概述

朊粒(prion)，又稱朊毒體,是引起人和動物發(fā)生傳染性海綿狀腦病(transmissible spongiform encephalopathy,TSE)的病原體，屬于一類特殊的傳染性蛋白粒子。近年來,與其相關(guān)的牛海綿狀腦病(bovine spongiform encephalo pathy, BSE)在英國嚴(yán)重流行,且已證實BSE的病原因子可傳染給人類而引起新變異型克-雅病,為世界各國高度關(guān)注。朊粒的主要成分是蛋白酶抗性蛋白(Proteinaseresistantprotein,PrP)，不含核酸。不含核酸卻能復(fù)制，這就是眾多生物科學(xué)家們的一個未解之謎。

特性

一、生物學(xué)特性

朊粒無病毒體結(jié)構(gòu)，可濾過5nm或更小的濾膜，對甲醛、乙醇、蛋白酶、加熱(80℃)、電離輻射和紫外線等的抵抗力強(qiáng)，而對酚類、乙醚、丙酮、強(qiáng)去污劑和漂白劑等敏感。從感染動物腦組織提純的朊粒，是具有抵抗蛋白酶消化作用的蛋白多聚體，分子量為27000~30000，故又稱PrP27-30，系疏水性糖蛋白。由羊瘙癢病因子感染的倉鼠腦組織分離的PrP則稱之PrPSC(scrapieisoformofPrP)。正常人和動物神經(jīng)細(xì)胞能夠表達(dá)一種PrP類似物，被稱作PrP前體或朊粒前體分子，也即PrPC(cellularisoformofPrP)或PrP33-35(因其分子量為33000~35000)。PrPC分布于正常細(xì)胞表面，對蛋白酶敏感，其功能尚不清楚。PrPSC和PrPC的一級結(jié)構(gòu)相似，但由三級結(jié)構(gòu)所決定的構(gòu)象相異(圖35-1)。PrPSC的三維構(gòu)象具有4個β-折疊和2個α-螺旋結(jié)構(gòu);而PrPC幾乎無β-折疊，具有4個α-螺旋結(jié)構(gòu)。兩者構(gòu)象的主要區(qū)別為PrPC的2個α-螺旋與PrPSC結(jié)構(gòu)中4個β-折疊的轉(zhuǎn)變，并推測原本無毒的PrPC可通過這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變而獲得毒性和對蛋白酶的抗性。正常情況下，PrPC合成后即迅速降解，其變構(gòu)為PrPSC的誘因不詳，可能系PrPSC與細(xì)胞表面PrPC結(jié)合而觸發(fā)所致。

人PrPC的基因位于第20號染色體的短臂，基因的全長為759kb，包括1個外顯子和1個開放讀框(ORF)，無內(nèi)含子，編碼253個氨基酸。有研究表明，人PrPC基因的第102、178、198、200位的點突變，與遺傳性克-雅病的發(fā)生相關(guān)。

二、致病性與免疫性

PrPSC增殖機(jī)制還不清楚。據(jù)推測，PrPSC與細(xì)胞表面PrPC的結(jié)合，可觸發(fā)后者變構(gòu)形成更多的PrPSC，大量PrPSC從細(xì)胞釋放后在腦組織聚合，組成特殊的淀粉樣斑塊，進(jìn)一步發(fā)展為海綿狀腦病。已知朊粒導(dǎo)致的人和動物疾病有：庫魯病(震顫病)、克-雅病及其變種(VariantCJD，vCJD)、Cerstmann-Straussler綜合征、羊瘙癢病(scrapieofsheepandgoat)、瘋牛病(madcowdisease)或稱牛海綿狀腦病(bovinespongiformencephalopathy,BSE)、傳染性雪貂白質(zhì)腦病(transmissibleminkencephalopathy)和大耳鹿慢性消耗病(chronicwastingdiseaseofmuledeer)等。這些疾病的共同特點為：潛伏期長、病變部位只發(fā)生在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，而不累及其他器官;病理特征是神經(jīng)原的退行性變、空泡變性、淀粉樣斑塊形成、星狀細(xì)胞增生等，形成海綿狀腦病或白質(zhì)腦病;病變處無炎癥反應(yīng)。患者可有癡呆、共濟(jì)失調(diào)、眼球震顫和癲癇等臨床表現(xiàn)，不產(chǎn)生朊粒特異性的免疫應(yīng)答。本節(jié)就常見的人海綿狀腦病(克-雅病和庫魯病)簡介如下。

(一)克-雅病

又稱傳染性癡呆病(transmissibledementia)，可分傳染型、家族遺傳型和散發(fā)型。其中傳染型可為醫(yī)源性傳播所致，如角膜移植、硬腦膜移植或使用污染器械進(jìn)行其他手術(shù)時，于術(shù)后約15~20個月發(fā)病。施用人腦垂體制備的生長因子也有傳播此病的可能。家族遺傳型約占10%~15%，其遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)尚不清楚。散發(fā)型的發(fā)病率為三型克-雅病之首，呈世界性分布，每年每百萬人中可發(fā)現(xiàn)一例病人，盡管其傳播途徑不詳，但發(fā)現(xiàn)有食羊眼習(xí)慣的利比亞猶太人系高危人群，提示食入污染的動物組織可能是疾病傳播的另一條重要途徑，瘋牛病系朊粒感染牛所導(dǎo)致的牛海綿狀腦病，通過食物鏈傳播給人也不無可能。尚無直接接觸或飛沫傳播的證據(jù)。

