【神经系统疾病研究】KCNB1基因变异相关发育性癫痫性脑病的临床特点分析
学术
健康
2024-11-22 18:02
北京
本文刊于：中华儿科杂志, 2024, 62(11): 1064-1070DOI: 10.3760/cma.j.cn112140-20240429-00299作者：曾琦 杨莹 程苗苗 王婷 谭全桢 刘昌昊 杨小玲 廖建湘 张月华单位：北京大学第一医院儿童医学中心，深圳市儿童医院神经内科通信作者：张月华，Email：zhangyhdr@126.com![]()
封面图：《山洪倾泻》 作者：龚书瑶 女，9岁 江苏省南通市第三附属小学
摘要
目的总结KCNB1基因变异相关癫痫和（或）发育落后患儿的临床特点。
方法病例系列研究，选取2015年7月至2024年6月在北京大学第一医院儿童医学中心和深圳市儿童医院神经内科诊治的24例KCNB1基因变异相关癫痫和（或）发育落后的患儿，对患儿的癫痫发作表现、脑电图和基因检测结果等进行分析。
结果24例患儿KCNB1基因变异均为新生变异，包括20个不同的变异位点，其中错义变异15个、移码变异3个、无义变异2个，7个变异尚未见报道。24例发育性癫痫性脑病患儿中男14例、女10例，末次随访年龄9月龄至13岁9月龄。21例（88%）患儿有癫痫发作，癫痫起病年龄为1月龄至7岁，其中76%（16/21）在2岁前发病。癫痫发作类型包括局灶性发作15例（71%），癫痫性痉挛发作、肌阵挛发作和全面强直阵挛发作各6例，不典型失神发作4例，肌阵挛失张力发作1例，17例（81%）发作有丛集性特点。5例有局灶性发作伴意识障碍持续状态史。24例患儿均有不同程度发育落后，其中3例仅表现为发育落后。21例有癫痫发作的患儿脑电图均存在异常，其中发作间期局灶性或多灶性放电20例，广泛性放电10例，高峰失律2例，睡眠中癫痫性电持续状态3例。24例患儿中，5例颅脑磁共振成像显示有异常。21例有癫痫发作的患儿中，12例（57%）发作已控制。
结论KCNB1基因变异以新生错义变异为主，多数患儿有癫痫发作，少数可仅表现为发育落后。癫痫多数在2岁前起病，以局灶性发作最常见，约80%的患儿发作有丛集性特点。虽然多数患儿癫痫发作可控制，但仍有不同程度的发育落后，符合发育性癫痫性脑病的特点。
KCNB1基因位于染色体20q13.13，编码电压门控钾通道亚基Kv2.1。2014年Torkamani等 ［ 1 ］ 首次报道KCNB1基因为癫痫性脑病的致病基因。随后，国内外陆续有学者报道其他KCNB1基因变异相关的发育性癫痫性脑病（developmental epileptic encephalopathy，DEE）和发育性脑病（developmental epileptic，DE）病例 ［ 2 , 3 ］ 。本研究对北京大学第一医院和深圳市儿童医院收集的KCNB1基因变异相关癫痫和（或）发育落后患儿的临床表型进行分析，总结我国KCNB1基因变异DEE患儿的基因变异特点和临床表型特点，并初步探讨基因型与表型的相关性。
一、对象
病例系列研究。收集2015年7月至2024年6月在北京大学第一医院儿童医学中心和深圳市儿童医院神经内科门诊及病房诊治的癫痫和（或）发育落后的患儿，以无获得性脑损伤病因且基因检测发现KCNB1基因变异24例患儿为研究对象。本研究已通过北京大学第一医院伦理委员会的批准，编号：2012［453］。患儿监护人均签署知情同意书。1.基因变异检测：采用家系全外显子组测序检测患儿的基因变异，采用Sanger测序的方法验证患儿及其父母相关变异位点。2.