离子通道与癫痫
癫痫致病性基因突变对治疗选择影响的研究进展2024(全文)
癫痫致病性基因突变对治疗选择影响的研究进展2024（全文）摘要在过去十余年的研究中，对人类癫痫致病基因以及癫痫临床表现的分子机制的研究都取得了重大进展。
近年来，越来越多的研究表明，致病基因与临床表现的作用机制显著相关。
在不同类型基因突变的患者的抗癫痫治疗中，致病基因的早期识别对于抗癫痫药物的选择有指导意义。
该文系统总结了常见的癫痫致病基因，包括离子通道、细胞代谢和信号通路相关基因等，以及近年来与致病基因相对应的治疗靶点的研究进展。
随着研究的深入，特定基因缺陷及其作用机制为研究新型治疗方法提供了依据。
自1995年发现癫痫相关基因CHRNA4突变起，对癫痫相关基因的研究逐渐深入。
最初，突变的识别主要应用于儿童癫痫的诊断、预后和咨询，然而后续研究结果表明，特定基因突变的识别可以指导癫痫患儿的抗癫痫药物(antiepileptic drugs，AEDs)选择。
儿童癫痫突变基因的功能研究因此有了治疗意义，这是选择或研发针对特定分子缺陷治疗的关键步骤。
本文综述了常见癫痫致病性基因突变的类型，以及特定基因突变对应最适合药物的研究进展。
1 钠离子通道基因突变相关癫痫电压门控钠离子通道参与动作电位的产生和传播，拮抗钠离子通道是目前许多AEDs的主要作用机制。
常见突变的钠离子通道基因包括SCN1A、SCN1B、SCN2A、SCN3A、SCN8A和SCN9A等，这些基因的突变是一部分婴儿和儿童期患耐药遗传性癫痫的共同原因，其中最常见的三个突变基因为SCN1A、SCN2A及SCN8A。
1.1 SCN1A突变相关癫痫SCN1A是与癫痫密切相关的基因之一，而SCN1A相关癫痫的发作表现出显著的表型异质性。
典型疾病包括Dravet综合征和遗传性癫痫伴热性惊厥附加症，其症状表现为从发热性惊厥发作到严重的癫痫性脑病的显著异质性。
即使在具有相同致病基因突变的家族成员之间，临床表型也可能存在差异。
Dravet综合征主要致病基因突变为SCN1A杂合突变，这将导致钠离子通道功能缺失。
癫痫研究新进展
癫痫研究新进展一、概述癫痫作为一种常见的神经系统疾病，其发病率在全球范围内均呈上升趋势。
随着医学技术的不断进步和科研工作的深入，癫痫研究取得了显著的进展。
本文将重点介绍癫痫研究的最新成果和发展趋势，包括癫痫的发病机制、诊断技术、治疗方法以及预防策略等方面的内容。
在发病机制方面，研究者们通过大量的基础研究和临床试验，逐渐揭示了癫痫发病的复杂过程。
遗传因素、环境因素以及脑内神经元结构和功能的异常等多种因素相互作用，共同导致了癫痫的发生。
这些研究成果为我们深入了解癫痫的发病机理提供了重要的理论依据。
在诊断技术方面，随着医学影像技术和电生理技术的不断发展，癫痫的诊断手段也日益丰富和精准。
高分辨率的磁共振成像（MRI）和正电子发射断层扫描（PET）等技术能够精确地定位癫痫病灶，为手术治疗提供准确的指导。
脑电图（EEG）等电生理技术也在癫痫的诊断中发挥着重要作用，能够实时监测脑电活动，为癫痫的发作预测和干预提供有力支持。
在治疗方法方面，癫痫的治疗手段日趋多样化和个体化。
除了传统的药物治疗外，手术治疗、神经调控技术以及基因治疗等新型治疗手段也逐步应用于癫痫的治疗。
这些新方法在提高癫痫的治疗效果、减少并发症以及改善患者生活质量等方面显示出巨大的潜力。
在预防策略方面，随着对癫痫发病机制的深入了解，预防策略也逐渐从单一的药物预防向多元化、综合性的方向发展。
通过加强健康教育、改善生活习惯、降低环境污染等措施，可以有效地降低癫痫的发病率和复发率。
针对不同类型的癫痫患者，制定个性化的预防方案，有助于更好地控制癫痫的发作。
癫痫研究新进展为我们提供了更加全面和深入的认识，为癫痫的诊断和治疗提供了更加精准和有效的手段。
随着科研工作的不断深入和技术的不断创新，相信癫痫的诊疗水平将得到进一步提升，为更多患者带来福音。
1. 癫痫的定义与流行病学概况这一古老而又复杂的神经系统疾病，一直以来都吸引着医学界的广泛关注。
它俗称“羊角风”或“羊癫风”，是一种由大脑神经元突发性异常放电引发的慢性疾病，这种异常放电会导致短暂的大脑功能障碍。
离子通道功能检查系统：5分钟全面扫描癫痫病灶
北京建都癫痫病诊疗中心
技术简介
• 据悉，北京建都医院专家团队整合创新的权威成果“癫痫离子通道修复术”已在国内推广 ，医院的引进国际先进离子通道功能检查系统更让人眼前一亮，也是全国内独一无二 的顶尖设备。离子通道功能检查系统精确透视离子通道立体结构，靶向锁定癫痫病灶 ，为癫痫患者再次带来福音。 离子通道功能检查系统又称3D脑神经动态检查系统、脑神经动态立体检测，是目 前国内神经医学检测中最具前沿水平的检测设备，是针对引发癫痫的直接原因——大 脑神经离子通道病变进行的专业检测方法。 离子通道功能检查系统全程由计算机监控，在3D效果下对大脑神经元放电、神经离子 通道“开”、“关”情况进行动态观察。离子通道功能检查系统的引进及临床应用证明，大 脑神经医学检查已经迈入最新3D检查时代，弥补了传统CT、MRI(核磁共振)、PET、 神经递质检测的不足，避免漏诊、误诊，真正实现了癫痫医学检查的快速、安全、精 准。
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离子通道功能检查系统检查优势：