克-雅病的潛伏期長，可達(dá)幾十年。最初臨床癥狀表現(xiàn)在精神和感覺方面，繼而出現(xiàn)共濟(jì)失調(diào)，進(jìn)一步發(fā)展為肌肉痙攣并伴有癡呆，病程大多5~12個月，長者4~5年，最終導(dǎo)致死亡。發(fā)病年齡多在50歲以上。該病可通過朊粒感染的腦組織、白細(xì)胞或某些器官的培養(yǎng)物傳播給靈長類動物、小鼠和豚鼠。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腦組織呈高水平，每克腦組織的感染量可達(dá)107。

值得注意的是1996年英國發(fā)現(xiàn)的克-雅病新變種，多發(fā)生于年輕人，且其臨床癥狀和病理改變均與傳統(tǒng)的克-雅病有所不同。該病涉及英國及歐洲其他國家。是由于牛食用了朊粒污染的肉骨粉引起的。僅1996年，在英國和法國出現(xiàn)了20多例新型變異型克-雅氏病(newvariantCJD,vCJD)。研究顯示，vCJD與自然發(fā)生或?qū)嶒灨腥綛SE所出現(xiàn)的異常聚集蛋白具有相同的糖基化類型，接種小鼠后出現(xiàn)相同的神經(jīng)病理損傷。vCJD的特異性傳播途徑尚不清楚，但污染牛神經(jīng)組織或牛肉制品的可能性最大。

(二)庫魯病

庫魯病是認(rèn)識最早的因朊粒感染引起的傳染性海綿狀腦病，發(fā)生于新幾內(nèi)亞東部高原的土著部落。庫魯病的原文“Kuru”一詞系當(dāng)?shù)胤窖裕庠㈩澏恫橛邪l(fā)熱。19世紀(jì)50年代中期，該病引起了西方國家的重視，經(jīng)流行病學(xué)調(diào)查表明，Kuru病多見于成年婦女和兒童，成年男性很少患病，潛伏期長短不一，約為4~20年，發(fā)病后病程一般不超過1年，大多于6~9個月內(nèi)死亡。因病人小腦受損可表現(xiàn)為共濟(jì)失調(diào)、反射亢進(jìn)和震顫等，進(jìn)而導(dǎo)致進(jìn)行性吞咽困難、衰竭、感染而死亡。疾病的晚期尚可出現(xiàn)精神癥狀(如癡呆等)。

病理改變發(fā)生于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，伴有彌漫性神經(jīng)元退行性變和大腦皮層或神經(jīng)節(jié)的海綿樣變。該病不表現(xiàn)炎癥反應(yīng)。

三、微生物學(xué)檢查法

在進(jìn)行病原體的微生物學(xué)檢查時，可采取患者腦脊液和病變腦組織等，通過染色鏡檢、免疫組化和免疫印跡等方法檢測PrPSC。在處理病變材料時，應(yīng)防止意外傳播。微生物學(xué)檢查方法主要包括：①電子顯微鏡檢查：可觀察與朊粒感染性疾病相關(guān)的病理特征。②神經(jīng)病理學(xué)檢查：可見海綿樣病變稀疏地分布于整個大腦皮層，神經(jīng)元消失，星狀細(xì)胞增生，典型病變?yōu)槿诤闲院＞d狀空泡，周圍有大量淀粉樣斑快，用HE和PAS染色清晰可見。③免疫學(xué)方法簡便特異，用于朊粒感染特異性標(biāo)記PrPSC的檢測，病人腦組織經(jīng)蛋白酶消化去除正常細(xì)胞的PrPC后，通過斑點免疫(dotblotmethod)或蛋白免疫印跡檢測PrPSC。取病變神經(jīng)組織細(xì)胞或外周血白細(xì)胞;熒光抗體染色也可用于朊粒的定位檢查。④PrP基因檢測：測定第20號染色體短臂上的PrP基因序列，可診斷遺傳型朊粒感染性疾病。用PCR擴(kuò)增PrPC全基因，經(jīng)位點特異性的寡核苷酸探針雜交，篩選出突變基因，再進(jìn)行序列分析，找出PrPC基因突變的位點。⑤朊粒的分離：用易感動物接種朊粒可產(chǎn)生典型的海綿狀腦病，具有診斷意義，但耗時太長且費用太高。轉(zhuǎn)PrPC基因小鼠對人朊粒敏感，松鼠猴對CJD的易感性最為穩(wěn)定。在上述眾多方法中，仍以病理檢查為診斷朊粒感染的常用手段。

四、防治原則

目前，對朊粒感染性疾病尚無有效的治療方法。醫(yī)院感染僅僅與直接接觸腦組織相關(guān)，要杜絕用于透析性癡呆患者診斷的定位神經(jīng)外科設(shè)備的交叉使用，以免造成此類疾病的傳播。在作器官移植時，不應(yīng)選擇尚未確診的神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者作為供體。重組人生長因子已經(jīng)上市，需要時可用于取代人腦垂體制備的生長因子，減少醫(yī)源性傳播。遇有潛在傳染性的材料，可用5%次氯酸鈉溶液處理1小時，或134℃1小時高壓滅菌。