陳 翠,陳湛愔 (.廣東醫(yī)科大學,廣東湛江 5403;.廣東醫(yī)科大學附屬湛江中心人民醫(yī)院,廣東湛江 54037)
癲癇是最常見的慢性神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病,其中顳葉癲癇是指發(fā)作起源于顳葉的癲癇類型,是成人和青少年最常見的難治性部分性癲癇。積極控制癲癇發(fā)作是顳葉癲癇患者的基本需求和目標,而其面臨的更大痛苦往往是癲癇合并癥所帶來的困擾,尤其是認知功能的減退,可對生活質(zhì)量產(chǎn)生嚴重的影響[1-4]。有文獻報道,顳葉癲癇病患者患老年性癡呆具有更高風險[5]。顳葉癲癇患者普遍存在認知功能障礙,到目前為止,其認知受損的神經(jīng)機制尚未形成共識。明確顳葉癲癇認知功能損害的機理對防治該類疾病具有重要的意義。本文對顳葉癲癇認知功能改變的相關機制綜述如下。
顳葉癲癇具有特征性的異?;顒又饕▋纱箢悾鹤园l(fā)性和反復發(fā)作(spontaneous and recurrent seizures,SRSs)以及在SRSs之間發(fā)生的間質(zhì)活動(interstitial activity,IA)。在顳葉癲癇中,SRSs可局灶性發(fā)生在顳葉區(qū)域,也可泛化到整個大腦區(qū)域。從結構上分析,SRSs對網(wǎng)絡連接產(chǎn)生直接影響,導致連接網(wǎng)絡重組惡化。從功能上分析,SRSs可能會破壞興奮性和抑制性突觸傳導,從而削弱認知過程中的信息量。在結構連通發(fā)生損害時,記憶處理中的功能連通性也相應發(fā)生了改變,尤其是空間記憶。但并未發(fā)現(xiàn)顳葉癲癇動物模型的空間缺陷在SRSs后有進一步的加劇[6]。SRSs可能引發(fā)認知網(wǎng)絡系統(tǒng)不可逆的損害,從而導致持久的認知缺陷[6]。興奮抑制平衡是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能網(wǎng)絡和認知的關鍵[7],SRSs可能嚴重打破了興奮抑制平衡[8]。所以,只有確定顳葉癲癇的預測性生物標志物,才能更好地評估和篩查高?;颊卟⒀芯科錆撛跈C制。興奮抑制平衡失調(diào)為尋找該疾病的預測性生物標志物提供了線索。
的確,在顳葉癲癇認知缺陷中存在興奮抑制平衡的失調(diào)[9],其興奮性和抑制性的時間協(xié)調(diào)性被打破[8]。研究發(fā)現(xiàn)不管是癲癇發(fā)作前期還是癲癇發(fā)作都會出現(xiàn)興奮抑制平衡失調(diào)[10]。中間神經(jīng)元能通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸(GABA),對神經(jīng)網(wǎng)絡活動進行抑制。有研究通過新型光遺傳學方式控制抑制性中間神經(jīng)元釋放GABA,發(fā)現(xiàn)其有可能完全抑制癲癇發(fā)作[11-12],但是當其微環(huán)境(氯通道)發(fā)生改變時,也可轉化為興奮作用[12]。有證據(jù)表明,GABA能神經(jīng)元在癲癇回路中既可同步化網(wǎng)絡導致SRSs,也可抑制其他GABA能神經(jīng)元和阻止興奮性神經(jīng)元被抑制,使網(wǎng)絡處于過度興奮狀態(tài)并容易促發(fā)SRSs[13]。在癲癇狀態(tài)下,正常大腦的興奮抑制動態(tài)失衡,這是神經(jīng)網(wǎng)絡改變的標志性特征。實際上,結構連通性的變化可能導致興奮抑制平衡狀態(tài)崩潰和網(wǎng)絡重構,這些活動均可對癲癇認知過程產(chǎn)生關鍵作用。
除了上述顳葉癲癇結構和功能的作用外,短暫的異?;顒右部梢鸸δ芪蓙y和損害認知[14-15],即SRSs、間質(zhì)活動和發(fā)作后活動[16],且隨著癲癇時間的推移,這種損害作用可能會增強[17-18]。癲癇活動本身對腦組織的缺血缺氧及神經(jīng)功能就造成一定的損害。有文獻報道,海馬體硬化相關的顳葉癲癇隨著癲癇持續(xù)時間的推移而發(fā)展[17],癲癇病持續(xù)時間越長,結構損傷越明顯,其認知損害也隨著惡化。有研究表明癲癇反復發(fā)作與這種進展性損害相關[19]。神經(jīng)影像學研究也揭示了顳葉癲癇的進行性特征,海馬硬化相關的顳葉癲癇被認為是一種進行性神經(jīng)變性疾病[20],但發(fā)病機制不詳。研究認為顳葉癲癇的進展是隨著SRSs(嚴重程度、頻率)進一步惡化癲癇發(fā)作的潛在結構和網(wǎng)絡重組[21],反過來又促進癲癇發(fā)生,顳葉癲癇可能是一個動態(tài)過程。