病例资料：从医院遗传性癫痫患儿临床资料登记表中获取患儿姓名、性别、出生日期、民族、发病年龄、发作表现、围生期情况、既往史、智力及运动发育情况、家族史、用药史及辅助检查结果，回顾性分析患儿的癫痫发作表现、视频脑电图（electroencephalogram，VEEG）结果、头颅磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）结果、治疗及预后情况。数据采用描述性分析，计量资料用中位数及范围描述，计数资料以例（%）表示。24例KCNB1基因变异均为新生变异，基因变异位点见 表1 。共发现20个不同类型的杂合变异（Genbank序列号为NM_004975.4），其中错义变异15个（75%）、移码变异3个、无义变异2个（ 图1 ）。1个变异位于外显子1上，其余19个位于外显子2上；1个位于蛋白质的N端，1个位于S1和S2之间的胞外连接环，6个位于跨膜区S3~S4，10个位于S5~S6形成的孔结构域，2个位于C端。13个为已报道的致病变异［c.1142G>A/p.G381E、c.931G>A/p.A311T、c.814C>T/p.P272S、c.1045G>T/p.V349F、c.934C>T/p.R312C、c.935G>A/p.R312H、c.1747C>T/p.R583*、c.1107G>A/p.W369*、c.1088delG/p.S363Tfs*13、c.1237G>A/p.V413I、c.1183G>A/p.G395R、c.937C>T/p.H313Y、c.629C>T/p.T210M］，其余7个为新发现的变异［c.1223C>T/p.P408L、c.1713delT/p.L572Cfs*38、c.1094delC/p.P365Qfs*11、c.119T>C/p.L40P、c.815C>T/p.P272L、c.1087A>G/p.S363G、c.1109G>T/p.W370L］。R312C和G381E各见于2例患儿，R312H见于3例患儿。![]()
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注：S1~S6代表跨膜区；N代表蛋白质氨基端；P代表孔道螺旋；S代表孔选择性过滤器；C代表蛋白质羧基端；红色代表错义变异；紫色代表无义变异；绿色代表移码变异；下划线代表该变异见于2例或3例患儿；边框代表携带该变异的患儿无癫痫发作，仅表现为发育落后1.一般情况：24例患儿中21例在北京大学第一医院就诊，3例在深圳儿童医院就诊，均为汉族，其中男14例、女10例，末次随访年龄9月龄至13岁9月龄。2例为早产儿出生胎龄分别为35 +和36 +周，其余均为足月出生，围生期无特殊病史。例10患儿的父亲和祖父有热性惊厥史，其余患儿均无癫痫或热性惊厥家族史。所有患儿均无特殊面容，体格检查发现肌张力减低6例，肌张力增高3例。2.癫痫发作特点： 表1 可见21例（88%）患儿有癫痫发作，癫痫起病年龄范围为1月龄至7岁，中位数1岁1月龄，其中16例（76%）在2岁前发病。21例患儿的癫痫发作具有多种发作类型，其中局灶性发作15例（71%），癫痫性痉挛6例（29%），肌阵挛发作6例（29%），全面强直阵挛发作6例（29%），不典型失神发作4例（19%），肌阵挛失张力发作1例。5例（例3~4、9、17、24）患儿病程中出现过癫痫持续状态，表现为局灶性发作持续10~40 min，伴意识障碍。17例（81%）发作有丛集性（即12 h内发作≥3次）的特点。8例病程中曾出现发热诱发发作，其中4例（例2、3、10、19）发作有明显热敏感特点，包括1例（例10）仅表现为热性惊厥者，其2岁6月龄至4岁3月龄共出现5次发热诱发的发作，均为低热时发作（体温38 ℃左右）。