癫痫是一种病因复杂且发病机制尚未明确的慢性神经系统疾病。目前，国内外对癫痫开展了大量的研究。其中有研究认为，癫痫发生后，大脑海马区出现了一些结构性的改变，这些改变就包括细胞程序化死亡。细胞程序化死亡的方式主要有四种，分别是细胞自噬、细胞凋亡、程序性坏死和细胞焦亡，这四种死亡方式有着各自的特点和相应的机制。文章就细胞程序化死亡在癫痫发生过程中的相关机制作一综述，探讨癫痫发生分别与细胞自噬、细胞凋亡、程序性坏死和细胞焦亡的关系。
引用本文： 高振, 翁柠. 细胞程序化死亡在癫痫发生过程中的机制研究. 癫痫杂志, 2021, 7(2): 152-158. doi: 10.7507/2096-0247.20210026 复制
癫痫是一种常见的慢性神经系统疾病，影响着世界各地数以千万计的各个年龄段的人群[1]，我国有超过 0.7% 的人口受到癫痫的影响[2]。大脑海马区神经元异常放电导致的持续自发性癫痫发作是癫痫的主要特征[3]。大脑具有高耗氧量和低抗氧化能力[4]，且海马区对缺氧尤为敏感[5]，因此大脑海马区神经元特别容易受氧化应激的影响而出现损伤。有研究发现长时间癫痫发作会引起氧化应激[6]。从氧化应激的角度出发，我们认为癫痫发作可能会对神经元造成损伤。相应的研究结果也佐证了该观点，即严重和重复的癫痫发作会导致海马区神经元出现死亡现象，且海马区神经元死亡是癫痫发作后的主要病理表现之一[7, 8]。而神经元死亡涉及相应的细胞机制[9]，随着对这些机制的逐步了解，已经确定了包括细胞自噬、细胞凋亡、程序性坏死以及细胞焦亡在内的多种死亡模式[10]。
关于癫痫，我们面临的形势极为严峻。第一点表现在：就目前而言，癫痫难以被治愈。为何癫痫在医学高度发达的今天仍然难以被治愈呢？首先是药物疗效的问题。抗癫痫药物（AEDs）是一类针对癫痫症状所使用的药物[11]。药物治疗策略主要是防止癫痫发生或者防止癫痫持续状态（SE）的出现[12]。然而，治疗抵抗[12]、癫痫相关死亡率增加[13]等问题是相当普遍的，说明目前的 AEDs 疗效不理想[14]。其次是癫痫病因和发病机制的问题。癫痫的病因涉及多个因素[15]，较为复杂。且目前对癫痫的发病机制也知之甚少[16]。这两方面综合原因导致癫痫难以治愈。第二点表现在：癫痫的发病率正在不断升高。从发病率的角度来讲，癫痫处于神经系统疾病第三位[17]。且随着人口年龄的增长和预期寿命的提高，癫痫的发病率显着增加[18]。有研究表明，印度和中国等大型发展中国家的老年人口数量在未来几十年内预计将从 5% 增加到 10%[19, 20]，这无疑会进一步提高癫痫的发病率。除此之外，在动物模型中还发现，癫痫诱发海马损伤后的大鼠会表现出持续和更为频繁剧烈的癫痫发作[21]。提示癫痫发作会给患者的身体和心理等方面带来反复而严重的伤害，因此，寻找防治癫痫的有效方法至关重要
1 细胞自噬
细胞自噬属于细胞程序化死亡的一种类型，分为四个关键步骤：引发、成核、成熟、降解[22]。在这一严格调控[23]的过程中，自噬体能够将底物传递给溶酶体[24]，通过溶酶体系统降解并回收自身的蛋白质和细胞器，以应对不利条件的发生[25]。为了更好地执行保护机体的任务，细胞自噬需要维持一定的活性[26]。可以通过观察机体内一些物质的表达情况来判断细胞自噬的活性，如雷帕霉素复合物 1（mammalian rapamycin complex 1，mTORC1）被认为是自噬反应的最佳抑制因子，mTORC1 被激活可抑制自噬，而 mTORC1 被抑制则可介导自噬体形成[27, 28]；轻链 3（Light chain，LC3）则被认为是自噬激活最可靠的细胞标志物，当细胞自噬启动时，LC3 从非脂型 LC3-I 转化为自噬体相关的脂型 LC3-II，导致 LC3-II/I 比值增加[29, 30]；再如 Beclin-1 是自噬促进蛋白，当 Beclin-1 的表达升高时，说明细胞自噬被激活[31]。此外，还应注意，虽然细胞自噬对于细胞的生存而言至关重要且无可替代，但并非越多越好[32]。有研究指出，细胞自噬具有两面性：适当的细胞自噬可以清除某些对机体有害的物质，降低细胞受到损害的几率；而不当的细胞自噬，如细胞自噬被过度激活或者细胞自噬呈现出一个高水平状态，则会使细胞遭受更严重的损害[33, 34]。因此，需要根据细胞所处的情境不同，辩证地看待细胞自噬[22]。
2 细胞凋亡