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1、比CT、MRI(核磁共振)、PET，神经递质检测更精准的神经医学检测 医学证实：引起癫痫患者神经元异常放电的直接原因是——大脑神磁共振、脑神经递质等检查，只能粗略的检查大脑神 经元异常放电情况。而离子通道功能检查系统的问世，可以准确检测癫痫患者大脑离子通道的形态 、病变位置，为治疗提供科学依据。 2、可精确透视离子通道立体结构 被称为癫痫医生的“透视眼” 离子通道功能检查系统运用3D成像技术，能准确、清晰呈现大脑神经细胞膜上的微小病变，避 免错过癫痫检查、诊断的最佳时机，适合各种癫痫类型。检测同时结合离子浓度、图像变化和电信 号变化多个方面进行分析，一次性筛查出离子通道、受损神经元、神经递质、神经胶质等异常水平 ，综合读取脑神经传递信息及功能状态，相当于为癫痫科医生装了一双“透视眼”。 3、癫痫不发作情况下，也能精准定位病灶，避免漏诊、误诊 临床表明，约2/3的难治性癫痫，是由于误诊、误治所导致，相当一部分是由于癫痫不发作时没有 查明病灶，或者没有检测出细微的病灶。离子通道功能检查系统可以在癫痫未发作情况下，精确采 集脑神经离子通道的立体图像，无创检测离子通道的结构形态以及电流变化，从而锁定离子通道异 常病变，为判断癫痫疾病病灶部位、类型提供精确依据。
离子通道功能检查系统：5分钟全面扫描癫痫病灶
试验结果
95%的患者在5分钟内成功检测到 癫痫病灶，准确率高达98%。
结果分析
该检查系统在短时间内实现了高精 度的癫痫病灶检测，为后续治疗提 供了有力支持。
与传统方法的比较
传统方法
传统的癫痫病灶检测方法通常需要长 时间监测和多个检查手段，耗时长且 准确率不高。
比较结果
离子通道功能检查系统在5分钟内完成 了全面扫描，大大缩短了检测时间， 提高了准确率。
降低手术风险
通过精确的定位，医生可以更 加准确地切除癫痫病灶，降低 手术风险，减少对脑部的损伤 。
临床价值
该系统为癫痫病的治疗提供了 新的手段，有助于提高治疗效
果和改善患者生活质量。
03
技术原理与实现
离子通道检测技术
离子通道是细胞膜上的一种特殊结构，负责控制离子进出细胞，参与神经元信号传 递和肌肉收缩等生理过程。
离子通道功能检查系统利用高灵敏度的传感器和电极，检测脑组织中离子通道的电 生理活动，从而评估癫痫病灶的离子通道功能异常情况。
该技术具有无创、无痛、无辐射等优点，为癫痫病灶的快速诊断提供了有力支持。
实时信号处理与分析
实时信号处理与分析是离子通道功能检 查系统的重要组成部分，通过对采集到 的脑电信号进行快速处理和分析，提取
手术风险
传统手术方法依赖于医生 经验，手术风险较高，可 能对脑部造成不可逆损伤。
系统在癫痫病灶扫描中的应用
高精度定位
离子通道功能检查系统利用先 进的成像技术，能够快速、准 确地定位癫痫病灶，提高诊断
精度。
实时监测
系统可实时监测脑部电活动情 况，帮助医生及时发现异常放 电，为制定治疗方案提供依据 。
出与癫痫病灶相关的特征信息。
钙调蛋白、钙调蛋白激酶与癫痫-2019年文档
钙调蛋白、钙调蛋白激酶与癫痫癫痫的发病机制较为复杂，但是各种类型癫痫发作的共同病理基础是神经元的异常放电。
癫痫的每一次发作都包括起动、发作性放电的维持与扩展以及发作性放电的抑制3个不同而连续的病理生理过程，在这个过程中，脑内钙离子(Ca2+)的传导起重要作用。
Ca2+是一个功能活跃的2价阳离子，在调节神经元兴奋中起着重要作用。
细胞外的Ca2+一旦进入细胞内并达到一定浓度时，可以激活许多细胞生物学过程。
Ca2+也是中枢神经系统内发挥着重要的第二信使[3]的作用，通过Ca2+受体蛋白―钙调蛋白和钙调蛋白激酶系统激活细胞的多种功能。
1钙离子、钙离子通道与癫痫?钙离子与癫痫的关系已经肯定。
Ca2+内流在阵发性去极化漂移（paroxysmal depolarization shift，PDS）、神经元同步放电和抑制性突触后电位形成有关。
由于细胞内Ca2+浓度的调节机制（Ca2+通道、Ca2+结合蛋白）失控，Ca2+过度流入神经元，可以导致细胞毒性等一系列反应。
因此，Ca2+内流是癫痫发病的基本条件。
1.1在细胞水平上，癫痫的共同病理基础是神经元过度放电至于这种自发性放电，目前认为是短暂快速的Ca2+内流和缓慢Ca2+内流[4-5]引起的细胞去极化。
Badea[6]等用Ca2+成像的方法观察了神经元参与癫痫发作的情况，证实了Ca2+离子快速内流与细胞去极化有关。
当这种去极化达到一定程度就会触发Na+内流，从而爆发一系列迅速的去极化过程。
1.2癫痫发作需要众多的神经元同步放电，其放电是由突触介导的，先决条件是Ca2+内流在癫痫发作前，突触前末梢活性区域中的高电子密度颗粒实质上是一种Ca2+通道。
它为Ca2+进入细胞并促发癫痫发作提供条件。
在癫痫持续状态时，Ca2+也发挥作用。
一般认为，癫痫放电过程中，除了细胞膜快速去极化外，神经元还通过Na+-Ca2+交换、Ca2+泵、线粒体和内质网重新调整细胞内Ca2+浓度，在此基础上，新的Ca2+内流又开始。
离子通道病
