1.发作发生（ictogenesis）与癫痫发生（epileptogenesis）

2005年国际抗癫痫联盟（the InternationalLeague Against Epilepsy, ILAE）和国际癫痫局（the International Bureau for Epilepsy ,IBE）定义癫痫为“一种具有产生多次癫痫发作的持久性倾向和具有神经生物、认知、心理及社会多种后果为特征的脑疾病，而癫痫的确定则要求至少有一次癫痫发作”。癫痫的定义内含两个概念：发作发生和癫痫发生。

发作发生指一簇神经元过度放电激发的一个短暂的临床发作；K+ / Ca2+ 通道、神经递质或离子型谷氨酸受体介导的膜去极化，导致电压依赖型Na+通道开放，引起神经元过度放电。癫痫发生与发作发生不同，是一个逐渐的、包括两个阶段的动态变化过程：阶段是致痫灶的起始（脑损伤或基因突变至自发性发作出现之前的潜伏期，历时数月至数年），第二阶段是致痫灶的成熟（次发作之后慢性过程，发作可能更加频繁、严重、药物难治性程度增加或临床表现的表型变化等）。目前抗癫痫药物（antiepileptic drugs, AEDs）的研发主要以神经元为靶点，仅仅能控制癫痫的症状—抑制发作发生（anti-ictogenesis），而不能阻止癫痫发生。

临床实验表明，脑外伤后给予AEDs苯妥英钠、苯巴比妥、卡马西平或丙戊酸钠等预防性治疗不能阻止癫痫发生（antiepileptogenesis）。针对癫痫发生的药物干预措施见图.1。未来研发AEDs的策略是：1）选择抑制癫痫发生和疾病进展过程的靶点；2）对难治性癫痫有效；3）选择局部用药途径减少副作用。

图1 颞叶癫痫发生和进展过程及药物干预示意图 (Steps in

the development and progression of temporal lobe epilepsy

and possible therapeutic interventions. Wolfgang Löscher

and Claudia Brandt, Pharmacol Rev, 2010, 62:668-700)

　　平、苯巴比妥和丙戊酸），神经元Ca2+ 通道（加巴愤丁和普瑞巴林）或影响突出前释放神经递质微囊（左乙拉西坦）。这些AEDs不能影响胶质细胞-神经元之间的相互作用、缝隙连接信号传导、或炎症途径，而这些机制在癫痫发生和发作发生中起重要作用。因此，在经典的神经传递理论之外探索新的治疗理念和靶点具有特殊的迫切性和重要性。

2.以神经元为靶点的AEDs在临床应用现状

近20年临床不断涌现了一些新型AEDs，主要控制癫痫的发作症状，不能有效控制癫痫发生，对难治性癫痫的治疗没有明显的突破性进展，仍然有35%的癫痫患者为药物难治性。目前AEDs研发的思维定势是以神经元为中心，以控制癫痫的症状发作为模式，理论基础是癫痫由于突触抑制（GABA能神经传递）和兴奋（谷氨酸能神经传递）的失衡；AEDs主要直接影响神经元的功能（神经元与神经元之间的联系）：GABA能神经传递(氨烯己酸、替加林、苯巴比妥和丙戊酸等)，谷氨酸能受体（非氨酯、苯巴比妥和妥泰），神经元Na+ 通道（苯妥英、卡马西平、苯巴比妥和丙戊酸），神经元Ca2+ 通道（加巴愤丁和普瑞巴林）或影响突出前释放神经递质微囊（左乙拉西坦）。这些AEDs不能影响胶质细胞—神经元之间的相互作用、缝隙连接信号传导、或炎症途径，而这些机制在癫痫发生和发作发生中起重要作用。因此，在经典的神经传递理论之外探索新的治疗理念和靶点具有特殊的迫切性和重要性。

3.以胶质细胞为基础的癫痫发病机制

胶质细胞与突触前和突出后神经元共同构成三重突触（tripartite synapses），整合和调控神经元兴奋性、突触传递以及神经元可塑性。通过胶质传递（gliotransmission）机制，胶质细胞（特别是星形胶质细胞）对神经元功能调节起关键作用。通过调控突触释放ATP和谷氨酸，单个星形胶质细胞能够调节数百个神经元树突 。星形胶质细胞结构域丧失对癫痫的发病起主要作用。因此，胶质细胞是决定脑内病理反应的重要因素，胶质细胞功能影响神经系统疾病发生、发展和预后。

