神经元的同步异常放电形成癫痫发作，然而，中枢神经系统中除神经元外，小胶质细胞作为大脑的主要免疫细胞，在发育过程中和成年期对神经回路的发育和维持起重要作用。小胶质细胞参与早期癫痫发作，可通过增加炎症细胞因子及趋化因子介导癫痫发作。小胶质细胞可调节癫痫发作后异常神经发生，促进癫痫发作后神经元的死亡，引起神经退化。还可影响癫痫发作后突触修剪，通过吞噬或剥离消除突触，破坏突触兴奋与抑制平衡，加重癫痫发作。小胶质细胞在癫痫发展中起重要作用，但小胶质细胞是否参与了癫痫的发生仍需进一步研究。
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癫痫是神经系统常见疾病，全球有超过6 500万癫痫患者[1]。癫痫致残率、致死率高，且疾病带来的社会负担和心理负担严重[2]。癫痫病因复杂，发作形式多种多样，临床表现和病因学均存在很大的异质性。由于神经元的同步异常放电形成癫痫发作，研究人员和临床医师多把注意力集中在对神经元的功能(兴奋性和抑制性)的理解上，把治疗目标寄托于神经元放电相关的功能上。然而，中枢神经系统中除神经元外，小胶质细胞作为大脑的主要免疫细胞，在发育过程中和成年期对神经回路的发育和维持也起重要作用，且这些神经回路不可能被其他类型的细胞所取代。小胶质细胞主动观察周围环境，调节神经发生，促进神经元存活，吞噬神经元，调节轴突连线，诱导突触形成，吞噬不必要的突触。小胶质细胞也通过与突触的相互作用来改变大脑功能，并有助于维持突触功能和学习依赖性突触形成[3]。
尽管生理条件下有关小胶质细胞特性的研究不断积累，但对于癫痫状态下小胶质细胞如何调节神经回路的结构和功能知之甚少。前期的研究支持了癫痫中包含小胶质细胞在内的神经炎症成分的假说：在由惊厥药物[如海人藻酸(KA)、毛果芸香碱]或电刺激引起的急性癫痫发作或癫痫持续状态(SE)后，受惊厥刺激影响的大脑区域中的小胶质细胞迅速激活[4]。活化的小胶质细胞释放出兴奋性细胞因子，可能导致神经元过度兴奋和神经退行性变。在癫痫动物模型中，小胶质细胞的激活和星形胶质细胞的激活可能共同参与了癫痫的发生过程。虽然在不同类型癫痫患者和动物模型中小胶质细胞被激活，但是激活的小胶质细胞表现出异质性，使得很难确定小胶质细胞是原发性引起癫痫发作，还是具有抗癫痫作用[5]。本文旨在对小胶质细胞在癫痫发展中的可能作用机制作一综述。
小胶质细胞是大脑中主要的常驻免疫细胞，并通过其免疫监测来调节脑内稳态[6,7]。传统的免疫细胞表现出强大的迁移能力，在外周组织中巡逻。然而，小胶质细胞被认为是平稳的动态过程。小胶质细胞主要起源于胚胎卵黄囊，在出生前和出生后的发育过程中迁移到大脑中，通过增殖和凋亡的耦合机制逐渐成熟稳定。在发育期和成年期，小胶质细胞通过动态过程监测神经元迁移有效地巡视大脑。因此，小胶质细胞是真正的大脑免疫细胞。所有小胶质细胞在任何特定时期都表现出过程运动性，而成熟小胶质细胞在任何特定时期的胞体迁移只表现在5%~10%的细胞中[8]。
小胶质细胞通常具有高度分枝的突起，在大脑中呈分枝状。颞叶癫痫和海马硬化患者经历过反复发作，海马中小胶质细胞呈阿米巴样，这是小胶质细胞激活的典型形态学标志。在红藻氨酸致痫状态后24~48 h的大鼠海马内也观察到阿米巴小胶质细胞。然而，由于树突棘密度在这一时期降低，有可能是小胶质细胞增强的突触吞噬作用导致了该模型树突棘密度的降低[9]。由于小胶质细胞的形态和功能，特别是对大脑环境的监测密切相关，上述发现可能反映了癫痫发作后小胶质细胞的角色变化，而这种变化取决于癫痫发作的阶段和严重程度。