概述离子通道病是指离子通道的结构或功能异常所引起的疾病，具体表现在编码离子通道亚单位的基因发生突变或表达异常，或体内出现针对通道的病理性内源性物质时，离子通道的功能发生不同程度的减弱或增强，导致机体整体生理功能紊乱，形成某些先天性或后天获得性疾病，主要累及神经、肌肉、心脏、肾脏等系统和器官.迄今为止，研究比较清楚的离子通道病主要涉及钾、钠、钙、氯通道领域。
分类钾离子病钾离子通道在所有可兴奋性和非兴奋性细胞的重要信号传导过程中具有重要作用，其家族成员在调节神经递质释放、心率、胰岛素分泌、神经细胞分泌、上皮细胞电传导、骨骼肌收缩、细胞容积等方面发挥重要作用.已经发现的钾通道病有常染色体显性良性家族性新生儿惊厥(benign familial neonatal convulsions，BFNC)、1-型发作性共济失调(episodic ataxia type 1)、阵发性舞蹈手足徐动症伴发作性共济失调(paroxysmal choreoathetosis with episodic ataxia)、癫痫、1-，2-，5-，6-型长QT综合征、Jervell和Lange-nielsen综合征[3]、Andersen综合征[4]等.钠离子病钠离子通道在大多数兴奋细胞动作电位的起始阶段起重要作用，已经发现的钠通道病有高钾型周期性麻痹、正常血钾型周期性麻痹、部分低钾型周期性麻痹、先天性副肌强直、各型钾加重的肌强直、先天性肌无力、3-型长QT综合征、1-型假性醛固酮减少症、Liddle综合征[5]、全面性癫痫热性发作叠加症(generalized epilepsy with febrile seizures plus)[6]等.钙离子病钙离子通道广泛存在于机体的不同类型组织细胞中，参与神经、肌肉、分泌、生殖等系统的生理过程.已经发现的钙通道病有家族性偏瘫型偏头痛、低钾型周期性瘫痪、2-型发作性共济失调、6-型脊髓小脑共济失调、中央脊髓性肌病(central core disease of muscle)、恶性高热、Lambert-Eaton肌无力综合征[7]、癫痫等.氯离子病氯离子通道广泛分布于机体的兴奋性细胞和非兴奋性细胞膜及溶酶体、线粒体、内质网等细胞器的质膜，在细胞兴奋性调节、跨上皮物质转运、细胞容积调节和细胞器酸化等方面具有重要作用.已经发现的氯通道病有先天性肌强直(Thomsen型)、隐性遗传全身性肌强直(Becker型)、囊性纤维化病、遗传性肾结石病、3-型Bartter 综合征[8]等.。
离子通道与疾病
摘要细胞离子通道的结构和功能正常是维持生命过程的基础，其基因变异和功能障碍与许多疾病的发生和发展有关.离子通道的主要类型有钾、钠、钙、氯和非选择性阳离子通道，各型又分若干亚型.离子通道的主要功能是:提高细胞内钙浓度，触发生理效应;决定细胞的兴奋性、不应性和传导性;调节血管平滑肌的舒缩活动;参与突触传递;维持细胞的正常体积.离子通道的主要研究方法为膜片钳技术、分子生物学技术、荧光探针钙图像分析技术.离子通道病是指离子通道的结构或功能异常所引起的疾病.疾病中的离子通道改变是指由于某一疾病或药物引起某一种或几种离子通道的数目、功能甚至结构变化，导致机体发生或纠正某些病理改变.从离子通道与疾病的关系角度，加强分子生物学、生物物理学、遗传学、药理学等多学科交叉深入研究，对于深入探讨某些疾病的病理生理机制、早期诊断及发现特异性治疗药物或措施等均具有十分重要的理论和实际意义.0 引言离子通道(ion channel)是细胞膜上的一类特殊亲水性蛋白质微孔道，是神经、肌肉细胞电活动的物质基础.随着分子生物学、膜片钳技术的发展，人们对离子通道的分子结构及特性有了更加深入的认识，并发现离子通道的功能、结构异常与许多疾病的发生和发展有关[1].近年来，对于离子通道与疾病关系的研究取得了重大进展，不仅阐明了离子通道的分子结构突变可导致某种疾病，而且还明确了某些疾病可影响某种离子通道功能甚至结构.本文论述离子通道的主要类型、功能、研究方法及其与疾病的关系.1 离子通道的主要类型离子通道的开放和关闭，称为门控(gating).根据门控机制的不同，将离子通道分为三大类:(1)电压门控性(voltage gated)，又称电压依赖性(voltage dependent)或电压敏感性(voltage sensitive)离子通道:因膜电位变化而开启和关闭，以最容易通过的离子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4种主要类型，各型又分若干亚型.(2)配体门控性(ligand gated)，又称化学门控性(chemical gated)离子通道:由递质与通道蛋白质受体分子上的结合位点结合而开启，以递质受体命名，如乙酰胆碱受体通道、谷氨酸受体通道、门冬氨酸受体通道等.非选择性阳离子通道(non-selective cation channels)系由配体作用于相应受体而开放，同时允许Na+、Ca2+ 或K+ 通过，属于该类.(3)机械门控性(mechanogated)，又称机械敏感性(mechanosensitive)离子通道:是一类感受细胞膜表面应力变化，实现胞外机械信号向胞内转导的通道，根据通透性分为离子选择性和非离子选择性通道，根据功能作用分为张力激活型和张力失活型离子通道.