　　Maiken Nedergaard 教授次提出了以胶质细胞为基础的癫痫发病机制-胶质细胞释放的过量谷氨酸直接作用于NMDA受体（N-methyl-D-asparticacid receptor）导致癫痫产生。近研究显示，非神经元（主要是胶质细胞）机制-能量稳态失衡、炎症和胶质细胞信号传导组成自身强化的相互作用在癫痫的发展中起关键的作用。缝隙连接亚单位蛋白connexin 43和connexin 30通过胶质细胞网络提供细胞间葡萄糖及其代谢产物的交换，在细胞外葡萄糖缺乏时，只有当胶质细胞通过缝隙连接结合时，输送到胶质细胞的葡萄糖和乳酸才能维持谷氨酸能突触传递和痫性活动，说明胶质细胞的缝隙连接为血管至远端神经元输送能量代谢产物提供了活动依赖的细胞间通路。癫痫的神经元过度放电可能起源于病理性的神经元-胶质细胞的相互作用。

　　胶质细胞不仅介导胶质传递，还能在癫痫发作时合成促炎性和抗炎性细胞因子。胶质细胞通过嘌呤机制对炎性通路调控起重要作用。细胞因子调控神经元-胶质细胞相互作用的功能，有助于形成与癫痫炎性反应相关的神经病理。国内外大量研究已经证实了胶质细胞增生是癫痫发生的标志性病理变化。

4.治疗癫痫的新靶点：胶质细胞-腺苷系统

胶质细胞功能紊乱导致癫痫发生和癫痫发作，胶质纤维化是癫痫脑的病理性标志和癫痫产生级联反应的组成成分：1）胶质细胞丧失对细胞外谷氨酸缓冲功能或胶质细胞释放谷氨酸功能紊乱导致癫痫神经元特征性的功能障碍，表现为阵发性去极化飘移（paroxysmal depolarizing shift， PDS）；2）腺苷循环以胶质细胞为基础，胶质细胞是调控细胞外内源性抗惊厥剂腺苷的关键因素；3）胶质细胞通过囊泡胞吐机制或细胞膜通道释放胶质递质ATP，ATP不仅是病理性胶质细胞反应的重要调节剂，还是腺苷的前提物，在细胞外，ATP在细胞外一系列核苷酸酶的作用下快速降解为抗惊厥剂腺苷。

动物实验和临床研究表明，腺苷系统对癫痫发生和癫痫发作具有重要的调控作用：1）腺苷激酶（adenosine kinase, ADK）转基因小鼠的癫痫发作易感性增高，具有自发性痫样放电发作。2）在海人藻酸(kainic acid, KA)诱导的小鼠颞叶癫痫模型中，胶质细胞在癫痫发生期增生形成星形胶质增生（astrogliosis），星形胶质增生引起ADK过度表达；在慢性癫痫期，胶质细胞纤维化和ADK过度表达导致周围腺苷水平减低，引起癫痫自发性重复发作。进一步研究发现，慢性癫痫期小鼠自发性发作与海马ADK表达增加相关：给予ADK抑制剂5-ITU可以抑制自发性发作；同时给予5-ITU和腺苷A1受体(adenosine A1 receptor, A1R)拮抗剂DPCPX，5-ITU抑制自发性发作的作用消失。3）杏仁核微量注射KA模型中，局灶性痫样放电发作局限于ADK过度表达的海马CA3和杏仁核部位(“ADK相关发作”），未见放电向海马CA1、齿状回（dental gyrus, DG ）和大脑皮层传播；给予A1R拮抗剂DPCPX，可见CA3和杏仁核放电同步化，并向CA1、DG和大脑皮层传播，并出现行为学发作。痫样放电发作的局灶性原因考虑可能是病灶周围正常脑组织内源性腺苷作用于A1R，阻滞了痫性发作的传播。上述研究提示，ADK表达水平上调减低了腺苷作用，对癫痫发生起重要的调控作用。4）During和Spencer在1992年对腺苷微量透析研究发现，癫痫患者在发作间期，海马致痫灶的腺苷基线水平较对侧海马低，提示致痫灶发作阈值低，具有产生多次癫痫发作的持久性倾向，癫痫发作时，患者海马致痫灶细胞外腺苷水平升高，而且腺苷水平在发作后不应期仍然高于基线水平，提示腺苷介导癫痫发作终止（seizure arrest）和发作后不应期（postictal refractoriness）。5）近研究发现，难治性颞叶癫痫患者海马胶质细胞ADK表达较对照明显增加，ADK蛋白定量显示癫痫患者较对照增加3倍；这一结果与微量透析研究发现癫痫患者海马致痫灶腺苷基线水平减低相一致，可以解释为海马致痫灶腺苷主要的清除酶ADK表达增高，清除腺苷增加，导致腺苷基线水平下降。6）免疫组织化学分析显示胶质瘤患者胶质瘤灶内和瘤周组织ADK表达较正常脑组织明显增高，胶质瘤III级尤为明显，ADK活性分析和蛋白定量结果均证实ADK表达增加，更为重要的是，合并癫痫发作的胶质瘤患者瘤周浸润组织ADK表达较无癫痫发作患者明显增高。提示胶质瘤患者ADK功能紊乱，瘤周浸润组织ADK过度表达导致胶质瘤相关的癫痫发作。综合上述临床研究，腺苷为基础的神经调控系统紊乱（ADK过度表达和胶质细胞纤维化）参与了癫痫患者癫痫发生的机制，针对ADK为靶点调控腺苷系统可能是临床治疗难治性癫痫的新途径。

