楊皓翔，羨 彤，褚 旭，張彥可綜述，孔慶霞審校

癲癇是腦部神經(jīng)元高度異常同步化放電引起急性、反復(fù)性、陣發(fā)性大腦功能紊亂的慢性疾病，發(fā)病率高、難以預(yù)測(cè)，是神經(jīng)科常見(jiàn)急癥，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。晝夜節(jié)律是調(diào)節(jié)機(jī)體行為、理化環(huán)境與外周環(huán)境相適應(yīng)的24 h模式。已有研究報(bào)道：哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)與時(shí)鐘基因BMAL1等相互作用，這是癲癇發(fā)作和晝夜節(jié)律紊亂的分子基礎(chǔ)；癲癇發(fā)作存在時(shí)間分布特點(diǎn)；癇樣發(fā)作后激素出現(xiàn)節(jié)律變化；監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步能更精準(zhǔn)預(yù)測(cè)癇樣發(fā)作的情況。癲癇發(fā)作有晝夜節(jié)律性，晝夜節(jié)律也受癲癇的影響，二者相互作用可能會(huì)惡性循環(huán)。本文對(duì)以往的研究進(jìn)行回顧總結(jié)、系統(tǒng)闡述，淺析二者之間相互關(guān)系，對(duì)晝夜節(jié)律與癲癇發(fā)作的時(shí)間分布、預(yù)測(cè)、生物鐘治療等歸納特點(diǎn)、綜合分析，為癲癇治療尋找新的靶點(diǎn)，提供臨床精準(zhǔn)診治。

1 晝夜節(jié)律的基礎(chǔ)和調(diào)節(jié)

晝夜節(jié)律變化的基礎(chǔ)依賴于時(shí)鐘基因分子機(jī)制和睡眠覺(jué)醒周期的調(diào)節(jié)。分子層面的基礎(chǔ)是轉(zhuǎn)錄翻譯反饋環(huán)，由時(shí)鐘基因CLOCK、BMAL1、ARNTL等和它們編碼的蛋白共同構(gòu)成[1]，這些基因突變會(huì)改變機(jī)體生物鐘影響睡眠結(jié)構(gòu)和睡眠時(shí)間，多數(shù)細(xì)胞中存在這種分子機(jī)制和晝夜節(jié)律[2]。視網(wǎng)膜感受光線變化傳遞給視交叉上核團(tuán)，進(jìn)一步控制神經(jīng)元活動(dòng)和肽釋放，引起激素晝夜節(jié)律變化，調(diào)節(jié)機(jī)體和外周環(huán)境實(shí)現(xiàn)最佳同步[3]，在睡眠覺(jué)醒周期中產(chǎn)生24 h變化。清醒驅(qū)動(dòng)力在一天中呈遞增現(xiàn)象，晚上達(dá)到峰值，睡眠驅(qū)動(dòng)力在清晨出現(xiàn)峰值，即核心體溫最低的時(shí)候[4]。大腦通過(guò)增加睡眠強(qiáng)度來(lái)補(bǔ)償睡眠損失，這是睡眠覺(jué)醒的均衡基礎(chǔ)，睡眠傾向在清醒期會(huì)升高，在睡眠期會(huì)減弱[4]。睡眠傾向和清醒-睡眠驅(qū)動(dòng)力，這兩個(gè)相反的過(guò)程相互作用，調(diào)節(jié)內(nèi)源性晝夜節(jié)律變化、睡眠覺(jué)醒周期穩(wěn)態(tài)和皮質(zhì)的興奮性，癲癇發(fā)作頻率在這種睡眠周期變化中呈現(xiàn)高低不同趨勢(shì)。綜上所述，分子機(jī)制、內(nèi)分泌系統(tǒng)、睡眠覺(jué)醒周期協(xié)同調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律有序變化，若發(fā)生改變會(huì)導(dǎo)致晝夜節(jié)律紊亂。