3.其他神经系统表现：24例患儿均有不同程度智力、运动发育落后，其中3例（例5、8和13）仅表现为发育落后，末次随访年龄6岁至7岁11月龄，尚未观察到癫痫发作，其余21例患儿在癫痫起病前均已观察到不同程度智力、运动发育落后。23例患儿在3~8月龄抬头；22例在6月龄至2岁6月龄独坐；18例（75%）患儿在1岁1月龄至4岁独走，6例尚不能独走（例23末次随访年龄为9月龄，例1、4、9、15、23末次随访年龄为2岁2月龄至5岁）；例9未实现任何运动发育里程碑。17例在1岁3月龄至7岁开始有意识说话，但大多数语言进步缓慢，其中2例患儿分别在6岁5月龄（例17）和13岁9月龄（例3）随访时家长诉可基本完成日常表达，例10在8岁6月龄能完成10个字以内的句子，例5在7岁能完成5~6字句子，例21在6岁11月龄能完成3~5字句子，其余患儿的语言发育基本停滞在简单称谓；7例尚不会有意识说话（例23末次随访年龄为9月龄，例1、4、9、14、16、19末次随访年龄为2岁2月龄至5岁）。5例患儿有多动表现，2例患儿有孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder，ASD）样表现如玩手、搓手、眼对眼交流少。4.脑电图和颅脑影像学表现：24例患儿均完成至少1次VEEG检查。21例有癫痫发作的患儿均存在脑电图异常，其中脑电图背景活动慢10例，11例正常；除例10外20例发作间期有局灶性或多灶性放电，包括3例（例3、16和24）出现睡眠中癫痫性电持续状态（electrical status epilepticus during sleep，ESES）；10例有广泛性放电；2例有高峰失律。10例监测到临床发作，其中癫痫性痉挛6例、肌阵挛发作4例、不典型失神发作4例、局灶性发作2例、肌阵挛失张力发作1例。3例无癫痫发作的患儿中，例8脑电图提示多灶性痫样放电，其余2例脑电图正常。24例患儿均行颅脑MRI检查，5例（21%）有异常，包括额颞区蛛网膜下腔增宽2例（例1、20），脑沟增深2例（例1、4），脑白质髓鞘化延迟2例（例2、15）。5.临床诊断：21例KCNB1基因变异的癫痫患儿中诊断婴儿癫痫性痉挛综合征（infantile epileptic spasm syndrome，IESS）3例（例4、6和9），其余18例均为非特异性DEE。3例仅表现为发育落后的患儿诊断为DE。21例有癫痫发作的KCNB1基因变异患儿携带的18个变异中15个为错义变异，其余3个为无义或移码变异，其中有1个位于蛋白质的N端，1个位于S1和S2之间的胞外连接环，6个位于跨膜结构域S3（2个）和S4（4个），10个位于孔区包括3例携带截短变异且有癫痫发作患儿。例5、8和13无癫痫发作，分别携带移码变异L572Cfs*38、无义变异R583*和错义变异R312C，其中2个截短变异L572Cfs*38和R583*均位于KCNB1蛋白的C端（ 图1 ）。例8、10携带相同KCNB1基因变异R312C，其中例8无癫痫发作，但脑电图提示多灶性放电，而例10诊断为热性惊厥，脑电图未见痫样放电。例1、9携带相同变异G381E，其中例1表型为DEE，例9表型为IESS。例11、19和22携带相同变异R312H，表型均为DEE，例11、19分别在1月龄和1岁4月龄开始出现癫痫发作，发作类型均为肌阵挛和全面强直阵挛发作，而例22在5岁9月龄开始出现癫痫发作，发作类型分别为局灶性发作和癫痫性痉挛发作。