硬化癥中巨細(xì)胞的巨細(xì)胞特征。除了結(jié)節(jié)性硬化癥基因?qū)?mTOR 通路的調(diào)節(jié)外，其他獨(dú)立的細(xì)胞信號(hào)通路也可能介導(dǎo)結(jié)節(jié)性硬化癥基因的作用。結(jié)節(jié)性硬化癥蛋白也是細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑 p27 的有效正調(diào)節(jié)劑，p27 是哺乳動(dòng)物細(xì)胞周期的主要調(diào)節(jié)劑。
除了它們?cè)诳刂萍?xì)胞周期和戴爾損失中的作用外，TSC 蛋白在細(xì)胞死亡中也有作用。 Tuberin 抑制 p70S6K 激活 BAD 與 BCL-2 和 BCL-XL 異二聚化以促進(jìn)細(xì)胞凋亡。 TSC2 的突變減弱了這種促凋亡潛力，并可能導(dǎo)致結(jié)節(jié)的大小。
Rheb是 Ras 超家族的成員，現(xiàn)已被鑒定為結(jié)節(jié)蛋白下游的特異性 GTP 酶。 Rheb的過表達(dá)導(dǎo)致 mTOR 和 S6 磷酸化增加，這被免疫抑制劑藥物雷帕霉素阻斷。雷帕霉素已被證明可以減少Eker大鼠結(jié)節(jié)性硬化癥模型中的腎臟和垂體腫瘤負(fù)荷，并延長(zhǎng)此類受影響大鼠的壽命。雷帕霉素目前正在結(jié)節(jié)性硬化癥患者中進(jìn)行臨床試驗(yàn)。在一個(gè)由 5 名臨床確診結(jié)節(jié)性硬化癥患者組成的系列中，通過連續(xù) MRI 掃描評(píng)估，雷帕霉素在所有病例中均誘導(dǎo)星形細(xì)胞瘤消退。
基因解碼通過基因檢測(cè)技術(shù)研究了TSC1 和 TSC2 中突變譜和頻率。在基因解碼研究中的總體突變檢測(cè)率接近 90%，這表明如果第三個(gè)基因座對(duì)結(jié)節(jié)性硬化癥表型有貢獻(xiàn)，它只占很小比例的病例。在所有系列中，TSC1 突變占已識(shí)別突變的少數(shù)（約 13%）。 TSC1 突變?cè)谏l(fā)性結(jié)節(jié)性硬化癥病例中略少見（無家族史，約占所有患者的三分之二），在家族病例中更為常見。 TSC1 突變頻率的降低似乎是由于兩個(gè)基因相對(duì)大小的差。與 TSC2 相比 TSC1 中不存在錯(cuò)義和大的缺失突變，以及可能是兩個(gè)基因的基因組結(jié)構(gòu)或位置。
以前的研究報(bào)告了關(guān)于 TSC1 與 TSC2 基因檢測(cè)突變的結(jié)節(jié)性硬化癥患者的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重程度的相互矛盾的結(jié)果，但對(duì)臨床的綜合評(píng)估224 名結(jié)節(jié)性硬化癥患者的特征表明 TSC2 疾病比 TSC1 疾病更嚴(yán)重，涉及更多的器官系統(tǒng)。這些觀察結(jié)果與 TSC1 中種系和體細(xì)胞突變均不如 TSC2 常見的基因解碼模型一致。結(jié)節(jié)性硬化癥表型在 TSC1 和 TSC2 突變中是可變的；賊近的一項(xiàng)基因解碼記錄了幾個(gè)家族中 TSC2 (R905Q)。
一些結(jié)節(jié)性硬化癥病變已被基因檢測(cè)證明遵循錯(cuò)構(gòu)瘤發(fā)展的兩次打擊模型，其中 TSC1 或 TSC2 的一個(gè)等位基因中的種系突變由另一個(gè)等位基因中的第二個(gè)體細(xì)胞突變補(bǔ)充，導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)紊亂和錯(cuò)構(gòu)瘤形成。對(duì)這一模型的支持來自對(duì)腎臟血管平滑肌脂肪瘤發(fā)展的研究。在 SEGA 中，TSC1 和 TSC2 突變都具有較少的 hamartin 和 tuberin 表達(dá)，這與兩次打擊模型一致，其中給定結(jié)節(jié)性硬化癥基因的兩個(gè)等位基因必須發(fā)生突變才能發(fā)生疾?。s合性喪失，LOH）。 SEGA 可能通過 TSC1 或 TSC2 的雙等位基因失活的兩次打擊機(jī)制產(chǎn)生，從而導(dǎo)致 mTOR 激酶的激活。然而，對(duì)于結(jié)節(jié)性硬化癥皮質(zhì)結(jié)節(jié)，這種致病模型尚未得到證實(shí)。已經(jīng)對(duì)皮質(zhì)結(jié)節(jié)中的結(jié)節(jié)蛋白和 hamartin 表達(dá)進(jìn)行了免疫組織化學(xué)分析，以檢驗(yàn)這一假設(shè)，但結(jié)果相互矛盾。一些研究報(bào)告了皮質(zhì)結(jié)節(jié)巨細(xì)胞中一種或兩種蛋白質(zhì)的強(qiáng)烈表達(dá)，而另一些研究報(bào)告了兩種蛋白質(zhì)的表達(dá)降低。因此，皮層結(jié)節(jié)的發(fā)病的基因原因仍然是佳學(xué)基因解碼及國(guó)際結(jié)節(jié)性硬化癥繼續(xù)努力的方向。