從腦電圖監(jiān)測上觀察到癲癇發(fā)作間期的癲癇樣放電,被認為是大腦易感性的標志物[22-23]。迄今為止,在顳葉癲癇患者和動物模型中均未見間質(zhì)活動對認知過程有直接影響的文獻報道。有假設認為間質(zhì)活動是通過改變theta的節(jié)律間接作用于記憶功能[22],在早期階段和整個癲癇發(fā)生過程中發(fā)現(xiàn)了一致的記憶缺陷。關于間質(zhì)活動對認知功能更廣泛的認識,有人提出間質(zhì)活動具有雙重作用,在第1次發(fā)作前具有補償作用,在那時后具有致癇作用[24],即根據(jù)IA的出現(xiàn)時間(即在SRSs之前或之后),IA可能會產(chǎn)生相反的作用:抑制和促進癲癇發(fā)作[25-26]。
發(fā)作后活動或者狀態(tài)是顳葉癲癇認知障礙的另一個潛在機制[14,16]。癲癇發(fā)作中止后,大腦逐漸恢復意識狀態(tài)的過程,出現(xiàn)短暫的認知和記憶力減退。目前相關的解釋假設主要包括神經(jīng)遞質(zhì)(如GABA和谷氨酸)的消耗,受體表達的修飾,活性抑制機制(如超極化后)及腦血流量等關鍵機制[6]。因此,發(fā)作后活動可能會通過暫時性破壞顳葉網(wǎng)絡興奮-抑制平衡來影響認知功能,尤其是短暫的認知功能。我們推測癲癇異?;顒右鸾Y構性破壞,影響興奮-抑制平衡,從而導致認知功能的損害,且結構性破壞與認知損害程度可能存在一定的正相關。
認知功能基于顳葉網(wǎng)絡的功能連通性,當網(wǎng)絡連接發(fā)生結構脫節(jié)時,其性能也跟著變化[27-28]。神經(jīng)元損害或者丟失會相應帶來其功能的缺失。當顳葉癲癇發(fā)生形態(tài)學改變時(例如神經(jīng)元丟失、突觸受損),肯定會涉及到其認知功能的損害[29]。最近,有研究通過神經(jīng)干細胞對海馬損傷腦區(qū)進行干預,阻止顳葉癲癇的癲癇發(fā)作以及改善其認知合并癥[30]。海馬神經(jīng)元丟失引起多突觸連接性遭到破壞,這不僅可能會導致內(nèi)嗅-海馬網(wǎng)絡失衡,也會影響參與認知功能的其他顳葉腦網(wǎng)絡[24]。最后,齒狀回生苔蘚細胞在依賴海馬記憶過程中獲得了關注[31],是海馬體空間編碼的主要神經(jīng)元,被認為在顳葉癲癇認知功能中起著關鍵作用。顳葉網(wǎng)絡的功能連通性與結構連接性相互影響,共同干預認知功能。
神經(jīng)元之間和顳葉網(wǎng)絡之間的電路重組,可能也會影響認知的節(jié)律活動。θ(4~12 Hz)和γ(30~80 Hz)節(jié)律都是記憶編碼和檢索的重要參與者[32-33],在興奮性錐體細胞和抑制性GABA能的中間神經(jīng)元連接中可引起振蕩周期。神經(jīng)振蕩是顳葉記憶網(wǎng)絡的一個新興屬性,其時間結構可同步或協(xié)調(diào)傳入信息,信息再被傳輸?shù)缴窠?jīng)元網(wǎng)絡的下游目標[34-35]。在顳葉癲癇患者中,基于動態(tài)時間協(xié)調(diào)的大腦振蕩發(fā)生異常,引起顳葉網(wǎng)絡系統(tǒng)破壞導致認知缺陷[24]。
研究普遍認為突觸可塑性在一般的學習和記憶過程中是不可或缺的[36-37]。顳葉癲癇認知缺陷的另一個潛在機制是突觸可塑性的受損。癲癇發(fā)作會破壞可用于信息處理的海馬突觸可塑性[38-39],干擾谷氨酸能和GABA能之間傳遞的長期可塑性的協(xié)調(diào)[9],從而影響信息編碼和記憶鞏固的加工[40]。通過某些受體的作用可改善癲癇持續(xù)狀態(tài)后的海馬突觸可塑性和行為缺陷[41]??梢哉J為,突觸傳遞間的興奮抑制平衡失調(diào)與癲癇認知損害相關,但這種失衡是導致疾病的原因還是癲癇網(wǎng)絡異常的結果,仍是未知的。
顳葉認知網(wǎng)絡系統(tǒng),不管是結構性還是功能性的連接受損,可能都會導致興奮-抑制失衡,引起認知功能缺陷。顳葉癲癇認知功能缺陷存在其他幾種潛在機制,包括癲癇異常活動(如SRSs)、振蕩節(jié)律、動態(tài)協(xié)調(diào)、神經(jīng)網(wǎng)絡以及突觸可塑性的作用。顳葉癲癇是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的復雜性神經(jīng)變性疾病,其認知障礙的發(fā)生發(fā)展受到諸多不同發(fā)病機制和復雜性神經(jīng)網(wǎng)絡機制的相互交融作用的影響。筆者認為興奮-抑制平衡在顳葉癲癇認知障礙中具有核心作用,也為在分子生物水平和神經(jīng)網(wǎng)絡水平更深入地研究顳葉癲癇的提供理論基礎,從而確定該疾病的預防性生物標志物。