此外，还有细胞器离子通道，如广泛分布于哺乳动物细胞线粒体外膜上的电压依赖性阴离子通道(voltage dependent anion channel，VDAC)，位于细胞器肌质网(sarcoplasmic reticulum，SR)或内质网(endoplasmic reticulum，ER)膜上的Ryanodine受体通道、IP3受体通道.2 离子通道的主要功能离子通道的主要功能有:(1)提高细胞内钙浓度，从而触发肌肉收缩、细胞兴奋、腺体分泌、Ca2+依赖性离子通道开放和关闭、蛋白激酶的激活和基因表达的调节等一系列生理效应;(2)在神经、肌肉等兴奋性细胞，Na+ 和Ca2+通道主要调控去极化，K+主要调控复极化和维持静息电位，从而决定细胞的兴奋性、不应性和传导性;(3)调节血管平滑肌舒缩活动，其中有K+、Ca2+、Cl-通道和某些非选择性阳离子通道参与;(4)参与突触传递，其中有K+、Na+、Ca2+、Cl-通道和某些非选择性阳离子通道参与;(5)维持细胞正常体积，在高渗环境中，离子通道和转运系统激活使Na+、Cl-、有机溶液和水分进入细胞内而调节细胞体积增大;在低渗环境中，Na+、Cl-、有机溶液和水分流出细胞而调节细胞体积减少.3 离子通道的主要研究方法研究离子通道功能的最直接方法是用膜片钳技术直接测定通过离子通道的电流或测量细胞膜电位的变化.膜片钳技术是利用一个玻璃微吸管电极完成膜片或全细胞电位的监测、钳制和膜电流的记录，通过观测膜电流的变化来分析通道个体或群体的分子活动、探讨离子通道特性.分子生物学技术为离子通道的分子结构分析、基因克隆、功能表达研究提供了有力工具，对于编码离子通道亚单位的基因结构可采用基因定位克隆确定其在染色体上的定位，用逆转录-聚合酶链反应、Northern杂交等明确其在器官组织中的分布，用Western杂交检测基因表达产物等.荧光探针钙图像分析技术为检测细胞内游离钙离子浓度提供了有效手段，常用的荧光探针有Fura-2/AM、Indo-1/AM、Fluo-3/AM、Calcium Green等，常用的检测仪器有双波长显微荧光光度计、激光扫描共聚焦显微镜等，目前国外Olympus、Zeiss、Spex等公司已生产了测定细胞内游离钙离子的显微荧光装置，国内自行研制的活细胞钙离子浓度荧光显微检测系统也已问世[2].将离子浓度图像记录和膜片钳记录结合，同时进行光电联合检测，从离子产生的离子浓度、图像变化和电信号变化多个方面研究离子通道，将获得更多的离子通道功能信息.4 离子通道病(channelopathy)离子通道病是指离子通道的结构或功能异常所引起的疾病，具体表现在编码离子通道亚单位的基因发生突变或表达异常，或体内出现针对通道的病理性内源性物质时，离子通道的功能发生不同程度的减弱或增强，导致机体整体生理功能紊乱，形成某些先天性或后天获得性疾病，主要累及神经、肌肉、心脏、肾脏等系统和器官.迄今为止，研究比较清楚的离子通道病主要涉及钾、钠、钙、氯通道领域，现简介如下:4.1 钾通道病钾离子通道在所有可兴奋性和非兴奋性细胞的重要信号传导过程中具有重要作用，其家族成员在调节神经递质释放、心率、胰岛素分泌、神经细胞分泌、上皮细胞电传导、骨骼肌收缩、细胞容积等方面发挥重要作用.已经发现的钾通道病有常染色体显性良性家族性新生儿惊厥(benign familial neonatal convulsions，BFNC)、1-型发作性共济失调(episodic ataxia type 1)、阵发性舞蹈手足徐动症伴发作性共济失调(paroxysmal choreoathetosis with episodic ataxia)、癫痫、1-，2-，5-，6-型长QT综合征、Jervell和Lange-nielsen综合征[3]、Andersen综合征[4]等.4.2 钠通道病钠离子通道在大多数兴奋细胞动作电位的起始阶段起重要作用，已经发现的钠通道病有高钾型周期性麻痹、正常血钾型周期性麻痹、部分低钾型周期性麻痹、先天性副肌强直、各型钾加重的肌强直、先天性肌无力、3-型长QT综合征、1-型假性醛固酮减少症、Liddle综合征[5]、全面性癫痫热性发作叠加症(generalized epilepsy with febrile seizures plus)[6]等.4.3 钙通道病钙离子通道广泛存在于机体的不同类型组织细胞中，参与神经、肌肉、分泌、生殖等系统的生理过程.已经发现的钙通道病有家族性偏瘫型偏头痛、低钾型周期性瘫痪、2-型发作性共济失调、6-型脊髓小脑共济失调、中央脊髓性肌病(central core disease of muscle)、恶性高热、Lambert-Eaton 肌无力综合征[7]、癫痫等.4.4 氯通道病氯离子通道广泛分布于机体的兴奋性细胞和非兴奋性细胞膜及溶酶体、线粒体、内质网等细胞器的质膜，在细胞兴奋性调节、跨上皮物质转运、细胞容积调节和细胞器酸化等方面具有重要作用.已经发现的氯通道病有先天性肌强直(Thomsen型)、隐性遗传全身性肌强直(Becker型)、囊性纤维化病、遗传性肾结石病、3-型Bartter综合征[8]等.需要说明的是，相当数量的离子通道病并不是新出现的疾病，而是早已出现甚至早被熟知的疾病，只是此前一直未发现其在离子通道水平存在病变，如癫痫、偏头痛等;有些离子通道病为单一离子通道结构或功能异常而至，如1-型发作性共济失调是由于KCNA1基因突变引起，该基因位于染色体12p13上，编码电压依赖性钾离子通道;也有些离子通道病涉及多种离子通道结构或功能异常，如癫痫与L型电压依赖性钙通道(a1 D亚单位基因表达减弱)、电压依赖性钾通道(KCNQ2和KCNQ3基因突变)、乙酰胆碱受体通道(a4和b2亚单位基因突变)等有关.5 离子通道病的主要研究方法离子通道病研究作为近年来新兴的一门前沿交叉学科研究方向，正在成为基础医学、临床医学和生命科学工作者研究的热点，其研究的关键因素之一在于离子通道病模型的制备.