三、朊粒
朊粒(prion)的名称来源于蛋白性感染颗粒的字头组合,是引起传染性海绵状脑病(TSE)的病原体,曾译作朊病毒。TSE是一特征性的致死性中枢神经系统慢性退化性疾患,临床上出现痴呆、共济失调、震颤等症状,随即昏迷死亡。此病原取名为prion是由于其具有以下特点:①prion个体微小(<10 nm),不含核酸,其主要成分是一种蛋白酶抗性蛋白,对各种理化作用的抵抗力强,具有传染性,属一种非寻常病毒;②prion致中枢神经系统退化性病变,大脑和小脑的神经细胞融合、消失,形成多数小空泡(10~200 nm)并伴有星状胶质细胞增生,出现海绵状改变为特征,病变部位无炎症反应,而是由朊粒蛋白(PrP)大量堆积在神经组织里,形成淀粉样斑块。
prion感染人和动物引起TSE,常见的动物TSE是羊瘙痒病和疯牛病,而人类TSE是库鲁病(Kuru disease)和克雅病(CJD)等。1997年Prusiner因首先提出朊粒是TSE的病原,并对PrP的生化和分子生物学特性以及与TSE的相关性等进行了大量细致的研究,因此而荣获1997年诺贝尔生理学和医学奖。
(一)生物学性状
prion曾被称作朊病毒,但与限定病毒的概念不符。prion主要成分是一种蛋白酶抗性蛋白(PrPRES),又称PrPSC(PrP),是组成prion的基本成分,能抵抗蛋白酶的消化作用,分子量为27~30kD,称为PrP27~30。PrPSC分子的三维结构(图20-3)。
图20-3 羊瘙痒病PrPC与PrPSC分子的三维结构
Prion对理化因素的抵抗力强,对甲醛、乙醇、蛋白酶、酸碱、脱氧胆酸和放射性核素等具有强抵抗力;相反,对酚类、漂白剂、乙醚、丙酮、尿素、强洗涤剂(SDS)和高压灭菌等敏感。消毒时常用5%次氯酸钠或1 mol/L的氢氧化钠浸泡手术器械1小时,高压灭菌需用202 kPa、134℃处理1小时,以彻底灭活prion。
(二)致病性与免疫性
1.动物的传染性海绵状脑病(TSE)主要包括羊瘙痒病和疯牛病。
(1)羊瘙痒病:是prion引起的最常见疾病之一,是绵羊和山羊地方性、致死性、慢性消耗性疾病。该病由于动物瘙痒、摩擦,致大量脱毛而取名。潜伏期60天至2年以上,引起动物运动失调和致残、致死。从瘙痒病动物脑组织的电镜观察,可见到异常的瘙痒病相关纤维(SAF),是prion感染的标志之一,与prion的感染滴度成正比。
(2)牛海绵状脑病:俗称疯牛病,于1985年在英国饲养的牛群中出现一种类似羊瘙痒症的病,1986年迅速流行,并扩大至十几个国家。追查这一突发事件发现牛饲料中添加了羊和牛的内脏、骨粉等,认为引起疯牛病的病原可能来自羊瘙痒病,PrPSC在神经组织中大量沉积而产生海绵状退行性变和神经胶质增生。
2.人的传染性海绵状脑病主要包括Kuru病和克雅病。
(1)颤抖病(Kuru病):是第一个被认为由prion引起人的传染性海绵状脑病,发生于巴布亚新几内亚高原上的土著部落。病人小脑受损,产生共济失调和震颤。“Kuru”一词是当地方言,用来形容本病颤抖和跳动的特征。当地有宗教性食尸恶习,这是感染本病的原因。患者多为妇女和儿童,成年男子很少患病。Kuru病的潜伏期为5~30年,早期症状为运动失调、颤抖,晚期出现痴呆。病程一般不超过1年,大多在6~9个月内死亡。
(2)克雅病(CJD):又称传染性痴呆病或早老性痴呆病,是一种致命性人海绵状脑病。
