婴儿癫痫性脑病 41

谷氨酸转运蛋白是位于神经胶质细胞和/或突触前谷氨酸能神经末梢的膜结合蛋白。它们对于从突触中去除和终止兴奋性神经递质谷氨酸的作用是必不可少的（Shashidharan等，1994）。

已通过序列，药理学，组织分布和通道样性质的差异定义了谷氨酸转运蛋白的几种亚型，包括SLC1A2（EAAT2），SLC1A3（EAAT1或GLAST; 600111），SLC1A1（EAAC1或EAAT3; 133550）和SLC1A6（EAAT4；600637）。SLC1A2选择性地定位于星形胶质细胞；SLC1A1和SLC1A6选择性定位在神经元中；SLC1A3和SLC1A3在神经元和星形胶质细胞中都发现（Rothstein等，1994；Maragakis等，2004）。

细胞遗传学位置：11p13
基因座标（GRCh38）：11：35,251,204-35,420,057

▼ 克隆和表达
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Shashidharan等人通过筛选人脑干和小脑cDNA文库（1994）分离了对应于SLC1A2基因的cDNA。预测的565个氨基酸的蛋白质与大鼠脑钠依赖性谷氨酸/天冬氨酸转运蛋白同源（也参见Krishnan等，1993）。

Su等（2003）描述了人EAAT2启动子的克隆和鉴定，证明了在星形胶质细胞中表达的升高。EAAT2转运的调节剂，无论是阳性还是阴性，都会改变EAAT2的转录，启动子活性，mRNA和蛋白质，这意味着转录过程可以调节EAAT2的表达。作者还提出了EAAT2启动子可用于靶向大脑中的基因表达以及鉴定能够调节谷氨酸转运的分子的可能性，这些分子可能潜在地抑制，改善或预防各种神经退行性疾病。

Kirschner等（1994）分离了小鼠Eaat2的cDNA。小鼠Eaat2氨基酸序列与其大鼠和人类同源物分别具有99％和97％的同一性。它主要在脑中表达，在脑中它可能是神经胶质特异性转运蛋白。

Utsunomiya-Tate等（1997）从小鼠的大脑和肝脏中分离出了几种组织特异性的GLT1变体。他们确定了大脑和肝脏GLT1 cDNA克隆具有不同的5个末端，分别对应于肝脏GLT1中的3个N末端氨基酸替换了大脑GLT1中的6个N末端氨基酸。此外，作者在脑和肝脏cDNA中发现2个替代的3-prime末端，对应于用11个C末端氨基酸（“ b”末端）取代了22个C末端氨基酸（“ a”末端）。 。作者将这两个肝脏GLT1 mRNA指定为mGLT1A和mGLT1B，它们具有相同的N末端和不同的C末端。体外表达研究表明，N或C末端的改变不会改变通道特性。

Schmitt等人从老鼠的大脑中（2002）克隆了对应于GLT1变体，大鼠GLT1B或人EAAT2b的cDNA，其是通过在GLT​​1 cDNA的3个引物末端进行选择性剪接而产生的。Northern印迹分析显示11 kb GLT1 mRNA在大脑中占主导地位，而12.5 kb GLT1变异mRNA在视网膜中占主导地位。GLT1变异体优先在中枢神经系统和周围神经系统的神经元中表达，但偶尔在星形胶质细胞中表达。EAAT2b具有一个截短的细胞内C末端结构域，具有11个氨基酸的独特末端序列。在体外，EAAT2b蛋白显示出功能性谷氨酸转运活性（也参见Maragakis等，2004）。

▼ 测绘
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Li和Francke（1995）使用体细胞杂种和荧光原位杂交（FISH），将人类SLC1A2基因分配给11p13-p12染色体。由FISH，Takai等人撰写（1996年）将该基因（他们称为谷氨酸转运蛋白1（GLT1））定位到11p13-p11.2。

使用种间回交分析，Kirschner等（1994）将小鼠Eaat2基因定位到2号染色体的中心区域，该基因位于定量性状基因座附近，该基因座在酒精戒断和癫痫小鼠模型中调节神经兴奋性和癫痫发作频率。作者指出，小鼠2号染色体显示与人11p区域的同系同源性。

▼ 基因功能
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GLT1是一种转运蛋白，可从细胞外空间主动去除兴奋性神经递质谷氨酸。谷氨酸的细胞外浓度必须保持低水平，以确保突触激活过程中的高信噪比，并防止谷氨酸受体过度激活引起的神经元损害。过量的谷氨酸会引起神经毒性，并可能导致中风，外伤，阿尔茨海默病（AD；见104300），肌萎缩性侧索硬化症（ALS；见105400）和亨廷顿病（143100）等神经系统疾病的细胞损伤（Choi，1988；Kanai）等人，1993）。