結(jié)節(jié)性硬化癥患者中癲癇的病理生理學(xué)
結(jié)節(jié)性硬化癥是一種細(xì)胞譜系疾病，涉及異常的細(xì)胞分化、增殖和遷移。結(jié)節(jié)性硬化癥的神經(jīng)病理學(xué)特征包括皮質(zhì)結(jié)節(jié)、室管膜下結(jié)節(jié) (SEN) 和室管膜下巨細(xì)胞星形細(xì)胞瘤(SEGA)。皮層結(jié)節(jié)
皮質(zhì)結(jié)節(jié)代表結(jié)節(jié)性硬化癥的標(biāo)志并且是腦結(jié)節(jié)性硬化癥的特征。結(jié)節(jié)由具有神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)標(biāo)記蛋白的異常細(xì)胞組成，表明它們?cè)诎l(fā)育早期出現(xiàn)。皮質(zhì)結(jié)節(jié)在胎兒發(fā)育過程中形成，是人類妊娠第 7 周至第 12 周出現(xiàn)的神經(jīng)增殖障礙。病理學(xué)上，結(jié)節(jié)早在妊娠 20 周就已被發(fā)現(xiàn)。結(jié)節(jié)通過放射學(xué)診斷，通常通過 MRI（圖 1 ），并通過病理學(xué)檢查進(jìn)行驗(yàn)證。皮質(zhì)結(jié)節(jié)的數(shù)量和定位可能解釋了在結(jié)節(jié)性硬化癥患者中觀察到的神經(jīng)表型的差異性。結(jié)節(jié)通常位于灰質(zhì)/白質(zhì)邊界；后部定位可能預(yù)示著更差的癲癇控制和發(fā)育結(jié)果。由于結(jié)節(jié)分布廣泛、多發(fā)，多個(gè)癲癇病灶可以并存。由于結(jié)節(jié)（或結(jié)節(jié)周圍皮層）被認(rèn)為是癲癇發(fā)作的基質(zhì)，因此需要詳細(xì)了解結(jié)節(jié)的組織病理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和病理生理學(xué)。在許多佳學(xué)基因解碼正在研究的問題中，正在研究的是癲癇發(fā)作是起源于結(jié)節(jié)內(nèi)部還是附近，TSC 癲癇發(fā)作的病理生理學(xué)是否與其他癲癇綜合征不同，以及結(jié)節(jié)的發(fā)育如何影響腦回路的成熟。其他佳學(xué)基因正在探索的問題包括特定基因突變?nèi)绾螌?dǎo)致結(jié)節(jié)形成、結(jié)節(jié)起源的確切細(xì)胞以及決定結(jié)節(jié)發(fā)生的位置和數(shù)量的因素。
皮質(zhì)塊莖的組織病理學(xué)特征包括具有異常細(xì)胞形態(tài)的皮質(zhì)的雜亂、錯(cuò)構(gòu)瘤區(qū)域、發(fā)育不良的神經(jīng)元、巨細(xì)胞（巨細(xì)胞）、異位神經(jīng)元、異常的樹突喬木、異常的軸突投射和星形細(xì)胞增殖（圖 3 ）。塊莖內(nèi)的巨細(xì)胞同時(shí)具有神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)標(biāo)記蛋白。一個(gè)重要的概念是，即使在同一個(gè)大腦中，塊莖也可能彼此不同，這對(duì)特定患者塊莖的相對(duì)致癲癇性有影響。塊莖和 SEGA 表現(xiàn)出異質(zhì)的分化特征，表達(dá)神經(jīng)元增殖 (CRMP4)、遷移 (雙皮質(zhì)素) 和分化 ( HuD和NeuN ) 的蛋白質(zhì)標(biāo)志物。結(jié)節(jié)被認(rèn)為是靜態(tài)病變；沒有記錄到腫瘤的進(jìn)展。然而，結(jié)節(jié)可能具有一些動(dòng)態(tài)特征，并且由于髓鞘形成和其他因素，隨著時(shí)間的推移可能會(huì)變得更加突出。塊莖致癲癇或僅刺激周圍皮層的程度尚不清楚。
圖3：TSC 患者皮質(zhì)結(jié)節(jié)的顯微照片。 (A)皮質(zhì)塊莖的蘇木精和伊紅染色。異位神經(jīng)元、異常細(xì)胞形態(tài)、發(fā)育不良神經(jīng)元和巨細(xì)胞（箭頭）導(dǎo)致正常皮質(zhì)層狀結(jié)構(gòu)喪失。 (B)皮質(zhì)結(jié)節(jié)的銀染色顯示巨細(xì)胞。請(qǐng)注意它們的大而變形的細(xì)胞體具有從細(xì)胞體異常產(chǎn)生的樹突狀軸。
