目前仍有1/3的癲癇患者對抗癲癇發作藥物（Anti-seizure medications，ASMs）耐藥，而ASMs只能緩解癥狀，無法徹底治愈，因此從癲癇的發病機制著手研發新型的ASMs成了現如今急需解決的社會問題。越來越多的研究證實神經炎癥參與癲癇的發生和發展，轉位蛋白分子18 kDa（Translocator protein 18 kDa，TSPO）也被認為是神經炎癥的標志物，貫穿神經炎癥反應的始終。目前TSPO在癲癇引發神經炎癥中的作用機制眾說紛紜，缺乏總結與概述。本文對TSPO在神經炎癥及其在癲癇引發神經炎癥作用的相關研究進展作一綜述，旨在為尋找治療癲癇的相關靶點與通路提供新思路。
引用本文： 劉宏利, 梁變變, 成曉婧, 張天麗, 張小冬, 郭錦琨. 轉位蛋白18kDa在癲癇相關神經炎癥中的研究進展. 癲癇雜志, 2024, 10(5): 435-439. doi: 10.7507/2096-0247.202407004 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《癲癇雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
根據最新的《全球癲癇負擔報告》估計，目前世界上約有5 000萬人患有癲癇，每年約有12.5萬人因癲癇和癲癇相關并發癥死亡，癲癇仍然是導致死亡的重要原因，與癲癇有關的死亡造成了巨大的社會負擔[1]。盡管目前開發出多種抗癲癇藥物并應用于臨床，仍有1/3的癲癇患者藥物治療無效，因此認識癲癇發生發展的潛在機制并積極探索新的干預靶點具有重要意義[2-4]。
既往研究表明神經炎癥在癲癇及癲癇誘發的腦損傷發病機制中的起了重要作用[5，6]，癲癇發作引起膠質細胞激活、轉錄因子及細胞因子的表達增加，這些轉錄因子和細胞因子又通過協調神經炎癥反應，進一步促進癲癇發作[7]。在癲癇相關神經炎癥發生發展過程中，轉位蛋白分子18 kDa（Translocator protein 18 kDa，TSPO）已經被證實通過存在于活化的膠質細胞貫穿神經炎癥反應的始終并在其中發揮獨特作用，因此TSPO被認為是神經炎癥的標志物[8]。針對生物靶標TSPO現已經研發出了多種正電子發射計算機斷層顯像（Positron emission tomography，PET）追蹤技術用來對神經炎癥進行量化[9]，但目前TSPO在中樞神經系統的定位分布及其在癲癇相關神經炎癥中的作用機制眾說紛紜，研究進展缺乏總結與概述。因此，本文對上述內容進行探討，旨在為尋找治療癲癇的相關靶點與通路提供新思路。
1 TSPO
轉位蛋白分子18 kDa（Translocator protein 18 kDa，TSPO）是一種線粒體膜蛋白，過去曾稱為外周型苯二氮卓受體（Peripheral-type benzodiazepine receptor，PBR）。它與中樞型苯二氮卓受體不同，是一個復合體，由第一亞單位、電壓依賴性陰離子通道（Voltage dependent anion channel，VDAC）和腺苷酸轉位子（Adenine nucleotide translocator，ANT）組成[10]。隨著研究的深入，我們發現PBR這一稱呼已不能完全描述TSPO的定位、生理特性和功能，因此將其更名為TSPO[11]。目前的研究發現，TSPO參與了膽固醇從細胞質轉運到線粒體基質的過程，它還會影響線粒體和細胞功能參數，如生物能量學、Ca2+穩態、細胞增殖和分化、陰離子和卟啉轉運、血紅素合成、炎癥反應以及細胞凋亡[12-16]。此外，TSPO是應激相關細胞功能的重要調節劑，例如活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的產生和程序性細胞凋亡[16]。