四、抗癫痫发作药物（anti-seizure medication，ASM）治疗情况21例有癫痫发作的KCNB1基因变异患儿末次随访年龄为9月龄至13岁9月龄，1例（例10）热性惊厥患儿未使用ASM；例19均为发热诱发发作，脑电图异常，但家长未同意使用ASM；7例尝试1~2种ASM；12例（57%）尝试3~9种ASM或其他治疗包括甲泼尼龙冲击治疗、促肾上腺皮质激素和生酮饮食。21例患儿中12例（57%）癫痫发作缓解≥6个月，缓解年龄6月龄至13岁3月龄；9例患儿发作尚未缓解，末次随访年龄为9月龄至9岁10月龄。12例发作缓解的患儿中，2例未使用ASM患儿分别已4年（例10）和9个月（例19）未观察到癫痫发作；2例（例17、20）单用左乙拉西坦控制；1例（例11）单用丙戊酸钠控制；2例（例12、15）联用2种ASM控制（丙戊酸钠联合拉莫三嗪或丙戊酸钠联合托吡酯）；其余5例（例3~4、7、16、21）均使用≥3种ASM（丙戊酸钠、托吡酯联合氨己烯酸，丙戊酸钠、托吡酯联合氯巴占，左乙拉西坦、拉考沙胺联合吡仑帕奈，丙戊酸钠、托吡酯、氯巴占联合生酮饮食，奥卡西平、拉莫三嗪、氯巴占联合生酮饮食各1例）。9例发作尚未缓解的患儿中，2例尝试2种ASM，其余7例尝试≥3种ASM。5例患儿尝试生酮饮食，其中例16控制，例3发作频率减少50%以上，例2、11和22发作无明显减少。12例发作缓解患儿在发作控制后运动和语言发育均有明显进步，其中运动进步更明显。1例仅有发育落后但脑电图异常患儿（例8）5岁5月龄使用左乙拉西坦，5个月后自行停用，末次随访年龄7岁11月龄，仍未观察到癫痫发作。KCNB1基因包含2个外显子，858个氨基酸，有6个跨膜结构域（S1~S6），S1~S4形成电压传感器，S5~S6形成蛋白质的孔区（S5-P-S6）。Kv2.1介导可兴奋细胞膜中的跨膜钾转运，在大脑、胰腺和心血管系统中呈高表达，在海马和皮层锥体神经元整流器钾电流延迟中起主要作用，有助于调节神经元、肌肉细胞和内分泌细胞中的动作电位复极化以及重复动作电位放电的持续时间和频率，并在整个大脑电兴奋性的稳态衰减中发挥作用 ［ 4 ］ 。Kv2.1可形成四聚体钾选择性通道，钾离子可根据其电化学梯度通过该通道，从而介导外向电压延迟整流钾电流，由此响应膜去极化而呈现出快速激活和缓慢失活 ［ 5 ］ 。DEE是由于潜在发育性异常病因和癫痫性异常双重作用导致。而DE是指发育落后和倒退与癫痫发作和癫痫样放电无关 ［ 6 ］ 。自2014年以来，国外已报道近百例KCNB1基因变异导致的DEE或DE病例。文献报道，KCNB1基因变异以错义变异为主，且主要为新生变异，遗传性变异较罕见 ［ 6 , 7 , 8 ］ 。本研究24例患儿携带的KCNB1基因变异均为新生变异，共发现20个不同的KCNB1基因变异，主要分布在蛋白质的跨膜区S4和孔区，无明确热点变异。文献报道，78%的KCNB1基因变异为错义变异，提示错义变异较常见 ［ 6 ］ 。在本研究发现的18个KCNB1基因变异中，15个为错义变异，其他相对少见的变异类型有移码变异和无义变异，尚未发现有剪切位点变异或基因内的片段缺失或重复等变异类型。文献报道，84%的KCNB1基因变异患者存在癫痫发作 ［ 2 ］ 。本研究88%的KCNB1基因变异患儿有癫痫发作，提示癫痫发作是KCNB1基因变异常见的表型之一，与文献报道一致。21例有癫痫发作患儿的首次癫痫发作年龄从新生儿期至学龄期，76%在2岁前起病，中位年龄为1岁1月龄，与文献报道的中位年龄1岁非常接近 ［ 7 ］ 。本研究中最晚1例癫痫起病年龄为7岁，而文献中报道的KCNB1基因变异患儿的癫痫起病年龄最晚为25岁，可能与本组研究对象为儿童有关 ［ 6 ］ 。文献报道，全面强直阵挛发作为KCNB1基因变异患儿最常见的癫痫发作类型，局灶性发作次之 ［ 7 ］ 。