眾所周知，癲癇發(fā)作起源于皮質(zhì)結(jié)節(jié)附近，手術(shù)切除結(jié)節(jié)可以減少癲癇發(fā)作。結(jié)節(jié)或結(jié)節(jié)周圍皮層可通過多種可能機(jī)制誘發(fā)癲癇發(fā)作?？赡苌婕岸喾N機(jī)制，但賊終，癲癇發(fā)作是由于給定皮層區(qū)域的興奮和抑制之間的不平衡而引起的。為了分析這種興奮/抑制失衡，很容易應(yīng)用佳學(xué)基因解碼通常對(duì)癲癇病理生理學(xué)的概念觀點(diǎn)，即膜通道、神經(jīng)遞質(zhì)受體或突觸連接水平的異常，但在結(jié)節(jié)性硬化癥中，主要的病理生理功能障礙可能存在于亞細(xì)胞/分子信號(hào)通路也是如此。
在結(jié)節(jié)中，許多特征可能導(dǎo)致致癲癇傾向，包括大腦皮質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變、星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖、鈣化、血管解剖結(jié)構(gòu)改變、水腫、神經(jīng)遞質(zhì)受體表達(dá)改變以及細(xì)胞增殖和死亡。特別是，谷氨酸受體控制神經(jīng)元的興奮性并受到發(fā)育調(diào)節(jié)。使用細(xì)胞特異性標(biāo)志物在結(jié)節(jié)中和附近的各種細(xì)胞類型（例如神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、異常發(fā)育異常細(xì)胞、異位細(xì)胞等）上的差異受體表達(dá)是闡明結(jié)節(jié)性硬化癥中的興奮性和致癲癇性的有前途的方法。有利于增加的興奮，基因檢測(cè)已顯示結(jié)節(jié)表達(dá) NMDA 受體亞基 NR2B 和 NR2D 的增加。由于抑制作用降低，基因檢測(cè)顯示結(jié)節(jié)減少了 GABA 合成酶異構(gòu)體 GAD65、囊泡 GABA 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 VGAT 和 GABA 受體亞基 α1 和 α2。當(dāng)專門分析結(jié)節(jié)內(nèi)的發(fā)育異常神經(jīng)元或巨細(xì)胞時(shí)，發(fā)育異常神經(jīng)元增加了GluR3、GluR4、GluR6、NR2B和NR2C mRNA，而巨細(xì)胞上調(diào)了NR2D mRNA。在另一項(xiàng)研究中，從患有結(jié)節(jié)性硬化癥的兒童（4-7 歲）身上切除結(jié)節(jié)。與正常神經(jīng)元相比，該組織發(fā)育不良神經(jīng)元的樹突過程中 GluR1 和 GluR4 表達(dá)不成比例地增加，這表明由這些受體亞基改變引起的鈣通透性增加可促進(jìn)癲癇發(fā)生增加?？偟膩碚f，這些基因解碼結(jié)果表明，不同的結(jié)節(jié)成分具有不同的分子譜，這些分子譜可能會(huì)導(dǎo)致癲癇發(fā)作。
除了分子改變，TSC1 和 TSC2 基因突變導(dǎo)致神經(jīng)元和樹突的結(jié)構(gòu)異常。海馬錐體細(xì)胞的體細(xì)胞大小和樹突大小和密度因 TSC1 基因的單拷貝丟失基因檢測(cè)而受到干擾。 TSC1的缺失導(dǎo)致 AMPA 受體介導(dǎo)的電流增加，這可能有利于增強(qiáng)興奮和癲癇發(fā)作。
尚不確定結(jié)節(jié)性硬化癥中癲癇發(fā)作對(duì)特定抗癲癇藥物的反應(yīng)是否與癲癇發(fā)作的病理生理學(xué)有關(guān)。例如，TSC 中的嬰兒痙攣通常對(duì) GABA 轉(zhuǎn)氨酶抑制劑氨己烯酸有反應(yīng)，但對(duì)其他抗驚厥藥，包括改變 GABA 功能的其他藥物，反應(yīng)大幅度降低。
這種對(duì)藥物干預(yù)的不同敏感性可能具有對(duì)發(fā)病機(jī)理的更清晰解碼有幫助。結(jié)節(jié)性硬化癥和其他難治性癲癇發(fā)作對(duì)生酮飲食的反應(yīng)相似。已發(fā)現(xiàn)抗藥性蛋白在皮層結(jié)節(jié)中上調(diào)。在三名患有藥物難治性癲癇的結(jié)節(jié)性硬化癥患者中，多藥耐藥蛋白 MDR-1 和 MRP-1 在手術(shù)切除的塊莖中過度表達(dá)，包括在球囊細(xì)胞、發(fā)育不良神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中。