对先天性离子通道病，多采用基因克隆技术将可疑的致病基因剔除或插入(knock out/Knock in)在整体动物上制造基因突变，生产转基因动物;或将离子通道基因直接微注射于细胞表达系统，如爪蟾卵母细胞(xenopus oocyte)、人胚肾细胞(HEK293)、中华仓鼠卵母细胞(CHO)等，然后对其所表达的离子通道进行单通道记录和分析，并与野生型进行比较.对获得性离子通道病，主要采用以患者血清或提纯的免疫球蛋白被动转移或人工重组抗原主动转移于整体实验动物的免疫学方法;或将传代细胞与患者血清或纯化的抗体共同培养，而后对其电生理变化进行检测.通过制备上述离子通道病研究模型，结合分子生物学、膜片钳记录、荧光探针钙图像分析、细胞内电生理记录、免疫组化等多种技术手段进行在体(in vivo)和离体(in vitro)实验研究，是目前离子通道病的主要研究策略.6 疾病中的离子通道改变病变中的离子通道改变是指由于某一疾病或药物引起某一种或几种离子通道的数目、功能甚至结构变化，导致机体发生或纠正某些病理生理改变.比如老年性痴呆(Alzheimers’disease，AD)，大量的研究发现AD患者体内的一些内源性致病物质(如b-淀粉样蛋白、b-淀粉样蛋白前体、早老素蛋白-1，2)与钾通道、钙通道功能异常密切相关，可能通过影响钾通道、钙通道的本身结构和/或调节过程等，参与AD患者早期记忆损失、认知功能下降等症状的出现.又如脑缺血，脑缺血后能量代谢紊乱，细胞内ATP合成下降，突触间隙的谷氨酸剧增，谷氨酸作用于N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体，引起受体依赖性Ca2+通道开放，Ca2+内流增加，导致神经细胞内Ca2+超载;谷氨酸还可经非NMDA途径使Na+通道开放，引起Na+通内流增加，随即引起Cl-和H2O内流，导致神经细胞急性渗透性肿胀.再如支气管哮喘，致病因素作用于肥大细胞后，引起细胞膜钙通道开放，Ca2+内流，促使4，5-二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)水解产生肌醇三磷酸(IP3)，后者促进肌浆网释放Ca2+，导致胞内Ca2+增多，进而激活钙-钙调蛋白依赖性酶(磷酸化酶激酶、腺苷酸环化酶、磷酸二脂酶等)参与肥大细胞脱颗粒，释放组胺，导致炎症反应和哮喘发作;钙通道阻滞剂硝苯地平、维拉帕米能阻断钙通道，减少胞内Ca2+浓度，抑制肥大细胞脱颗粒，减轻炎症递质的反应性，缩短哮喘发作时间，改善哮喘症状.7 问题和展望随着分子生物学、生物物理学、遗传学、药理学等多学科交叉研究的深入，已经逐步明确了许多离子通道的分子结构，克隆了相应离子通道的cDNA，使得阐明离子通道结构与功能的关系、基因突变与疾病的关系成为现实，从而部分解开了长期以来一直困扰人类的某些疾病的病因、发病机制和治疗之谜.但还有一些问题有待深入研究，比如基因突变与疾病的不一致性，具体表现为尽管发现某种离子通道病确实存在基因突变、细胞膜离子电流变化，然而只有部分患者有临床症状和体征，另一部分患者却无任何症状和体征;又如多种离子通道结构或功能异常导致的离子通道病，为什么不同基因的突变或功能异常会出现相同或相似的症状和体征;再如由于离子通道自身的复杂性和多样性，使得人们对一些离子通道病的认识存在一定的局限性，同时还有一些可能的离子通道病没被认识等.从离子通道与疾病的关系角度，进一步加强分子生物学、生物物理学、遗传学、药理学等多学科交叉深入研究，通过建立稳定的离子通道病研究模型和先进的研究方法，深入研究离子通道的结构和功能，深入探讨离子通道病的基因结构和功能异常，加强特异性离子通道协同或拮抗药物开发，加强特异性离子通道亚基基因干预治疗研究，将对深入探讨某些疾病的病理生理机制、早期诊断及发现特异性治疗药物或措施等均具有十分重要的理论和实际意义.2003级临床专业08班学号***********王科戈。
癫痫发病机制
A当前最流行的看法认为其发病体制是大脑神经元过分放电而惹起．最近几年来癫痫发病体制研究遇到宽泛重视，并获得必定进展．现综述以下．1 电解质与癫痫1．1 钙离子；实验研究发现癫病发生前或发生中细胞外离子浓度变化最显然的是钙离子降低．钾离子高升．学者们认为这类细胞外钙离子的减少是因为突出后钙离子被摄入，钙离子内流所致，所以钙离子内流在癫痫发生中起侧重要的作用。
1．2 钠离子：研究表示．伴热性惊厥的浑身性癫痫与电压依靠性钠通道基因 SCNIA和 SCNIB 的突变有关。
不论是钠通道活性增添仍是降低，均可导魏伴热性惊厥的浑身性瘴痛的发生。
1．3 氯离子：检查研究表示 CLcN2 基因的突变所惹起的氧离子通道功能改变与少儿失神癫痛、青少年失神癜瘸’青少年肌阵挛性癫痈和觉悟期浑身强直阵挛发生性癫痫有关．2 神经递质与癫痫2．1 谷氩酸受体：实验研究中发现．在动物模型中使用谷氨酸能激动剂。
可惹起癫痫的发作．在癫痫病人皮质内，跟着搬痫活动的发生，有谷氨酸的显然增添。
谷氨酸受体可分为离子型和代谢型两大类。