TSPO廣泛分布于全身各系統，已在心臟、腎臟和肝臟等組織中確認存在其配體結合位點，尤其是在富含類固醇的組織如睪丸、脂肪組織和腎上腺皮質中表達較為顯著，而在中樞神經系統中表達則較少[17]。但最近研究結果表明，TSPO在神經元中表達也有其作用[11，18-20]。這一新的發現顛覆了我們對既往結論的認知，為研究神經炎癥提供了新的研究方向。
已有證據表明，小膠質細胞是TSPO介導的突觸可塑性和認知改變的效應器，被視作神經炎癥的標志物，與多種神經系統疾病密切相關[21-23]。目前的證據表明在阿爾茲海默癥[24，25]、多發性硬化[26，27]、腦缺血再灌注損傷[27]以及癲癇[28，29]等神經系統疾病中，TSPO的表達量明顯升高。在阿爾茲海默癥中，TSPO被視為重要的疾病活動指標[24，25]；在多發性硬化中，TSPO表達增加并非僅僅與活化的小膠質細胞有關：其不僅存在于促炎小膠質細胞，也存在于穩態或修復性小膠質細胞中。TSPO表達主要反映細胞密度，而不是激活表型[30]。在腦缺血再灌注損傷中，TSPO可能通過介導小膠質細胞產生ＲOS和炎性細胞因子從而加重損傷[31]。
2 TSPO與癲癇
2.1 TSPO在癲癇引發神經炎癥時與膠質細胞的關系
Nguyen等[32]將TSPO作為神經炎癥標志物利用TSPO PET成像技術對小鼠癲癇模型進行實驗，從而對顳葉癲癇最佳治療時間窗以及參與炎癥的膠質細胞類型進行了探索。研究發現TSPO信號表達增加并非一直是來自活化的小膠質細胞，在癲癇發作后的不同時間段內TSPO表達的來源是不同的：其中，TSPO表達在第7天達到峰值，主要與小膠質細胞激活有關；而在第14天，反應性星形膠質細胞是表達TSPO的主要細胞，并且觀察到的TSPO信號隨著時間的推移而持續存在，在6個月后來自反應性星形膠質細胞。這一結論提示我們小膠質細胞可能參與了癲癇發作后早期的神經炎癥，而慢性期的神經炎癥可能與星形膠質細胞的關系更為密切；TSPO的表達，首先開始于小膠質細胞，隨后不久開始于活化的星形膠質細胞，這可能表明，在癲癇發作的不同階段，TSPO在不同的膠質細胞類型中表達具有不同的作用[32]。但在嚙齒類動物研究中，得到的結果卻與其相反，其結果表明TSPO表達在各時間點均顯著升高，并在SE（癲癇持續狀態）后2周達到峰值，在慢性期持續表達，與小膠質細胞活化相關，而非反應性星形膠質細胞[30，33]。針對上述研究的矛盾點提示我們在癲癇發作后神經炎癥發生的慢性期星形膠質細胞的增殖與損傷和修復的關系可能為進一步的研究提供新的研究思路與方向。Bertoglio等[34]發現早期TSPO上調與癲癇發生有關，而慢性期TSPO過表達與癲癇發作頻率有關，癲癇發作后的早期和慢性期TSPO上調似乎是由兩個疊加的動態過程驅動的，這對疾病進展期間評估新的抗炎治療策略具有重要意義。
2.2 TSPO在癲癇引發神經炎癥的腦解剖區域分布研究
關于癲癇發作后神經炎癥產生過程中TSPO在大腦解剖區域的分布也已經進行了大量的研究。Dedeurwaerdere等[35]通過小鼠癲癇模型研究發現重度癲癇持續狀態（Status epilepticus，SE）動物在體外實驗中，海馬、杏仁核等相關腦區TSPO大量過表達，而輕度SE動物僅在杏仁核中TSPO少量升高。近期研究通過使用TSPO配體的放射自顯影技術對嚙齒動物大腦中TSPO表達進行了測量，研究顯示，杏仁核、梨狀皮質、海馬腹側、丘腦中背側和皮質區中TSPO結合位點增加，這些結合位點的分布也在人體組織中得到證實[32，36]。Gershen等[37]也通過PET成像確定了顳葉癲癇（Temporal lobe epilepsy，TLE）患者存在廣泛的TSPO過表達，他們通過研究發現TLE患者的TSPO增加擴展到了癲癇發作焦點之外，并累及了大腦雙側區域。綜合上述TSPO在大腦解剖區域分布的相關研究，表明癲癇產生炎癥的部位與癲癇疾病的嚴重程度存在相關性，癲癇產生的炎癥是可擴散的，但炎癥擴散的具體機制仍不明確，有待進一步研究。
