前庭性偏頭痛相關(guān)基因的研究進(jìn)展

韋東瑤 安 寧 鞠 琦 李 源 田依凡 張雪艷 祝傳禛 孔非夢(mèng) 楊印東▲

1.牡丹江醫(yī)學(xué)院，黑龍江牡丹江 157000；2.牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，黑龍江牡丹江 157000

既往的研究發(fā)現(xiàn)在偏頭痛的患者中有10%～20%是前庭性偏頭痛（vestibular migraine，VM）[1]，VM是一種良性前庭功能性疾病，以反復(fù)出現(xiàn)的前庭癥狀、偏頭痛、偏頭痛持續(xù)時(shí)間以及排除其他原因的頭痛進(jìn)行確診，也可單獨(dú)引起偏頭痛性先兆癥狀（如畏光畏聲、視覺先兆等）或眩暈癥狀。研究發(fā)現(xiàn)，眩暈發(fā)作與偏頭痛（異顱癥）、畏光癥（在黑暗中感到放松）、可能的視覺先兆（他們眼前漂浮飄動(dòng)的線）、惡心、嘔吐，甚至眼球震顫有關(guān)[2]。目前研究表明VM與SCN1A基因、SLC1A3基因、PBMC基因表達(dá)譜、早期生長(zhǎng)反應(yīng)基因1（Egr1）、CAV1基因、KCNA1基因、TRPM7基因、CACNA1A基因與ATPlA2基因等基因相關(guān)。掌握這些基因的相關(guān)性，既可以準(zhǔn)確診斷VM，減少誤診、漏診，也可以研發(fā)具有高度選擇性的治療VM的藥物。

1 離子通道相關(guān)候選基因

1.1 SCN1A基因

SCN1A基因編碼1型神經(jīng)元電壓門控鈉離子（Na+）通道（NaV1.1）的α亞基，其遺傳變異與人類癲癇發(fā)作的一系列相關(guān)疾病有關(guān)[3]。偏頭痛與癲癇都是由于皮層神經(jīng)元過度興奮這一相似的生理基礎(chǔ)所引起的病變，有研究[4]發(fā)現(xiàn)SCN1A基因突變也可導(dǎo)致家族性偏癱偏頭痛（FHM）亞型中的第三亞型。Riva等[5]使用重組基因測(cè)序法研究遺傳性癲癇家族的基因，發(fā)現(xiàn)SCN1A基因的S5-S6段錯(cuò)義突變，認(rèn)為可以影響Na+通道的活性，使癲癇患者同時(shí)患有前庭性偏疼痛，但是本研究沒有對(duì)S5-S6段的功能進(jìn)行具體研究，還需要進(jìn)一步確認(rèn)。此外癲癇基因中最常見的突變基因是SCNIA基因[6]，SCNIA基因也稱為“超級(jí)罪犯基因”。目前該基因已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約900多種突變[7]，可導(dǎo)致癲癇表型異質(zhì)性，臨床表現(xiàn)多樣化，輕者表現(xiàn)為熱性驚厥，重者表現(xiàn)為嬰兒嚴(yán)重肌陣攣性癲癇，以及Dravet綜合征。

1.2 CAV1基因與KCNA1基因

鈣離子（Ca2+）通道[8]由10個(gè)基因編碼，產(chǎn)生3個(gè)電壓門控鈣通道亞家族：CaV1、CaV2和CaV3，與偏頭痛有關(guān)的鈣離子通道是CaV1通道，由CAV1基因編碼，當(dāng)細(xì)胞膜上瞬時(shí)電位受體（TRP）通道[9]受到疼痛的刺激產(chǎn)生興奮性活動(dòng)并發(fā)生傳導(dǎo)時(shí)，CAV1基因發(fā)生表達(dá)，CaV1通道在突觸后樹突和樹突棘中形成信號(hào)復(fù)合物，使鈣離子誘導(dǎo)長(zhǎng)期電位增強(qiáng)，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+和Na+的濃度升高，從而產(chǎn)生偏頭痛，還可通過引導(dǎo)Ca2+從質(zhì)膜通道進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的驅(qū)動(dòng)力和控制電壓門控通道的依賴性使KCNE基因表達(dá)，使細(xì)胞外的K+濃度升高，觸發(fā)神經(jīng)元的異常興奮性，從而可能導(dǎo)致VM發(fā)作。最新的研究[10]發(fā)現(xiàn)KCNA1基因也編碼電壓門控鉀通道，其基因序列突變導(dǎo)致1型發(fā)作性共濟(jì)失調(diào)（EA1），也與癲癇和發(fā)育遲緩有關(guān)，該項(xiàng)研究的學(xué)者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些特異性激活的小分子，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白，并為潛在的未來EA1治療藥物的開發(fā)提供了可能的先導(dǎo)化合物和新的化學(xué)空間。