细胞凋亡是细胞程序化死亡的另一种类型，分为信号传导、基因激活、凋亡执行和细胞清除四个阶段[35]。关于细胞凋亡，需要明确的一点是，这种死亡类型是机体主动争取而非被动接受的，其目的是为了更好地适应机体所生存的环境。且这个适应环境的过程离不开包括 Bcl-2 家族、caspase 家族等在内的一系列凋亡基因和凋亡蛋白的表达。对于细胞凋亡，不同的凋亡基因和蛋白发挥不同的作用，有些促进，有些则抵抗。如，在众多 Bcl-2 家族成员中，Bax、Bak、Bid、Bim 和 Puma 等充当细胞凋亡的“促进者”，而 Bcl-2，Bcl-xl 和 Mcl-1 等则充当细胞凋亡的“抵抗者”[36]。再如， Caspase 家族对细胞凋亡极其重要，它能介导蛋白酶级联反应，使凋亡细胞的结构发生瓦解[37, 38]。目前已知的 14 种 Caspase 家族成员分为细胞凋亡启动者、细胞凋亡执行者以及炎症反应调节者三个亚型[39]。在前两个亚型所包含的成员中，Caspase-3 最具有代表性。作为细胞凋亡过程中最关键的效应器[40]，Caspase-3 的激活和表达对细胞凋亡发挥积极的促进作用[41, 42]。推动这个过程会明显地加强细胞凋亡，抑制这个过程则会有效地切断细胞凋亡[43]。Caspase 家族成员与细胞凋亡的紧密联系还体现在凋亡途径等方面。目前已知的细胞凋亡途径有三种，分别是内源性途径、外源性途径以及内质网途径。而划分不同凋亡途径所参考的依据就是这些途径初始活化的 Caspase 成员各不相同[44]。
3 程序性坏死
程序化细胞坏死又称非 caspase 依赖性细胞程序化死亡，涉及的 Caspase 家族成员主要是 Caspase-8。当机体遇到外界刺激时，包括 TNFR 和 TLR 在内的死亡受体被激活[45]。这些受体紧接着激活与其密切相关的 RIPK1 和 RIPK3，由 RIPK1、RIPK3、FADD、MLKL 等蛋白组成的坏死体也随着 RIPK3 的激活而形成[46-48]。在坏死体内，RIPK3 导致下游的坏死执行分子 MLKL 发生磷酸化，磷酸化后的 MLKL 形成成孔复合物插入细胞膜。因细胞膜上形成孔膜，阳离子开始流入细胞内，细胞内外渗透压发生改变，细胞外液随后也大量内流[49, 50]。这些变化导致细胞出现肿胀、细胞膜发生破裂、细胞内容物大量释放，最终程序性坏死发生[51]。在这个过程中，激活的 RIPK1 会促进 NF-κB 依赖性基因表达[52]。而有研究表明，NF-κB 信号传导会阻止 caspase-8 激活和随后的细胞凋亡[53]。所以程序化细胞坏死是在细胞凋亡受抑制的前提下进行的[54]。
4 细胞焦亡
细胞焦亡又称为 Caspase 依赖性细胞程序化死亡，主要涉及的是 Caspase-1/4/5/11。除此外，GSDM 蛋白家族对细胞焦亡也很重要。在人体中，这类细胞焦亡必不可少的调控蛋白包括 GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME、DFNB59 等六种成员[55]。除最后一种外，剩余成员均包含 N 末端结构域（GSDMD-N）和 C 末端结构域（GSDMD-C）[56]。其中，GSDMD 作为细胞焦亡的效应器和执行者，能够被激活的炎性 Caspase 当作底物识别并切割，切割后释放出来的 GSMDD-N 片段在细胞膜上具有成孔作用，这种成孔作用是细胞焦亡发生的关键[57, 58]。根据发挥作用的 Caspase 不同，将细胞焦亡途径主要分为经典型和非经典型两种[59]。当机体受到外界刺激时，传感器蛋白（包括 NLRP1、NLRP3、NLRC4、AIM2 或 pyrin 等）、衔接蛋白 ASC 以及 Caspase-1 前体等成分会组装形成典型的炎性体（部分典型炎性体中含有 ASC，部分不含）[60-62]；而非典型炎性体则直接通过脂多糖（LPS）的脂质 A 部分与 Caspase-4/5/11 的 CARD 基序相互作用组装而成（非典型炎性体中均不含 ASC）。由于除了 Caspas-12 外的所有炎性 Caspase 都在炎性体中被激活[63]，炎性体的形成是细胞焦亡发生的前提条件[64]。之后的焦亡过程随激活的炎性 Caspase 不同而不同：在经典途径中，Casapase-1 被激活，活化的 Caspase-1 切割 GSDMD 和 IL-1β、IL-18 前体。被切割的 GSDMD 释放出 GSMDD-N 片段，在细胞膜上形成孔隙，导致细胞内外渗透压和离子浓度出现异常，最终细胞肿胀破裂，焦亡发生。经 Caspase-1 切割后的 IL-1β、IL-18 前体转变为成熟的炎性因子 IL-1β、IL-18，通过膜孔流出，导致更广泛的炎症反应；在非经典型途径中，Caspase-4/5/11 被激活，Caspase-4/5/11 同样能切割 GSDMD 使其释放出 GSMDD-N 片段，最终诱导细胞出现焦亡现象。最新研究表明，在非经典型途径中释放的 GSMDD-N 片段能够激活典型的 NLRP3 炎性体，从而激活 Caspase-1，导致 IL-1β、IL-18 成熟并经膜孔流出细胞[65-68]。与细胞自噬一样，细胞焦亡也具有两面性，适度的细胞焦亡对机体产生积极影响，而过度的细胞焦亡则会对机体造成不利影响[69]。