2.3 TSPO在癲癇引發神經炎癥中的相關機制探討
動物研究以及來自耐藥TLE患者的臨床研究已經表明，神經炎癥在癲癇的病理生理過程中起著關鍵作用。在癲癇的動物模型中，白細胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、caspase-1、核因子-κB（Nuclear factor-κB，Nf-κB）以及Toll樣受體表達均增高，但與TSPO之間的關聯途徑尚不明確，目前尚在研究中[38-40]。有研究通過使用TSPO配體的PET成像技術對嚙齒動物大腦中TSPO的表達進行了研究，研究顯示中度SE和重度SE的TSPO結合率沒有差異。生理上，這可能解釋為:當癲癇發作時，腦興奮毒性達到一定程度，TSPO表達不再進一步升高。同時該研究表明，SE后1周TSPO的大量增加并不伴隨著大量細胞凋亡，TSPO表達可能比細胞凋亡更敏感，是癲癇發生的早期生物標志物[39]。Weidner等[18]研究發現內側TLE患者乳腺癌耐藥蛋白（Breast cancer resistance protein，BCRP）密度與TSPO密度顯著相關，提示炎癥標志物與外排轉運體之間存在潛在關系；同時他們發現在同一時間段內COX-2與TSPO在小膠質細胞中的表達均增加，遺憾的是該項研究未證明兩者之間的直接相關性；此外，該團隊在大鼠自發性復發性癲癇發作時觀察到的較高水平的TSPO可能源于小膠質細胞對致癇性損傷的較高M2極化。最近研究表明，在神經炎癥中，TSPO是通過調節IL-4誘導的M2極化小膠質細胞中過氧化物酶體增殖物激活受體（Peroxisome proliferators-activated receptors，PPAR-γ）的激活這一通路來發揮作用的[41]。雖然目前這一途徑尚未在癲癇引發神經炎癥中進行研究，但卻使TSPO在小膠質細胞M1/M2平衡中的作用成為控制癲癇發作的潛在治療靶點。
3 TSPO作為標記物進行的抗癲癇藥物研究
目前已有學者將TSPO作為標記物研究藥物的抗癲癇作用。米諾環素被認為是小膠質細胞激活的抑制劑，用于減輕癲癇后神經炎癥的研究。已經有研究表明在一個兩次發作的SE小鼠模型中，在生命早期第一次SE 后，米諾環素治療可消除生命后期對第二次SE增加的易感性，并降低小膠質細胞的激活，具體機制目前尚不清楚[42]。有研究通過利用轉位蛋白TSPO的PET成像技術來量化兩種嚙齒動物癲癇模型潛伏期不同劑量的米諾環素的影響，結果發現：米諾環素在匹羅卡品誘導的大鼠模型中顯著降低了TSPO的表達，但在海馬內鹽小鼠模型中TSPO并沒有降低。這表明米諾環素具有物種依賴性[43]，在治療癲癇的研究和應用中仍面臨很大挑戰。
還有研究通過TLE嚙齒動物模型研究了美替拉酮對SE腦損傷的影響，并利用體外放射自顯影技術將TSPO放射配體[18F]GE180作為活化小膠質細胞的標記物來進行測量。研究發現，在SE之前給藥的美替拉酮有神經保護作用，而在SE之后則沒有，該項研究說明了美替拉酮對于抗癲癇的作用在本質上是預防性的[12]，而癲癇發作的預測目前仍是一項挑戰，如何預防性給藥仍具爭議。
Bloms-Funke等[44]研究了新型ASMs—GRT-X，證明了除了Kv7鉀通道外，TSPO受體是GRT-X的唯一靶標。GRT-X除了激活Kv7通道外，作為TSPO受體的激活劑，通過增加異孕酮等神經類固醇的合成，發揮神經保護作用。