2．1．1 离子型谷氪酸受体 (iGluRs)：iGluRs 主要包含 N 一甲基一 D 门冬氨酸 (NMDA)、n 一氨基羟甲基恶唑丙酸 (AMPA)和海人酸 (KA)受体，此中 NMDA 受体可分为 7 种亚型 (NR]，NR2A～D．NR3)，近期研究发此刻电刺激和匹罗卡平致癫模型中，分别阻断 NR2A 和 NR2B亚单位均能显然减少癫痫连续状态惹起的神经元细胞死亡．2．1．2 代谢型谷氨酸受体 (mGluRs)：当前 mGluRs 对癫瘸的作用和扩散有重要作用体制尚无定论。
2．2GABA受体：实验研究发现， GABA受体参加了癫痫的发生和发展．中枢神经系统 GABA含鼍降低是神经细胞过分喜悦、引诱同步放电，致使癫痫发生的重要原由之一。
GABA 受体包含 GABAa、GABAb、 GABAc三型， GABAe受体与癫痫的关系当前还没有知．2．2．1GABAa 受体：多项研究均证明喜悦 GABAa 受体能克制癜痫发生，而克制 GABAa 受体则会引发癫痫。
2024新型抗癫痫药物的优势与挑战
2024新型抗癫痫药物的优势与挑战近年来,一些新型抗癫痫药物(anti叩ilepticdrugs,AEDs)陆续应用于临床,尽管其疗效并未改变超越传统AEDs,但却让患者和医生有了更多的选择。
与传统AEDs相比，新型AEDs具有更合理的药动学特性和较少的药物相互作用，患者依从性更好。
新诊断的癫痫患者及以往使用传统AEDs联合治疗仍不能控制发作的患者均可依据发作类型合理选择新型AEDs o下面将从作用机制分类阐述各种新型AEDs的优势和当前所面临的挑战。
作用于离子通道一新型药物的第一方阵离子通道在调节神经元兴奋性中具有重要作用，既往的研究也提示钠通道、钙通道、钾通道等多种离子通道与癫痫发病机制相关。
因而作用于离子通道的新型AEDs成为当前研究和临床应用的热点。
拉莫三嗪1.作用机制:拉莫三嗪(IamOtrigine,LTG)的化学结构为3,5-二氨基-6-(2,3-二氯苯基)-124-三嗪，阻断兴奋性电压依赖钠离子通道，可同时抑制兴奋性递质谷氨酸释放，发挥广谱抗癫痫作用。
2.药代动力学:LTG口服后吸收迅速，2~3小时后血药浓度达高峰。
半衰期约24小时，55%与血浆蛋白结合,分布容积1∙22L∕kg,生物利用度接近100%o LTG进入体内后几乎全部在肝脏代谢，约90%的药物作为2N-葡萄糖醛酸结合物随尿排出。
它与酶诱导药物之间有相互作用，如与苯巴比妥、苯妥英、卡马西平同时使用时，因增强拉莫三嗪的代谢，故需较大剂量；而丙戊酸与拉莫三嗪竞争肝药物代谢酶，可降低拉莫三嗪代谢，平均半衰期延长近2倍故与其合用时应缓慢加量临床使用无自生诱导作用。
3.临床应用:该药除肌阵挛发作以外，可用于其他所有癫痫发作形式。
可单药或多药联合治疗使用。
其优势在于与卡马西平或苯妥英钠相比，耐受性更好，依从性更高。
与丙戊酸相比，不良反应更小，尤其是对女性患者，不会引起体重增加，较少影响性激素，鲜有致畸报道。
此外，拉莫三嗪还具有一定的抗抑郁作用。
伊来西胺对神经元兴奋性的影响
中文摘要：伊来西胺对神经元兴奋性的影响硕士研究生：徐国耀导师：廖卫平教授广州医学院神经科学研究所广州医学院第二附属医院省部共建“神经遗传与离子通道病”重点实验室广州市昌岗东路250号（510260）癫痫是神经科最常见的疾病之一。
治疗上虽然有药物、手术、生酮饮食等多种方法，但目前仍以药物治疗为主。
约80%的患者药物可控制发作，20%为药物难治性癫痫。
同时，由于抗癫痫药的主要作用是抑制发作而非针对病因，需要长期用药，因而不良反应的发生率和严重程度也影响到药物的使用。
伊来西胺（Ilepcimide，ICM），又名抗痫灵（Antiepilepsirin，AES），是我国在70年代开发的抗癫痫新药，为人工合成的胡椒碱衍生物，化学结构不同于现有抗癫痫药，临床疗效已得到长期临床实践验证，不良反应少。
目前对伊来西胺作用机制的研究主要是对动物的药理研究，尚未见体外细胞水平的研究报道。
目的研究伊来西胺对神经元放电的影响及其机制。
方法选用FVB小鼠（7-28天），制作急性脑片，采用全细胞记录模式，分别记录正常人工脑脊液（artificial cerebrospinal fluid，ACSF）灌流、ACSF加伊来西胺灌流、无镁ACSF灌流、无镁ACSF加伊来西胺灌流时海马CA1区锥体细胞的膜电位变化及离子通道电流的改变。
结果伊来西胺可剂量依赖性减少神经元的自发放电频率（EC50=8.62µM），显著减少癫痫样放电和高频振荡，并可使其恢复到正常水平；显著减少爆发性放电，但不能使其恢复到正常水平。
伊来西胺可使快速去极化电流的I-V曲线显著上移，对快速复极化电流无显著影响，在高钳制电位下减小缓慢复极化电流。
结论1、伊来西胺对自发性动作电位发放的波形无显著影响，但可显著减少神经元的自发性放电频率，呈一定的剂量依赖性关系。
2、伊来西胺可显著抑制无镁ACSF灌流诱导的神经元过度放电和癫痫样放电。
3、伊来西胺可显著抑制快速去极化电流并部分影响缓慢复极化电流，提示其主要机制可能是钠通道阻滞作用，可能有钙通道部分阻滞作用。
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离子通道与癫痫发稿时间：2010-3-14摘要：离子通道在调解神经元的兴奋性方面有十分重要的作用。