5 细胞自噬与癫痫发生
在大量的研究当中，我们构造了许多不同的癫痫模型，如 Atg7 基因敲除鼠癫痫模型、戊四氮（PTZ）诱发癫痫模型、匹罗卡品（PILO）诱发癫痫模型、红藻氨酸（KA）诱发癫痫模型以及外伤出血性癫痫模型等。但在不同的癫痫模型中，细胞自噬的状态是不一样的，甚至是相反的。当癫痫发作时，有些模型中的细胞自噬表现为抑制或受损状态；而另外一些模型中的细胞自噬则表现为激活状态。这种现象提示，或可通过改变细胞自噬状态这种方式，来达到减轻癫痫发作的目的。研究也表明，改变自噬状态可以减轻癫痫发作[70]。
5.1 细胞自噬表现为抑制或受损状态与癫痫发生
McMahon 等[71]发现，自噬的重要启动子 Atg7 基因缺失会导致小鼠发生癫痫。进一步的研究表明：仅仅是抑制细胞自噬本身，癫痫就足以被推动。类似地，有研究在局灶性皮质发育不良（FCD）和人类结节性硬化（TSC）患者的脑组织内发现细胞自噬出现了缺损现象[72]，而 FCD 和 TSC 与癫痫发生紧密相关。
这些研究提示，癫痫的发生可能与细胞自噬受抑制或缺损有关，激活细胞自噬可能对癫痫的预防和治疗具有一定作用。相应的研究结果以及临床治疗也佐证着上述观点：① 研究发现姜黄素可以通过诱导细胞自噬使神经元细胞免受癫痫持续状态导致的损伤[16]；② 在癫痫发作的慢性期，大麻二酚处理可激活海马细胞自噬途径，以此来缓解大鼠癫痫相关行为[73]；③ 丙戊酸钠可通过增强小鼠脑损伤后的自噬流量促进小鼠功能恢复，临床上用于癫痫治疗[74]；④ 拉莫三嗪可通过诱导自噬来减少癫痫发作的频率[75]；⑤ 自噬阻滞剂可促进癫痫模型小鼠的神经元损害，而自噬诱导剂则可预防神经元损害[76, 77]；⑥ Ⅱ型大麻素受体（CB2R）可通过诱导细胞自噬和抑制细胞凋亡在癫痫发作模型中发挥抗惊厥作用，显著减少 SE 后大鼠海马神经元的损伤[78]；⑦ 生酮饮食（KD）可通过诱导细胞自噬和减少神经元凋亡减轻大鼠癫痫期间的脑损伤[79]。
5.2 细胞自噬表现为激活状态与癫痫发生
PTZ 诱发癫痫模型是一种被广泛接受的动物癫痫模型[80]，研究发现，在 PTZ 诱发癫痫的实验模型中细胞自噬会增加[81]。同样在 PILO 或 KA 诱发的癫痫中，LC3-II / LC3-I 比例和 Beclin-1 表达会升高，表明细胞自噬得到启动[82, 83]。在其他的动物癫痫模型中，如外伤出血性癫痫模型中也发现，这些动物海马区内的细胞自噬表现为激活状态而非抑制状态[84]。
这些研究提示，癫痫的发生可能与细胞自噬被激活有关，抑制细胞自噬可能对癫痫的预防与治疗具有一定的效果。相应的实验研究结果及临床治疗也佐证着上述观点：① 利拉鲁肽能够显著减轻 PTZ 诱发的小鼠癫痫发作并恢复 PTZ 点燃小鼠模型的行为学活性[85, 86]，这些抗癫痫效应与小鼠海马区 LC3 和 Caspase-3 的表达降低有关[87]；② 有研究表明，高迁移率族蛋白 box-1（HMGB1）抗体可抑制癫痫小鼠模型的细胞自噬并减轻癫痫发作诱导的海马细胞凋亡，经 HMGB1 抗体治疗后，小鼠学习能力和记忆能力恢复[88]；③ 左旋肉碱（L-Car）具有抗癫痫效应，能在 PTZ 诱导的癫痫中发挥神经保护作用，且这种保护作用很可能是通过自噬抑制和抗凋亡来实现的[82]；④ 尼洛替尼用于癫痫的治疗可能具有很好的前景，它可以通过抑制细胞自噬和减轻细胞凋亡的方式来保护神经元免受癫痫损害[89]。
6 细胞凋亡与癫痫发生