Tanaka等人在通过同源重组破坏了胚胎干细胞中Glt1基因的小鼠中（1997年）观察到致命的自发性癫痫发作和增加对急性皮质损伤的易感性。作者将这些影响归因于这些小鼠大脑中残留谷氨酸水平的升高，并得出结论，GLT1有助于维持低水平的细胞外谷氨酸浓度。

在视网膜中，谷氨酸转运蛋白GLAST在穆勒细胞中表达，而谷氨酸转运蛋白GLT1仅在视锥细胞和各种类型的双极细胞中发现。为了研究谷氨酸转运蛋白的这种差异分布的功能作用，Harada等人（1998）分析了Glast和Glt1突变小鼠。在Glast缺陷型小鼠中，缺血后视网膜电图b波和振荡电位降低，视网膜损害加剧，而Glt1缺陷型小鼠在缺血后显示几乎正常的视网膜电图，并轻度增加视网膜损伤。这些结果表明，Glast是感光细胞与双极细胞之间正常信号传递所必需的，并且Glast和Glt1都在视网膜缺血过程中起着神经保护作用。

有关SLC1A2基因在尼古丁依赖性中可能作用的讨论，请参阅188890。

EAAT2在肌萎缩性侧索硬化症中的发现

在肌萎缩性侧索硬化症患者中，Rothstein等人（1992）发现来自脊髓，运动皮层和体感皮层的突触小体中高亲和力谷氨酸摄取的最大转移速度明显降低。转运蛋白对谷氨酸的亲和力没有改变。作者认为，由于转运蛋白的缺陷而导致的细胞外谷氨酸清除率的缺陷可能导致细胞外谷氨酸的神经毒性水平，并在ALS中致病。通过免疫组织化学分析，Rothstein等（1995）他发现，ALS大脑组织中的GLT1严重降低，在运动皮层中（从对照降低了71％到90％）和在脊髓中均如此。由于没有星形胶质细胞损失，因此作者推测GLT1蛋白存在一个主要缺陷，由于下调或其他毒性过程导致了第二个缺陷。

Lin等（1998年）报道，散发性ALS患者中60％至70％的运动皮层和脊髓中星形胶质谷氨酸转运蛋白EAAT2蛋白损失30％至95％。Lin et al。在他们的ALS患者组中，有65％的神经系统受到神经病理学影响，而在其他脑区域则没有（1998）鉴定出多种异常mRNA。在疾病早期的活着的ALS患者的脑脊液中也可以检测到它们，提示其诊断用途。在非神经系统疾病或其他疾病对照中未发现异常mRNA。体外表达研究表明，从这些异常mRNA表达的蛋白质可能会快速降解和/或对正常EAAT2产生显性负作用，从而导致蛋白质和活性丧失。这些发现表明，ALS中EAAT2的丢失是由于RNA处理错误导致异常的mRNA引起的。

Honig等（2000年）分析了6名ALS患者，9名AD患者，6名路易体病患者（127750）和6名正常对照的死后脑标本，以确定EAAT2可变剪接的mRNA变异体对ALS的特异性。Honig等（2000年）确定在正常对照研究的所有大脑区域以及患病大脑的所有大脑区域中均缺乏外显子7、9、7、9和9的剪接变异体。使用RT-PCR进行的定量分析显示，在所有标本中，这2个选择性剪​​接的同工型均以次要物种（2-15％）的形式存在，但确实显示了ALS脑中外显子7跳过同工型的统计显着增加。作者注意到他们的发现与Lin等人的发现之间存在差异（1998），并提出同工型的定量差异可能与ALS的发病机制有关。

也与林等人报道的发现相反（1998），Flowers等（2001年）证明，在17名散发性ALS患者，7名AD患者和19名对照受试者的所有CNS区域中均存在2种EAAT2 mRNA转录物变体，特别是一种保留内含子7和一种跳过外显子9的变体。另外，与正常对照相比，患者中这些变体与正常转录本的比率没有改变。在17个ALS和8个对照样品的CSF中未检测到变异mRNA。花等（2001年）提示外显子9跳过变体是生理形式，内含子7保留变体可能通过mRNA监测机制迅速降解。他们得出结论，这些EAAT2变体与ALS没有关联。

