張珂峰 嚴(yán)貴忠 侯博儒 任海軍

外傷后癲癇（posttraumatic epilepsy，PTE）是創(chuàng)傷性腦損傷（traumatic brain injury ,TBI）的并發(fā)癥之一。TBI后腦組織出現(xiàn)生化物質(zhì)異常，大量異常物質(zhì)導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞膜離子通道的通透性改變導(dǎo)致腦細(xì)胞興奮性閾值降低，細(xì)胞膜電位活動(dòng)出現(xiàn)異常，繼而引起PTE 的形成[1]。PTE 的治療主要分為藥物治療和手術(shù)治療。常用藥物是丙戊酸鈉、苯妥英鈉等。手術(shù)治療如：切除性手術(shù)、離斷性手術(shù)、神經(jīng)調(diào)控手術(shù)[2]。然而，目前臨床PTE的治療方案仍具有局限性[3]，最終進(jìn)展為難治性癲癇。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)TBI后海馬結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)病理性改變與PTE 相互影響，并且，逆轉(zhuǎn)海馬結(jié)構(gòu)病理改變?cè)谥委烶TE中也取得較好療效。因此，本文從TBI后海馬結(jié)構(gòu)病理性改變?cè)赑TE 發(fā)生及治療應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期闡明PTE 發(fā)生機(jī)制及為克服PTE 治療中的局限性提供方向。

1 海馬結(jié)構(gòu)概述

海馬體、齒狀回、下托復(fù)合體及圍繞胼胝體一圈的海馬殘件合稱“海馬結(jié)構(gòu)”，是邊緣系統(tǒng)的一部分，顳葉冠狀切面中海馬呈大小雙C 形結(jié)構(gòu)。通常將海馬分成CA1、CA2、CA3、CA4 四個(gè)扇形區(qū)域[4]。海馬體有三層細(xì)胞結(jié)構(gòu)：分子層、錐體細(xì)胞層、多形層。其中，錐體細(xì)胞也是海馬體的主神經(jīng)元。齒狀回是海馬結(jié)構(gòu)中一條窄長(zhǎng)的皮質(zhì)，其內(nèi)側(cè)緣有血管通入進(jìn)而被擠壓出許多鋸齒狀橫溝，因而得名齒狀回[5]。下托復(fù)合體是海馬體延續(xù)部分的總稱，其主要接受來(lái)自顳葉和海馬的傳入纖維，傳出于顳葉皮質(zhì)，經(jīng)穹窿到隔區(qū)，部分傳出纖維終止于杏仁核、乳頭體和丘腦前核群[6]。

海馬主要通過(guò)各類神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)傳導(dǎo)信號(hào)。其中最為主要的是谷氨酸（Glu）以及γ-氨基丁酸（GABA）。Glu 是海馬氨基酸類興奮類神經(jīng)遞質(zhì)，Glu能通路系統(tǒng)主要在三個(gè)突觸連接環(huán)路發(fā)揮作用：即Glu傳入纖維至齒狀回的顆粒細(xì)胞層形成突觸；苔狀纖維至CA3 區(qū)的錐體細(xì)胞樹(shù)突近側(cè)段形成突觸；Schaffer 側(cè)支纖維至CA1 區(qū)錐體細(xì)胞樹(shù)突形成突觸[7]。GABA基酸類抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，存在于海馬內(nèi)所有的中間神經(jīng)元中。它與錐體細(xì)胞和顆粒細(xì)胞的細(xì)胞體與樹(shù)突形成突觸。主要GABA 能神經(jīng)元大致可有3 種表型[8]：小清蛋白（PV）中間神經(jīng)元、生長(zhǎng)抑素(SOM)中間神經(jīng)元、鈣結(jié)合蛋白(CB)的中間神經(jīng)元。這些表型都參與突觸抑制的過(guò)程。