1.3 CACNA1A基因與ATPlA2基因

家族性偏癱偏頭痛（FHM）是一種常染色體顯性遺傳的偏癱偏頭痛，國(guó)際頭痛疾病分類-3根據(jù)與之相關(guān)的基因突變將FHM分為4個(gè)亞型。研究[4]發(fā)現(xiàn)位于染色體19p13上的CACNA1A基因突變與FHM1亞型有關(guān)，F(xiàn)HM2亞型與染色體1q23上的ATP1A2基因突變有關(guān)。CACNA1A基因編碼P/Q型電壓門控Ca2+通道的α-1A亞基，最新一項(xiàng)研究[11]篩選了15例發(fā)生CACNA1A基因突變的FHM患者，通過分析CACNA1A的外顯子序列，發(fā)現(xiàn)了有12例存在Thr501Met突變，認(rèn)為基因突變可能改變了P/Q型鈣通道亞基的跨膜構(gòu)象特征，導(dǎo)致了偏頭痛。ATP1A2基因負(fù)責(zé)編碼鈉/鉀ATP酶的α2催化亞基，屬于P型ATP酶家族，是一種膜結(jié)合蛋白[12]。該基因目前發(fā)現(xiàn)存在大約90種突變，ATP1A2基因突變也可導(dǎo)致兒童交替偏癱（AHC），伴有或不伴有癲癇的智力發(fā)育遲緩，可與FHM的臨床癥狀有部分的重疊[13]。Li等[14]研究通過同源性建模，來確定FHM患者不同表型的10個(gè)ATP1A2基因錯(cuò)義突變的位置分布，發(fā)現(xiàn)了突變的表型中家族性占67.5%，散發(fā)性占32.5%；癲癇和智力障礙相關(guān)表型多見于家族性病例，分別占48.2%和21.4%；研究還發(fā)現(xiàn)在不同的FHM表型中存在不同程度的Na+/K+ATP酶功能缺失，且Na+/K+ATP酶活性的變化與FHM表型的嚴(yán)重程度相關(guān)，但是該基因?qū)е屡c智力殘疾相關(guān)的突變出現(xiàn)更嚴(yán)重的功能損害，目前尚不明確仍需要進(jìn)一步研究。

2 編碼蛋白的相關(guān)候選基因

2.1 SLC1A3基因

SLC1A3基因編碼氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白EAAT1，使其參與突觸間隙中谷氨酸的再攝取。De Vries等[15]的研究利用候選基因方法在偏頭痛患者的SLC1A3基因中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)雜合的P290R錯(cuò)義突變（將半胱氨酸替換為絲氨酸），使谷氨酸的再攝取減少，從而引起偏頭痛，該研究證實(shí)偏頭痛患者存在SLC1A3基因突變。Sutherland等[16]通過全外顯子組測(cè)序，用韋斯數(shù)據(jù)評(píng)估，也證實(shí)了偏頭痛的患者中存在SLC1A3基因突變。國(guó)外有研究[15]發(fā)現(xiàn)一名患有嚴(yán)重發(fā)作性和進(jìn)行性共濟(jì)失調(diào)（EA）、癲癇、交替性偏癱和偏頭痛的患者，其編碼谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體EAAT1的SLC1A3基因也存在突變。