2 癲癇發(fā)作與晝夜節(jié)律的分子機(jī)制

兩種主要分子機(jī)制調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律和癲癇發(fā)作，一種是時(shí)鐘基因直接參與調(diào)節(jié)，一種是mTOR通路介導(dǎo)調(diào)節(jié)，生理情況下時(shí)鐘基因轉(zhuǎn)錄和翻譯合成蛋白的過(guò)程受mTOR的調(diào)控(見(jiàn)圖1)。Li P等[5]報(bào)道局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良(focal cortical dysplasia，F(xiàn)CD)和結(jié)節(jié)性硬化癥(tuberous sclerosis complex，TSC)腦組織標(biāo)本中時(shí)鐘基因顯著減少。在小鼠模型中，基因CLOCK缺失引起睡眠相關(guān)癲癇發(fā)作，敲除基因CLOCK直接導(dǎo)致癲癇發(fā)作，而不是視交叉上核介導(dǎo)的連鎖變化，BMAL1-CLOCK復(fù)合體表達(dá)降低，其抑制基因PER和CRY表達(dá)也降低[5]。樹突棘減少和興奮性錐體細(xì)胞電生理改變伴隨著CLOCK的缺失，致使陣發(fā)性去極化改變。Gerstner等[6]報(bào)道，基因BMAL1直接參與癲癇發(fā)生，編碼CLOCK分子伴侶形成BMAL1-CLOCK復(fù)合體，敲除BMAL1會(huì)降低內(nèi)源性晝夜節(jié)律改變。時(shí)鐘基因DBP、TEF、HLF是BMAL1-CLOCK復(fù)合體的下游基因，敲除這三種基因后小鼠發(fā)生睡眠相關(guān)癲癇[6]。因此，時(shí)鐘基因復(fù)合體BMAL1-CLOCK功能降低可能誘發(fā)癲癇，同時(shí)導(dǎo)致下游轉(zhuǎn)錄因子的數(shù)量減少。

mTOR受晝夜節(jié)律系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)，與癲癇等多種神經(jīng)疾病有關(guān)。抑制基因TSC1/2突變后mTOR通路激活，引起TSC相關(guān)癲癇發(fā)作，mTOR抑制劑為患者提供新的治療靶點(diǎn)[7]。生理情況GATOR與mTOR結(jié)合產(chǎn)生抑制作用，GATOR復(fù)合體突變后使mTOR通路激活，引起夜間額葉癲癇，病理生理情況下基因DEPDC5、NPRL2、NPRL3突變與FCD相關(guān)癲癇有關(guān)，同時(shí)引起晝夜節(jié)律紊亂[8]。Lipton等[9]報(bào)道，mTOR與晝夜節(jié)律系統(tǒng)相互作用，mTOR的關(guān)鍵翻譯因子S6K1參與調(diào)節(jié)蛋白合成，進(jìn)一步調(diào)控時(shí)鐘基因CLOCK的周期和節(jié)律，S6K1激酶磷酸化激活基因BMAL1，對(duì)翻譯合成蛋白至關(guān)重要。綜上所述，激活mTOR通路會(huì)改變時(shí)鐘基因BMAL1-CLOCK復(fù)合體及下游轉(zhuǎn)錄因子的功能，從而導(dǎo)致癲癇發(fā)作和晝夜節(jié)律變化。

轉(zhuǎn)錄因子BMAL1-CLOCK與位點(diǎn)E-box結(jié)合后調(diào)節(jié)一系列時(shí)鐘基因的轉(zhuǎn)錄：①調(diào)控基因PER和CRY編碼阻遏蛋白，阻遏蛋白CRY和PER反饋抑制BMAL1-CLOCK復(fù)合體；②調(diào)控時(shí)鐘基因DBP、HLF、TEF的轉(zhuǎn)錄。時(shí)鐘基因在蛋白合成過(guò)程受mTOR磷酸化影響，GATOR1是mTOR上游的復(fù)合體，生理情況下抑制mTOR，防止BMAL1-CLOCK復(fù)合體過(guò)度磷酸化激活。

3 癲癇發(fā)作的時(shí)間分布與激素分泌變化

3.1 癲癇發(fā)作的時(shí)間分布 癲癇發(fā)作不同情況的時(shí)間分布特點(diǎn)不同，與睡眠覺(jué)醒周期相關(guān)。閉環(huán)植入式神經(jīng)刺激器系統(tǒng)能監(jiān)測(cè)神經(jīng)元活動(dòng)，記錄癲癇發(fā)作的時(shí)間分布[10，11]。癲癇發(fā)作時(shí)間段主要與內(nèi)源性晝夜節(jié)律關(guān)系密切。額葉癲癇主要發(fā)生在睡眠期間，白天黑夜均會(huì)出現(xiàn)，全面性癲癇發(fā)作主要發(fā)生在清醒期和白天[12]。顳葉癲癇大多發(fā)生在清醒狀態(tài)，內(nèi)側(cè)顳葉癲癇發(fā)作呈雙峰分布，第一次高峰在傍晚，第二次高峰在次日清晨[13]。枕葉、頂葉癲癇發(fā)作晝夜分布的研究較少，枕葉癲癇多在白天清醒發(fā)作，頂葉癲癇發(fā)作尚無(wú)明確節(jié)律分布。遺傳性癲癇、睡眠相關(guān)運(yùn)動(dòng)性癲癇與發(fā)作起始區(qū)位置無(wú)關(guān)，多在非快速眼動(dòng)睡眠時(shí)期發(fā)作[14]。癲癇猝死多發(fā)生在清晨或夜間[15]，除環(huán)境因素外其機(jī)制可能與5-羥色胺、腺苷、去甲腎上腺素有關(guān)。癲癇發(fā)作時(shí)間分布特點(diǎn)(見(jiàn)表1)。

