SCN1A基因突變分析及其與癲癇表型的關(guān)系.pdf

1、研究背景：
　　電壓依賴型鈉通道負(fù)責(zé)動(dòng)作電位的起始，在神經(jīng)元興奮性的調(diào)控中發(fā)揮重要的作用。編碼I型鈉通道α亞基（Nav1.1）的SCN1A基因與癲癇關(guān)系最為密切，其突變可以導(dǎo)致多種不同類型和不同嚴(yán)重程度的癲癇，從輕型的全面性癲癇伴熱性驚厥附加癥（GEFS+）、中間類型的部分性癲癇伴熱性驚厥附加癥（PEFS+）到嚴(yán)重的嬰兒重癥肌陣攣性癲癇（SMEI），一些少見(jiàn)病例如Lennox-Gastaut綜合征和嬰兒癲癇性腦病亦有報(bào)道與SCN1

2、A基因突變有關(guān)。
　　截止至2010年已發(fā)現(xiàn)700余例SCN1A基因突變，廣泛分布于SCN1A基因的編碼區(qū)域。以往的研究顯示SCN1A基因突變可能存在一些突變熱點(diǎn)，如CpG位點(diǎn)；另外亦有現(xiàn)象表明SCN1A基因突變可能傾向于聚集在C末端或者S5-S6的孔區(qū)。盡管如此，關(guān)于SCN1A基因突變分布的認(rèn)識(shí)仍有爭(zhēng)論，突變是隨機(jī)分布于Nav1.1通道還是集中分布于一些特殊區(qū)域如孔區(qū)仍未有定論。
　　另一方面，雖然大多數(shù)突變是新生突變，但

3、仍有5-10％的突變是家族遺傳性突變且通常是錯(cuò)義突變。絕大多數(shù)的SMEI病例是散發(fā)病例并由新生的蛋白截短突變，或者剪切位點(diǎn)突變，亦或是孔區(qū)的錯(cuò)義突變所引起；而 GEFS+則主要是由錯(cuò)義突變導(dǎo)致的家族遺傳性疾病。這些現(xiàn)象提示癲癇臨床表型的嚴(yán)重程度、SCN1A基因型可能與疾病的遺傳特征之間存在某種關(guān)系。
　　本研究將通過(guò)Meta分析研究目前所有已報(bào)道的癲癇相關(guān)的SCN1A基因突變，探尋SCN1A突變的空間與頻率分布規(guī)律，以及探討癲癇類

4、型的遺傳特征與SCN1A基因型、臨床表型之間是否存在相關(guān)關(guān)系。
　　方法：
　　收集2012年1月前所有已報(bào)道的與癲癇相關(guān)的SCN1A基因突變，建立一個(gè)完善且全面的SCN1A突變數(shù)據(jù)庫(kù)。利用下列3個(gè)索引詞在PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)里檢索相關(guān)文獻(xiàn)：“SCN1A”、“Nav1.1”及“sodium channelα1 subunit”。同時(shí)，利用兩個(gè)公開(kāi)的SCN1A突變網(wǎng)站，“Variation Database of SCN1A”與

5、“SCN1A Infobase”，查閱并收集相關(guān)的SCN1A突變。所有突變均用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)命名法進(jìn)行命名，并對(duì)每一個(gè)突變數(shù)據(jù)及其相應(yīng)的臨床信息反復(fù)進(jìn)行交叉比對(duì)以避免同一數(shù)據(jù)的重復(fù)。
　　基于該突變數(shù)據(jù)庫(kù)，利用Meta分析研究特異性SCN1A突變位點(diǎn)與重復(fù)突變位點(diǎn)的特征，分析堿基置換突變的規(guī)律、CpG位點(diǎn)的突變頻率，SCN1A突變?cè)诟魍怙@子及各結(jié)構(gòu)區(qū)域的分布特點(diǎn)，總結(jié)SCN1A突變的特點(diǎn)及其規(guī)律，以探尋SCN1A突變率高的原因。