2 海馬結(jié)構(gòu)病理改變誘導(dǎo)PTE的發(fā)生機(jī)制

2.1 神經(jīng)元丟失與癲癇發(fā)作神經(jīng)元是海馬體的基本組成單位。神經(jīng)元可接受刺激并能產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，并把神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)到其他海馬神經(jīng)元。TBI后血腦屏障被破壞，大量氨基酸、乳酸、各類離子等細(xì)胞異常代謝產(chǎn)物蓄積于海馬神經(jīng)元周圍，細(xì)胞器損傷引起神經(jīng)元細(xì)胞腫脹變性，甚至壞死。ZHANG等[9]研究發(fā)現(xiàn)TBI可引起海馬神經(jīng)元的細(xì)胞器損傷，海馬神經(jīng)元氧化壞死和程序性凋亡。在海馬神經(jīng)元變性壞死后，神經(jīng)元中Glu和GABA 等具有調(diào)控作用的神經(jīng)遞質(zhì)分泌紊亂，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)平衡異常[10]。在TBI 后，海馬CA1、CA3 區(qū)Glu 能神經(jīng)元高度興奮、極度脆弱、突觸丟失、錐體細(xì)胞排列紊亂，出現(xiàn)傳入阻滯，導(dǎo)致細(xì)胞膜的異常放電，誘發(fā)癲癇[11]。另一方面，海馬內(nèi)GABA能神經(jīng)元丟失，使GABA介導(dǎo)的抑制興奮性突觸傳遞作用減弱，促進(jìn)了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的興奮性和脆弱性。KüRTEN 等[12]研究發(fā)現(xiàn)：在海馬CA1區(qū)，可以用GABA受體穩(wěn)定蛋白，穩(wěn)定TBI后海馬GABA神經(jīng)元來(lái)減弱海馬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中的癲癇活動(dòng)。除了CA1、CA3 區(qū)域有神經(jīng)元凋亡壞死之外，在TBI 模型中，齒狀回中的GABA 能神經(jīng)元信號(hào)也存在廣泛中斷，GABA 受體神經(jīng)元存在功能缺陷。這些神經(jīng)元異化可以破壞海馬網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作，導(dǎo)致PTE[13]。上述表明，TBI 后海馬神經(jīng)元丟失與癲癇發(fā)作是一個(gè)連續(xù)性的過(guò)程，由TBI 引起神經(jīng)元丟失，神經(jīng)元信號(hào)中斷，致使海馬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)失衡，最終引發(fā)癲癇。

2.2 突觸重塑以及神經(jīng)環(huán)路重組與癲癇發(fā)作TBI 后，在齒狀回的一個(gè)病理改變就是苔蘚纖維發(fā)芽（MFS），即海馬齒狀回顆粒細(xì)胞的軸突（苔蘚纖維）投射到齒狀回內(nèi)分子層和CA3 區(qū)錐體細(xì)胞層異常生長(zhǎng)，形成突觸重塑[14]。苔蘚纖維是顆粒細(xì)胞的無(wú)髓神經(jīng)軸突，圍繞著從CA3 錐體細(xì)胞頂端樹(shù)突突出的突觸后帶刺贅生物。齒狀顆粒細(xì)胞之間不相互連接，PTE 過(guò)程中，苔蘚纖維異常出芽形成側(cè)枝折返至內(nèi)分子層，并在此層與附近的顆粒細(xì)胞的樹(shù)突形成回返性興奮突觸[15],這些纖維發(fā)芽的顆粒細(xì)胞可觀察到自發(fā)和誘發(fā)的爆發(fā)放電，這可能與發(fā)芽苔蘚纖維附近的GABA 受體對(duì)Zn2+的敏感性增強(qiáng)有關(guān)。Zn2+存在于苔蘚纖維末端的囊泡內(nèi)，在損傷刺激下高濃度釋放，進(jìn)而反擴(kuò)散至對(duì)Zn2+敏感的GABA 受體上并阻斷該傳導(dǎo)路線，導(dǎo)致抑制興奮失敗，從而使長(zhǎng)期的癲癇自發(fā)性發(fā)作[16]。另外，在TBI 后，顆粒細(xì)胞興奮性增高致軸突異常生長(zhǎng)，突觸增生與重塑會(huì)形成異常突觸聯(lián)系，建立病理性（功能性或形態(tài)性）神經(jīng)環(huán)路，形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)突觸重組，誘發(fā)癲癇[17]。