另有文献报道，80%KCNB1基因变异患者的首次发作为全面性发作，包括癫痫性痉挛、强直或强直阵挛发作、不典型失神发作、肌阵挛发作和失张力发作 ［ 6 ］ 。然而，本研究中局灶性发作为KCNB1基因变异患儿最常见的发作类型，见于71%的患儿，再为肌阵挛发作、全面强直阵挛发作和癫痫性痉挛，各见于约30%的患儿，其他相对少见的发作类型包括不典型失神发作和肌阵挛失张力发作均为全面性发作。文献报道，在9例KCNB1基因相关癫痫患者中，6例有发热相关癫痫发作，提示KCNB1基因变异患者的癫痫大多有热敏感性 ［ 9 ］ 。本研究21例有癫痫发作的患儿中，仅4例患儿有明显热敏感特点，提示热敏感不是KCNB1基因变异患儿癫痫发作的主要特点，其中例10患儿2岁6月龄至4岁3月龄有5次热性惊厥，末次随访8岁6月龄，尚未出现无热发作，结合患儿脑电图未监测到癫痫样放电以及患儿父亲和祖父有热性惊厥史而未携带相同KCNB1基因变异，推测患儿热性惊厥可能与KCNB1基因变异无关，而该例患儿的发育落后与KCNB1基因变异相关。本研究除例10外，其余20例癫痫患儿发作间期均监测到局灶性或多灶性放电，近一半的患儿也监测到广泛性放电。文献报道，20%KCNB1基因变异患者在睡眠期间有脑电异常激活 ［ 6 ］ ，24%可出现ESES或慢波睡眠期持续棘慢波 ［ 2 ］ 。本研究3例脑电图提示ESES，提示ESES现象可能是KCNB1基因变异的脑电图特点。本研究3例无癫痫发作的患儿中，有1例脑电图提示多灶性痫样放电，末次随访年龄为7岁11月龄，尚未出现癫痫发作，提示长期随访的必要性。文献报道，约24% KCNB1基因变异患者头颅MRI存在异常，其中大脑皮层和皮层下的非特异性表现和中度萎缩常见 ［ 6 ］ 。本研究有5例（21%）患儿颅脑影像学异常，表现为额颞区蛛网膜下腔增宽、脑沟增深和脑白质髓鞘化落后，提示脑发育不良可能。Muir等 ［ 10 ］ 在IESS患者中检测出KCNB1基因变异。本研究有3例患儿明确诊断为IESS，提示该癫痫综合征为KCNB1基因变异导致的常见的癫痫综合征之一。国外多中心研究报道，70%的KCNB1基因变异患者的癫痫呈难治性 ［ 7 ］ 。本研究中21例KCNB1基因变异的癫痫患儿中，12例（57%）末次随访时发作缓解，其中5例使用≥3种ASM控制，而发作尚未缓解的9例患儿中有7例已尝试≥3种ASM或其他抗癫痫治疗，同样提示KCNB1基因变异导致的癫痫多呈难治性。有6例患儿采用丙戊酸钠单药治疗或丙戊酸钠联合其他ASM控制发作，提示丙戊酸钠可能为KCNB1基因变异相关癫痫较为有效的药物。2022年Hu等 ［ 11 ］ 也报道2例KCNB1基因变异患儿对丙戊酸添加治疗反应好，后期可在更大KCNB1基因变异队列中进一步验证丙戊酸钠的疗效。文献报道，生酮饮食对KCNB1基因变异患儿的癫痫部分有效 ［ 2 ］ ，本研究5例患儿尝试生酮饮食，其中1例发作控制、1例发作明显减少，提示生酮饮食是KCNB1基因相关难治性癫痫较为推荐的治疗方法。本研究24例患儿均有不同程度的发育落后，提示KCNB1基因变异患儿大多预后不良。文献报道，76%的KCNB1基因变异患儿能独立行走 ［ 6 ］ 。Berg等 ［ 12 ］ 调查33例2岁以上KCNB1基因变异相关DEE患者后发现，27%能独走，42%能独走、跑和跳，24%无任何语言，29%会2字的词语，其余约一半患者会≥3字词语。本研究中，75%的患儿在4岁前独走，但大部分患儿的语言表达在末次随访时仍仅会简单叠词，提示KCNB1基因变异对语言发育的影响较运动发育影响更大。