2.2 PBMC基因表達(dá)譜

國(guó)外的一項(xiàng)研究[17]從82名VM患者和66名對(duì)照組的血清中分離出PBMC基因表達(dá)譜的RNA，發(fā) 現(xiàn) VM 患者 的 CCL5、IL-10、IL-1β、IFN-γ、CCL2、CCL3、CCL4和IL-4的表達(dá)水平較健康組的表達(dá)水平升高，并且可以通過這些細(xì)胞因子的升高水平不同可以與美尼爾病進(jìn)行鑒別。Greco等[18]通過研究56名偏頭痛患者的外周血單個(gè)核細(xì)胞中降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）的血漿水平以及miR34a-5p和miR-382-5p的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在總體人群中，CGRP血漿水平與miR-382-5p和miR-34a-5p顯著正相關(guān)，認(rèn)為偏頭痛患者的降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）的血漿水平以及miR34a-5p和miR-382-5p的表達(dá)升高。但目前基因表達(dá)譜上的具體多少個(gè)基因有特異性表達(dá)還尚未完全確定，還需繼續(xù)研究。

2.3 Egr1

Egr1又叫作鋅指結(jié)合蛋白克隆268（即zif268），屬于即時(shí)早期基因（IEG），是編碼轉(zhuǎn)錄因子蛋白的基因之一。最初發(fā)現(xiàn)于細(xì)胞培養(yǎng)中，后被證實(shí)可以由各種刺激激活（如生長(zhǎng)因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細(xì)胞毒性代謝物和分化因子等），在神經(jīng)元活動(dòng)時(shí)可發(fā)現(xiàn)Egr1的表達(dá)[19]。Sosthenes等[20]的研究發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)擴(kuò)布抑制（CSD）可能使皮層中Egr1的表達(dá)升高，從而引起偏頭痛。最新的一項(xiàng)研究[21]以Egr1-EGFP轉(zhuǎn)基因小鼠為研究對(duì)象，對(duì)其基因熒光標(biāo)記并進(jìn)行了詳細(xì)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了Egr1啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的EGFP mRNA表達(dá)水平與內(nèi)源性Egr1 mRNA的轉(zhuǎn)錄相關(guān)；刺激前后3 h內(nèi)Egr1-EGFP信號(hào)的變化與刺激誘導(dǎo)的神經(jīng)元活性呈正相關(guān)；提出了對(duì)Egr1-EGFP報(bào)告系統(tǒng)的使用改進(jìn)，這對(duì)以后研究其與偏頭痛的關(guān)系以及其他方面或許會(huì)有很大的進(jìn)展。

3 受體相關(guān)的候選基因

3.1 TRPM7基因

TRPM7基因編碼的瞬時(shí)受體電位M7屬于TRP通道的亞家族，具有陽離子滲透性和激酶活性的雙重作用，可在組織中廣泛表達(dá)并參與多種細(xì)胞功能，如維持Mg2+、Ca2+穩(wěn)態(tài)，通過細(xì)胞核的切割激酶結(jié)構(gòu)域調(diào)節(jié)核內(nèi)轉(zhuǎn)錄[22]。研究[23]表明TRPM7不僅維持人體內(nèi)Mg2+的穩(wěn)態(tài)，也在胚胎發(fā)育、心腦血管疾病和癌癥中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。國(guó)外最新研究[24]從韓國(guó)三代同堂的家庭中招募了6名VM患者，使用全外顯子組測(cè)序及數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了TRPM7基因突變是第25外顯子的無義突變，導(dǎo)致提前出現(xiàn)終止密碼子，并失去該蛋白的功能，可能通過影響細(xì)胞內(nèi)Ca2+和Mg2+穩(wěn)態(tài)來參與VM的發(fā)作，但是這項(xiàng)研究存在主觀影響，有一些潛在的局限性，該研究的學(xué)者沒有進(jìn)行功能研究來確定基因變異的致病性，可能很難確定變異的致病性，故TRPM7基因的突變是否具有致病性，還需要進(jìn)一步的研究。

