人類朊蛋白疾病

李宏

（赤峰學(xué)院 醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

人類朊蛋白疾病

李宏

（赤峰學(xué)院 醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

朊蛋白（prion protein，PrP）是一種能在動(dòng)物和人類中引起多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病的傳染性蛋白顆粒，疾病型PrP是PrPC的同質(zhì)異構(gòu)體，稱為PrPSC，這是真正意義的致病物質(zhì)，也稱為朊病毒.因其主要侵犯大腦，中樞神經(jīng)退化為主要特征，是一種慢性、傳染性、強(qiáng)致死性.診斷困難，迄今為止，未找到治療方法，沒(méi)開(kāi)發(fā)出相關(guān)疫苗，危害極大.不發(fā)病無(wú)法實(shí)施，一旦發(fā)病為時(shí)已晚.所以人類朊蛋白疾病很可能是21世紀(jì)醫(yī)學(xué)界最棘手的問(wèn)題.

朊蛋白；CJD；朊病毒

美國(guó)神經(jīng)生物學(xué)和生物化學(xué)家Stanley B Prusiner發(fā)現(xiàn)Prion蛋白，Prusiner也因此榮獲1997年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng).Prusine認(rèn)為PrP的錯(cuò)誤折疊或通過(guò)使其他蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊進(jìn)而引起腦組織的海綿狀病變，最終導(dǎo)致腦功能紊亂.包括動(dòng)物的瘋牛?。˙SE）、羊瘙癢?。⊿crapie）、人類的克-雅氏病或稱為早老性癡呆（CJD）、新型克-雅氏?。╲ CJD）、致死性家族性失眠癥（FFI）、格-斯綜合征（GSS）和庫(kù)魯病（Kuru）等，這些疾病具有遺傳性、傳染性等雙重特點(diǎn)，潛伏期相對(duì)較長(zhǎng)，從數(shù)周到數(shù)年不等，臨床上以神經(jīng)系統(tǒng)尤其是腦損害為主，病情進(jìn)展迅速，具有致命性等特點(diǎn)，對(duì)人類危害極大的傳染病，現(xiàn)已成為醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn).

1 朊蛋白

人類和動(dòng)物的朊蛋白都是由染色體基因編碼的.朊蛋白基因位于人類第20號(hào)染色體的p12-pter.人類PrP基因由2個(gè)外顯子和一個(gè)內(nèi)含子構(gòu)成.

當(dāng)正常朊蛋白PrPC構(gòu)象異常變化時(shí)可形成致病朊蛋白PrPSC，PrPC與PrPSC一級(jí)結(jié)構(gòu)與共價(jià)修飾完全相同，但空間結(jié)構(gòu)不同.PrPC主要由α螺旋組成，表現(xiàn)蛋白酶消化敏感性和水溶性，而PrPSC主要由β-折疊組成，對(duì)蛋白酶消化具有顯著的抵抗能力，并聚集成淀粉樣的纖維桿狀結(jié)構(gòu).PrPSC一旦形成后，可催化更多的PrPC向PrPSC轉(zhuǎn)變，上述構(gòu)象轉(zhuǎn)變導(dǎo)致神經(jīng)退化和病變.

2 朊病毒的來(lái)源

2.1 目前認(rèn)為散發(fā)型CJD病人體內(nèi)某個(gè)PrPc自發(fā)性地轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSC，從而引發(fā)PrPSC的繁殖.這一過(guò)程不需要外源物質(zhì)，純屬1個(gè)偶然的隨機(jī)事件.

2.2 朊蛋白疾病約有10%-15%為遺傳型，已有100多個(gè)遺傳型傳播家族得到鑒定.遺傳性GSS、家族性CJD與PrP基因病理性突變遺傳有關(guān).轉(zhuǎn)基因動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，PrP基因突變后會(huì)生PrPSc并自發(fā)患病.

2.3 Kuru病與醫(yī)源性CJD屬于獲得性朊蛋白疾病.Kuru病僅見(jiàn)于巴比亞新幾內(nèi)亞福雷族的高地居民.患者在食葬儀式上吃掉死者的腦以示悼念而罹患Kuru病.這種習(xí)俗被制止后，Kuru病實(shí)際消失了.

2.4 醫(yī)源性CJD可通過(guò)顱腦手術(shù)、角膜移植（CJD患者的角膜）、多次肌肉注射生長(zhǎng)激素（自CJD患者尸體提?。?、接受輸血和血液制品治療等多種途徑而誘發(fā).1996年，Will等在英國(guó)發(fā)現(xiàn)不同于散發(fā)性CJD的變異CJD（New variant CJD,vCJD）.由于人類基因構(gòu)成的差別，因此在感染了導(dǎo)致“瘋牛病”的變異鋸蛋白后可能會(huì)出現(xiàn)不同類型的“人類瘋牛病”.人體內(nèi)的鋸蛋白的基因組合有可能是純合型，也可能是雜合型.純合型為MM型、VV型，雜合型為MV型.英國(guó)因感染瘋牛病而死亡的人的基因構(gòu)成為MM型.科學(xué)家將這種人類“瘋牛病”稱為“新型克雅氏病”.

2.5 目前認(rèn)為vCJD與人食用患BSE的牛肉有關(guān).通過(guò)食物鏈傳播朊蛋白疾病已引起國(guó)際社會(huì)的高度重視.

