傳染性海綿狀腦病污染環(huán)境引發(fā)的風(fēng)險

張茜茜， 周向梅， 趙德明， 楊利峰

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院， 北京 海淀 100193)

傳染性海綿狀腦病(TSEs)又稱朊蛋白疾病(Prion diseases)，是一組能夠感染人和動物的慢性、致死性、神經(jīng)退行性疾病。目前普遍認為是由體內(nèi)正常的朊蛋白(PrPC)錯誤折疊成具有部分蛋白酶抗性的PrPSc引起的。該病可引起多種動物與人發(fā)病，如人類克雅氏病(Creutzfeldt-Jakob，CJD)、格氏病(Gerstmann-Scheinker，GSS)、致死性家族失眠癥(Fatal Familial insomnia，F(xiàn)FI)；引起動物的包括瘋牛病(BSE)、羊癢病(Scrapie)、鹿慢性消耗性疾病(CWD)和傳染性水貂腦病(TME)等[1]。該病主要引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的病變，包括神經(jīng)元空泡化、神經(jīng)膠質(zhì)細胞增生、異常折疊的朊蛋白蓄積和淀粉樣蛋白斑塊等。朊病毒能夠抵抗各種強理化因素的作用，經(jīng)典的病毒滅活程序在朊病毒滅活中幾乎不起作用，因此，朊病毒可在環(huán)境中長期持續(xù)存在。本文主要概述了朊病毒可在體液及排泄物、植物、水環(huán)境、土壤、粉塵和野生動物等長期存留并且傳播，希望能夠引起對該病的重視，做到防患于未然。

1 體液與排泄物

動物傳染性海綿狀腦病主要的傳播途徑為水平傳播。近年來，有很多研究者發(fā)現(xiàn)，在CWD感染鹿的糞便、唾液和尿液及血液中均可檢測出朊病毒[2]。Haley和他的同事[3]收集5只病鹿的唾液和尿液分別接種兩組tg1536小鼠(一組9只)，并監(jiān)測小鼠的臨床癥狀。在接種后370 d左右，接種凍干尿的小鼠中有2只的臨床癥狀與傳染性海綿狀腦病一致，而接種唾液的小鼠中有8只表現(xiàn)出神經(jīng)癥狀。此外，也有研究者在變異型克雅氏病人(vCJD)的尿液中檢測出朊病毒[4]。已有研究表明，血液能夠傳播CWD朊病毒從而使幼鹿患病，所產(chǎn)生的潛伏期與自然感染的潛伏期基本一致[5]。此外，有人在母羊乳腺組織中測出朊病毒，并發(fā)現(xiàn)通過喂養(yǎng)患病羊的乳汁可以感染羔羊[6]。Nalls[7]等人在CWD朊病毒是否可以垂直傳播的試驗中發(fā)現(xiàn)，患病母鹿生產(chǎn)的所有未足月胎兒均未存活，而每個胎兒體內(nèi)至少有兩個組織中含有朊病毒，將從胎兒組織中提取的朊病毒感染存活胎兒，存活胎兒在出生后幾天內(nèi)死亡。他們同時發(fā)現(xiàn)，在患病母鹿妊娠早期，即可在胎兒體內(nèi)檢測到朊病毒。這些研究結(jié)果表明，CWD患病動物體內(nèi)的朊病毒可能會通過患病母體的后代進行垂直傳播，而且?guī)缀跛械碾貌《径季邆浯颂匦浴?/p>

因此，朊病毒可通過尿液、糞便、唾液、血液、乳汁等排泄物及體液等水平傳播，除此之外，還可在母體和胎兒組織之間垂直傳播，并且可能在多代之間進行傳播。

2 植物

由于動物傳染性海綿狀腦病的主要自然宿主(羊、牛和鹿)是食草動物，因此，植物可能在朊病毒的傳播中發(fā)揮著重要作用。Pritzkow[8]等人將植物的根和葉在含朊病毒的腦漿稀釋液中浸泡16 h，腦漿稀釋液的濃度從10-1到10-8，試驗結(jié)果表明，即使是在高倍稀釋的腦漿中培養(yǎng)的植物根、葉，也可用PMCA(Protein Misfolding Cyclic Amplification)技術(shù)檢測出朊病毒，而且植物的根所結(jié)合的朊病毒比葉中還多。他們還用含朊病毒的植物經(jīng)口飼喂倉鼠，試驗中攝入含朊病毒的葉和根的所有金黃地鼠都表現(xiàn)了典型的朊病毒病癥狀。更重要的是，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，朊病毒除了可以與植物結(jié)合并保持感染力之外，而且植物的根還可以從土壤中吸收朊病毒，并可將其從根部傳送到莖葉。此外，Pritzkow[8]還發(fā)現(xiàn)植物可以結(jié)合不同種屬的朊病毒如羊癢病、CWD和vCJD，由此證明，朊病毒與植物之間的相互作用是多種朊病毒的特征。植物是環(huán)境的重要組成部分，是包括人類在內(nèi)的許多生物不可或缺的食物來源。這個研究結(jié)果對于人類和動物健康有重要意義。目前關(guān)于動物源性人類朊病毒傳播的主要觀點是食用或者接觸了患病動物，這個研究表明，植物也可能是朊病毒傳播的重要傳播媒介，也應(yīng)包含在風(fēng)險評估中。