离子通道与癫痫关系的研究日益受到重视。
本文在这里着重阐述了几种目前研究较多的离子通道与癫痫的关系、离子通道基因突变与癫痫方面的研究。
随着对离子通道与癫痫关系的研究，开发出许多专门针对离子通道的药物，在这里也简要介绍了这些药物的研究进展。
离子通道是所有真核生物细胞维持正常生理功能必须的一大类跨膜蛋白，是大脑思维、心脏跳动以及肌肉收缩等细胞电兴奋产生和传导的基础。
对于兴奋的细胞,离子通道负责其膜电位的静息和兴奋。
近年来随着分子生物学和膜电钳电生理技术的发展,许多编码离子通道蛋白的基因己被克隆、表达和定性。
过去几年来的研究也不断证实和发现离子通道的遗传缺陷和许多神经系统遗传性疾病和遗传易感性疾病之间有着密切的关系。
癫痫是其中的疾病之一，癫痫的特征是中枢神经元兴奋性升高，其中最主要的特征是一些中枢神经元会作爆发式放电。
近年来研究较多的有钠、钾、钙、氯、氢等离子通道。
其与癫痫的关系现分别讨论如下。
1.钾离子通道良性新生儿家族性惊厥(Benign Familial)是一种常染色体显性遗传病,与KCNQ2和KCNQ3通道基因突变有关。
KCNQ2和KCNQ3钾离子通道分别由位于染色体20q13•3的EBN1和位于8q24的EBN2表达[1]。
通过对家系的研究表明,KCNQ2上的基因缺陷包括两个错义突变,两个框移突变,一个剪切位点突变。
这些突变有的在碳氮末端,有的在膜孔域。
而KCNQ3上的基因缺陷仅有一个在膜孔域第177位点上由甘氨酸取代缬氨酸的错义突变。
这些突变会影响钾离子通道的功能,导致膜复极化时程变长,神经兴奋性增强。
另外,有研究表明,KCNQ2和KCNQ3通道亚基可形成异四聚体共同参与M电流的形成[2]。
M电流是一种慢激活/失活的钾电流,它在决定电活性阈值及突触传入的反应中起重要的作用。
KCNQ2或KCNQ3的基因突变导致M通道的功能下降,钾离子流减少或消失,受累神经元因此可兴奋性增强,引起癫痫。
KCNA1基因编码电压门控Kv1•1通道的α亚单位,它位于染色体12P13上。
其突变可导致发作性共济失调Ⅰ(EAⅠ)。
EAⅠ为一种遗传性小脑及周围神经电压门控性钾离子通道病。
有数据表明:EAⅠ的患者患癫痫的比例高出正常人10倍[3]。
说明Kv1•1为癫痫的侯选基因之一。
其致病机制可能为突变亚单位对钾离子通道有负性作用,延迟了神经元的复极化,因此易化了动作电位的产生和传导,降低了癫痫的发作阈值。
GIRK2突变与癫痫发作有关。
在GIRK2亚单位膜孔域上的突变导致蛋白质分子构型改变,使通道失去了对钾离子的选择性,也失去了对G 蛋白βγ二聚体的敏感性,这种突变通道还可导致wv小鼠脑颗粒细胞的死亡。
死亡原因为失去GIRK2介导的钾离子电流而不是非选择性的其他正电流的表达。
KCNAB2基因定位在1p36上,它编码电压门控钾离子通道β亚单位蛋白Kvβ2。
它与1p36缺失综合征中的癫痫表型有关。
1p36缺失综合征主要表现为智力障碍并发癫痫发作、听力丧失、发育迟缓、口唇裂等。
Kvβ亚单位在钾离子通道早期的生物合成、稳定及Kv1α亚单位的表达中起一定的作用。
Kvβ亚单位由至少三个基因表达KC-NAB1,KCNAB2,KCNAB3。
在哺乳动物的大脑中,KC-NAB2表达的Kvβ2占主导地位。
所以Kvβ2表达水平的下降会减少膜的功能性钾离子通道,进而减少钾离子流,这可能会增加动作电位的时程,导致钙离子内流增多,神经递质释放增加,进一步导致神经元的过度兴奋,癫痫发作的阈值降低。
[4]2钠通道和癫痫1997年,Sheaffer等发现了一个遗传性癫痫家族。
这个家族的5代人共60个体中有23人患有癫痫。
表现为伴有高热惊厥的癫痫综合征(general-ized epilepsywith febrile seizures plus)。
Mulley等研究发现此家族的染色体19上的基因突变导致了癫痫,并且认为这个突变的基因是电压依赖性钠通道β1辅基的基因SCN1B。
哺乳动物脑组织钠通道含有α和β1辅基。
β1辅基是一种膜蛋白,有一个小的胞内域、一个穿膜结构和一个大的胞外域,可以调节通道开关的速率。
突变导致了辅基上的一个氨基酸发生改变,使钠通道的开关速率变慢[5]。
体外实验发现,人类突变的β1亚基与大鼠钠通道RBII亚基的共表达可以延长神经元去极化的时间。
但为何钠通道的突变可产生不同类型的癫痫症状,目前尚不清楚。
常见的高热惊厥具有年龄依赖性。
临床上将6岁作为高热惊厥诊断的年龄界限,90%的患者在3个月以前发病,而6岁以后则不再发作。
而基因突变产生的高热惊厥往往没有年龄限制,即使在6岁以后仍有发作。
Peiffer 等发现普通高热惊厥的相关基因(FEB3)定位在染色体2q23-q24[6],与上述多种离子通道相关的位点邻近。
最近,新发现一个与癫痫相关的钠通道基因-SCN5A基因,它位于染色体3p24,以前认为它只在心肌组织表达,但通过原位杂交和PCR技术发现在大脑边缘系统如梨状皮层和杏仁核也有其mRNA[7]。
边缘系统是大脑各区中放电阈值最低的,而且心肌组织若发生此类钠通道的基因突变可导致钠内流延长,细胞去极化,心电图表现为QT间期延长,心动过速和室颤。
因此,边缘系统SCN5A基因的突变可能是癫痫的分子机制之一。
3钙通道和癫痫尽管在人类尚未发现与癫痫相关的钙通道基因突变,但在小鼠却发现了四种基因突变可导致失神发作和皮层棘波放电,这四个突变的基因位点分别编码电压依赖性钙通道的四个亚基。