4 小結與展望
TSPO是神經炎癥的標志物，與多種神經系統疾病密切相關。TSPO已經被證實在癲癇引發神經炎癥過程中發揮重要作用，但具體作用機制仍在挖掘中，關于TSPO在調節IL-4誘導的M2極化小膠質細胞中PPAR-γ的激活這一通路的研究或許可以為治療癲癇提供重要思路。未來的研究仍需揭示TSPO特定信號通路的分子變化，以及先進的成像技術是否可以在臨床環境中檢測到這些分子變化。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
根據最新的《全球癲癇負擔報告》估計，目前世界上約有5 000萬人患有癲癇，每年約有12.5萬人因癲癇和癲癇相關并發癥死亡，癲癇仍然是導致死亡的重要原因，與癲癇有關的死亡造成了巨大的社會負擔[1]。盡管目前開發出多種抗癲癇藥物并應用于臨床，仍有1/3的癲癇患者藥物治療無效，因此認識癲癇發生發展的潛在機制并積極探索新的干預靶點具有重要意義[2-4]。
既往研究表明神經炎癥在癲癇及癲癇誘發的腦損傷發病機制中的起了重要作用[5，6]，癲癇發作引起膠質細胞激活、轉錄因子及細胞因子的表達增加，這些轉錄因子和細胞因子又通過協調神經炎癥反應，進一步促進癲癇發作[7]。在癲癇相關神經炎癥發生發展過程中，轉位蛋白分子18 kDa（Translocator protein 18 kDa，TSPO）已經被證實通過存在于活化的膠質細胞貫穿神經炎癥反應的始終并在其中發揮獨特作用，因此TSPO被認為是神經炎癥的標志物[8]。針對生物靶標TSPO現已經研發出了多種正電子發射計算機斷層顯像（Positron emission tomography，PET）追蹤技術用來對神經炎癥進行量化[9]，但目前TSPO在中樞神經系統的定位分布及其在癲癇相關神經炎癥中的作用機制眾說紛紜，研究進展缺乏總結與概述。因此，本文對上述內容進行探討，旨在為尋找治療癲癇的相關靶點與通路提供新思路。
1 TSPO
轉位蛋白分子18 kDa（Translocator protein 18 kDa，TSPO）是一種線粒體膜蛋白，過去曾稱為外周型苯二氮卓受體（Peripheral-type benzodiazepine receptor，PBR）。它與中樞型苯二氮卓受體不同，是一個復合體，由第一亞單位、電壓依賴性陰離子通道（Voltage dependent anion channel，VDAC）和腺苷酸轉位子（Adenine nucleotide translocator，ANT）組成[10]。隨著研究的深入，我們發現PBR這一稱呼已不能完全描述TSPO的定位、生理特性和功能，因此將其更名為TSPO[11]。目前的研究發現，TSPO參與了膽固醇從細胞質轉運到線粒體基質的過程，它還會影響線粒體和細胞功能參數，如生物能量學、Ca2+穩態、細胞增殖和分化、陰離子和卟啉轉運、血紅素合成、炎癥反應以及細胞凋亡[12-16]。此外，TSPO是應激相關細胞功能的重要調節劑，例如活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的產生和程序性細胞凋亡[16]。
TSPO廣泛分布于全身各系統，已在心臟、腎臟和肝臟等組織中確認存在其配體結合位點，尤其是在富含類固醇的組織如睪丸、脂肪組織和腎上腺皮質中表達較為顯著，而在中樞神經系統中表達則較少[17]。但最近研究結果表明，TSPO在神經元中表達也有其作用[11，18-20]。這一新的發現顛覆了我們對既往結論的認知，為研究神經炎癥提供了新的研究方向。