6、>　　并利用Meta分析研究所有具有詳細(xì)臨床資料的SCN1A突變數(shù)據(jù)，分析家族性病例及其外顯率在各癲癇表型及SCN1A基因型中的特點(diǎn)及其規(guī)律，探討各癲癇表型的遺傳特征與SCN1A基因型的關(guān)系。
　　結(jié)果：
　　本研究建立的癲癇相關(guān)的SCN1A突變數(shù)據(jù)庫(kù)共收集935個(gè)不同的雜合突變，累及1255例散發(fā)性或家族性病例。錯(cuò)義突變是最常見(jiàn)的突變類型，占所有突變病例的45.3%（569/1255）；其次是移碼突變230例，占18.3%

7、；無(wú)義突變213例，占17.0%。而由SCN1A突變引起的最常見(jiàn)的癲癇類型是SMEI，共934例，占全部突變病例的74.4%。若將不典型的SMEI類型（如邊緣型SMEI、兒童難治性癲癇伴全面性強(qiáng)直陣攣發(fā)作）納入SMEI類型中，則幾乎10個(gè)具有SCN1A基因突變的病人中就有9個(gè)患有這種災(zāi)難性的癲癇綜合征（84.5%）。
　　在這935例雜合突變中，有136個(gè)（14.5%）突變是重復(fù)突變，反復(fù)多次出現(xiàn)在456個(gè)不同的病例中。73.2%

8、的重復(fù)無(wú)義突變以及43.0%的重復(fù)錯(cuò)義突變均是由CpG位點(diǎn)上的甲基化的胞嘧啶（C）經(jīng)自發(fā)脫氨基作用替換成胸腺嘧啶（T）。無(wú)義突變中最常見(jiàn)的堿基置換是C>T的替換，占56.8%（121/213）；而錯(cuò)義突變中最常見(jiàn)的突變形式是G>A的替換，占21.6%（123/569）。錯(cuò)義突變?cè)?號(hào)及23號(hào)外顯子上具有較高的突變密度（分別為每100bp中16個(gè)和14個(gè)突變位點(diǎn)），而在12號(hào)外顯子上尚無(wú)錯(cuò)義突變的報(bào)道。進(jìn)一步的研究顯示錯(cuò)義突變?cè)诳讌^(qū)和電壓

9、感受區(qū)具有較高的突變密度（分別為每100aa中40個(gè)和35個(gè)突變位點(diǎn)）。無(wú)義突變、移碼突變及剪切位點(diǎn)突變?cè)赟CN1A的外顯子及其編碼蛋白Nav1.1上均未見(jiàn)有明顯的高突變密度區(qū)域。
　　為研究SCN1A基因型、臨床表型與遺傳特征之間的相關(guān)性，利用Meta分析研究突變數(shù)據(jù)庫(kù)中884例具有詳細(xì)臨床資料的SCN1A突變數(shù)據(jù)。家族遺傳性突變?cè)赟CN1A相關(guān)性癲癇中僅占11.5%，與癲癇臨床表型的嚴(yán)重程度及SCN1A基因型具有負(fù)相關(guān)。就癲癇

10、的臨床表型而言，家族遺傳性突變的比例在 GEFS+病例中占100%，PEFS+中占68.4%，邊緣型SMEI中占9.5%以及在SMEI中占7.5%（p<0.01）。而對(duì)于SCN1A的基因型而言，錯(cuò)義突變中為家族遺傳性突變的比例為19.0%，剪切位點(diǎn)突變中為7.8%，蛋白截短突變中為4.2%，基因組重排突變中為9.3%（p<0.01）。在具有重癥表型或者破壞性突變的家族中具有較少受影響的后代及個(gè)體的趨勢(shì)。相比于臨床表現(xiàn)的巨大差異，外顯率反

11、而在各臨床表型間或者各基因型間均沒(méi)有明顯差異，提示SCN1A基因突變致癇具有顯性效應(yīng)。嵌合突變?cè)诩易逍許MEI中占44.2%，而SMEI在由破壞性突變所導(dǎo)致的家族性病例中所占的比例較高。
　　結(jié)論：
　　CpG位點(diǎn)的高突變性以及錯(cuò)義突變的不均勻分布表明癲癇中SCN1A突變的發(fā)生及分布并不是隨機(jī)的。錯(cuò)義突變?cè)诳讌^(qū)及電壓感受區(qū)的高突變密度提示可能與SCN1A編碼蛋白Nav1.1通道的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系（構(gòu)效關(guān)系）有關(guān)。
　　在