Kong等[10]研究发热性癫痫发作与小胶质细胞之间的关系，特别研究小胶质细胞瞬时受体电位1型(TRPV1)，推测发热性癫痫发作通过激活TRPV1促进小胶质细胞的兴奋性反应，导致神经回路退化，诱发自发性癫痫发作。在发育过程中海藻酸可增加癫痫发作的易感性，且早期癫痫引起的小胶质细胞活化亦可能有助于增加成年期癫痫的易感性[11]。
在难治性癫痫患者和颞叶癫痫动物模型的海马齿状回中，均观察到苔藓纤维(颗粒细胞轴突)的异常发芽。正常情况下，颗粒细胞通过齿状门向海马CA3区投射苔藓纤维，与锥体细胞形成突触[12]。然而，在癫痫患者的大脑中，齿状门内苔藓状纤维分支过多，并向分子层反向投射。出芽的苔藓纤维能够在齿状回形成兴奋性的神经回路，可加重癫痫发作。苔藓纤维萌芽的分子机制已被部分发现：脑源性神经营养因子(BDNF)促进苔藓纤维的分枝，而Netrin-1eUNC5信号则促进苔藓纤维向分子层的反向投射[12]。小胶质细胞有可能调节早期癫痫引起的苔藓纤维萌芽[13]。
米诺环素可阻断小胶质细胞的增殖和溶酶体相关膜糖蛋白(LAMP)家族成员CD68的表达，LAMP常作为SE后小胶质细胞的溶酶体标志物。海马KA注射诱导SE前12 h米诺环素可减少海马CA3和CA1中的Caspase-3凋亡细胞和脱氧核苷酸末端转移酶(TdT)介导的脱氧尿嘧啶(dUTP)缺口末端标记损伤细胞的数量，表明活化的小胶质细胞可能在癫痫发作后起神经退行性作用[5]。在匹罗卡品诱导的SE模型中，连续2周使用米诺环素治疗，自SE后1 d起，可减少自发性复发性发作次数和发作持续时间及严重程度[5]。虽然小胶质细胞如何加重癫痫发作和加速癫痫发生的机制尚不清楚，但小胶质细胞通过分泌的细胞因子直接或间接地增加神经元的活性。由于米诺环素能阻断SE诱导的海马细胞因子浓度[白细胞介素(IL)-1和肿瘤坏死因子(TNF)－α]的升高，因此小胶质细胞可能在癫痫发作后引发脑内电流升高。
在颞叶癫痫患者和动物模型的大脑中，兴奋性细胞因子的表达水平通常升高，增加神经元的兴奋性，因此被认为与癫痫的发生有关[14]。在电刺激诱导的癫痫海马中包括IL-1、IL-6和TNF－α等促炎细胞因子的表达升高，这些刺激性细胞因子可由多种脑细胞产生，包括神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞和内皮细胞，而活化的小胶质细胞在细胞因子的产生中起主要作用。Benson等[15]发现毛果芸香碱诱导SE后3 d，小胶质细胞产生的促炎因子(IL-1、IL-6和TNF－α)表达增加。然而，值得注意的是，小胶质细胞中抗炎因子[精氨酸酶1(Arg1)、IL-4和IL-10]同样有所增加，这表明小胶质细胞在癫痫发病中的角色较为复杂。
激活的小胶质细胞Toll样受体(TLR)信号可能介导癫痫中细胞因子的产生。体外研究显示，小胶质细胞对TLR3激动剂聚胞苷酸反应和TLR4激动剂脂多糖(LPS)，促进了炎性因子的产生。TLR3缺乏可减轻匹罗卡品致痫小鼠的自发性反复发作，TLR4拮抗剂可减少KA致痫小鼠的急性发作次数[16]。虽然TLRs在体内的内源性配体尚未确定，但小胶质细胞可能通过自身的TLRs激活，加速癫痫的发生。