癫痫诱发脑损伤后会激活神经元凋亡已经被广泛认可[90]。已有动物实验发现，神经元凋亡是癫痫发作后神经元死亡的主要形式之一[91, 92]。而神经元凋亡又离不开多种凋亡基因和蛋白的表达，因此认为，癫痫发生与前文所述的包括 Bcl-2 家族、Caspase 家族在内的多种凋亡成分存在一定关联。其中，癫痫发生与 Bcl-2 家族的相关性表现在：在 Bcl-2 家族中，一些成员的缺失可以对癫痫发作造成影响。如 Mcl-1（抗凋亡成员）的缺失加剧了小鼠癫痫发作，而 Bim 或 Puma（促凋亡成员）的缺失部分则保护了海马免受 SE 的侵害[93-96]；癫痫发生与 Caspase 家族的相关性则表现在：癫痫引起神经元凋亡后，在各种凋亡途径中，不同的 Caspase 成员发挥不同的作用。如，Caspase-8 作为诱导细胞凋亡的重要蛋白酶和启动者[97]，主要参与外源性途径；Caspase-3 是内、外源性途径共同的参与者[98]；Caspase-4 则主要参与内质网途径[99]。
这些研究提示，癫痫的发生可能与细胞凋亡被激活有关，抑制细胞凋亡可能对癫痫的预防与治疗有一定的效果。相应的实验研究结果及临床治疗也佐证着上述观点：① 研究发现 Vps15 的突变与包括癫痫在内的人类神经发育疾病有关，且数据表明 Vpsl5 的完全消融会导致海马和皮质的严重进行性退化，这可能是 Caspase 诱导的细胞凋亡增加所导致的[100]；② 西他列汀可通过其抗凋亡途径发挥抗癫痫作用[101]；③ 活性氧清除剂（NAC）能够对线粒体内积累的活性氧（ROS）发挥清除作用，使 JNK 活性丧失，从而起到神经元保护作用[102]。与之相吻合的是，有研究发现 Jnk3（JNK 家族的一员）缺陷小鼠对神经元凋亡和癫痫发作具有抵抗力[103]；④ p53 抑制剂 PFT 可以做为预防癫痫引起脑损伤的一个治疗方法，因为它能够显著地抑制神经元凋亡[104]；⑤Ⅱ型大麻素受体（CB2R）、KD、利拉鲁肽、HMGB1 抗体、左旋肉碱（L-Car），以及尼洛替尼等的抗癫痫效应和神经元保护作用均离不开对细胞凋亡的抑制。
7 程序性坏死与癫痫发生
在程序性坏死的过程中，细胞因子 TNF-α 会与其受体 TNFR1 结合并促进细胞内坏死体的组装[105]，再经过前文所述的一系列流程，导致坏死发生。而杜瑞兵等[106]的研究提示，TNF-α 可能以一个参与者的身份对癫痫发生起作用。同样地，当 PILO 癫痫模型大鼠以及 KA 癫痫模型小鼠发生 SE 后，损伤的海马神经元内能观察到 RIPK1、RIPK3 及 MLKL 升高等程序性坏死特征[107, 108]。
这些研究提示，癫痫的发生可能与程序性坏死被激活有关，抑制程序性坏死可能对于癫痫的预防和治疗具有一定作用。相应的实验研究结果及临床治疗也佐证着上述观点：①AEDs—苯妥英钠作为一种有效的程序性坏死抑制剂，能够通过阻止 RIPK1 激活、NF-κB 信号传导以及坏死体形成等途径发挥抗癫痫作用[109, 110]；② 坏死抑制素 1（Necrostatin-1）能够抑制程序性坏死和细胞凋亡，减轻 KA 癫痫模型小鼠的海马损害[108]；③ 来源于杜仲的桃叶珊瑚甙通过诱导细胞自噬和抑制程序性坏死对神经元起保护作用，减轻了 SE 导致的海马区神经元损伤[111]；④ 姜黄素可以保护神经元细胞免受 SE 造成的损伤，这种神经元保护效应除了通过诱导细胞自噬外，还可以通过抑制程序化细胞死亡来产生。
8 细胞焦亡与癫痫发生
细胞焦亡的过程中会产生炎性因子 IL-1β。而研究发现，IL-1β 对癫痫模型动物的癫痫发作具有促进作用[112]。同时，TAN 等[113]在颞叶癫痫患者脑组织中发现 NLRP1 炎性体的表达上调，说明细胞焦亡在增加。在 PILO 癫痫模型动物发生 SE 后，海马区也发现了神经元细胞焦亡[114]。
这些研究提示，癫痫的发生可能与细胞焦亡被激活有关，抑制细胞焦亡可能对于癫痫的预防和治疗具有一定作用。相应的研究结果及临床治疗也佐证着上述观点，① 在杏仁核点燃的大鼠癫痫模型中，可通过敲除 caspase-1 来抑制神经元焦亡，从而减轻癫痫发作的严重程度和神经元损伤[113]；② VX-765 是一种细胞焦亡抑制剂，能够减轻多发性硬化模型鼠的脊髓损伤，同时还能减轻脑缺血模型鼠的神经元损伤并促进小鼠运动功能恢复。这些保护效应都是通过抑制细胞焦亡的方式来实现的[115, 116]。最近研究发现，VX-765 在抗癫痫临床试验中也表现出良好的效果[117]。
9 结语
细胞程序化死亡与癫痫发生存在着紧密的联系。细胞自噬是细胞程序化死亡的一种重要方式。癫痫发生发展过程中，细胞自噬起着双向效应，目前我们对癫痫发生与细胞自噬之间关系的了解尚存不足，需要进一步的研究加以明确。细胞凋亡是细胞程序化死亡的另一种重要方式。癫痫发作会引起神经元细胞凋亡，这个过程离不开多种凋亡基因和凋亡蛋白的作用。目前的大多数研究都表明，癫痫的发生可能与细胞凋亡被激活有关，抑制细胞凋亡可能对癫痫的预防与治疗有一定的效果。程序性坏死和细胞焦亡则是新发现的两种细胞程序化死亡，前者依赖 Caspase，后者不依赖。目前普遍认为，癫痫的发生可能与程序性坏死和细胞焦亡被激活有关，抑制程序性坏死和细胞焦亡可能对癫痫的预防与治疗有一定的效果。综上，对细胞程序化死亡与癫痫发生之间关系的论述有助于我们更好地理解癫痫发病的原理和机制，并以此来指导临床用药和治疗。
