发育性癫痫性脑病（Developmentalandepilepticencephalopathies）通常与发育迟缓或退化、难治性癫痫和脑电图异常有关。发育性癫痫性脑病的预后差受频繁的癫痫样活动以及遗传变异的直接影响。
成纤维细胞生长因子同源因子(Fibroblastgrowthfactorhomologousfactors,FHFs)是调节脑和其他组织中电压门控钠通道(Nav)的细胞内蛋白。FHF功能障碍与包括癫痫在内的神经障碍有关。X连锁的FHF2基因（也被称为FGF13）具有选择性的第一外显子，这些外显子产生多种N端序列不同的蛋白质异构体。这些变异位于FHF2A失活颗粒的高度保守残基上，与Nav通道固有的快速失活机制相竞争。
电压激活钠通道（Nav）在兴奋性组织中动作电位的产生和传播起着重要的作用。Nav通道及其调控因子的变异是导致发育性癫痫性脑病的主要原因。FHF基因具有多个转录起始位点。备选的第一个外显子产生具有可变N末端结构域的多种同工型。这些同工型的定位和调节Nav通道的能力不同。FHF2基因定位于Xq26.3-q27.1，在成人大脑发育过程中高度表达。FHF2还表达于内分泌组织，卵巢，骨骼肌和心肌组织的发育。FHF2与多种功能有关，包括微管稳定性，轴突发生，神经元迁移，神经元发育，心脏传导和产热作用。前期关于FHF2基因变异可导致癫痫性脑病的研究罕见。
年11月26日，英国卡迪夫大学AndrewE.Fry课题组在AmericanJournalofHumanGenetics上发表了题为《MissensevariantsintheN-terminaldomainoftheAisoformofFHF2/FGF13causeanX-linkeddevelopmentalandepilepticencephalopathy》的研究论文，首次报道了FHF2基因变异是发育性癫痫性脑病的一个原因，并强调了FHF2A亚型在调节Nav通道功能中的关键作用。
该研究通过全外显组或全基因组测序，在5个不同的家系里的7例患有早发癫痫性脑病的患儿中鉴定出FHF2基因的杂合(heterozygous)突变。这些患儿多数在婴儿早期即出现癫痫发作，随后表现出严重的智力障碍或全面性发育落后，均为难治性癫痫。
FHF2A基因变异的家系图和位置（图1）
A家庭中患儿1和患儿2为同胞兄妹，B家庭中患儿3和患儿4为同胞兄弟，C家庭中仅有患儿5，5例患儿均携带相同的FHF2基因新生变异位点（NM_.5:c.31CT/p.Arg11Cys)。患儿6携带邻近的变异位点（NM_.5:c.41GC/p.Arg14Thr）。患儿7医院张月华教授课题组提供，该患儿于赛福基因公司行家系全基因组测序，结果显示为FHF2基因新生变异（NM_.5:c.32GC/p.Arg11Pro），并提示先证者存在嵌合现象（14/26）。
患儿2-4以及患儿6均诊断为孤独症谱系障碍。5例在新生儿期出现呼吸暂停和紫绀。癫痫发作主要表现为局灶性发作，常继发全面性发作。以及其他的发作类型，包括癫痫痉挛发作、强直发作、痴笑发作、失神发作、失张力发作和全面性强直阵挛发作。局灶性发作包括：运动特征（眼球震颤或头部偏斜）、呼吸暂停和口腔消化道自动征（咀嚼或反复吞咽）。自主特征包括流口水、发作性呕吐和皮肤潮红。脑电图发现部分患儿有颞叶病灶。癫痫发作对多种抗癫痫药物（AED）具有耐药性。2例患儿已植入迷走神经刺激器。在婴儿期头颅核磁共振扫描结果均正常。患儿2在6岁时的头颅MRI和患儿7在3岁时的头颅MRI均发现了脑萎缩。患儿4在13岁时进行3T头颅MRI，显示海马体和头部对称性T2高强度，内部结构模糊。
（FHF2A蛋白N端结构域突变体的功能研究表述）图2
