朊粒

取自 食品百科全书

朊粒(prion)又称朊毒体,是引起人和动物发生传染性海绵状脑病(transmissible spongiform encephalopathy,TSE)的病原体，属于一类特殊的传染性蛋白粒子。近年来,与其相关的牛海绵状脑病(bovine spongiform encephalo pathy, BSE)在英国严重流行,且已证实BSE的病原因子可传染给人类而引起新变异型克-雅病,为世界各国高度关注。朊粒的主要成分是蛋白酶抗性蛋白(Proteinaseresistantprotein,PrP)，不含核酸。不含核酸却能复制，这就是众多生物科学家们的一个未解之谜。

一、生物学特性

朊粒无病毒体结构，可滤过5nm或更小的滤膜，对甲醛、乙醇、蛋白酶、加热（80℃）、电离辐射和紫外线等的抵抗力强，而对酚类、乙醚、丙酮、强去污剂和漂白剂等敏感。从感染动物脑组织提纯的朊粒，是具有抵抗蛋白酶消化作用的蛋白多聚体，分子量为27000~30000，故又称PrP27-30，系疏水性糖蛋白。由羊瘙痒病因子感染的仓鼠脑组织分离的PrP则称之PrPSC(scrapieisoformofPrP)。正常人和动物神经细胞能够表达一种PrP类似物，被称作PrP前体或朊粒前体分子，也即PrPC(cellularisoformofPrP)或PrP33-35(因其分子量为33000~35000)。PrPC分布于正常细胞表面，对蛋白酶敏感，其功能尚不清楚。PrPSC和PrPC的一级结构相似，但由三级结构所决定的构象相异（图35-1）。PrPSC的三维构象具有4个β-折叠和2个α-螺旋结构；而PrPC几乎无β-折叠，具有4个α-螺旋结构。两者构象的主要区别为PrPC的2个α-螺旋与PrPSC结构中4个β-折叠的转变，并推测原本无毒的PrPC可通过这种结构的转变而获得毒性和对蛋白酶的抗性。正常情况下，PrPC合成后即迅速降解，其变构为PrPSC的诱因不详，可能系PrPSC与细胞表面PrPC结合而触发所致。

人PrPC的基因位于第20号染色体的短臂，基因的全长为759kb，包括1个外显子和1个开放读框（ORF），无内含子，编码253个氨基酸。有研究表明，人PrPC基因的第102、178、198、200位的点突变，与遗传性克-雅病的发生相关。

二、致病性与免疫性

PrPSC增殖机制还不清楚。据推测，PrPSC与细胞表面PrPC的结合，可触发后者变构形成更多的PrPSC，大量PrPSC从细胞释放后在脑组织聚合，组成特殊的淀粉样斑块，进一步发展为海绵状脑病。已知朊粒导致的人和动物疾病有：库鲁病（震颤病）、克-雅病及其变种（VariantCJD，vCJD）、Cerstmann-Straussler综合征、羊瘙痒病（scrapieofsheepandgoat）、疯牛病（madcowdisease）或称牛海绵状脑病（bovinespongiformencephalopathy,BSE）、传染性雪貂白质脑病（transmissibleminkencephalopathy）和大耳鹿慢性消耗病（chronicwastingdiseaseofmuledeer）等。这些疾病的共同特点为：潜伏期长、病变部位只发生在中枢神经系统，而不累及其他器官；病理特征是神经原的退行性变、空泡变性、淀粉样斑块形成、星状细胞增生等，形成海绵状脑病或白质脑病；病变处无炎症反应。患者可有痴呆、共济失调、眼球震颤和癫痫等临床表现，不产生朊粒特异性的免疫应答。本节就常见的人海绵状脑病（克-雅病和库鲁病）简介如下。

（一）克-雅病

又称传染性痴呆病（transmissibledementia），可分传染型、家族遗传型和散发型。其中传染型可为医源性传播所致，如角膜移植、硬脑膜移植或使用污染器械进行其他手术时，于术后约15~20个月发病。施用人脑垂体制备的生长因子也有传播此病的可能。家族遗传型约占10%~15%，其遗传的物质基础尚不清楚。散发型的发病率为三型克-雅病之首，呈世界性分布，每年每百万人中可发现一例病人，尽管其传播途径不详，但发现有食羊眼习惯的利比亚犹太人系高危人群，提示食入污染的动物组织可能是疾病传播的另一条重要途径，疯牛病系朊粒感染牛所导致的牛海绵状脑病，通过食物链传播给人也不无可能。尚无直接接触或飞沫传播的证据。