已有證據表明，小膠質細胞是TSPO介導的突觸可塑性和認知改變的效應器，被視作神經炎癥的標志物，與多種神經系統疾病密切相關[21-23]。目前的證據表明在阿爾茲海默癥[24，25]、多發性硬化[26，27]、腦缺血再灌注損傷[27]以及癲癇[28，29]等神經系統疾病中，TSPO的表達量明顯升高。在阿爾茲海默癥中，TSPO被視為重要的疾病活動指標[24，25]；在多發性硬化中，TSPO表達增加并非僅僅與活化的小膠質細胞有關：其不僅存在于促炎小膠質細胞，也存在于穩態或修復性小膠質細胞中。TSPO表達主要反映細胞密度，而不是激活表型[30]。在腦缺血再灌注損傷中，TSPO可能通過介導小膠質細胞產生ＲOS和炎性細胞因子從而加重損傷[31]。
2 TSPO與癲癇
2.1 TSPO在癲癇引發神經炎癥時與膠質細胞的關系
Nguyen等[32]將TSPO作為神經炎癥標志物利用TSPO PET成像技術對小鼠癲癇模型進行實驗，從而對顳葉癲癇最佳治療時間窗以及參與炎癥的膠質細胞類型進行了探索。研究發現TSPO信號表達增加并非一直是來自活化的小膠質細胞，在癲癇發作后的不同時間段內TSPO表達的來源是不同的：其中，TSPO表達在第7天達到峰值，主要與小膠質細胞激活有關；而在第14天，反應性星形膠質細胞是表達TSPO的主要細胞，并且觀察到的TSPO信號隨著時間的推移而持續存在，在6個月后來自反應性星形膠質細胞。這一結論提示我們小膠質細胞可能參與了癲癇發作后早期的神經炎癥，而慢性期的神經炎癥可能與星形膠質細胞的關系更為密切；TSPO的表達，首先開始于小膠質細胞，隨后不久開始于活化的星形膠質細胞，這可能表明，在癲癇發作的不同階段，TSPO在不同的膠質細胞類型中表達具有不同的作用[32]。但在嚙齒類動物研究中，得到的結果卻與其相反，其結果表明TSPO表達在各時間點均顯著升高，并在SE（癲癇持續狀態）后2周達到峰值，在慢性期持續表達，與小膠質細胞活化相關，而非反應性星形膠質細胞[30，33]。針對上述研究的矛盾點提示我們在癲癇發作后神經炎癥發生的慢性期星形膠質細胞的增殖與損傷和修復的關系可能為進一步的研究提供新的研究思路與方向。Bertoglio等[34]發現早期TSPO上調與癲癇發生有關，而慢性期TSPO過表達與癲癇發作頻率有關，癲癇發作后的早期和慢性期TSPO上調似乎是由兩個疊加的動態過程驅動的，這對疾病進展期間評估新的抗炎治療策略具有重要意義。
2.2 TSPO在癲癇引發神經炎癥的腦解剖區域分布研究
關于癲癇發作后神經炎癥產生過程中TSPO在大腦解剖區域的分布也已經進行了大量的研究。Dedeurwaerdere等[35]通過小鼠癲癇模型研究發現重度癲癇持續狀態（Status epilepticus，SE）動物在體外實驗中，海馬、杏仁核等相關腦區TSPO大量過表達，而輕度SE動物僅在杏仁核中TSPO少量升高。近期研究通過使用TSPO配體的放射自顯影技術對嚙齒動物大腦中TSPO表達進行了測量，研究顯示，杏仁核、梨狀皮質、海馬腹側、丘腦中背側和皮質區中TSPO結合位點增加，這些結合位點的分布也在人體組織中得到證實[32，36]。Gershen等[37]也通過PET成像確定了顳葉癲癇（Temporal lobe epilepsy，TLE）患者存在廣泛的TSPO過表達，他們通過研究發現TLE患者的TSPO增加擴展到了癲癇發作焦點之外，并累及了大腦雙側區域。綜合上述TSPO在大腦解剖區域分布的相關研究，表明癲癇產生炎癥的部位與癲癇疾病的嚴重程度存在相關性，癲癇產生的炎癥是可擴散的，但炎癥擴散的具體機制仍不明確，有待進一步研究。
2.3 TSPO在癲癇引發神經炎癥中的相關機制探討
