SCN1A基因突变导致部分性癫痫伴热性惊厥附加症:分子特征与表型-抗癫痫药物反应及其分子致病机制

来源 :广州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sqm_crscd
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【目的】热性惊厥相关癫痫是涵盖了由一系列由轻到重表型的复杂癫痫谱系,并与SCN1A基因突变密切相关。既往曾报道热性惊厥相关部分性癫痫的患者,其表型相对温和,但临床上具有钠通道阻滞类抗癫痫药物(AEDs)加重发作的现象,基因检测发现SCN1A基因突变。这类癫痫被称之为部分性癫痫伴热性惊厥附加症(PEFS+)。然而,有关PEFS+的临床特征、SCN1A基因突变特征以及抗癫痫药物反应目前尚未明晰。为此,本研究将对PEFS+中SCN1A基因检测阳性的患者进行临床特征、药物疗效和突变分子特征的分析,并与在Dravet综合征(DS)和遗传性癫痫伴热性惊厥附加症(GEFS+)SCN1A筛查阳性的患者进行比较分析,从而探讨SCN1A突变相关PEFS+基因型-表型-AEDs反应之间的关系及其独特性。结果将丰富热性惊厥相关癫痫的临床诊治体系,为临床基因个体化诊治提供有力证据。此外,SCN1A剪切位点突变绝大多数发生于DS等严重表型中,但在表型温和的 PEFS+患者中也被报道,但其对 PEFS+潜在分子致病机制仍未清楚。本研究通过异源细胞体 minigene体外报告的方法,研究 PEFS+相关 SCNA剪切位点突变体的体外mRNA剪切模式,并与Dravet综合征等严重表型比较,探讨其潜在的分子致病机制,以及剪切模式与表型-基因型-遗传模式间的关系。其结果将从分子水平为SCN1A基因对癫痫的致病机制及其他基因的功能研究提供有效的研究方法和证据支持。  【方法】  一、PEFS+相关SCN1A基因突变的基因型-表型-AEDs反应关系  1.直接测序和焦磷酸测序进行SCN1A基因点突变和嵌合突变筛查;  2.生物信息学技术分析PEFS+相关SCN1A基因突变致病性;  3.与本研究在Dravet综合症(DS)、遗传性癫痫伴热性惊厥附加症(GEFS+)&热性惊厥附加征(FS+)上筛查到的SCN1A突变进行突变类型、遗传方式和错义突变氨基酸置换差异值(D值)的比较;  4.与SCN1A突变数据库有关DS、GEFS+& FS+/FS的数据进行上述突变分子特征的比较;  5.分析SCN1A突变PEFS+的表型特征,并与本研究的SCN1A突变DS、GEFS+& FS+/FS患者的临床特征进行比较;  6.分析SCN1A突变相关PEFS+的AEDs治疗反应,探讨表型-基因型-药物反应关系。  二、PEFS+相关SCN1A基因剪切位点突变的体外剪切分析  1.运用报告minigene,构建pTragetE2-3-4-5及E24-25-26野生型质粒载体,对PEFS+及对照的Dravet综合征相关剪切位点突变进行分子克隆;  2.运用HENK293细胞体外表达和RT-PCR法,分析各突变体的体外剪切形式;3. Q-PCR分析SCN1A基因突变后mRNA转录本的相对表达量。  【结果】  一、SCN1A基因突变相关PEFS+的基因型-表型-AEDs反应关系  1.238例PEFS+患者有26例(10.9%)发现了SCN1A基因杂合突变,共27个突变位点,其中各有3人为截短突变(11.5%)和剪切位点突变(11.5%);19个患者为错义突变(73.1%),其中1人携带2个突变;余1人为框内缺失(3.8%)。25个验证父母来源的突变中,64%为新生突变;遗传突变(36%)中2个来自父亲的嵌合突变。  2. PEFS+相关截短突变均位于远离SCN1A基因终止密码子的序列上游;剪切位点突变经剪切分析软件提示可能导致不同程度的mRNA异常剪切;错义突变和框内缺失突变位点85%处于高度保守序列。