癫痫是一种常见的慢性神经系统疾病，影响着世界各地数以千万计的各个年龄段的人群[1]，我国有超过 0.7% 的人口受到癫痫的影响[2]。大脑海马区神经元异常放电导致的持续自发性癫痫发作是癫痫的主要特征[3]。大脑具有高耗氧量和低抗氧化能力[4]，且海马区对缺氧尤为敏感[5]，因此大脑海马区神经元特别容易受氧化应激的影响而出现损伤。有研究发现长时间癫痫发作会引起氧化应激[6]。从氧化应激的角度出发，我们认为癫痫发作可能会对神经元造成损伤。相应的研究结果也佐证了该观点，即严重和重复的癫痫发作会导致海马区神经元出现死亡现象，且海马区神经元死亡是癫痫发作后的主要病理表现之一[7, 8]。而神经元死亡涉及相应的细胞机制[9]，随着对这些机制的逐步了解，已经确定了包括细胞自噬、细胞凋亡、程序性坏死以及细胞焦亡在内的多种死亡模式[10]。
关于癫痫，我们面临的形势极为严峻。第一点表现在：就目前而言，癫痫难以被治愈。为何癫痫在医学高度发达的今天仍然难以被治愈呢？首先是药物疗效的问题。抗癫痫药物（AEDs）是一类针对癫痫症状所使用的药物[11]。药物治疗策略主要是防止癫痫发生或者防止癫痫持续状态（SE）的出现[12]。然而，治疗抵抗[12]、癫痫相关死亡率增加[13]等问题是相当普遍的，说明目前的 AEDs 疗效不理想[14]。其次是癫痫病因和发病机制的问题。癫痫的病因涉及多个因素[15]，较为复杂。且目前对癫痫的发病机制也知之甚少[16]。这两方面综合原因导致癫痫难以治愈。第二点表现在：癫痫的发病率正在不断升高。从发病率的角度来讲，癫痫处于神经系统疾病第三位[17]。且随着人口年龄的增长和预期寿命的提高，癫痫的发病率显着增加[18]。有研究表明，印度和中国等大型发展中国家的老年人口数量在未来几十年内预计将从 5% 增加到 10%[19, 20]，这无疑会进一步提高癫痫的发病率。除此之外，在动物模型中还发现，癫痫诱发海马损伤后的大鼠会表现出持续和更为频繁剧烈的癫痫发作[21]。提示癫痫发作会给患者的身体和心理等方面带来反复而严重的伤害，因此，寻找防治癫痫的有效方法至关重要
1 细胞自噬
细胞自噬属于细胞程序化死亡的一种类型，分为四个关键步骤：引发、成核、成熟、降解[22]。在这一严格调控[23]的过程中，自噬体能够将底物传递给溶酶体[24]，通过溶酶体系统降解并回收自身的蛋白质和细胞器，以应对不利条件的发生[25]。为了更好地执行保护机体的任务，细胞自噬需要维持一定的活性[26]。可以通过观察机体内一些物质的表达情况来判断细胞自噬的活性，如雷帕霉素复合物 1（mammalian rapamycin complex 1，mTORC1）被认为是自噬反应的最佳抑制因子，mTORC1 被激活可抑制自噬，而 mTORC1 被抑制则可介导自噬体形成[27, 28]；轻链 3（Light chain，LC3）则被认为是自噬激活最可靠的细胞标志物，当细胞自噬启动时，LC3 从非脂型 LC3-I 转化为自噬体相关的脂型 LC3-II，导致 LC3-II/I 比值增加[29, 30]；再如 Beclin-1 是自噬促进蛋白，当 Beclin-1 的表达升高时，说明细胞自噬被激活[31]。此外，还应注意，虽然细胞自噬对于细胞的生存而言至关重要且无可替代，但并非越多越好[32]。有研究指出，细胞自噬具有两面性：适当的细胞自噬可以清除某些对机体有害的物质，降低细胞受到损害的几率；而不当的细胞自噬，如细胞自噬被过度激活或者细胞自噬呈现出一个高水平状态，则会使细胞遭受更严重的损害[33, 34]。因此，需要根据细胞所处的情境不同，辩证地看待细胞自噬[22]。
2 细胞凋亡