FHF2外显子1A错义变体位于已知的残基上可导致Nav通道阻塞。Nav通道在闭合（或静止）、开放和失活状态之间循环（图2A）。从静息电位到Nav通道激活电压阈值的膜去极化状态从而触发了从闭合状态到打开状态的转变。在失活发生之前，通道打开大约一毫秒。大多数通道被Nav通道内部机制灭活，但大约三分之一的通道可被FHF蛋白A亚型的N端结构域所含的“失活颗粒”灭活。通道可在膜的超极化后恢复（或重新复制）到闭合状态。
从固有的Nav失活机制恢复在10毫秒内完成，而从FHF介导的失活恢复需要数百毫秒。通道也可以直接从封闭状态进入失活状态（“稳态”失活）。FHF蛋白A亚型对Nav通道的失活机制具有抑制和促兴奋的混合作用。Nav通道的循环开放促使FHF蛋白调控通道的阻滞。这有助于在一组动作电位后立即降低Nav通道的可用性。
通过这种抑制机制，FHF蛋白A亚型可诱导尖峰频率适应，也被称为调节。调节的一个潜在功能是防止神经网络的持续兴奋和癫痫发作。相反，FHF蛋白A亚型还可诱导Nav通道电压依赖性的去极化偏移，以实现稳态失活。这是促兴奋性的，因为它限制了静息电位下通道的稳态失活。FHF蛋白A亚型的另一个促兴奋作用是在膜去极化和动作电位启动过程中减缓通道固有的快速失活。
研究中测试了FHF2A蛋白突变体调节Nav1.6稳态失活的电压依赖性的能力。如图2H所示，（R11C）和FHF2A（R14T）将通道稳态失活的V1/2分别提高了17mV和19mV，这在统计学上与FHF2A野生型介导的Nav1.6失活的18mVV1/2升高没有区别。但是，FHF2AN端的功能获得性变异导致钠离子通道放电量增加（图2F），由失活状态恢复为开放状态的时间减少（图2G），从而导致神经元过度兴奋。
因此，与DEE相关的变异体保留了FHF2A的这种促兴奋特性，同时抑制了FHF2A可以减弱激活的钠通道长期失活机制。FHF2外显子1A错义变异加入了在癫痫性脑病中报道的越来越多的异位-特异性变异。约30%的新生儿癫痫基因具有脑表达的替代编码区，提示亚型特异性变异相对常见。然而，由于panel设计和基因组注释的问题，替代转录本中的变异很容易被遗漏或误解。这可能是FHF2基因变异可导致发育性癫痫性脑病直到现在才被发现的原因。
结论
该研究发现FHF2A基因N端的半合和杂合错义变异是导致婴儿发育性癫痫性脑病的原因。功能研究结果表明，这些变异体可导致功能增强，因为它们破坏了FHF2A蛋白，从而导致Nav通道长期失活的能力，同时保留了FHF2A的兴奋特性。我们的研究为FHF2A在调节Nav通道功能和神经元兴奋性中的关键作用提供了证据。
赛福说
对于每一个新基因，其背后都有一段有趣的发现之旅。文章中的患者7大约一年前在赛福做的家系全外，但由于FGF13这个基因没有任何关联疾病报道，于是它被淹没在众多临床意义未明(VUS)的基因变异中。由于患者的临床表型，张月华教授高度怀疑遗传性病因，于是又送检了家系WGS，希望能够帮助患者找到致病原因。这时结果中患者FGF13基因的新发变异再度进入解读人员的慧眼。经过认真的文献查询和分析发现，虽然该基因没有任何疾病关联研究，但同家族系列基因FGF12基因为已知明确引发神经发育类疾病(DEE,Developmentalandepilepticencephalopathy47,MIM:)。于是我们想通过genematcher平台询问同行们是否发现过该基因变异引发的相同临床表现的患者以确定该基因变异的致病性。询问发出后，英国卡迪夫大学的Fry教授马上发来邮件，告知他的实验室正在研究该基因变异，并询问是否愿意加入该研究。于是便有了大家现在看到的，关于FGF13基因与疾病明确关联的第一篇文章的诞生。
参考文献：Fry,A.E.etal.MissensevariantsintehNterminaldomainoftheAisoformofFHF2/FGF13causeanX-linkeddevelopmentalandepilepticencephalopathy.AJHG.:1-10.预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