動物研究以及來自耐藥TLE患者的臨床研究已經表明，神經炎癥在癲癇的病理生理過程中起著關鍵作用。在癲癇的動物模型中，白細胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、caspase-1、核因子-κB（Nuclear factor-κB，Nf-κB）以及Toll樣受體表達均增高，但與TSPO之間的關聯途徑尚不明確，目前尚在研究中[38-40]。有研究通過使用TSPO配體的PET成像技術對嚙齒動物大腦中TSPO的表達進行了研究，研究顯示中度SE和重度SE的TSPO結合率沒有差異。生理上，這可能解釋為:當癲癇發作時，腦興奮毒性達到一定程度，TSPO表達不再進一步升高。同時該研究表明，SE后1周TSPO的大量增加并不伴隨著大量細胞凋亡，TSPO表達可能比細胞凋亡更敏感，是癲癇發生的早期生物標志物[39]。Weidner等[18]研究發現內側TLE患者乳腺癌耐藥蛋白（Breast cancer resistance protein，BCRP）密度與TSPO密度顯著相關，提示炎癥標志物與外排轉運體之間存在潛在關系；同時他們發現在同一時間段內COX-2與TSPO在小膠質細胞中的表達均增加，遺憾的是該項研究未證明兩者之間的直接相關性；此外，該團隊在大鼠自發性復發性癲癇發作時觀察到的較高水平的TSPO可能源于小膠質細胞對致癇性損傷的較高M2極化。最近研究表明，在神經炎癥中，TSPO是通過調節IL-4誘導的M2極化小膠質細胞中過氧化物酶體增殖物激活受體（Peroxisome proliferators-activated receptors，PPAR-γ）的激活這一通路來發揮作用的[41]。雖然目前這一途徑尚未在癲癇引發神經炎癥中進行研究，但卻使TSPO在小膠質細胞M1/M2平衡中的作用成為控制癲癇發作的潛在治療靶點。
3 TSPO作為標記物進行的抗癲癇藥物研究
目前已有學者將TSPO作為標記物研究藥物的抗癲癇作用。米諾環素被認為是小膠質細胞激活的抑制劑，用于減輕癲癇后神經炎癥的研究。已經有研究表明在一個兩次發作的SE小鼠模型中，在生命早期第一次SE 后，米諾環素治療可消除生命后期對第二次SE增加的易感性，并降低小膠質細胞的激活，具體機制目前尚不清楚[42]。有研究通過利用轉位蛋白TSPO的PET成像技術來量化兩種嚙齒動物癲癇模型潛伏期不同劑量的米諾環素的影響，結果發現：米諾環素在匹羅卡品誘導的大鼠模型中顯著降低了TSPO的表達，但在海馬內鹽小鼠模型中TSPO并沒有降低。這表明米諾環素具有物種依賴性[43]，在治療癲癇的研究和應用中仍面臨很大挑戰。
還有研究通過TLE嚙齒動物模型研究了美替拉酮對SE腦損傷的影響，并利用體外放射自顯影技術將TSPO放射配體[18F]GE180作為活化小膠質細胞的標記物來進行測量。研究發現，在SE之前給藥的美替拉酮有神經保護作用，而在SE之后則沒有，該項研究說明了美替拉酮對于抗癲癇的作用在本質上是預防性的[12]，而癲癇發作的預測目前仍是一項挑戰，如何預防性給藥仍具爭議。
Bloms-Funke等[44]研究了新型ASMs—GRT-X，證明了除了Kv7鉀通道外，TSPO受體是GRT-X的唯一靶標。GRT-X除了激活Kv7通道外，作為TSPO受體的激活劑，通過增加異孕酮等神經類固醇的合成，發揮神經保護作用。
4 小結與展望
TSPO是神經炎癥的標志物，與多種神經系統疾病密切相關。TSPO已經被證實在癲癇引發神經炎癥過程中發揮重要作用，但具體作用機制仍在挖掘中，關于TSPO在調節IL-4誘導的M2極化小膠質細胞中PPAR-γ的激活這一通路的研究或許可以為治療癲癇提供重要思路。未來的研究仍需揭示TSPO特定信號通路的分子變化，以及先進的成像技術是否可以在臨床環境中檢測到這些分子變化。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。