细胞凋亡是细胞程序化死亡的另一种类型，分为信号传导、基因激活、凋亡执行和细胞清除四个阶段[35]。关于细胞凋亡，需要明确的一点是，这种死亡类型是机体主动争取而非被动接受的，其目的是为了更好地适应机体所生存的环境。且这个适应环境的过程离不开包括 Bcl-2 家族、caspase 家族等在内的一系列凋亡基因和凋亡蛋白的表达。对于细胞凋亡，不同的凋亡基因和蛋白发挥不同的作用，有些促进，有些则抵抗。如，在众多 Bcl-2 家族成员中，Bax、Bak、Bid、Bim 和 Puma 等充当细胞凋亡的“促进者”，而 Bcl-2，Bcl-xl 和 Mcl-1 等则充当细胞凋亡的“抵抗者”[36]。再如， Caspase 家族对细胞凋亡极其重要，它能介导蛋白酶级联反应，使凋亡细胞的结构发生瓦解[37, 38]。目前已知的 14 种 Caspase 家族成员分为细胞凋亡启动者、细胞凋亡执行者以及炎症反应调节者三个亚型[39]。在前两个亚型所包含的成员中，Caspase-3 最具有代表性。作为细胞凋亡过程中最关键的效应器[40]，Caspase-3 的激活和表达对细胞凋亡发挥积极的促进作用[41, 42]。推动这个过程会明显地加强细胞凋亡，抑制这个过程则会有效地切断细胞凋亡[43]。Caspase 家族成员与细胞凋亡的紧密联系还体现在凋亡途径等方面。目前已知的细胞凋亡途径有三种，分别是内源性途径、外源性途径以及内质网途径。而划分不同凋亡途径所参考的依据就是这些途径初始活化的 Caspase 成员各不相同[44]。
3 程序性坏死
程序化细胞坏死又称非 caspase 依赖性细胞程序化死亡，涉及的 Caspase 家族成员主要是 Caspase-8。当机体遇到外界刺激时，包括 TNFR 和 TLR 在内的死亡受体被激活[45]。这些受体紧接着激活与其密切相关的 RIPK1 和 RIPK3，由 RIPK1、RIPK3、FADD、MLKL 等蛋白组成的坏死体也随着 RIPK3 的激活而形成[46-48]。在坏死体内，RIPK3 导致下游的坏死执行分子 MLKL 发生磷酸化，磷酸化后的 MLKL 形成成孔复合物插入细胞膜。因细胞膜上形成孔膜，阳离子开始流入细胞内，细胞内外渗透压发生改变，细胞外液随后也大量内流[49, 50]。这些变化导致细胞出现肿胀、细胞膜发生破裂、细胞内容物大量释放，最终程序性坏死发生[51]。在这个过程中，激活的 RIPK1 会促进 NF-κB 依赖性基因表达[52]。而有研究表明，NF-κB 信号传导会阻止 caspase-8 激活和随后的细胞凋亡[53]。所以程序化细胞坏死是在细胞凋亡受抑制的前提下进行的[54]。
4 细胞焦亡
细胞焦亡又称为 Caspase 依赖性细胞程序化死亡，主要涉及的是 Caspase-1/4/5/11。除此外，GSDM 蛋白家族对细胞焦亡也很重要。在人体中，这类细胞焦亡必不可少的调控蛋白包括 GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME、DFNB59 等六种成员[55]。除最后一种外，剩余成员均包含 N 末端结构域（GSDMD-N）和 C 末端结构域（GSDMD-C）[56]。其中，GSDMD 作为细胞焦亡的效应器和执行者，能够被激活的炎性 Caspase 当作底物识别并切割，切割后释放出来的 GSMDD-N 片段在细胞膜上具有成孔作用，这种成孔作用是细胞焦亡发生的关键[57, 58]。根据发挥作用的 Caspase 不同，将细胞焦亡途径主要分为经典型和非经典型两种[59]。当机体受到外界刺激时，传感器蛋白（包括 NLRP1、NLRP3、NLRC4、AIM2 或 pyrin 等）、衔接蛋白 ASC 以及 Caspase-1 前体等成分会组装形成典型的炎性体（部分典型炎性体中含有 ASC，部分不含）[60-62]；而非典型炎性体则直接通过脂多糖（LPS）的脂质 A 部分与 Caspase-4/5/11 的 CARD 基序相互作用组装而成（非典型炎性体中均不含 ASC）。由于除了 Caspas-12 外的所有炎性 Caspase 都在炎性体中被激活[63]，炎性体的形成是细胞焦亡发生的前提条件[64]。之后的焦亡过程随激活的炎性 Caspase 不同而不同：在经典途径中，Casapase-1 被激活，活化的 Caspase-1 切割 GSDMD 和 IL-1β、IL-18 前体。被切割的 GSDMD 释放出 GSMDD-N 片段，在细胞膜上形成孔隙，导致细胞内外渗透压和离子浓度出现异常，最终细胞肿胀破裂，焦亡发生。经 Caspase-1 切割后的 IL-1β、IL-18 前体转变为成熟的炎性因子 IL-1β、IL-18，通过膜孔流出，导致更广泛的炎症反应；在非经典型途径中，Caspase-4/5/11 被激活，Caspase-4/5/11 同样能切割 GSDMD 使其释放出 GSMDD-N 片段，最终诱导细胞出现焦亡现象。最新研究表明，在非经典型途径中释放的 GSMDD-N 片段能够激活典型的 NLRP3 炎性体，从而激活 Caspase-1，导致 IL-1β、IL-18 成熟并经膜孔流出细胞[65-68]。与细胞自噬一样，细胞焦亡也具有两面性，适度的细胞焦亡对机体产生积极影响，而过度的细胞焦亡则会对机体造成不利影响[69]。