一项使用Tsc1Cx3cr1条件性基因敲除(CKO)小鼠的研究表明，小胶质细胞中雷帕霉素蛋白(mTOR)信号有选择性地升高，这表明小胶质细胞在没有致痫信号的情况下有助于癫痫的发生，小胶质细胞的非炎症性变化破坏了中枢神经系统的稳态，导致突触密度降低，小胶质细胞明显渗入海马-海马锥体层，导致中度神经元变性，星形胶质细胞大量增殖[17]。Tsc1Cx3cr1CKO小胶质细胞在体内表现出反应性形态，增殖增强，溶酶体基因上调，体外吞噬活性增强。虽然Tsc1Cx3cr1CKO小鼠海马中促炎因子相关基因表达升高，但纯化的小胶质细胞产生的促炎因子的表达却有所降低。此外，Tsc1Cx3cr1CKO小鼠在5周龄时出现自发性癫痫发作。这些结果均可表明小胶质细胞中mTOR信号的上调可能以一种与小胶质细胞前兴奋性细胞因子无关的方式诱导自发性癫痫发作。当检测到自发性癫痫发作时，在4~5周龄的小鼠海马中检测到了促炎因子的表达。因此，作者推测小胶质细胞中的促兴奋信号可能早在自发性癫痫发作之前就已产生。
趋化因子配体1(CX3CL1)也在癫痫发展中发挥重要作用[18]。在颞叶癫痫患者中，颞叶新皮质和海马体的CX3CL1免疫反应性和蛋白质水平较未经尸检的对照组增加[19]。毛果芸香碱诱导大鼠SE后，海马CX3CL1免疫反应在SE后3 h升高，SE后3 d下降。SE后3 d检测到神经元损伤，但通过侧脑室注射抗CX3CL1或趋化因子受体1(CX3CR1)抗体来抑制损伤，表明CX3CL1－CX3CR1级联参与了癫痫发作后的神经退行性变[19]。相反的是，Roseti等[20]报道了CX3CL1对癫痫患者的有益作用，CX3CL1治疗恢复了颞叶癫痫患者新皮质切片中记录到的兴奋性神经元γ-氨基丁酸(GABA)诱发电流的降低，这意味着CX3CL1促进了GABA诱发电流的稳定性，从而调节了神经回路的兴奋抑制平衡。因此，CX3CL1－CX3CR1信号在癫痫发作严重程度和癫痫发生中的作用尚待进一步探索。
在星形胶质细胞和小胶质细胞的共培养中，基质细胞衍生因子1(SDF-1，又称CXCL12)是趋化因子受体4(CXCR4)的天然配体，可诱导小胶质细胞释放TNF-α和谷氨酸，可导致神经元高兴奋性，因此可合理推测CXCR4信号可能参与癫痫的发生发展。
癫痫动物模型显示成年后海马齿状回的神经发生异常增强，过多的成年细胞通过形成异位的神经回路而增加海马的兴奋性，随后引发进一步的癫痫发作。抑制小胶质细胞活化已被证明能成功抑制癫痫发作后的神经发生。相反，在齿状回区，小胶质细胞可通过吞噬红藻氨酸诱导的癫痫发作后的异位成体细胞来阻止神经发生。研究表明，P2Y12受体(仅由脑小胶质细胞表达)促进红藻氨酸诱导的癫痫发作后的神经发生[21]。P2Y12受体下游与这一观察结果有关的信号仍未知。P2Y12受体被神经元释放的ATP以活性依赖的方式激活，并促进小胶质细胞突起的运动[22]。因此，P2Y12受体的调节也可能在早期癫痫发作后的神经发生中起作用。毛果芸香碱诱发大鼠发育性癫痫发作增加了神经发生，而氟脲醛诱导则降低了神经发生。因此，应该注意到不同癫痫诱导方法可能对神经发生产生不同的影响。