3.2 5-羥色胺受體（5-HT）基因

目前發(fā)現(xiàn)的5-HT受體有離子型受體和代謝型受體[25]，每一類又分為不同的亞型，共有18種受體亞型，研究[26]發(fā)現(xiàn)5-HT受體6（5-HTR6）與疼痛的發(fā)生密切相關(guān)，5-HTR6的基因表達(dá)位點(diǎn)位于1p36-p35染色體上，可編碼G蛋白偶聯(lián)受體家族的蛋白，存在于尾狀核和杏仁核、額葉皮質(zhì)等組織中，WU等[27]通過收集92例VM患者與100例體檢健康人群的一般臨床資料，檢測(cè)血漿5-HT水平，使用TaqMan-MGB探針檢測(cè)到5-HTR6 rs770963777的多態(tài)性，證實(shí)了5-HTR6 rs770963777（C/T）基因多態(tài)性與VM發(fā)病相關(guān)，而其他的5-HT受體是否對(duì)于前庭性偏頭痛有影響，還有待于進(jìn)一步研究。

4 其他相關(guān)基因

目前發(fā)現(xiàn)一些染色體基因位點(diǎn)如5q35和22q12與VM的發(fā)生相關(guān)，Bahmad等[28]在2009年報(bào)告了5q35染色體上有家族性偏頭痛眩暈的第一個(gè)位點(diǎn)，通過獲得23名家族性偏頭痛中患者的臨床資料，對(duì)他們的DNA進(jìn)行基因分型，發(fā)現(xiàn)該疾病基因位于rs244895和D5S2073位點(diǎn)之間，這是一項(xiàng)為期12年的家族隨訪研究確定了VM的進(jìn)展，并證實(shí)了該疾病基因與5q35染色體的關(guān)聯(lián)，雖然該研究發(fā)現(xiàn)了最小的疾病基因間隔為12.0 MB，但是這個(gè)間隔還是很大的，還需要進(jìn)一步的研究，以期縮短疾病基因位點(diǎn)的間隔，能夠?yàn)榧膊〉闹委熖峁┬碌乃悸贰ee等[29]的研究根據(jù)偏頭痛與良性復(fù)發(fā)性眩暈（BRV）的相關(guān)性和遺傳性以及偏頭痛相關(guān)基因位點(diǎn)與BRV基因位點(diǎn)等位，并且偏頭痛在良性復(fù)發(fā)性眩暈患者和相關(guān)家庭成員中更常見，由此猜測(cè)偏頭痛與BRV的一種等位基因可能是22q12。他們通過20個(gè)多代家族對(duì)BRV易感位點(diǎn)進(jìn)行了一次密集的全基因組連鎖掃描，經(jīng)參數(shù)與非參數(shù)連鎖（NPL）分析，并未發(fā)現(xiàn)22q12是偏頭痛與BRV的等位基因，但是在BRV患者基因里檢測(cè)到的16q12染色體上的一個(gè)NPL的峰值比先兆性偏頭痛 BRV家系成員的染色體16q12的峰值小，由此驗(yàn)證16q12染色體位點(diǎn)可能有一個(gè)更廣泛的易感基因可以導(dǎo)致偏頭痛和眩暈，然而這種基因重疊發(fā)生的概率很高，所以為了確定是否存在BRV患者與VM的致病等位基因，還需要進(jìn)行更多的以家族和群體為基礎(chǔ)的連鎖和關(guān)聯(lián)研究。

5 結(jié)語

VM的發(fā)病機(jī)制目前認(rèn)為有以下幾種[30]：皮質(zhì)擴(kuò)布抑制學(xué)說、神經(jīng)遞質(zhì)異常學(xué)說、三叉神經(jīng)血管功能障礙學(xué)說、離子通道功能不全學(xué)說、遺傳學(xué)學(xué)說、中樞信號(hào)整合異常學(xué)說。但是通過遺傳學(xué)研究表明，VM是主要是一種家族遺傳性的多基因疾病，雖然現(xiàn)在有許多對(duì)于VM的基因的相關(guān)研究，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要進(jìn)一步的深入研究，而且有些已知基因尚存在爭(zhēng)議，還需要大量的研究來證實(shí)與VM的關(guān)系，并且有些偏頭痛患者還同時(shí)存在其他的癥狀，如偏癱、共濟(jì)失調(diào)、癲癇、認(rèn)知障礙等，這些也需要詳細(xì)解釋基因的相關(guān)性，以及了解了前庭性偏頭痛的基因，對(duì)于其治療是否可以進(jìn)行改進(jìn)，是否可以進(jìn)一步研究出針對(duì)不同基因?qū)е碌那巴バ云^痛的基因靶向治療，都需要進(jìn)一步深入研究。