間期癲癇樣放電(interictal epileptiform discharges IEDs)與發(fā)作起始區(qū)位置無(wú)關(guān)，在夜間達(dá)到峰值[16]，在快速眼動(dòng)睡眠期IED可能起源于癲癇灶半球[17]。IED從間期到發(fā)作的轉(zhuǎn)變受到晝夜節(jié)律調(diào)控[16]。癲癇發(fā)作的日間模式也受癲癇類型、發(fā)作部位、年齡等因素的影響[18，19]。腦電地形圖分析顯示：額區(qū)慢波斜率在非快速眼動(dòng)睡眠期下降最為突出，慢波斜率的晝夜節(jié)律變化在中央和枕區(qū)更為明顯[20]。晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)睡眠結(jié)構(gòu)和時(shí)長(zhǎng)、皮質(zhì)興奮性等，剝奪睡眠后癲癇發(fā)作概率升高，興奮抑制失衡，皮質(zhì)興奮增加[21]。綜上所述，癲癇灶位置不同、發(fā)作類型不同、癲癇原因不同，其發(fā)作時(shí)間段分布差異明顯。

3.2 癲癇發(fā)作與激素分泌節(jié)律變化 內(nèi)分泌系統(tǒng)節(jié)律變化與癲癇發(fā)作概率存在相關(guān)性，如皮質(zhì)醇、褪黑素、催乳素、5-羥色胺、腺苷等。頂葉癲癇發(fā)作概率在0點(diǎn)至16點(diǎn)與皮質(zhì)醇節(jié)律變化相似，但16點(diǎn)至22點(diǎn)發(fā)作概率再次升高；枕葉癲癇發(fā)作概率在0點(diǎn)至12點(diǎn)與皮質(zhì)醇節(jié)律變化相似，但16點(diǎn)至18點(diǎn)發(fā)作概率最大；額葉、顳葉發(fā)作概率與皮質(zhì)醇變化無(wú)明顯線性關(guān)系[22]。癇樣發(fā)作后催乳素升高，全面強(qiáng)直陣攣性發(fā)作后生長(zhǎng)激素升高，熱性驚厥患者褪黑素在非發(fā)作期偏低，發(fā)作時(shí)急劇升高[23]。腺苷可以使神經(jīng)元興奮性與抑制性達(dá)到平衡終止癲癇發(fā)作，5-羥色胺對(duì)難治性顳葉癲癇發(fā)作有抗驚厥作用[24]。癲癇發(fā)作與激素節(jié)律和濃度變化特點(diǎn)(見(jiàn)表1)。

圖1 時(shí)鐘基因轉(zhuǎn)錄翻譯合成蛋白模式圖

癲癇發(fā)作不同情況激素濃度和節(jié)律變化時(shí)間分布頂葉癲癇枕葉癲癇額葉癲癇顳葉癲癇癲癇樣發(fā)作后全面強(qiáng)直陣攣發(fā)作熱性驚厥IEDs癲癇猝死0點(diǎn)至16點(diǎn)與皮質(zhì)醇節(jié)律相似0點(diǎn)至12點(diǎn)與皮質(zhì)醇節(jié)律相似與皮質(zhì)醇節(jié)律變化無(wú)明顯關(guān)系與皮質(zhì)醇節(jié)律變化無(wú)明顯關(guān)系催乳素升高生長(zhǎng)激素升高褪黑素急劇升高-可能與5-羥色胺、腺苷等有關(guān)-白天或清醒期,傍晚峰值主要在睡眠期清醒期,內(nèi)側(cè)顳葉呈雙峰分布-主要在清醒期和白天-多在夜間達(dá)到峰值多在清晨或夜間發(fā)生