国外学者报道，在长期随访中，无论癫痫发作是否得到控制，KCNB1基因变异患者仍会存在中度或重度认知功能障碍 ［ 13 ］ 。但本研究发现所有发育落后患儿在发作控制后，发育较前有明显进步，强调了积极控制癫痫发作对改善发育落后程度的重要性。文献报道，近一半的KCNB1基因变异患儿存在注意力问题，72%存在ASD，提示注意力障碍和ASD是KCNB1基因变异患者的常见表型 ［ 14 ］ 。然而，本研究仅发现2例患儿有ASD样行为，家长均表示患儿有主动与人交流的意愿，提示ASD样表现可能为发育落后引起的交流障碍可能性大。本研究中虽有患儿存在多动表现，但这些患儿均存在发育落后，不能诊断为注意缺陷多动障碍。本研究3例无癫痫发作的患儿携带的变异中，有2个为无义或移码变异，其余1个为错义变异，提示截短变异出现癫痫发作少见。文献也报道，与截短变异相比，癫痫在错义变异患者中更常见，且携带错义变异的癫痫患者比非错义变异的癫痫患者更易出现耐药 ［ 6 ］ 。携带导致单倍体剂量不足的KCNB1基因截短变异的患者预后最好，而携带导致功能完全缺失或显性负性效应KCNB1基因变异的个体往往癫痫发作更严重 ［ 9 ］ 。与携带KCNB1基因截短变异的患者相比，携带错义变异的患者常常出现更严重的癫痫表型，且位于C端结构域中的截短变异常与较轻的癫痫表型有关 ［ 7 ］ 。N末端结构域的截短变异体可能与较轻的癫痫和发育问题相关 ［ 8 ］ 。本研究中2例携带截短变异且无癫痫发作患儿的变异均位于蛋白质C端，而3例携带截短变异且有癫痫发作的患儿的变异均位于孔区，均呈难治性癫痫，说明截短变异的表型也与所处的功能结构域密切相关。尚无法根据错义变异在蛋白质结构域上的定位建立基因型-表型相关性 ［ 15 ］ 。本研究中，KCNB1基因变异R312C、R312H和G381E各见于2例或3例患儿，但患儿的癫痫起病时间、发作类型及预后存在很大差异，提示携带相同KCNB1基因变异的患者的表型也可存在明显异质性。Calhoun等 ［ 16 ］ 报道，KCNB1基因变异I199F可导致激活的电压依赖性改变，造成钾离子通道功能降低。Saitsu等 ［ 17 ］ 报道，位于电压传感器结构域S4的变异R306C可诱导与野生型通道相似的电流，但会破坏传感器的敏感性和协作性，而位于孔结构域S6的变异G401R则对野生型通道产生显性负性影响，并消除内源性电流。Bortolami等 ［ 18 ］ 发现，携带KCNB1基因变异R312H的小鼠与KCNB1基因无功能小鼠有相似的表型，而该变异是在DEE患儿中发现的，提示导致DEE的KCNB1基因变异可能导致功能缺失。上述研究均提示KCNB1基因变异多导致功能缺失致病，其中显性负性效应较常见。然而，Veale等 ［ 19 ］ 也报道了1个位于N端的KCNB1基因变异P17T，该变异导致功能获得，对应的患者表型为发育落后，无癫痫发作，其为罕见的功能获得性KCNB1基因变异。Kang等 ［ 20 ］ 通过功能研究证实，大多与疾病相关的KCNB1基因变异体可通过降低钾电导、改变电压依赖性、减少蛋白的表达等导致通道功能低下的表型，因此，通过分子伴侣增加细胞表面表达或一些选择性钾离子通道激活剂可能是可行的治疗策略，增加表达的反义寡核苷酸或基因疗法可能有望用于治疗KCNB1基因相关DEE。综上所述，KCNB1基因变异相关的癫痫多在婴幼儿期起病，且多表现为药物难治性癫痫，大多数伴有不同程度的发育落后，语言发育落后较运动发育落后更为突出，积极控制癫痫发作可改善发育，位于C端的截短变异导致的表型多无癫痫发作。有关KCNB1基因变异患儿基因型与表型的相关性需要积累更多的病例进行深入研究。![]()