5 细胞自噬与癫痫发生
在大量的研究当中，我们构造了许多不同的癫痫模型，如 Atg7 基因敲除鼠癫痫模型、戊四氮（PTZ）诱发癫痫模型、匹罗卡品（PILO）诱发癫痫模型、红藻氨酸（KA）诱发癫痫模型以及外伤出血性癫痫模型等。但在不同的癫痫模型中，细胞自噬的状态是不一样的，甚至是相反的。当癫痫发作时，有些模型中的细胞自噬表现为抑制或受损状态；而另外一些模型中的细胞自噬则表现为激活状态。这种现象提示，或可通过改变细胞自噬状态这种方式，来达到减轻癫痫发作的目的。研究也表明，改变自噬状态可以减轻癫痫发作[70]。
5.1 细胞自噬表现为抑制或受损状态与癫痫发生
McMahon 等[71]发现，自噬的重要启动子 Atg7 基因缺失会导致小鼠发生癫痫。进一步的研究表明：仅仅是抑制细胞自噬本身，癫痫就足以被推动。类似地，有研究在局灶性皮质发育不良（FCD）和人类结节性硬化（TSC）患者的脑组织内发现细胞自噬出现了缺损现象[72]，而 FCD 和 TSC 与癫痫发生紧密相关。
这些研究提示，癫痫的发生可能与细胞自噬受抑制或缺损有关，激活细胞自噬可能对癫痫的预防和治疗具有一定作用。相应的研究结果以及临床治疗也佐证着上述观点：① 研究发现姜黄素可以通过诱导细胞自噬使神经元细胞免受癫痫持续状态导致的损伤[16]；② 在癫痫发作的慢性期，大麻二酚处理可激活海马细胞自噬途径，以此来缓解大鼠癫痫相关行为[73]；③ 丙戊酸钠可通过增强小鼠脑损伤后的自噬流量促进小鼠功能恢复，临床上用于癫痫治疗[74]；④ 拉莫三嗪可通过诱导自噬来减少癫痫发作的频率[75]；⑤ 自噬阻滞剂可促进癫痫模型小鼠的神经元损害，而自噬诱导剂则可预防神经元损害[76, 77]；⑥ Ⅱ型大麻素受体（CB2R）可通过诱导细胞自噬和抑制细胞凋亡在癫痫发作模型中发挥抗惊厥作用，显著减少 SE 后大鼠海马神经元的损伤[78]；⑦ 生酮饮食（KD）可通过诱导细胞自噬和减少神经元凋亡减轻大鼠癫痫期间的脑损伤[79]。
5.2 细胞自噬表现为激活状态与癫痫发生
PTZ 诱发癫痫模型是一种被广泛接受的动物癫痫模型[80]，研究发现，在 PTZ 诱发癫痫的实验模型中细胞自噬会增加[81]。同样在 PILO 或 KA 诱发的癫痫中，LC3-II / LC3-I 比例和 Beclin-1 表达会升高，表明细胞自噬得到启动[82, 83]。在其他的动物癫痫模型中，如外伤出血性癫痫模型中也发现，这些动物海马区内的细胞自噬表现为激活状态而非抑制状态[84]。
这些研究提示，癫痫的发生可能与细胞自噬被激活有关，抑制细胞自噬可能对癫痫的预防与治疗具有一定的效果。相应的实验研究结果及临床治疗也佐证着上述观点：① 利拉鲁肽能够显著减轻 PTZ 诱发的小鼠癫痫发作并恢复 PTZ 点燃小鼠模型的行为学活性[85, 86]，这些抗癫痫效应与小鼠海马区 LC3 和 Caspase-3 的表达降低有关[87]；② 有研究表明，高迁移率族蛋白 box-1（HMGB1）抗体可抑制癫痫小鼠模型的细胞自噬并减轻癫痫发作诱导的海马细胞凋亡，经 HMGB1 抗体治疗后，小鼠学习能力和记忆能力恢复[88]；③ 左旋肉碱（L-Car）具有抗癫痫效应，能在 PTZ 诱导的癫痫中发挥神经保护作用，且这种保护作用很可能是通过自噬抑制和抗凋亡来实现的[82]；④ 尼洛替尼用于癫痫的治疗可能具有很好的前景，它可以通过抑制细胞自噬和减轻细胞凋亡的方式来保护神经元免受癫痫损害[89]。
6 细胞凋亡与癫痫发生
癫痫诱发脑损伤后会激活神经元凋亡已经被广泛认可[90]。已有动物实验发现，神经元凋亡是癫痫发作后神经元死亡的主要形式之一[91, 92]。而神经元凋亡又离不开多种凋亡基因和蛋白的表达，因此认为，癫痫发生与前文所述的包括 Bcl-2 家族、Caspase 家族在内的多种凋亡成分存在一定关联。其中，癫痫发生与 Bcl-2 家族的相关性表现在：在 Bcl-2 家族中，一些成员的缺失可以对癫痫发作造成影响。如 Mcl-1（抗凋亡成员）的缺失加剧了小鼠癫痫发作，而 Bim 或 Puma（促凋亡成员）的缺失部分则保护了海马免受 SE 的侵害[93-96]；癫痫发生与 Caspase 家族的相关性则表现在：癫痫引起神经元凋亡后，在各种凋亡途径中，不同的 Caspase 成员发挥不同的作用。如，Caspase-8 作为诱导细胞凋亡的重要蛋白酶和启动者[97]，主要参与外源性途径；Caspase-3 是内、外源性途径共同的参与者[98]；Caspase-4 则主要参与内质网途径[99]。