2.3 小膠質(zhì)細(xì)胞激活與癲癇發(fā)作海馬小膠質(zhì)細(xì)胞在TBI誘發(fā)PTE 的過(guò)程中主要發(fā)揮兩種作用：即海馬神經(jīng)炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)。

TBI 后可以發(fā)現(xiàn)海馬小膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)度激活導(dǎo)致嘌呤代謝物、高遷移率族蛋白B1（HMGB1）[18]、熱休克蛋白等因子的釋放，這些因子調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子的釋放和Toll 樣受體的激活，從而誘導(dǎo)M1 樣表型[19]。WU 等[20]證實(shí)小膠質(zhì)細(xì)胞具有高度可塑性，在TBI 模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞M1 表型在混合極化中占主導(dǎo)地位。M1 表型表達(dá)的標(biāo)志物更傾向于破壞性炎癥介質(zhì)，包括腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6），它們促進(jìn)慢性神經(jīng)炎癥、神經(jīng)退行性變，并抑制再生，引起PTE。

海馬高度激活的小膠質(zhì)細(xì)胞也可以介導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)，通過(guò)釋放炎性因子和氧化應(yīng)激來(lái)啟動(dòng)凋亡程序，輔助海馬神經(jīng)元的病理性改變，誘發(fā)癲癇。小膠質(zhì)細(xì)胞激活后，誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達(dá)升高，活性氧自由基釋放增加，脂質(zhì)過(guò)氧化，損傷神經(jīng)元DNA 和蛋白質(zhì)，激活細(xì)胞凋亡程序[21]，導(dǎo)致神經(jīng)元變性壞死，引起海馬神經(jīng)元異常放電。

2.4 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生與癲癇發(fā)作星形膠質(zhì)細(xì)胞是最大的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，同時(shí)也是腦內(nèi)最豐富的細(xì)胞類型。在PTE 里幾乎都可見(jiàn)到海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞的變性、增生和肥大，這些膠質(zhì)細(xì)胞稱為反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞[22]。主要集中在海馬體、杏仁核等腦區(qū)。目前已知TBI后海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞可以改變自身結(jié)構(gòu)功能來(lái)正反饋刺激神經(jīng)炎癥環(huán)境形成、侵?jǐn)_神經(jīng)元的神經(jīng)遞質(zhì)代謝誘發(fā)癲癇[23]。

在TBI 后，海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞之間連接斷裂，神經(jīng)元細(xì)胞死亡和軸突變性，繼而引發(fā)上述連鎖反應(yīng)。星形膠質(zhì)細(xì)胞誘發(fā)癲癇實(shí)驗(yàn)中證實(shí)星形膠質(zhì)細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞間的C3-C3aR 信號(hào)通路參與了癲癇發(fā)作過(guò)程[24]。TBI 后，海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞在血清補(bǔ)體C1q 的影響下表現(xiàn)為神經(jīng)毒性(A1)表型，星形膠質(zhì)細(xì)胞間隙連接解耦，突觸代謝循環(huán)受損，從而上調(diào)補(bǔ)體C3的產(chǎn)生，分泌的C3進(jìn)一步激活小膠質(zhì)細(xì)胞形成惡性循環(huán)，IL-6、IL-1、和趨化因子CCL2 被高濃度分泌[25]，形成神經(jīng)炎癥環(huán)境，誘發(fā)癲癇。

星形膠質(zhì)細(xì)胞的另一大主要作用是清除和攝取堆積在突觸周圍的谷氨酸，對(duì)谷氨酸代謝和調(diào)節(jié)起著重要的作用。在TBI過(guò)程中，海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性增生造成星形膠質(zhì)細(xì)胞功能的喪失或減弱，哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）表達(dá)上調(diào)，mTOR 的過(guò)度激活減少了細(xì)胞外谷氨酸清除，導(dǎo)致興奮性增高[26]，引發(fā)癲癇。

2.5 神經(jīng)遞質(zhì)代謝與癲癇發(fā)作中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮和抑制的失衡，即神經(jīng)遞質(zhì)代謝的紊亂，被認(rèn)為是誘發(fā)癲癇的關(guān)鍵因素。

