阮病毒的研究.docx

朊病毒的研究 朊病毒又称蛋白质侵染因子、毒朊或感染性蛋白质，是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。朊是蛋白质的旧称，朊病毒意思就是蛋白质病毒，朊病毒（prion virus）严格来说不是病毒，是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具感染性的因子。（严格来说，朊病毒由于没有DNA或RNA，并不能进行自我复制。它的复制方式是：朊病毒（SC型PrP型蛋白）接触到了生物体内正常的C型PrP蛋白，导致C型的变成了SC型。）朊病毒是一类能引起哺乳动物和人的中枢神经系统病变的传染性的病变因子，美国生物学家斯垣利普鲁辛纳Prusiner认为它是一种蛋白质侵染颗粒。朊病毒的发现，提示在传统的传染病病原微生物及寄生虫之外，又增加了一种全新类型的病原因子，因其构造极为特殊，所以其生物学位置还未确定。朊病毒与常规病毒一样，有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性，但它比已知的最小的常规病毒还小得多（约3050nm）；电镜下观察不到病毒粒子的结构，且不呈现免疫效应，不诱发干扰素产生，也不受干扰作用。朊病毒对人类最大的威胁是可以导致人类和家畜患中枢神经系统退化性病变，最终不治而亡。因此世界卫生组织将朊病毒病和艾滋病并立为世纪之交危害人体健康的顽疾。动物传播史早在三百年前，人类在绵羊和小山羊中首次发现了感染朊病毒病的患病动物。因患病动物的奇痒难熬，常在粗糙的树干和石头表面不停摩擦，以致身上的毛都被磨脱，而被称为“羊瘙痒症”。该病广泛传播于欧洲和澳洲，潜伏期为18到26个月，患病动物兴奋、丧失协调性、站立不稳、瘙痒、瘫痪直至死亡。后来又相继发现了传染性水貂脑软化病、马鹿和鹿的慢性消瘦病、猫的海绵状脑病等等。 经病理性研究表明，这些病都侵犯动物中枢神经系统，随病程进展，在神经元树突和细胞本身，特别是在小脑区星形细胞和树枝状细胞内发生进行性空泡化，星形细胞胶质增生，灰质中出现海绵状病变。这些病均以潜伏期长、病程缓慢、进行性脑功能紊乱、无缓解康复、终至死亡为主要特征。朊病毒的发现20世纪60年代，英国生物学家阿尔卑斯用放射处理破坏患“羊瘙痒症”动物的DNA和RNA后，其组织仍具感染性，因而认为“羊瘙痒症”的致病因子并非核酸，而可能是蛋白质。由于这种推断不符合当时的一般认识，也缺乏有力的实验支持，因而没有得到认同，甚至被视为异端邪说。1947年发现水貂脑软化病，其症状与“羊搔痒症”相似。以后又陆续发现了马鹿和鹿的慢性消瘦病（萎缩病）、猫的海绵状脑病。最为震惊的当首推1996年春天“疯牛病”在英国以至于全世界引起的一场空前的恐慌，甚至引发了政治与经济的动荡，一时间人们“谈牛色变”。1997年，诺贝尔生理医学奖授予了美国生物化学家斯坦利普鲁辛纳Stanley B.P Prusiner，因为他于1982年发现了一种新型的生物朊病毒Prion。“朊病毒”最早是由美国加州大学旧金山分校动物病毒学家Prusiner等提出的，在此之前，它曾经有许多不同的名称，如非寻常病毒、慢病毒、传染性大脑样变等。多年来的大量实验研究表明，它是一组至今不能查到任何核酸，对各种理化作用具有很强抵抗力，传染性极强，分子量在2.7万3万的蛋白质颗粒，它是能在人和动物中引起可传染性脑病的一个特殊的病因。发现朊病毒的意义对朊病毒的研究会丰富生物学有关领域的内容；对病理学、分子生物学、分子病毒学、分子遗传学等学科的发展至关重要，对探索生命起源与生命现象的本质有重要意义。