这些研究提示，癫痫的发生可能与细胞凋亡被激活有关，抑制细胞凋亡可能对癫痫的预防与治疗有一定的效果。相应的实验研究结果及临床治疗也佐证着上述观点：① 研究发现 Vps15 的突变与包括癫痫在内的人类神经发育疾病有关，且数据表明 Vpsl5 的完全消融会导致海马和皮质的严重进行性退化，这可能是 Caspase 诱导的细胞凋亡增加所导致的[100]；② 西他列汀可通过其抗凋亡途径发挥抗癫痫作用[101]；③ 活性氧清除剂（NAC）能够对线粒体内积累的活性氧（ROS）发挥清除作用，使 JNK 活性丧失，从而起到神经元保护作用[102]。与之相吻合的是，有研究发现 Jnk3（JNK 家族的一员）缺陷小鼠对神经元凋亡和癫痫发作具有抵抗力[103]；④ p53 抑制剂 PFT 可以做为预防癫痫引起脑损伤的一个治疗方法，因为它能够显著地抑制神经元凋亡[104]；⑤Ⅱ型大麻素受体（CB2R）、KD、利拉鲁肽、HMGB1 抗体、左旋肉碱（L-Car），以及尼洛替尼等的抗癫痫效应和神经元保护作用均离不开对细胞凋亡的抑制。
7 程序性坏死与癫痫发生
在程序性坏死的过程中，细胞因子 TNF-α 会与其受体 TNFR1 结合并促进细胞内坏死体的组装[105]，再经过前文所述的一系列流程，导致坏死发生。而杜瑞兵等[106]的研究提示，TNF-α 可能以一个参与者的身份对癫痫发生起作用。同样地，当 PILO 癫痫模型大鼠以及 KA 癫痫模型小鼠发生 SE 后，损伤的海马神经元内能观察到 RIPK1、RIPK3 及 MLKL 升高等程序性坏死特征[107, 108]。
这些研究提示，癫痫的发生可能与程序性坏死被激活有关，抑制程序性坏死可能对于癫痫的预防和治疗具有一定作用。相应的实验研究结果及临床治疗也佐证着上述观点：①AEDs—苯妥英钠作为一种有效的程序性坏死抑制剂，能够通过阻止 RIPK1 激活、NF-κB 信号传导以及坏死体形成等途径发挥抗癫痫作用[109, 110]；② 坏死抑制素 1（Necrostatin-1）能够抑制程序性坏死和细胞凋亡，减轻 KA 癫痫模型小鼠的海马损害[108]；③ 来源于杜仲的桃叶珊瑚甙通过诱导细胞自噬和抑制程序性坏死对神经元起保护作用，减轻了 SE 导致的海马区神经元损伤[111]；④ 姜黄素可以保护神经元细胞免受 SE 造成的损伤，这种神经元保护效应除了通过诱导细胞自噬外，还可以通过抑制程序化细胞死亡来产生。
8 细胞焦亡与癫痫发生
细胞焦亡的过程中会产生炎性因子 IL-1β。而研究发现，IL-1β 对癫痫模型动物的癫痫发作具有促进作用[112]。同时，TAN 等[113]在颞叶癫痫患者脑组织中发现 NLRP1 炎性体的表达上调，说明细胞焦亡在增加。在 PILO 癫痫模型动物发生 SE 后，海马区也发现了神经元细胞焦亡[114]。
这些研究提示，癫痫的发生可能与细胞焦亡被激活有关，抑制细胞焦亡可能对于癫痫的预防和治疗具有一定作用。相应的研究结果及临床治疗也佐证着上述观点，① 在杏仁核点燃的大鼠癫痫模型中，可通过敲除 caspase-1 来抑制神经元焦亡，从而减轻癫痫发作的严重程度和神经元损伤[113]；② VX-765 是一种细胞焦亡抑制剂，能够减轻多发性硬化模型鼠的脊髓损伤，同时还能减轻脑缺血模型鼠的神经元损伤并促进小鼠运动功能恢复。这些保护效应都是通过抑制细胞焦亡的方式来实现的[115, 116]。最近研究发现，VX-765 在抗癫痫临床试验中也表现出良好的效果[117]。
9 结语
细胞程序化死亡与癫痫发生存在着紧密的联系。细胞自噬是细胞程序化死亡的一种重要方式。癫痫发生发展过程中，细胞自噬起着双向效应，目前我们对癫痫发生与细胞自噬之间关系的了解尚存不足，需要进一步的研究加以明确。细胞凋亡是细胞程序化死亡的另一种重要方式。癫痫发作会引起神经元细胞凋亡，这个过程离不开多种凋亡基因和凋亡蛋白的作用。目前的大多数研究都表明，癫痫的发生可能与细胞凋亡被激活有关，抑制细胞凋亡可能对癫痫的预防与治疗有一定的效果。程序性坏死和细胞焦亡则是新发现的两种细胞程序化死亡，前者依赖 Caspase，后者不依赖。目前普遍认为，癫痫的发生可能与程序性坏死和细胞焦亡被激活有关，抑制程序性坏死和细胞焦亡可能对癫痫的预防与治疗有一定的效果。综上，对细胞程序化死亡与癫痫发生之间关系的论述有助于我们更好地理解癫痫发病的原理和机制，并以此来指导临床用药和治疗。