钙通道是膜兴奋,递质释放和基因表达的重要调质。
有实验表明,上述四种突变的任一种都可以改变钙内流,但其致癫痫的机制尚不清楚。
蹒跚小鼠的基因突变改变了Purkinje神经元钙通道的12个形成孔道的α亚基中的一个,从而直接影响了P/Q型钙流[8]。
昏睡小鼠则是4个β亚基中的β4亚基的突变,而β亚基对α亚基有调节作用,它并不影响P/Q型钙流。
研究发现,有一对新亚基可以与其余3个未突变的亚基结合,使突变不会对P/Q型钙流产生影响,这个现象称为改组(reshuf-fling)[9]。
通过递质释放的研究发现,改组所产生的功能挽救作用是明显的,这可以解释为什么P/Q型钙流的减少会导致选择性的损害。
神经元钙流的减少导致过度兴奋,可能是由于神经环路和突触前的改变。
丘脑皮层间的来回摆动式(Oscillations)的信息传递环路对微小的兴奋或抑制都十分敏感,而兴奋性递质和抑制性递质间的不平衡可能引起神经网络的同步活动。
如果抑制性突触的递质释放下调,就会形成过度兴奋,如蹒跚小鼠的新皮层和丘脑。
但Kv1.1的突变有些特殊,它可使细胞复极化过程减弱,从而引起抑制性突触和兴奋性突触的活动都增加,也可导致癫痫,这可能与特定神经环路的兴奋阈值有关[10]。
4.氯通道缺陷与癫痫氯通道病分为先天性和获得性两种。
离子通道基因的任何缺陷可导致其表达产物的结构和功能改变。
现已明确基因突变是氯离子通道功能紊乱的重要原因。
不同类型的基因突变可以出现各种各样的临床表现，遗传形式和突变程度共同决定了表现不一，但严格选择的氯通道病。
现在研究表明许多特发性和症状性癫痫的发病都与氯离子通道的异常有关。
氯离子通道不同类型的基因突变可以出现多种临床表型,失神发作、肌阵挛发作、全身强直阵挛发作,家系存在氯通道CLCN2基因597insG 单核苷酸插入突变、ⅣS2-14delll 基因片段缺失突变和G2144A 点突变,上述突变引起的膜氯通道功能改变能够解释癫痫个体的临床表现。
青少年肌阵挛癫痫、全面癫痫伴热性惊厥附加症、儿童失神发作存在编码γ氨基丁酸-A 受体α_1、γ_2或δ等亚单位的基因突变,这些基因突变可以改变配体门控氯通道功能,与癫痫发作密切相关[11]。
5.有些研究表明氢离子通道的病变与癫痫的发作也有关系，现在已开发出许多通过作用于氢离子通道起作用的药物。
6.作用于膜通道的化合物伴随着对离子通道在癫痫发病中作用的研究也开发出以离子通道为靶点的药物。
6.1K+通道开放剂1998年发现两种新的罕见的遗传性癫痫的基因(症状表现为良性家族新生儿惊厥),第一次使我们了解到人类自发性癫痫的分子病理学机理。
这些疾病基因编码了神经元M型的K+通道的亚单位,而这些K+通道正是大脑兴奋性的关键调节者,激活K+通道可以减少细胞的兴奋性。
K+通道开放剂成为治疗兴奋性过高引起的疾病如癫痫、神经性疼痛、急性局部缺血性中风和神经退化性疾病的药物候选者。
瑞替加滨(retigabine,D-23129,D-20443),一种具有广谱抗惊厥作用的新型抗癫痫化合物,能抑制4-氨基吡啶诱导的癫痫发作,激活神经元细胞的K+内流,增加了EPSP的持续时间,已被成功的用于癫痫病的治疗。
氟羟吲哚结构的K+通道开放剂,正在被发展成治疗急性局部缺血性中风的神经保护剂[12],对神经元上K+通道的两个受体亚型(一种是Ca2+激活,高传导性的KCa通道,另一种是电压依赖的非激活性KCNQ通道)是强效开放剂,对于治疗癫痫的有效性需要实验进一步证实。
6.2Na+通道抑制剂动物实验、人的慢性癫痫组织上的功能研究以及癫痫病人及其家庭的基因学研究均表明,多种形式的癫痫可能有着共同的病理机制,例如:电压门控的Na+通道的改变,因此调节Na+内流的药物依然是令人感兴趣的候选药物。
卢非酰胺(rufinamide,CGP-33101)与处于非激活状态的Na+通道相互作用,限制在神经元上高频率的开放,减少癫痫的发作频率[13]。
它不涉及一系列的神经递质系统,包括GABA、NMDA等的结合位点,保护指数在啮齿动物的癫痫模型中比其他抗癫痫药物高很多,tmax为3.4 h,平均半衰期为7.3 h。
卢非酰胺无自身诱导的代谢物产生,与卡马西平,苯妥英钠,以及丙戊酸钠合用时,不影响这些药物的血浆浓度。
卢非酰胺和其代谢物脱甘氨酸卢非酰胺均具有抗癫痫活性,部分作用是通过对电压门控的Na+通道的抑制来实现的,还有一部分作用可能是通过NMDA受体的拮抗作用来实现。
卢非酰胺和其甘氨酸代谢物的药代动力学特征比较简单,具有肝酶诱导作用,与其它抗癫痫药合用时会减低其它药物的血浆浓度。
临床研究表明卢非酰胺的活性甚至不如卡马西平,而且它对癫痫发作的治疗作用中等,还有明显的戒断症状。
卢非酰胺分子结构图索瑞托胺(soretolide,D-2916),目前正处于Ⅱ期临床研究阶段[14],抗惊厥活性与卡马西平类似。
在大鼠实验中,发现其存在与性别相关的代谢机制,雌性异口恶唑环上的甲基可以羟基化,形成活性代谢物D-3187,从而有着更高的血药浓度和更长的半衰期。
6.3Ca2+通道抑制剂低电压激活的Ca2+通道在睡眠或癫痫发作时的神经元启动中起重要作用,基于这种T型Ca2+通道家族成员在脑中的分布和门控特性,可以设想它在神经元的电应激性中会起到重要的作用,这也意味着它可能成为新的药物靶点。