从实践上讲，其对人畜健康；为揭示与痴呆有关的疾病（如老年性痴呆症、帕金森病）的生物学机制、诊断与防治提供了信息，并为今后的药物开发和新的治疗方法的研究奠定了基础。朊病毒已经超出了经典病毒学的生物学概念，研究表明，蛋白质在特定条件下发生突变或构型上的变化，由良性变为恶性，即变为具有传染性的蛋白质颗粒，这一观点向传统观点提出了强有力的挑战。由朊病毒引起的疾病不断被发现并相继被确认，不论在人群中还是在动物群中的发病率在全球范围内呈上升趋势，因而对朊病毒的研究不仅有重大的理论意义，同时还有迫切的现实意义。它的理论意义在于开辟了生物医学研究的一个新领域，要求细胞生物学、分子生物学、分子遗传学、蛋白质化学、分子病毒学、神经病理学等多学科的紧密合作来回答朊病毒带来的一系列问题；它的现实意义在于发展准确可靠的诊断技术，全面监测、检测朊病毒病，特别是做到对疯牛病和医源性感染的早期预防。朊病毒的形态80年代Merz等人在电子显微镜下发现了羊瘙痒病相关纤维是至今朊病毒唯一的可见形态。它是一种特殊的纤维结构，它的存在形式有两种，型纤维直径为1114纳米，由两根直径为46纳米的原纤维相互螺旋盘绕而成，螺距为40纳米不等；型纤维由4根相同的原纤维组成，每两根之间的间隙为34纳米，型纤维的直径为2734纳米，每100200纳米即出现一个狭窄区，狭窄区的直径约911纳米。朊病毒的性质与结构斯坦利普鲁辛纳经过多年的研究，终于初步搞清了引起瘙痒病的病原体即朊病毒的一些特点。他发现朊病毒大小只有30一50纳米，电镜下见不到病毒粒子的结构；经负染后才见到聚集而成的棒状体，其大小约为10250 x 100200纳米。通过研究还发现，朊病毒对多种因素的灭活作用表现出惊人的抗性。对物理因素，如紫外线照射、电离辐射、超声波以及80100高温，均有相当的耐受能力。对化学试剂与生化试剂，如甲醛、羟胺、核酸酶类等表现出强抗性。能抵抗蛋白酶K的消化。在生物学特性上，朊病毒能造成慢病毒性感染而不表现出免疫原性（没有引起免疫系统察觉的原因是，它们的“安全形式”从个体出生的一刻起就存在于体内。 “危险”朊毒体与之的差别只是它们的折叠结构有差别），巨噬细胞能降低甚至灭活朊病毒的感染性，但使用免疫学技术又不能检测出有特异性抗体存在，不诱发干扰素的产生，也不受干扰素作用。总体上说，凡能使蛋白质消化、变性、修饰而失活的方法，均可能使朊病毒失活；凡能作用于核酸并使之失活的方法，均不能导致朊病毒失活。由此可见，朊病毒本质上是具有感染性的蛋白质。普鲁辛纳将此种蛋白质单体称为朊病毒蛋白PrP。致病机制朊病毒通过不断聚合，形成自聚集纤维，然后在中枢神经细胞中堆积，最终破坏神经细胞。根据脑部受破坏的区域不同，发病的症状也不同，如果感染小脑，则会引起运动机能的损害，导致共济失调；如果感染大脑皮层，则会引起记忆下降。变异性克雅氏病的致死率较高。朊病毒病除上文提到的几种由朊病毒引起的疾病均发生在动物身上外，人的朊病毒病已发现有4种：库鲁病Ku-rmm、克雅氏综合症CJD、格斯特曼综合症GSS及致死性家族性失眠症FFI。临床变化都局限于人和动物的中枢神经系统。病理研究表明，随着朊病毒的侵入、复制，在神经元树突和细胞本身，尤其是小脑星状细胞和树枝状细胞内发生进行性空泡化，星状细胞胶质增生，灰质中出现海绵状病变。朊病毒病属慢病毒性感染，皆以潜伏期长，病程缓慢，进行性脑功能紊乱，无缓解康复，终至死亡为特征。传播途径朊病毒的传播途径包括，食用动物肉骨粉饲料、牛骨粉汤；医源性感染，如使用脑垂体生长激素、促性腺激素和硬脑膜移植、角膜移植、输血等。朊病毒特点是耐受蛋白酶的消化和常规消毒作用，由于它不含核酸，用常规的PCR技术还无法检测出来。