郭等（2003）生成了过表达EAAT2的转基因小鼠，并将其与带有ALS相关的SOD1突变体G93A的小鼠杂交（147450.0008）。在EAAT2转基因小鼠中，EAAT2蛋白的量和相关的Na（+）依赖性谷氨酸摄取增加了约2倍。转基因EAAT2蛋白正确定位在质膜上的细胞表面。EAAT2表达的增加保护了神经元免受L-谷氨酸诱导的细胞毒性和体外细胞死亡。与G93A同窝仔相比，EAAT2 / G93A双转基因小鼠在握力下降方面有统计学上的显着延迟，但在麻痹，体重下降或寿命方面没有出现统计学上的显着延迟。运动神经元及其轴突形态丧失以及包括半胱天冬酶-3（CASP3 ; 600636）在内的其他事件的延迟还观察到）激活和SOD1聚集。作者假设EAAT2的缺失可能会导致但不会导致ALS的运动神经元变性。

在10位ALS患者中，Maragakis等人（2004年）发现运动皮层EAAT2b平均增加2倍，而与对照组相比，EAAT2水平最多降低了94％。免疫染色表明，ALS脑中的EAAT2b表达位于神经纤维和神经元中。功能转运蛋白研究表明，EAAT2活性大大降低。

Rothstein等人使用1,040种FDA批准的药物和营养素的盲法筛查方法（2005）发现许多β-内酰胺抗生素是GLT1表达的有效刺激剂。此外，该作用似乎是通过增加GLT1基因的转录来介导的。β-内酰胺和各种半合成衍生物是有效的抗生素，可抑制细菌的合成途径。当交付给动物时，β-内酰胺头孢曲松既可以增加GLT1的大脑表达，又可以提高其生化和功能活性。Rothstein等（2005年）发现当用于缺血性损伤和运动神经元变性的模型中时，头孢曲松体外具有神经保护作用，两者均部分基于谷氨酸的毒性。当用于致命疾病ALS的动物模型中时，该药物可延迟神经元和肌肉力量的丧失，并增加小鼠的存活率。

Hoye等（2018）搜索了从不同纯化的CNS细胞类型产生的RNA序列数据，并将EAAT2鉴定为miR218的候选神经胶质靶标（616770）。萤光素酶分析表明，miR218直接与EAAT2的3-prime UTR结合，足以抑制其在星形胶质细胞中的翻译。但是，miR218在野生型和ALS星形胶质细胞中仅以低水平表达，这表明miR218不是成年星形胶质细胞中蛋白质表达的内源性调节剂。进一步的研究表明，邻近的星形胶质细胞吸收了ALS中垂死的运动神经元释放的细胞外miR218。对miR218的细胞外状态的检查表明，miR218是蛋白结合的，没有封装在囊泡中，还能够结合寡核苷酸。脊髓全耗竭miR218的小鼠表现出ALS的特征，Hoye等（2018）发现在ALS星形胶质细胞中下调的已翻译mRNA含有miR218结合位点，并在miR218抑制后被抑制，这表明运动神经元衍生的miR218对星形胶质细胞的作用扩展到EAAT2之外，并在功能上调节其他星形细胞蛋白和蜂窝状态的表达。神经变性，在ALS模型小鼠中抑制运动神经元衍生的miR218进一步证实了垂死的运动神经元释放的miR218可能导致体内稳态蛋白表达（例如EAAT2）的丧失和星形胶质变。

▼ 分子遗传学
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在55例ALS患者中，Meyer等人（1998）发现在EAAT2基因没有序列变动。Meyer等人在常染色体显性遗传性痉挛性截瘫的家庭中，有7个患病成员中有2个（参见182600）（1998）发现269C-G过渡的杂合性，导致EAAT2蛋白中ala79-gly（A79G）氨基酸取代。该突变存在于父亲和儿子中，但作者得出的结论是，该突变是罕见的多态性，因为它与疾病没有共隔离。

Aoki等人使用SSCP分析（1998年）在杂散散发性ALS患者的EAAT2基因中鉴定出一个asn206-ser-ser突变（N206S），一个潜在的N-连接的糖基化位点。通过蛋白质印迹分析，Trotti等（2001年）研究人员确定野生型GLT1以70-kD蛋白表达，而N206S是60-65-kD蛋白。糖苷酶处理后，两种蛋白质的大小均相等，大概是通过对N216位点进行去糖基化来实现的。功能分析和免疫荧光显微镜检查表明，与野生型相比，表达N206S的细胞具有降低的转运活性和质膜表达，并具有细胞质表达。突变蛋白还显示出增加的反向转运活性。突变体和野生型GLT1的共表达导致对野生型活性的显性负性作用，表明体内突触中谷氨酸清除率受到损害。