克-雅病的潜伏期长，可达几十年。最初临床症状表现在精神和感觉方面，继而出现共济失调，进一步发展为肌肉痉挛并伴有痴呆，病程大多5~12个月，长者4~5年，最终导致死亡。发病年龄多在50岁以上。该病可通过朊粒感染的脑组织、白细胞或某些器官的培养物传播给灵长类动物、小鼠和豚鼠。已经发现脑组织呈高水平，每克脑组织的感染量可达107。

值得注意的是1996年英国发现的克-雅病新变种，多发生于年轻人，且其临床症状和病理改变均与传统的克-雅病有所不同。该病涉及英国及欧洲其他国家。是由于牛食用了朊粒污染的肉骨粉引起的。仅1996年，在英国和法国出现了20多例新型变异型克-雅氏病(newvariantCJD,vCJD)。研究显示，vCJD与自然发生或实验感染BSE所出现的异常聚集蛋白具有相同的糖基化类型，接种小鼠后出现相同的神经病理损伤。vCJD的特异性传播途径尚不清楚，但污染牛神经组织或牛肉制品的可能性最大。

（二）库鲁病

库鲁病是认识最早的因朊粒感染引起的传染性海绵状脑病，发生于新几内亚东部高原的土著部落。库鲁病的原文“Kuru”一词系当地方言，意寓颤抖并伴有发热。19世纪50年代中期，该病引起了西方国家的重视，经流行病学调查表明，Kuru病多见于成年妇女和儿童，成年男性很少患病，潜伏期长短不一，约为4~20年，发病后病程一般不超过1年，大多于6~9个月内死亡。因病人小脑受损可表现为共济失调、反射亢进和震颤等，进而导致进行性吞咽困难、衰竭、感染而死亡。疾病的晚期尚可出现精神症状（如痴呆等）。

病理改变发生于中枢神经系统，伴有弥漫性神经元退行性变和大脑皮层或神经节的海绵样变。该病不表现炎症反应。

三、微生物学检查法

在进行病原体的微生物学检查时，可采取患者脑脊液和病变脑组织等，通过染色镜检、免疫组化和免疫印迹等方法检测PrPSC。在处理病变材料时，应防止意外传播。微生物学检查方法主要包括：①电子显微镜检查：可观察与朊粒感染性疾病相关的病理特征。②神经病理学检查：可见海绵样病变稀疏地分布于整个大脑皮层，神经元消失，星状细胞增生，典型病变为融合性海绵状空泡，周围有大量淀粉样斑快，用HE和PAS染色清晰可见。③免疫学方法简便特异，用于朊粒感染特异性标记PrPSC的检测，病人脑组织经蛋白酶消化去除正常细胞的PrPC后，通过斑点免疫(dotblotmethod)或蛋白免疫印迹检测PrPSC。取病变神经组织细胞或外周血白细胞；荧光抗体染色也可用于朊粒的定位检查。④PrP基因检测：测定第20号染色体短臂上的PrP基因序列，可诊断遗传型朊粒感染性疾病。用PCR扩增PrPC全基因，经位点特异性的寡核苷酸探针杂交，筛选出突变基因，再进行序列分析，找出PrPC基因突变的位点。⑤朊粒的分离：用易感动物接种朊粒可产生典型的海绵状脑病，具有诊断意义，但耗时太长且费用太高。转PrPC基因小鼠对人朊粒敏感，松鼠猴对CJD的易感性最为稳定。在上述众多方法中，仍以病理检查为诊断朊粒感染的常用手段。

四、防治原则

目前，对朊粒感染性疾病尚无有效的治疗方法。医院感染仅仅与直接接触脑组织相关，要杜绝用于透析性痴呆患者诊断的定位神经外科设备的交叉使用，以免造成此类疾病的传播。在作器官移植时，不应选择尚未确诊的神经系统疾病患者作为供体。重组人生长因子已经上市，需要时可用于取代人脑垂体制备的生长因子，减少医源性传播。遇有潜在传染性的材料，可用5%次氯酸钠溶液处理1小时，或134℃1小时高压灭菌。