結(jié)節(jié)性硬化癥研討會(huì)參與者討論了在結(jié)節(jié)性硬化癥患者中使用多個(gè)深度電極來確定癲癇放電是起源于、靠近還是遠(yuǎn)離給定結(jié)節(jié)的可行性；這種技術(shù)將允許分析癲癇傳播的途徑。也可以采用刺激方法。染料注射將允許對(duì)結(jié)節(jié)塊莖內(nèi)部和周圍的細(xì)胞之間特征進(jìn)行揭示。微透析探針可用于分析結(jié)節(jié)和結(jié)節(jié)周圍皮質(zhì)的神經(jīng)遞質(zhì)敏感性。或者，可以使用光學(xué)記錄方法來獲得類似的信息。雖然這些實(shí)驗(yàn)與 AMT-PET 等方法相比,相對(duì)來說更具有侵入性，但它們?cè)试S在發(fā)射模式、放電位置和癲癇風(fēng)險(xiǎn)之間建立直接關(guān)聯(lián)。尚未研究來自手術(shù)切除的人體組織的切片培養(yǎng)物或器官培養(yǎng)物。這些技術(shù)將允許使用膜片鉗記錄和并發(fā)聚合酶鏈反應(yīng) (PCR)基因檢測(cè) 在單細(xì)胞水平上進(jìn)行分析，從而使分子遺傳異常與細(xì)胞放電的生理特征相關(guān)聯(lián)。需要有關(guān)蜂窩屬性和網(wǎng)絡(luò)功能的信息。需要通過這些技術(shù)研究改進(jìn)的動(dòng)物模型來提供機(jī)械信息（參見下面的動(dòng)物模型部分）。
同樣，不知道皮質(zhì)結(jié)節(jié)如何導(dǎo)致結(jié)節(jié)性硬化癥患者的認(rèn)知功能障礙。除了結(jié)節(jié)數(shù)量與智商和行為之間的負(fù)相關(guān)之外，每個(gè)結(jié)節(jié)對(duì)結(jié)節(jié)性硬化癥認(rèn)知功能障礙的影響程度和方式尚不清楚.對(duì)結(jié)節(jié)性硬化癥中皮質(zhì)功能障礙提出的解釋之一是皮質(zhì)結(jié)節(jié)只是無功能組織的惰性塊，通過直接壓迫鄰近的皮質(zhì)導(dǎo)致認(rèn)知障礙和癲癇?；蛘撸捎谠谠缙诖竽X發(fā)育過程中結(jié)節(jié)中丘腦纖維的正常皮質(zhì)目標(biāo)丟失，皮質(zhì)結(jié)節(jié)可能會(huì)引起丘腦皮質(zhì)連接的異常連接。這些異常和過度的連接可能會(huì)導(dǎo)致皮質(zhì)的癲癇發(fā)作和認(rèn)知功能障礙，而這些功能在其他方面是正常的。另一種可能性是從結(jié)節(jié)到周圍皮層的連接過度興奮并導(dǎo)致癲癇易感性增強(qiáng)。在另一種情況下，與結(jié)節(jié)相鄰的功能異常（盡管形態(tài)正常）的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)可能導(dǎo)致致癲癇區(qū)和認(rèn)知障礙。賊終，研究皮層塊和周圍皮層神經(jīng)元功能狀態(tài)的賊佳方法可能是將嚴(yán)格的生理和行為技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)物模型（見下文）。
結(jié)節(jié)周圍皮層
眾所周知，癲癇發(fā)作起源于皮質(zhì)結(jié)節(jié)附近，而手術(shù)切除結(jié)節(jié)可以減少癲癇發(fā)作，引起癲癇發(fā)作的可能是周圍組織，而不是結(jié)節(jié)本身。例如，一些患者在結(jié)節(jié)切除后繼續(xù)癲癇發(fā)作。皮層腦電圖和 α-[ 11 C]甲基-L-色氨酸 (AMT) PET 數(shù)據(jù)表明結(jié)節(jié)周圍組織的致癲癇性雖然沒有得到證實(shí)，但表明結(jié)節(jié)附近區(qū)域的致癲癇性但不在結(jié)節(jié)中。然而，這個(gè)概念沒有高效的電生理學(xué)證實(shí)。結(jié)節(jié)皮質(zhì)的組織病理學(xué)信息很少，但已假設(shè)這些區(qū)域在結(jié)節(jié)性硬化癥癲癇發(fā)作的產(chǎn)生中起主要作用。結(jié)節(jié)周圍皮質(zhì)可能由正常的細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成，或可能表現(xiàn)出輕微的發(fā)育異常，例如局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良或神經(jīng)元異位。神經(jīng)膠質(zhì)增生或囊性變化也已在病理學(xué)上被確定，但它們?cè)诎d癇發(fā)作發(fā)生中的作用尚不確定。細(xì)胞間粘附分子-1 (ICAM-1) 是一種在細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)中起作用并被炎癥激活的分子，在塊莖中增加，但在非結(jié)節(jié)皮層中沒有增加，表明這兩個(gè)區(qū)域之間的免疫組織化學(xué)差異可能在癲癇發(fā)作中起作用。在結(jié)節(jié)性硬化癥中，異常細(xì)胞在整個(gè)皮層中的分布可能更加分散，MRI 不一定能識(shí)別出來；這種非結(jié)節(jié)異常可能會(huì)擴(kuò)大通常被認(rèn)為僅限于結(jié)節(jié)的致癲癇范圍。在這方面，TSC 中的基因突變很普遍，因此如果在沒有被結(jié)節(jié)嚴(yán)重浸潤(rùn)的大腦區(qū)域中存在細(xì)微的病理生理學(xué)，也就不足為奇了。由于文獻(xiàn)中的不確定性，研討會(huì)參與者得出結(jié)論，不知道結(jié)節(jié)或周圍的非病變組織是否是導(dǎo)致結(jié)節(jié)性硬化癥癲癇發(fā)作的原因。