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，谷氨酸循環(huán)是維持谷氨酸代謝的正常途徑，也是海馬神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞代謝耦聯(lián)的主要途徑。目前認(rèn)為谷氨酸受體有2 種，分為離子型受體(AMPA受體、NMDAR 受體）和代謝型受體（mGluR 受體）。離子型受體主要傳遞Glu，代謝型受體主要起調(diào)節(jié)作用。PTE 過(guò)程中，海馬神經(jīng)元，各類輔助細(xì)胞的病理性改變刺激離子型和代謝型受體過(guò)度激活，自由基大量產(chǎn)生，引起氧化應(yīng)激的發(fā)生，從而導(dǎo)致線粒體功能失衡。線粒體功能的破壞通過(guò)激活細(xì)胞凋亡級(jí)聯(lián)，誘導(dǎo)癲癇的發(fā)生和進(jìn)展[27]。另外，由于成年哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)缺乏谷氨酸代謝的酶，釋放到突觸間隙的谷氨酸大部分與星形膠質(zhì)細(xì)胞上的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體家族（EAAT1-5）結(jié)合。其中，作用最為明顯的是谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1（GLT-1）。GLT-1 負(fù)責(zé)攝取腦細(xì)胞外谷氨酸和維持細(xì)胞內(nèi)外谷氨酸濃度平衡。顱腦損傷后，GLT-1 功能失調(diào)會(huì)影響谷氨酸穩(wěn)態(tài)，破壞谷氨酸水平，使大量的谷氨酸在突觸間隙積累，造成谷氨酸循環(huán)受損，進(jìn)一步引起興奮性神經(jīng)毒性，參與外傷后癲癇的發(fā)生

GABA是海馬中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，是由谷氨酸經(jīng)谷氨酸脫羧酶脫羧而成，對(duì)機(jī)體功能有調(diào)節(jié)作用。GABA 能神經(jīng)元突觸傳遞的損傷對(duì)癲癇的發(fā)生有著重要的作用[28]。GABA 受體根據(jù)它們?cè)谏窠?jīng)元區(qū)域的位置被分為突觸型和突觸外型兩組，突觸型受體釋放氨基丁酸的囊泡產(chǎn)生電流，突觸外受體被細(xì)胞外GABA 持續(xù)激活產(chǎn)生的強(qiáng)直性電流。在海馬中的某些神經(jīng)元中，強(qiáng)直性電流通過(guò)K+外流，Cl-內(nèi)流；減慢Ca2+內(nèi)流抑制神經(jīng)元興奮性[29]。在GABA 受體功能改變后，破壞了受體的興奮性，這一過(guò)程涉及多種復(fù)雜的細(xì)胞機(jī)制，包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）相關(guān)降解、無(wú)義突變mRNA 降解、細(xì)胞內(nèi)離子紊亂，這些改變減弱對(duì)錐體細(xì)胞的抑制性從而使海馬神經(jīng)元興奮性增加誘發(fā)癲癇。

3 逆轉(zhuǎn)海馬結(jié)構(gòu)病理改變?cè)谥委烶TE中的應(yīng)用

3.1 減少海馬神經(jīng)元丟失TBI 后海馬神經(jīng)元丟失，引起神經(jīng)元信號(hào)中斷，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)失衡，致使PTE 發(fā)生。因此，有效減少TBI后海馬結(jié)構(gòu)神經(jīng)元的大量丟失，保持神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)作，是PTE 防治的一個(gè)關(guān)鍵。波形纖維蛋白（Vimentin，VIM）作為一種中間蛋白絲，在TBI后海馬神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)元缺失中發(fā)揮多種病理作用。而早期生長(zhǎng)應(yīng)答因子(recombinant early growth response protein 1，EGR1)可以通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活甲基轉(zhuǎn)移酶樣3（human methyltransferase-like protein 3，METTL3），通過(guò)N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine,m6A）修飾VIM-mRNA，從而降低VIM 的表達(dá)，抑制海馬神經(jīng)元損傷和凋亡，延緩PTE 進(jìn)展[30]。然而在小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)的VIM 對(duì)神經(jīng)元損傷的影響還有待進(jìn)一步探索。