5.针对新靶点研发抗癫痫药物的实验进展

鉴于ADK过度表达导致的脑内腺苷水平下降参与癫痫发作的发病机制，以及系统给药调控腺苷水平具有明显的外周副作用，脑内局部增加腺苷（adenosine augmentation therapies, AATs）途径成为治疗药物难治性癫痫有效可行的选择：近研究发现，4种AATs途径能够有效的控制癫痫发作—1）脑内移植释放腺苷的聚合物（polymer）：Wilz发现局部释放腺苷的聚合物能明显阻滞电点燃大鼠的癫痫发生，并且呈腺苷剂量依赖性；Szybala在另一项研究中发现释放腺苷的聚合物不仅具有抑制发作发生，也具有抗癫痫发生的疗效；2）脑内移植释放腺苷的细胞：失活幼龄仓鼠肾（baby hamsterkidney, BHK）成纤维细胞和小鼠C2C12成肌细胞ADK基因，导致ADK缺失；ADK缺失的BHK或C2C12成肌细胞每小时释放腺苷20ng/105；分别在脑内移植这两种细胞对癫痫发作具有明显的抑制作用；3）脑内移植释放腺苷的干细胞：Fedele等通过同源重组方法缺损小鼠胚胎干细胞（mice embryonic stemcells，mESCs）的ADK等位基因，制备了代可以释放腺苷的ADK-/- mESCs，进一步诱导神经分化为神经前体细胞（neural precursor cells，NPs），用于细胞移植治疗癫痫。电点燃大鼠模型和小鼠颞叶癫痫模型实验结果均发现，脑内分泌腺苷的干细胞对癫痫发生有明显抑制作用；4）基因治疗：反义腺相关病毒8（adeno-associated virus 8，AAV8）基因治疗载体能够选择性下调胶质细胞的ADK表达；ADK转基因小鼠脑内注射AAV8，发现AAV8通过下调ADK转基因小鼠的ADK表达，几乎完全阻止了ADK转基因小鼠自发性重复性痫样放电发作；这是首次用反义腺相关病毒方法证实ADK是癫痫治疗的靶点，以下调ADK为基础的基因治疗可能是治疗难治性癫痫的行之有效的措施。

6.展望

目前的实验研究显示AATs治疗癫痫是合理有效的选择，不仅能抑制发作症状，更重要的是能够抗癫痫发生和缓解癫痫的自然病程，而且未见明显的副作用。在步入临床应用之前，临床前研究应当对AATs治疗癫痫措施的有效性和安全性作详尽和准确的评估：1）临床相关的动物实验；2）治疗细胞的安全性、疗效以及适宜的来源；3）治疗干预的时间窗；4）确定适当的治疗靶点；5）移植细胞的生存能力或聚合物维持释放腺苷的时间；6）评估致痫灶组织的病理变化（分子或突触的可塑性、神经元损伤以及星形胶质增生）是否影响治疗靶点。

　　另外，现阶段针对药物难治性癫痫病人治疗的措施包括手术切除致痫灶、通过刺激神经的神经调控（如迷走神经刺激、经颅磁刺激和深部脑刺激）以及酮代谢饮食。手术切除致痫灶是有效的治疗难治性癫痫措施，但只能适合一部分患者，因此，神经调控和酮代谢饮食成为药物难治性癫痫治疗的重要替代疗法。特别令人关注的是，神经调控与酮代谢饮食治疗癫痫以及其它神经系统疾病的潜在机制是调控腺苷系统,提示神经调控与酮代谢饮食治疗难治性癫痫的有效靶点是腺苷系统。进一步阐明腺苷系统在神经调控与酮代谢饮食治疗难治性癫痫的机制，也将为今后完善神经调控与酮代谢饮食措施提供新思路。

　　（参考文献略）