Mallolas等（2006）假设某些人由于中风谷氨酸转运蛋白，例如成人的主要转运蛋白EAAT2介导的谷氨酸吸收受损，易患中风后的兴奋性中毒（见601367）。通过检查101位中风患者和106位对照，他们从EAAT2转录起始位点-181位识别A-C多态性，该位点废除了激活蛋白2（AP2; 107580）识别序列，并创建了一个新的共有结合位点用于阻遏物转录因子GCF2（LRRFIP1; 603256）。中风患者的多态性患病率与健康受试者相当。然而，尽管具有-181C等位基因的卒中患者具有相似的基线特征，但其血浆谷氨酸盐浓度却更高，并且神经系统恶化的时间也早于-181A等位基因患者。转染到大鼠星形胶质细胞后，-181C人启动子未被AP2激活，并被GCF2抑制，与AP2共转染的-181A启动子相比，其在GCF2存在下的活性降低。脑中动脉闭塞的大鼠表达Gcf2。Mallolas等（2006年） 得出的结论是，EAAT2启动子中的功能多态性改变了调节模式并降低了启动子活性，导致血浆谷氨酸水平升高，并可能解释了某些卒中患者谷氨酸拮抗剂的失败。

婴幼儿早期癫痫性脑病41

在2名无关患者早期婴儿癫痫性脑病-41（EIEE41; 617105），则Epi4K联盟（2016）确定了2个不同的从头杂合错义在SLC1A2基因（突变600300.0001 - 600300.0002）。通过对531名患有类似疾病的患者的27个候选基因进行靶向测序，发现了这些突变。未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

在2名EIEE41无关患者中，Guella等人（2017）在SLC1A2基因（600300.0003和600300.0004）中确定了新的杂合错义突变。最初的患者是从42例患有癫痫性脑病的患者中进行的，这些患者均接受了候选基因的测序。通过与临床和研究数据库的合作确定了第二位患者。没有进行变体的体外功能研究和对患者细胞的研究，但Guella等人（2017）提出了一种有毒的功能获得效应，可能与谷氨酸毒性有关。

▼ 动物模型
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松上等（2006年）发现缺乏Glast或Glt1的小鼠大脑正常发育，但Glast / Glt1双敲除小鼠在胚胎第17至18天左右死亡，并表现出皮质，海马和嗅球失调。神经元发育的几个基本方面，如干细胞增殖，放射状迁移，神经元分化和亚板神经元的存活受到损害。松上等（2006年）得出结论，调节细胞外谷氨酸的浓度和维持谷氨酸介导的突触传递对于正常的大脑发育是必要的。

▼ 等位基因变异体（4个示例）：
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.0001癫痫性脑病，早期婴儿，41岁
SLC1A2，GLY82ARG，244G-C
在Epi4K联盟（2016）的6岁患婴儿早期癫痫性脑病41（EIEE41; 617105）的女孩（患者EG1291）中，发现了从头杂合的c.244G-C逆转（c.244G-C，NM_004171 .3）插入SLC1A2基因中，导致第一个胞外域中的gly82-arg（G82R）取代。在“外显子组测序计划”，“ 1000基因组计划”或ExAC数据库中找不到该突变。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。在Epi4K联合体和癫痫现象/基因组计划（2013）的研究中，先前已在另一名EEEE患者中发现了相同的从头杂合G82R突变。，其中包括接受外显子组测序的264名患有癫痫性脑病的先证者。

.0002癫痫性脑病，早期婴儿，41岁
SLC1A2，LEU85PRO
Epi4K联合会（2016）在一名患有早期婴儿癫痫性脑病-41（EIEE41; 617105）的17岁女孩（患者T23159）中确定了从头杂合的c.254T-C过渡（c.254T-C，NM_004171 .3）SLC1A2基因，导致leu85-to-pro（L85P）取代。在“外显子组测序计划”，“ 1000基因组计划”或ExAC数据库中找不到该突变。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0003癫痫性脑病，早期婴儿，41
SLC1A2，GLY82ARG，244G-A
Guella等在一个6.5岁的男孩中患有早期婴儿癫痫性脑病41（EIEE41; 617105）（2017）在SLC1A2基因中鉴定了一个从头杂合的c.244G-A过渡（c.244G-A，NM_004171.3），导致在连接第一对C2的残基中发生了gly82-arg（G82R）取代。跨膜结构域。通过全外显子组测序发现并经Sanger测序证实的突变，在gnomAD浏览器数据库中不存在。没有进行变体的体外功能研究和对患者细胞的研究。据报道，另一位EIEE41患者（600300.0001）发生了SLC1A2基因c.244G-C颠换，导致相同的G82R取代。

.0004癫痫性脑病，早期婴儿，41岁
SLC1A2，PRO289ARG
Guella等在一个10岁的男孩中患有早期婴儿癫痫性脑病41（EIEE41; 617105）（2017）报告了SLC1A2基因从头杂合的c.866C-G逆转（c.866C-G，NM_004171.3），在中间的高度保守残基处导致pro289-arg（P289R）取代第五跨膜结构域。没有进行变体的体外功能研究和对患者细胞的研究。