克雅病有传染型、家族遗传型和散发型等三型,传染型约占10%,家族遗传型占10%~15%,其余为散发型。传染型主要由医源性传播,如角膜移植和硬脑膜移植等,或使用污染的手术器械,或使用人垂体制备的生长激素等,多于手术后18个月发病;家族遗传型包括GSS综合征以及致死性家族性失眠。前者的主要临床特征是小脑运动失调,眼球震颤和步态异常,后期出现痴呆;而后者是一种特别罕见的遗传性失调,临床特点是睡眠紊乱与智力下降,神经的损伤常累及丘脑;散发型克雅病在三型中最为常见。
CJD的潜伏期可达几十年,发病开始出现精神和感觉方面的症状,随后出现运动失调,晚期出现肌肉痉挛并伴有痴呆,多在5~12个月内死亡,发病率是百万分之一,年龄均在50岁以上。克雅病的神经病理特点是海绵样变。近年来,随着对传染因子的生化学和分子生物学研究的进步,已证实这一类海绵样变是由朊粒蛋白PrPRES大量沉积在神经组织里,形成淀粉样斑块,引起致死性中枢神经系统慢性退化性疾病。(https://www.daowen.com)
克雅病新变种是近年提出的。1996年在英国出现了一种新的CJD的变异型,在发病年龄上与CJD不同,新变种发生于青年人(平均年龄26岁),病程长至14个月,而且临床特点也与之不同,开始出现精神和感觉方面异常的症状,随后运动失调,最后阶段才出现肌肉痉挛和痴呆。其神经病理特点是全脑呈现大量PrPRES累积,并形成多发性淀粉样斑块被海绵样变组织包围(与BSE和Kuru病的病理相似)。
牛海绵状脑病(BSE)通过污染的饲料等在牛群中具有流行的潜能,迹象表明,这种损害可以通过食物链传给人。人类传染性海绵状脑病的特点是具有长潜伏期,而且与BSE的流行具有潜在的相关性。
(三)微生物学检查
分离Kuru病毒可用猴、羊、貂、猫及豚鼠等动物进行感染试验,但用动物分离人朊粒成功率较低。目前仍以病理检查作为诊断朊粒感染的手段。
实验室诊断 目前诊断朊粒感染的依据主要依赖神经病理学检查,海绵状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,空泡周围有大量淀粉样斑块,在HE和PAS染色中清晰可见。有条件者可进行免疫细胞化学、蛋白质印迹和提取SAF(羊瘙痒病相关纤维),检测PrPSC。PrP淀粉斑也是朊粒的特异标志,GSS病人淀粉斑全部阳性,CJD病人中大约有10%阳性。
近期出现基因诊断方法,PrP基因全长759bp,编码253个氨基酸,仅含一个外显子和一个ORF,很适于用PCR法扩增出PrP的全基因。
(四)防治原则
朊粒感染所致疾病目前均无治疗方法(无有效的预防,也无有效的药物治疗),幸免我国尚无传入此感染因子,故应及早建立长期监督、监测和报道疫情的机构,采取有效措施,杜绝PrP的传入和扩散。
(1)克雅病的传播可因角膜移植等器官移植、神经外科手术、献血,尸体解剖和应用人垂体激素等,故应注意医源性感染。
(2)禁止用任何动物脏器(尤其脑、脊髓、视网膜等)加工成牛或其他动物的饲料,加强进口牛、羊制品和饲料的检疫。
(3)由于朊粒对理化因子的抵抗力强,高压灭菌时需134℃,处理1小时,手术器械如需化学消毒时选用有效制剂(如5%次氯酸钠等)浸泡1小时以上。
从发生过BSE的国家进口活牛(包括胎胚胎)及其制品,必须严格进行特殊检疫并全面追踪调查以加强监测,杜绝输入性感染。