错义突变中11个位于Na v1.1通道的关键功能区(55%),其中孔区10个(50%),具有较低的D值,与9个(45%)位于非关键功能区的错义突变D值相比,差异有统计学意义(P=0.019);框内缺失突变也位于孔区。  3.与本研究DS和GEFS+& FS+/FS的突变特征相比,PEFS+在突变类型、遗传特征以及错义突变的分子特征上均介于二者之间,虽差异无统计学意义,但相关分析提示表型的严重程度与错义突变在关键功能区的比例及新生突变的比例呈正相关。  4.与SCN1A突变数据库数据比较再次确认,PEFS+在突变类型的分布、遗传特征以及错义突变的分子特征上均介于DS和GEFS+之间,且在错义突变和截短突变的比例、错义突变关键功能区 D值上,PEFS+与 DS比较差异有统计学意义;在遗传突变的比例上,PEFS+与DS和GEFS+& FS+/FS比较差异均有统计学意义。  5.SCN1A突变PEFS+患者平均起病年龄于9±3.0月(FS:9±5.7月,无热发作:24±21月),发作频率FS和aFS(GTCS)分别为5.5±2.5和4.5±2.0次/年,所有患者恰当AEDs治疗均获得发作缓解,其中23.1%无发作,53%患者可出现轻-中度智能发育迟缓。在起病年龄、发作频率、发作预后及发育预后方面PEFS+均介于DS和GEFS+& FS+/FS之间,且不论与典型或边缘型DS相比差异均有意义。  6. SCN1A突变的PEFS+患者AEDs的治疗效果与DS相似,15例患者曾使用钠通道阻滞类 AEDs,治疗效果均不佳,70%患者发作加重。这些患者中86.7%携带致病性较强的突变。  二、PEFS+相关SCN1A基因剪切位点突变的体外剪切分析  1. RT-PCR显示相比对照组DS突变体均外显子删除,PEFS+突变体出现2种类型的 mRNA异常剪切,即外显子删除和内含子插入;相比 DS突变体未见明确正常mRNA转录本,PEFS+突变体的正常和异常mRNA转录共存。  2.定量PCR显示PEFS+突变体c.473+5G>A和c.473+5G>C异常和正常转录mRNA相对量(RQ)分别为(4.92±1.05%,6.10±0.21%)和(7.97±1.12%,3.94±1.25%),与对照组 DS突变体 c.602+1G>A比较(异常和正常 mRNA的RQ分别为60.51±1.81%和0.06±0.022%),差异有统计学意义;PEFS+突变体 c.4853-25T>A正常与异常转录 mRNA的 RQ分布为71.22±11.92%和7.38±1.61%,与对照组DS突变体c.4853-1G>C比较(正常和异常mRNA相对量分别为0.08±0.01%和22.11±2.83%),差异有统计学意义。  3.结合剪切突变点的位置进行分析,深部内含子区的突变为遗传突变,异常剪切方式为内含子插入,正常 mRNA转录本量远高于异常转录本,为临床表现最轻的PEFS+;可变剪切位点和固有剪切位点突变均为新生突变,异常剪切方式均为外显子删除,但前者正常转录本量与异常转录本近似,临床为相对温和的PEFS+,后者则异常转录本量远高于正常转录本,临床对应严重表型DS。  【结论】  1. SCN1A基因是PEFS+的重要致病基因,并表现出与PEFS+温和表型相关的弱致病性。  2.PEFS+无论在临床特征,还是SCN1A基因突变分子特征、遗传模式上,都是介于DS和GEFS+之间的独立中间型。  3.钠通道阻滞类AEDs可加重PEFS+的发作,SCN1A基因突变引起钠通道功能丧失是造成这一现象的可能潜在分子机制。  4. PEFS+相关SCN1A基因剪切突变具有特殊的突变位置和剪切模式,是其较弱致病性,及引起较温和临床特征的潜在分子机制。
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