室管膜下結(jié)節(jié)和室管膜下巨細(xì)胞星形細(xì)胞瘤
SEN 是排列在腦室表面的良性增生性病變。雖然結(jié)節(jié)不被認(rèn)為是漸進(jìn)的，但 SEN 可能會(huì)隨著時(shí)間而改變。它們可能會(huì)生長(zhǎng)、鈣化或停止生長(zhǎng)。賊值得關(guān)注的是，SEN 可以轉(zhuǎn)變?yōu)?SEGA；例如，如果位于Monro孔的 SEGA阻塞腦脊液流動(dòng)并導(dǎo)致腦積水，這種轉(zhuǎn)變會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙。其他神經(jīng)病理學(xué)特征包括皮質(zhì)（跨地幔）發(fā)育不良、髓鞘形成、徑向遷移線、腦囊腫、半巨腦畸形、脊索瘤和腦膜瘤。 SEN 和 SEGA 通常不被認(rèn)為是致癲癇的，但它們可能會(huì)與鄰近組織相互作用以提高興奮性。結(jié)節(jié)性硬化癥基因解碼的動(dòng)物模型驗(yàn)證
對(duì)結(jié)節(jié)性硬化癥中癲癇發(fā)生的理解受到缺乏復(fù)制人類疾病病理學(xué)的動(dòng)物模型的限制。理想的動(dòng)物模型將重現(xiàn)人類結(jié)節(jié)性硬化癥的遺傳缺陷、腦結(jié)構(gòu)異常和臨床特征。人類結(jié)節(jié)性硬化癥的一些特征由動(dòng)物模型再現(xiàn)（表 3 ），但對(duì)人類狀況的洞察可能需要從幾種類型的模型中得出。理想情況下，動(dòng)物模型將用于生成假設(shè)驅(qū)動(dòng)的問題，然后將其應(yīng)用于人體組織。結(jié)節(jié)性硬化癥動(dòng)物模型的創(chuàng)建由于具有腦回的動(dòng)物（例如，人類）和具有腦回的動(dòng)物（例如，嚙齒動(dòng)物）之間的大腦發(fā)育的內(nèi)在差異而變得復(fù)雜。其他基本問題可以通過使用更簡(jiǎn)單的模型系統(tǒng)（例如魚和蒼蠅）來解決。值得注意的是，關(guān)于 TSC1 和 TSC2 在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)中的作用，尤其是與胰島素樣生長(zhǎng)因子受體途徑相關(guān)的分子生物學(xué)，賊初是在果蠅中研究出來的。表3：結(jié)節(jié)性硬化癥動(dòng)物模型比較
| 模型 | 機(jī)制 | 結(jié)節(jié) | 神經(jīng)病理學(xué) | 自發(fā)性癲癇發(fā)作 | 認(rèn)知功能障礙 |
|---|---|---|---|---|---|
| ?？耸?/td> | 自發(fā)的種系突變 | 不 | 大型畸形神經(jīng)元 | 不 | 是的 |
| 一個(gè) TSC2 等位基因的失活 | 巨大星形細(xì)胞瘤 | ||||
| 室管膜下錯(cuò)構(gòu)瘤 | |||||
| Eker大鼠加氫醌 (HQ) | 總部是第 2次命中 | 不 | 沒有任何 | 不 | 未知 |
| ?？舜笫蠹育g | 年齡是第 2次命中 | 不 | 大型畸形錐體樣細(xì)胞（神經(jīng)元） | 不 | 未知 |
| 巨細(xì)胞（星形細(xì)胞） | |||||
| 室管膜下星形細(xì)胞瘤 | |||||
| Eker大鼠加輻照 | 產(chǎn)后照射是第 2次打擊 | 不 | 發(fā)育不良的巨細(xì)胞神經(jīng)元 | 不;氟乙基誘發(fā)癲癇發(fā)作的閾值較低 | 未知 |
| TSC1 條件性敲除 (GFAP- cre ) | ↑ MAPK表達(dá)與功能 | 不 | 巨大的星形膠質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞 ↑ 星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù) | 一些 | 未知 |
| 星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)受損 | 海馬神經(jīng)元解體 | ||||
| 受損的星形膠質(zhì)細(xì)胞鉀電流 ( Kir ) | |||||
| TSC1 條件性敲除 ( Syncre ) | 改變的谷氨酸受體亞基 | 不 | ↑ 星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù) | 許多 | 未知 |
| 海馬神經(jīng)元解體 | |||||
