SCN1A基因突变相关热性惊厥表型变异的转录组与电生理机制：从神经元发育异常到颞叶癫痫的转化

本研究针对SCN1A基因突变(c.434T>C)导致的热性惊厥(FS)表型变异机制，通过诱导多能干细胞(iPSC)技术构建患者特异性神经元模型。研究人员发现携带相同突变的兄弟中，仅年长者发展为颞叶癫痫(TLE)，其神经元表现出GABA能信号通路下调、AMPA受体亚基(GRIA1/GRIA2)比例异常、氯离子转运体(NKCC1/KCC2)失衡及BDNF信号减弱等特征。电压钳记录证实突触功能受损，揭示了遗传背景如何通过多重分子机制影响癫痫易感性。该成果为精准干预SCN1A相关癫痫提供了新靶点。

　　

热性惊厥(Febrile Seizures, FS)作为儿童期最常见的神经系统疾病，通常表现为发热诱发的良性发作。然而约30%的复杂型FS患者会进展为癫痫，其中SCN1A基因突变——编码电压门控钠通道Na_v1.1α亚基的关键基因——与多种癫痫综合征相关。令人困惑的是，携带相同SCN1A突变的个体可能呈现截然不同的临床表型，这种变异背后的分子机制长期悬而未决。

意大利卡坦扎罗大学(Magna Graecia University of Catanzaro)与罗马萨皮恩扎大学(Sapienza University of Rome)的研究团队选择了一个典型家系：两兄弟均携带SCN1A c.434T>C突变导致Met145Thr替换，但仅年长者在13岁时发展为药物难治性颞叶癫痫(TLE)。通过将患者成纤维细胞重编程为诱导多能干细胞(iPSCs)，再分化为前脑神经元，研究人员构建了疾病模型，结合转录组测序、免疫荧光和电压钳记录等技术，系统解析了表型差异的分子基础。

关键技术包括：1) iPSC定向分化为前脑神经元并分阶段(15-20天/35-45天)取样；2) RNA-seq分析差异表达基因；3) 膜片钳记录AMPA/GABA电流特征；4) 膜蛋白微移植至非洲爪蟾卵母细胞进行双电极电压钳；5) 免疫荧光定量KCC2蛋白表达。

结果解析

神经元分化模型验证
分化35-45天的神经元表达微管相关蛋白2(MAP2)、神经丝重链(NEFH)等标志物，分化效率达90-100%。

显示各细胞系形态与标志物表达无显著差异，排除了分化效率对结果的干扰。

GABA能信号普遍受损
转录组分析发现FS患者神经元中698个基因下调，GABA受体复合体、GABA能突触相关通路显著负富集(图3F-I)。

显示这种异常存在于两兄弟神经元中，与SCN1A在抑制性中间神经元的高表达特性相符。

TLE患者的独特分子特征
严重表型(SEV)神经元呈现三重异常：1) AMPA受体亚基GRIA1上调而GRIA2下调，导致GRIA1/GRIA2比值升高(图4D-F)，提示突触成熟障碍；2) 氯离子转运体NKCC1/KCC2比值异常(图5E)，伴随KCC2蛋白表达减少(图5G)；3) 神经营养因子BDNF及其下游转录因子EGR4表达持续低下(图5J)，阻碍神经元成熟。

电生理功能验证
电压钳记录显示SEV神经元AMPA/GABA电流比值显著增高(图6A)，且对Zn²⁺抑制更敏感(图7D)，证实突触外GABA_A受体(含δ亚基)占比增加。IEM1460对AMPA电流的阻断率呈升高趋势(图6B)，与GRIA2表达减少的转录组数据一致。

这项研究首次揭示：SCN1A突变通过三重打击导致癫痫易感性——基础性的GABA能抑制缺陷、AMPA受体组成异常引发的兴奋性失衡，以及BDNF信号减弱导致的发育停滞。特别重要的是，TLE患者特有的分子特征在神经元分化早期即已显现，为临床早期干预提供了时间窗。该成果发表于《Scientific Reports》，不仅为解释基因型-表型差异提供了新范式，更为开发针对离子通道病(Channelopathy)的精准治疗策略奠定了理论基础。