朊病毒存在变异和跨种族感染，具有大量的潜在感染来源，主要为牛、羊等反刍动物，未知的潜在宿主可能很广，传播的潜在危险性不明，很难预测和推断。朊病毒可感染多个器官，已知的主要为脑髓，但在潜伏期内除中枢神经系统外，各种组织器官均有感染，且感染多途径，除消化道外，神经系统、血液均可感染，预防难度大，人畜一旦发病，6个月至1年全部死亡，100%的死亡率。对于人类而言，朊病毒病的传染有两种方式。其一为遗传性的，即人家族性朊病毒传染；其二为医源性的，如角膜移植、脑电图电极的植入、不慎使用污染的外科器械以及注射取自人垂体的生长激素等。至于人和动物间是否有传染，尚无定论，这有待于科学家的进一步研究证实。朊毒体似乎在直接与受感染的组织接触时感染性很强。例如，人们可能会因为注射直接来源于人类脑下垂体的生长激素而感染格斯特曼综合症Creutzfeldt-Jakob疾病或变异性克雅氏病nvCJD，或通过脑部外科手术的仪器传染（朊病毒可以幸存于通常为外科器械消毒的高压灭菌器）。通常也认为，食用受感染的动物可以通过积累缓慢地引起疾病，特别是可以引起朊病毒在世代间积累的同类相食或类似的行为。朊病毒在环境中的传播目前对于朊病毒的研究主要关注个体间（人与动物、动物与动物之间）的直接传播，然而值得注意的是朊病毒还可以在环境媒介中间接传播，即在动物活动的周边环境和土壤中存在大量传染性朊病毒。最近的研究表明，人和动物的分泌物和排泄物以及污染的环境可能是间接接触传播的重要途径。朊病毒通过动物死亡或者从活体中流出脱落而进人环境，污染土壤和水源。研究发现朊病毒可以和土壤强有力地结合并保持相当高的传染性。当朊病毒与土壤结合后，其降解速度会明显减慢。此外，朊病毒在不同土壤环境中表现出不同的传染性和降解速率。实验发现，阮病毒在黏土和有机物表面的复制速度要慢于在沙子表面复制的速度。动力学和热力学实验发现，朊病毒与土壤的结合存在一个最适宜水溶液浓度，这表明朊病毒在自然环境的间接传染受到土壤颗粒结构和水分含量的影响。这为研究朊病毒的扩散和防治措施提供了线索。预防由于朊病毒病尚无有效的治疗方法，因此只能积极预防。其方法主要有：消灭已知的感染牲口，对病人进行适当的隔离禁止食用污染的食物，对神经外科的操作及器械进行消毒要严格规范化，对角膜及硬脑膜的移植要排除供者患病的可能对有家庭性疾病的家属更应注意防止其接触该病。国家政策：一是堵漏洞，严把海关进出口国门，严禁从疯牛病疫区进口动物源性饲料、生物制品和与牛相关制品；二是查内源，加强对本土羊瘙痒病的筛查，监测疯牛病，预防医源感染；三是强基础，加强对朊病毒发病机理、传染途径、灭活消毒手段的研究。如瘟疫爆发，国家应该封锁国境线、关闭机场与港口，捕杀与其有关联的动物（中间宿主）。目前最有效地对抗朊病毒的方法应当是前期环境防治，即降低朊病毒的环境间接传染的可能性。科学家发现用枯草杆菌蛋白酶可效降解多种土壤以及土壤矿物中的PrPSc至检测限以下。蛋白酶有望达到工业化生产，并在自然环境中广泛使用，这为环境防治朊病毒提供了有力手段。当然，环境防治不能仅仅重视后期的消毒处理，前期的减轻尸体污染和土壤污染也非常重要，如对动物尸体进行焚烧处理，和对可能污染的土壤环境做前期酶处理， 都可以有效降低朊病毒在环境中的间接传播和传染。结语朊病毒潜伏期长，传染性强，致死率高，朊病毒造成了大量动物的死亡，其对畜类的杀伤使得直接经济损失巨大，并且由于这类疾病可在人畜间传播，无免疫原性，难以治疗，给人类健康带来潜在的威胁。目前已经探索了一些治疗朊病毒疾病的方法，但是最有效地对抗朊病毒的方法应当是前期环境防治。鉴于土壤环境是目前已经发现的传播朊病毒的主要媒介，因此对土壤环境的保护（涉及食品卫生、动物饲料卫生，动物尸体处理以及环境卫生的很多方面）显得非常重要。在环境卫生领域，建议采用新技术