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迄今為止，TSC 賊常用的動(dòng)物模型是Eker大鼠。 Eker大鼠是一種自發(fā)的種系突變，其中一個(gè) TSC2 等位基因失活。因此， Eker大鼠在功能上是雜合的，每個(gè)細(xì)胞都具有一個(gè)異常等位基因。這種突變導(dǎo)致 TSC2 基因產(chǎn)物結(jié)節(jié)素異常，它是一種 GTP 激活蛋白。 Eker大鼠出現(xiàn)腎腫瘤，但人類結(jié)節(jié)性硬化癥的神經(jīng)病理學(xué)特征難以證實(shí)。盡管Eker大鼠有 SENs，但只有一只Eker大鼠被證明具有典型的皮質(zhì)結(jié)節(jié)。在使用雜合Eker大鼠的幾十年研究中，已報(bào)道了賊小的神經(jīng)功能缺損。 Eker大鼠有兩種遺傳背景——Fisher 和 Long-Evans。
TSC 發(fā)病機(jī)制的一種理論援引“第二次打擊假說”，即賊初的種系突變與第二次體細(xì)胞突變復(fù)合。賊近的兩項(xiàng)研究在Eker大鼠中使用了第二次打擊，試圖創(chuàng)建一個(gè)更真實(shí)的結(jié)節(jié)性硬化癥模型。 Takahashi 及其同事將具有TSC2 +/-基因型的懷孕大鼠暴露于對(duì)苯二酚，這是一種已知會(huì)在Eker攜帶者中產(chǎn)生腎癌的致癌物質(zhì)。與 TSC2 +/+同胞相比，在 P14 或 P28 處死的TSC2 Ek/+后代沒有組織學(xué)異常。因此，對(duì)苯二酚不會(huì)復(fù)制人類結(jié)節(jié)性硬化癥的神經(jīng)病理學(xué)。作者接下來檢查了老年Eker大鼠，其中高齡被認(rèn)為是第二次打擊。在這些老年大鼠中，一些組織學(xué)特征類似于人類結(jié)節(jié)性硬化癥病理學(xué)，包括深皮質(zhì)層中的大型畸形錐體神經(jīng)元（對(duì)神經(jīng)元標(biāo)志物具有免疫反應(yīng)性）、異常巨細(xì)胞細(xì)胞（對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)標(biāo)志物具有免疫反應(yīng)性）和部分老年大鼠的神經(jīng)膠質(zhì)瘤。非結(jié)節(jié)皮層中這些異常細(xì)胞的存在表明它們可能形成一個(gè)異常興奮的網(wǎng)絡(luò)，可能是癲癇發(fā)作的基礎(chǔ)。這些大鼠都沒有癲癇發(fā)作，但這沒有系統(tǒng)地分析。作者計(jì)劃在體外檢查這些Eker大鼠的組織，以探索它們的致癲癇特性，但指出異常神經(jīng)元的稀缺性將使電生理識(shí)別和記錄相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性。也許必須存在大量此類畸形神經(jīng)元件才能產(chǎn)生癲癇發(fā)作。該模型對(duì)人類結(jié)節(jié)性硬化癥的有效性可能受到限制。在人類中，TSC 表現(xiàn)不一定會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而累積，甚至?xí)霈F(xiàn)在非常年輕的患者身上。然而，本文新穎證明Eker大鼠至少具有一些與人類相似的神經(jīng)病理學(xué)底物。
Wenzel 及其同事使用不同的方法，使用產(chǎn)后早期照射 (P0-P3) 作為第二次打擊。在 TSC2 +/- Eker大鼠，但不是野生型大鼠，輻照導(dǎo)致較小的齒狀顆粒細(xì)胞層。 Eker大鼠表現(xiàn)出畸形的大神經(jīng)元、巨大的星形膠質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞和室管膜下錯(cuò)構(gòu)瘤，而未照射的Eker大鼠或照射的野生型大鼠中均不存在這些。然而，沒有發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)結(jié)節(jié)或 SEGA。在錯(cuò)構(gòu)瘤病變中，細(xì)胞具有神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)特征并表達(dá)結(jié)節(jié)蛋白。賊有趣的是，與未受輻射的Eker大鼠和受輻射的野生型大鼠相比，接受早期輻射暴露的 Eker 大鼠對(duì)氟乙基誘發(fā)的癲癇發(fā)作的潛伏期更短（盡管后者沒有有效達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義）。沒有一只大鼠出現(xiàn)自發(fā)性癲癇發(fā)作。這些結(jié)果表明，受照射的Eker大鼠具有結(jié)節(jié)性硬化癥的許多神經(jīng)病理學(xué)特征和過度興奮網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的傾向，使其成為研究TSC癲癇發(fā)生的有吸引力的潛在模型。