4 癲癇發(fā)作預(yù)測(cè)與生物鐘治療

影響癲癇患者生活質(zhì)量的主要因素是發(fā)作的難以預(yù)測(cè)性[25]，根據(jù)癲癇類型、長(zhǎng)程視頻腦電圖記錄等可以預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作[18]，但對(duì)于發(fā)作頻繁患者來(lái)說(shuō)幫助欠佳，不足以讓他們調(diào)整生活方式和用藥時(shí)間。顱內(nèi)電極有助于局灶性癲癇發(fā)作預(yù)測(cè)[26]，但顱內(nèi)電極尚未普及，因此新研發(fā)可穿戴等無(wú)創(chuàng)設(shè)備監(jiān)測(cè)發(fā)作也許是未來(lái)的方向[27]。皮下電極的研發(fā)，為更多癲癇人群提供有創(chuàng)性較小的檢測(cè)方法。生物鐘療法需要掌握最佳用藥時(shí)間和劑量，控制癲癇發(fā)作兼顧改善睡眠[28]。在癲癇發(fā)作頻繁期間給藥是最佳時(shí)間，根據(jù)睡眠覺(jué)醒周期、晝夜節(jié)律和歷史記錄等找到高發(fā)作頻率段，給予大劑量抗癲癇藥物。因此，有效的預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作是生物鐘治療的基礎(chǔ)。

腦電記錄分析能評(píng)估癲癇興奮性[26]，一些治療方法基于這些歷史記錄：聯(lián)合使用緩釋劑和速效劑，使用閉環(huán)藥物泵，通過(guò)刺激或光遺傳學(xué)調(diào)節(jié)受體等[29]。褪黑素能控制癲癇發(fā)作，但不能降低發(fā)作頻率[6]。光治療可以改善局灶性癲癇發(fā)作，但對(duì)其他類型會(huì)誘發(fā)癲癇[30]?？拱d癇藥物吸收和清除受到個(gè)體因素影響，不同機(jī)體血藥濃度不同。藥物與時(shí)鐘基因產(chǎn)生相互作用，丙戊酸鈉會(huì)破壞晝夜節(jié)律因子的轉(zhuǎn)錄能力[31]。抗癲癇藥物引起的日間嗜睡，白天停藥或更換藥物，晚上高劑量給藥控制效果顯著[32]。夜間高發(fā)患者，給藥方案調(diào)整為晚上高劑量用藥，治療效果理想[33]。靶向藥、短效藥通過(guò)系統(tǒng)或者局部泵入可以減少副作用。綜上所述，生物鐘療法需要掌握癲癇發(fā)作的時(shí)間分布和激素變化規(guī)律，制定個(gè)體化的給藥時(shí)間和給藥途徑，需要依據(jù)患者具體情況精準(zhǔn)治療。

5 總結(jié)與展望

癲癇發(fā)作與晝夜節(jié)律關(guān)系的研究，目前取得較大進(jìn)展但仍有局限性?，F(xiàn)階段研究多為臨床研究，大多數(shù)監(jiān)測(cè)需要在醫(yī)院完善，家庭中不能普及開展。對(duì)癲癇發(fā)作有效預(yù)測(cè)至關(guān)重要，可以提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和生物鐘治療，調(diào)整給藥時(shí)間、給藥途徑減少藥物副作用，因此研發(fā)更方便的監(jiān)測(cè)設(shè)備是未來(lái)一個(gè)探究方向。時(shí)鐘基因BMAL1-CLOCK復(fù)合體與mTOR通路相互作用誘發(fā)癲癇、導(dǎo)致晝夜節(jié)律紊亂，這可以指導(dǎo)未來(lái)基因治療。不同類型癲癇發(fā)作的時(shí)間分布不同、激素變化不同，這可以指導(dǎo)生物鐘用藥。進(jìn)一步探究激素分泌與癲癇關(guān)系的分子機(jī)制，可以從內(nèi)分泌角度尋找控制癲癇發(fā)作的新思路。晝夜節(jié)律系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的整合系統(tǒng)，從這個(gè)角度研究癲癇發(fā)作有廣闊前景，尤其是精準(zhǔn)預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作(未病先防)，可以極大改善患者生活質(zhì)量。研究晝夜節(jié)律變化與癲癇發(fā)作之間的關(guān)系，能更好地理解癲癇發(fā)作的機(jī)制，對(duì)癲癇預(yù)防和治療有重要的意義。