3 朊蛋白如何在物種間跳躍的研究取得突破進(jìn)展Case Western Reserve University School of

Medicine的研究人員在研究涉嫌導(dǎo)致瘋牛病以及相關(guān)疾病的異常蛋白——朊蛋白（生物通注：Prion）如何從一個(gè)物種跨越到另一種動(dòng)物時(shí)取得了突破性進(jìn)展.只要改變其中12個(gè)氨基酸，人類prion蛋白就可以表現(xiàn)出小鼠prion或者是倉(cāng)鼠prion的特征.研究人員還進(jìn)一步描述了prion蛋白如何跨越自然界的傳播壁壘從一種哺乳動(dòng)物傳播到另一種哺乳動(dòng)物中去——如果兩個(gè)物種中的prion蛋白和第三種動(dòng)物的異常prion接觸就有可能發(fā)生這種情況.

然而研究人員對(duì)不同物種prion片斷的實(shí)驗(yàn)表明：一種正常的prion只要接觸到極微量的另一物種的異常prion，就能形成一種新的有第二種Prion異常性質(zhì)的Prion蛋白.比如A、B、C三種不同物種，當(dāng)正常狀態(tài)的Prion A接觸到異常的第三物種的Prion C，就能夠形成一種新的同時(shí)具有異常Prion C特性的新的Prion A，這種新的異常Prion A就可以感染物種B，而原來(lái)的情況下Prion A是不可以感染物種B的.就這樣，防止跨物種間傳播的自然界存在的氨基酸序列障礙能夠被輕易的突破.

不同種的Prion能夠獲得其他種的Prion的傳播特性然后跨越物種壁壘，這個(gè)結(jié)論提示評(píng)估動(dòng)物Prion相關(guān)疾病傳播到人類的風(fēng)險(xiǎn)有重要意義.

4 朊蛋白病發(fā)病機(jī)制

正常的PrPC通過(guò)糖基磷脂酰肌醇錨固定于細(xì)胞膜表面，而PrPSC則積聚于神經(jīng)元和其他感染細(xì)胞的胞漿囊泡中，后者在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中聚集成棒狀顆粒，病理學(xué)上呈現(xiàn)為淀粉樣斑塊.原來(lái)認(rèn)為安全的蛋白也可能形成淀粉樣聚集，因此也可能引起疾病.所以研究蛋白質(zhì)的聚集規(guī)律和條件，對(duì)認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)折疊病或構(gòu)象病的機(jī)理也是一個(gè)關(guān)鍵.

普遍認(rèn)為，朊蛋白疾病的病理?yè)p害是PrPSC在溶酶體中積聚引起，并導(dǎo)致神經(jīng)元的溶酶體膨脹后破裂.一般首先引起宿主PrP的翻譯后修飾異常，使細(xì)胞內(nèi)正常的PrPC發(fā)生繼發(fā)性結(jié)構(gòu)改變，這種改變的結(jié)構(gòu)與PrPSC一樣具有傳染性、導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的病變和使正常的PrPC發(fā)生繼發(fā)性結(jié)構(gòu)改變的特征.

5 研究進(jìn)展及有待解決的問(wèn)題

目前對(duì)朊病毒的研究側(cè)重兩個(gè)方面.其一，朊病病毒本身的分子結(jié)構(gòu)、遺傳機(jī)制、增殖方式、傳遞的種間屏障、毒株的多樣性等；其二，骯病毒病的致病機(jī)理及治療方法等.其中對(duì)有些問(wèn)題已有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展.如測(cè)定了一些朊病毒蛋白分子結(jié)構(gòu)，建立了分子模型；測(cè)定了PrP基因的結(jié)構(gòu)及編碼蛋白的序列，并比較了人、倉(cāng)鼠、小鼠、綿羊、牛、水貂之間PrP的同源性均高于80%；已測(cè)定的25種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物和人PrP序列的同源性為92.9%～99. 6%；建立了朊病毒的疾病譜；1994年又發(fā)現(xiàn)了新型克一雅氏綜合癥（vCJD）；1997年WHO TSEs專家會(huì)議提出了各種人朊病毒的診斷標(biāo)準(zhǔn)，診斷方法也時(shí)有報(bào)道，如生物測(cè)定法、單克隆抗體法等；2000年2月，美國(guó)政府宣布，在用老鼠做實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，環(huán)四吡咯（cyclic tetrapyrrole）可用于治療和預(yù)防“瘋牛病”及相關(guān)疾病.

盡管朊病毒的研究取得了許多成績(jī)，但目前還有許多問(wèn)題尚待解決.例如，朊病毒一個(gè)感染單位是許多PrPsc分子的聚合物還是若干個(gè)PrPsc分子混合物中為數(shù)不多的某種特殊分子；PrPc和PrPsc的精確結(jié)構(gòu)及其在轉(zhuǎn)變中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變化；體外試驗(yàn)產(chǎn)主的PrPc有無(wú)感染性；毒株多樣性形成的機(jī)制；PrP的生理機(jī)能；朊病毒進(jìn)入腦的通路和其與腦病變的關(guān)系；朊病毒病的診斷標(biāo)準(zhǔn)、防治藥物、流行趨勢(shì)預(yù)測(cè)等.

人類朊蛋白病是一種目前尚未完全了解其本質(zhì)的病原——朊病毒引起.問(wèn)題的嚴(yán)重性在于它發(fā)病后無(wú)法控制.朊病毒研究是目前眾多研究領(lǐng)域中最具挑戰(zhàn)和最受人們關(guān)注的研究領(lǐng)域之一，我們不僅要關(guān)注基礎(chǔ)理論的研究，同時(shí)要關(guān)注瘋牛病、CJD檢測(cè)的研究，目前在全球范圍還未能建立起一套完整的快速檢測(cè)系統(tǒng)，如果我們能抓住機(jī)遇，不失時(shí)機(jī)的開(kāi)展此方面的研究，就有機(jī)會(huì)在國(guó)際上占有先機(jī).

〔1〕宋宏程，程軍.瘋牛病的檢測(cè)、預(yù)防及控制.中國(guó)人獸共患病雜志，2005.256.

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