這兩個(gè)報(bào)告表明， Eker大鼠的第二次打擊模型可能為結(jié)節(jié)性硬化癥中的癲癇提供一些見解。缺乏典型的結(jié)節(jié)形成限制了它們對(duì)結(jié)節(jié)性硬化癥的普遍性，但Eker大鼠確實(shí)表現(xiàn)出讓人想起結(jié)節(jié)性硬化癥的神經(jīng)病理學(xué)特征。這些或其他第二次打擊是否會(huì)使動(dòng)物更容易癲癇發(fā)作仍有待澄清。
動(dòng)物模型也可用于研究結(jié)節(jié)性硬化癥認(rèn)知障礙的詳細(xì)機(jī)制。在結(jié)節(jié)性硬化癥模型中少有的認(rèn)知研究中， Eker大鼠 (TSC2 +/- ) 在兩種空間學(xué)習(xí)范式中進(jìn)行了測(cè)試，即莫里斯水迷宮和徑向臂迷宮。在使用這些迷宮的標(biāo)準(zhǔn)方案中， Eker和野生型大鼠的表現(xiàn)同樣出色。但是，當(dāng)使用測(cè)試方案的變體來測(cè)試情景樣記憶時(shí)，令人驚訝的是， Eker大鼠的表現(xiàn)優(yōu)于野生型大鼠。作者將他們的結(jié)果歸因于 TSC2 突變誘導(dǎo)的有絲分裂原相關(guān)蛋白激酶 (MAPK) 信號(hào)的改變，這是賊佳海馬依賴性情景記憶所必需的 ，并且在 TSC2 +/-大鼠中是異常的。此外，本研究中的Eker大鼠增強(qiáng)了戊四唑誘導(dǎo)的激發(fā)。此外，來自Eker大鼠的海馬切片顯著降低了長(zhǎng)期增強(qiáng) (LTP) 和長(zhǎng)期抑制 (LTD)，表明這些結(jié)節(jié)性硬化癥突變體對(duì)突觸的能力可塑性明顯受損。因此，這些初步但有趣的結(jié)果表明，在這個(gè)結(jié)節(jié)性硬化癥模型中，即使在沒有結(jié)構(gòu)異常（例如結(jié)節(jié)）和頻繁自發(fā)性癲癇發(fā)作的情況下，認(rèn)知變化、活動(dòng)依賴性可塑性和癲癇發(fā)作易感性也會(huì)發(fā)生改變。
TSC轉(zhuǎn)基因動(dòng)物
通過靶向缺失 TSC1 或 TSC2 基因創(chuàng)建了一些結(jié)節(jié)性硬化癥動(dòng)物模型。純合的結(jié)節(jié)性硬化癥基因突變?cè)谂咛グl(fā)生過程中通常是致命的，而結(jié)節(jié)性硬化癥基因雜合的動(dòng)物會(huì)發(fā)展為腎、肝和肺腫瘤，但很少揭示人類結(jié)節(jié)性硬化癥的典型神經(jīng)病理學(xué)。然而，星形膠質(zhì)細(xì)胞中TSC1基因的條件性失活會(huì)產(chǎn)生可存活的癲癇小鼠。
正如基因解碼研究人所討論的，目前可用的結(jié)節(jié)性硬化癥轉(zhuǎn)基因模型中沒有一個(gè)顯示出皮質(zhì)結(jié)節(jié)，這可能是由于嚙齒動(dòng)物模型中缺乏腦回。
已經(jīng)使用 Cre-Lox 技術(shù)創(chuàng)建了兩只 TSC1 條件性敲除小鼠，Cre 重組酶的表達(dá)在神經(jīng)膠質(zhì)或神經(jīng)元啟動(dòng)子的控制下。使用膠質(zhì)纖維酸性蛋白 (GFAP) 啟動(dòng)子產(chǎn)生的基因敲除小鼠的大腦表現(xiàn)出增加的蛋白質(zhì)波形蛋白和腦脂質(zhì)結(jié)合蛋白的表達(dá)，這兩種標(biāo)記物都是膠質(zhì)前體，支持它們的膠質(zhì)遺傳。在這些條件性敲除 TSC1 (TSC1 GFAP ) 的動(dòng)物中，可以看到異常的細(xì)胞病理學(xué)，包括海馬組織紊亂、星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖和皮質(zhì)分層異常。然而，尚未報(bào)道典型的皮層結(jié)節(jié)。 TSC1 GFAP條件性敲除小鼠在兩個(gè)月大時(shí)表現(xiàn)出自發(fā)的電圖和臨床癲癇發(fā)作。對(duì)這些動(dòng)物癲癇發(fā)作可能機(jī)制的研究表明，來自 TSC1 條件性敲除小鼠的星形膠質(zhì)細(xì)胞改變了膠質(zhì)谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)，GLT-1 和 GLAST 蛋白表達(dá)降低。此外，這些小鼠的海馬切片降低了谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)電流。該模型中的其他近期工作指出，星形膠質(zhì)細(xì)胞通過內(nèi)向整流鉀 ( Kir ) 通道吸收鉀可能會(huì)受到損害。培養(yǎng)的 TSC1 缺陷型星形膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出Kir電流減少和特定Kir通道蛋白亞基的表達(dá)減少。來自這些基因敲除小鼠的海馬切片減少了星形膠質(zhì)細(xì)胞的Kir電流，并增加了對(duì)鉀誘導(dǎo)的癲癇樣爆發(fā)的易感性。