3.2 減輕海馬區(qū)域氧化應(yīng)激反應(yīng)在PTE 發(fā)生的過(guò)程中，小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞因生物氧化應(yīng)激反應(yīng)都可發(fā)生變性、肥大或增生。PAULETT 等[31]在研究中發(fā)現(xiàn)，PTE 中的氧化應(yīng)激與TBI 后海馬內(nèi)病理性神經(jīng)炎癥分子高遷移率族蛋白B1（high mobility group box protein 1,HMGB1）的核-胞質(zhì)的位移有關(guān)，而在損傷早期，使用具有互補(bǔ)作用的聯(lián)和抗氧化藥物N-乙酰半胱氨酸（acetyulcysteine，NAC）和萊菔硫烷（sulforaphane，SFN）可以有效的阻止小膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)的HMGB1的核-胞質(zhì)位移，減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，預(yù)防PTE的產(chǎn)生。

3.3 平衡海馬中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)目前臨床上預(yù)防治療PTE 的藥物研究多集中在調(diào)控GABA 和Glu 因子或調(diào)控其受體。如巴比妥類可以增強(qiáng)GABA-A 型受體活性，抑制Glu 興奮；GABA 類似物（氨己烯酸）可以抑制GABA 的分解，抑制興奮作用；脂肪酸類（丙戊酸鈉）能增加GABA 含量或延長(zhǎng)其作用時(shí)間。苯基三嗪類（拉莫三嗪）可以減少興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸鹽及天冬氨酸的釋放[32]。與此同時(shí)，更加精確的調(diào)節(jié)海馬內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的研究也逐步在進(jìn)行。除了GABA、Glu，海馬內(nèi)另一種神經(jīng)遞質(zhì)如5-HT（5-羥色胺）也受到了人們的重視。2021 年，SCH?NHOFF 等[33]在5-HT1A受體的研究中發(fā)現(xiàn)：在海馬CA1 和CA3 的錐體細(xì)胞層、齒狀回的顆粒細(xì)胞層的神經(jīng)元中均有高表達(dá)。在PTE的過(guò)程中，5-HT1A受體與其配體結(jié)合在海馬CA3 區(qū)顯著增加。海馬內(nèi)5-HT 能神經(jīng)元可以通過(guò)5-HT1A受體的超極化和抑制作用來(lái)調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性[33]。這也為通過(guò)干預(yù)海馬區(qū)域來(lái)預(yù)防PTE提供了新的思路。

4 總結(jié)與展望

PTE 是一個(gè)動(dòng)態(tài)，涉及范圍廣卻又相互聯(lián)系的過(guò)程。海馬區(qū)域的各類細(xì)胞變化在顱腦外傷誘發(fā)癲癇中起重要的作用。TBI 后各類神經(jīng)元的凋亡壞死引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)平衡失調(diào)；苔蘚細(xì)胞纖維增生導(dǎo)致膜異常放電；小膠質(zhì)細(xì)胞激活引起大量炎癥因子分泌，各類氧化物質(zhì)堆積毒害海馬區(qū)域；細(xì)胞神經(jīng)遞質(zhì)分泌紊亂；離子分布異常；氧化反應(yīng)增生共同作用誘發(fā)PTE。因此，需要對(duì)海馬的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)加深入的研究，將海馬區(qū)域在PTE 中的各類改變由點(diǎn)及面，形成海馬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行分析。針對(duì)上述海馬部位的改變，精細(xì)化海馬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的各條支路，進(jìn)行針對(duì)性研究。減少海馬神經(jīng)元缺失，減輕海馬氧化應(yīng)激反應(yīng)，快速代謝氧化有毒物質(zhì)，平衡海馬內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)紊亂，在此方面進(jìn)行更加細(xì)化的防治方案設(shè)計(jì)，達(dá)到個(gè)體化的精準(zhǔn)治療。

綜上所述，在TBI 后誘發(fā)PTE 中，海馬扮演著不可或缺的角色，對(duì)海馬結(jié)構(gòu)病理改變的精準(zhǔn)調(diào)控有望成為防治PTE一大趨勢(shì)。