毛果芸香碱和海人酸诱发的癫痫发作都会导致海马CA1和CA3的神经元死亡，在人颞叶癫痫患者中，这些脑区的严重神经元丢失和胶质增生通常一起报告为海马硬化症。在毛果芸香碱诱发的SE大鼠，小胶质细胞持续激活，而米诺环素可抑制小胶质细胞活化，进而抑制癫痫引起的神经退行性变[23]。在癫痫小鼠模型中，小胶质细胞耗竭加重急性癫痫发作和海马神经元变性[24]。这些研究表明，激活的小胶质细胞促进癫痫发作后神经元的死亡。但小胶质细胞是否促进或抑制癫痫发作后的神经元死亡和神经发生仍有争议。因此，还不能确定小胶质细胞是起神经保护还是神经退化作用仍需进一步研究。
在大脑发育过程中突触数目的减少称为突触消除，消除不必要的突触和去除未成熟突触的形态和功能影响，被认为是改善神经元回路和正常脑功能的关键。突触密度过高和功能不足是自闭症和精神分裂症患者大脑的病理特征。
小胶质细胞作为脑内的免疫细胞，其中一个作用就是在发育过程中修剪突触。小鼠背外侧膝状体(dLGN)中的经典补体分子(C1q和C3)调节小胶质细胞的突触修剪。小胶质细胞对突触修剪的破坏会导致突触病变，包括自闭症和精神分裂症[25,26]。在毛果芸香碱诱导的SE模型中，海马C1q和iC3b的表达增加，Iba1免疫反应性(小胶质细胞活化的一个可能的指标)也有所增加，同时iC3b蛋白水平与自发性癫痫发作次数呈正相关，所以小胶质细胞对补体依赖性突触的吞噬可能与癫痫发作的严重程度有关[27]。
Jackson等[28]通过电刺激成年大鼠海马体来诱导SE，以检测癫痫发作对突触变化的影响，诱导SE 7 d后，将编码绿色荧光蛋白(GFP)的反转录病毒载体注入海马齿状回，标记新生神经元。在SE组，6周龄神经元棘突上的兴奋性突触后蛋白(PSD95)反应性斑点数量在分子层减少，而兴奋性突触后黏附因子阳性的斑点数量没有变化。PSD95表达降低可能是兴奋性增加的一种代偿机制[28]。与此相反，3~6周龄神经元树突上抑制性突触后蛋白gephyrin反应点在内外分子层的数量增加，这也可能是增加兴奋性的一种代偿机制。然而，在SE组，6周龄神经元树突上抑制性突触后黏附因子NL－2簇的数量显著减少，表明抑制性突触的功能减弱。在12周龄的神经元树突上未观察到NL-2的减少，这表明对内分子层的抑制性输入暂时减少[28]。
在电刺激致SE大鼠中，内分子层与3周龄神经元基底树突接触的小胶质细胞百分比明显高于对照组[28]。由于内分子层的基底树突主要接受抑制性突触输入，因此小胶质细胞可能暂时减少SE后投射到新生神经元的抑制性突触。在大脑发育和神经退行性疾病中，小胶质细胞通过吞噬突触来改变神经回路，小胶质细胞通过移除神经元细胞体上的突触来阻断神经元的输入，这被称为突触剥离[29]。可见，激活的小胶质细胞有可能在早期癫痫发作后通过吞噬或剥离新生齿状颗粒细胞的抑制性输入而破坏海马突触兴奋与抑制之间的平衡。
在癫痫患者的大脑中，小胶质细胞表现出复杂的表型以及反应通路，激活的小胶质细胞可加重癫痫发作，也可能具有抗癫痫作用。虽然大多数研究都集中在小胶质细胞在癫痫恶化和癫痫发作中的作用，但是小胶质细胞在癫痫发生中的保护作用也不能被忽视。小胶质细胞参与早期癫痫发作，可通过增加炎症细胞因子及趋化因子介导癫痫发作。小胶质细胞可调节癫痫发作后异常神经发生，促进癫痫发作后神经元的死亡，引起神经退化。还可影响癫痫发作后突触修剪，通过吞噬或剥离消除突触，破坏突触兴奋与抑制平衡，加重癫痫发作。由于几乎所有的基础和临床研究都集中在癫痫发作后小胶质细胞性质的变化上，表明小胶质细胞在癫痫发展中起重要作用，但小胶质细胞是否参与了癫痫的发生仍需进一步研究。
所有作者均声明不存在利益冲突