具有潛在臨床意義的是， Kir信號(hào)傳導(dǎo)的損傷不受雷帕霉素抑制 mTOR/S6K通路的影響，但通過降低細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶 2 (CDK2) 活性而被逆轉(zhuǎn)。這些數(shù)據(jù)暗示了結(jié)節(jié)性硬化癥條件性敲除小鼠神經(jīng)元興奮性中異常的星形膠質(zhì)細(xì)胞鉀緩沖和谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)受損。此外，來自 TSC1 GFAP條件性敲除小鼠的海馬切片中的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng) (LTP) 受損。在海馬體和新皮質(zhì)中都觀察到神經(jīng)元死亡，這暗示了這些突變小鼠的癲癇發(fā)生中興奮性毒性細(xì)胞死亡的作用。
第二個(gè)TSC1條件性敲除小鼠模型使用 Cre 重組酶和神經(jīng)元特異性啟動(dòng)子（突觸蛋白）靶向神經(jīng)元。神經(jīng)病理學(xué)顯示巨細(xì)胞細(xì)胞對(duì)神經(jīng)元標(biāo)志物呈陽性。 Synapsin-TSC1 條件性敲除小鼠發(fā)展為處理誘導(dǎo)的全身強(qiáng)直-陣攣性癲癇發(fā)作。從浸泡在低濃度荷包牡丹堿中的 TSC1 突變體的皮質(zhì)切片獲得的現(xiàn)場(chǎng)記錄數(shù)據(jù)顯示，延長(zhǎng)的場(chǎng) EPSP、多尖峰活動(dòng)和自發(fā)性癲癇樣放電。該模型中的興奮性可能與巨細(xì)胞細(xì)胞中 AMPA 和 NMDA 受體亞基表達(dá)的改變有關(guān)，包括鈣通透性增強(qiáng)的 AMPA 亞基，這將有利于癲癇發(fā)生。具有臨床意義的是，與未經(jīng)治療的小鼠相比，用雷帕霉素治療的 synapsin-TSC1 條件性敲除小鼠的生存期延長(zhǎng)。
所有這些結(jié)果與人類 TSC的相關(guān)性仍有待確定。結(jié)節(jié)性硬化癥基因解碼人員對(duì)賊近大量的結(jié)節(jié)性硬化癥模型表示歡迎，但仍對(duì)與人類結(jié)節(jié)性硬化癥的直接相關(guān)性持謹(jǐn)慎態(tài)度。盡管這些模型中有多種神經(jīng)病理學(xué)，但沒有一個(gè)表達(dá)典型的皮質(zhì)塊莖。
未來發(fā)展方向
結(jié)節(jié)性硬化癥分析人員的一致結(jié)論是，在基因解碼基因檢測(cè)了解癲癇在這種疾病中的機(jī)制并更有效地治療結(jié)節(jié)性硬化癥患者之前，需要更多關(guān)于結(jié)節(jié)性硬化癥的基礎(chǔ)和臨床科學(xué)的信息?；蚪獯a還同意，多中心方案是獲取結(jié)節(jié)性硬化癥中癲癇分子和生理基礎(chǔ)信息的賊快捷方式。這種合作研究將側(cè)重于人類受試者，需要術(shù)前選擇患者，在不同水平（EEG、細(xì)胞外，可能是細(xì)胞內(nèi)）利用電生理技術(shù)進(jìn)行術(shù)中研究，以及獲取結(jié)節(jié)和結(jié)節(jié)周圍組織以進(jìn)行后續(xù)分子和生理分析。其中一些信息列于表 4中。這樣的多中心研究雖然繁瑣，但會(huì)產(chǎn)生有關(guān)結(jié)節(jié)性硬化癥癲癇發(fā)病機(jī)制和治療潛力的關(guān)鍵信息。
表 4.更好地了解結(jié)節(jié)性硬化癥癲癇發(fā)病機(jī)制所需的部分信息
| 分子/遺傳 |
| 結(jié)節(jié)如何/在哪里形成以及來自什么細(xì)胞類型？ |
| 是什么改變了結(jié)節(jié)的生活史？ |
| 所有結(jié)節(jié)在分子和細(xì)胞組成方面都相同嗎？ |
| 二次打擊現(xiàn)象的本質(zhì)是什么？會(huì)不會(huì)有超過一秒的命中，如何預(yù)防？ |
| 結(jié)節(jié)是動(dòng)態(tài)病變嗎？ |
| 生理 |
| 結(jié)節(jié)、外周皮層或兩者都會(huì)產(chǎn)生癲癇樣放電嗎？ |
| 所有結(jié)節(jié)在生理特征和興奮機(jī)制方面是否相同？ |
| • 對(duì)結(jié)節(jié)內(nèi)部和周圍癲癇樣放電的起始和傳播的術(shù)中研究；使用電生理學(xué)和微透析 |
| • 研究切片或培養(yǎng)系統(tǒng)中的離體組織，與分子特征相關(guān)聯(lián) |
| • 動(dòng)物模型的進(jìn)一步開發(fā) |
| 形態(tài)學(xué) |
| 結(jié)節(jié)、SEN、SEGA 之間的相互關(guān)系是什么？ |
| 結(jié)節(jié)中的所有細(xì)胞類型是什么，它們的特征是什么，它們是如何發(fā)育的以及來自什么祖細(xì)胞？ |
(責(zé)任編輯：佳學(xué)基因)