3 水域環(huán)境

水域環(huán)境中有由細胞及其聚集體或細胞碎片等組成的有機物質(zhì)，這些有機物質(zhì)可能會以朊蛋白為核心包裹在朊蛋白周圍，保護朊病毒不失活或者僅少量失活。Alba[9]等人的研究中，BSE朊病毒在污水中的感染效價隨培育時間的延長而遞減，在培育9個月時毒力已降低近百倍，在培育近6年后，與未處理的朊病毒相比，感染效價降低1 000倍，為1.4×104，而在PBS中培育6年后只降低一個數(shù)量級。羊癢病朊病毒在污水與PBS中培育9個月感染效價均無顯著的變化，在PBS中培育8年，感染效價降低3個數(shù)量級，在污水中的數(shù)據(jù)由于接種物毒性而無法獲得，但數(shù)據(jù)表明，在PBS中培養(yǎng)時，羊癢病的穩(wěn)定性比BSE好，因此，在污水中羊癢病的感染力也不會下降太多。此外，Maluquerde Motes[10]等人證明用Western Blot檢測出朊病毒在廢水和海水中存在2～4個月，Syreeta[11]等人的實驗同樣指出朊病毒在水中的減少表現(xiàn)為時間函數(shù)。

這些實驗結(jié)果雖然表明水環(huán)境中的朊病毒總體趨勢是在減少，然而含量減少是一個過程，它需要幾個月至幾年，甚至幾十年。水對于自然界中的生物來說是必不可少的，因此，水環(huán)境中朊病毒的凈化是控制傳染性海綿狀腦病傳播的重要途徑。

4 土壤與粉塵

土壤可以作為朊病毒在環(huán)境中的天然儲存場所。朊病毒與土壤顆粒結(jié)合后可以在多年內(nèi)保留感染能力，實驗表明粘性土壤結(jié)合PrPhy(金黃地鼠型癢病株)的能力是砂性土壤的兩倍[12]，據(jù)估計在美國科羅拉多州北部CWD傳播的環(huán)境中，土壤表層粘粒含量每增加1%，自由放養(yǎng)的鹿慢性消耗病的患病幾率增加了8.9%[13]，此外，土壤中不同的礦物質(zhì)及pH值均會影響其結(jié)合朊病毒的能力。土壤中長期保存并傳播朊病毒，使得易感動物及其他物種在生存環(huán)境中面臨極大的威脅。

農(nóng)場內(nèi)飼養(yǎng)的動物曾感染羊癢病，多年后農(nóng)場依然是一個潛在的感染源。Gough[14]和他同事的實驗數(shù)據(jù)表明，受污染農(nóng)場內(nèi)羊癢病可靠粉塵在空氣中傳播。他們用sPMCA檢測到70 d內(nèi)所收集的粉塵中含羊癢病朊病毒，此外，在距羊癢病污染場所30-60 m的牧場中也可在粉塵中檢測到朊病毒。盡管嚴格消除污染，然而健康羔羊在接觸到曾經(jīng)的朊病毒環(huán)境仍然會感染的現(xiàn)象或許可以用粉塵攜帶朊病毒在空氣中傳播來解釋。用sPMCA檢測粉塵中的朊病毒及它們在空氣中的傳播是一個新的思路，對于羊癢病在污染場所內(nèi)朊病毒的傳播有重要意義。農(nóng)場內(nèi)粉塵中朊病毒的流通性和積聚可能會妨礙到朊病毒污染區(qū)域的有效凈化。雖然粉塵中朊病毒的來源仍未知，但是有理由假設(shè)，一旦朊病毒通過體液或者排泄物等各種途徑進入粉塵，粉塵作為移動的朊病毒儲庫，會將朊病毒傳播的范圍擴大。該研究同時說明粉塵中朊病毒的存在使得該類疾病的控制更加困難。

5 野生動物

郊狼灌胃CWD朊病毒感染的腦組織稀釋液，3 d后用郊狼糞便感染小鼠，小鼠患病。該實驗中，朊病毒經(jīng)過郊狼胃腸道消化雖不使郊狼患病，但其排泄物進入環(huán)境中仍然具有感染能力，同時也說明哺乳動物可能會有助于CWD朊病毒在環(huán)境中的傳播[15]。Fischer等人[16]用20只烏鴉經(jīng)口感染羊癢病腦漿4 h后收集的糞便感染小鼠，實驗中所有接種羊癢病腦勻漿的小鼠(9/9)和從患癢病羊的腦勻漿喂服烏鴉后，采集的糞便進行接種的小鼠(66/84)，表現(xiàn)出明顯的臨床癥狀和Western Blot檢測呈陽性，說明烏鴉的消化系統(tǒng)不能消除朊病毒的感染性，排泄物朊病毒仍具有感染性?？梢酝茢嗍掣B類，如烏鴉，禿鷲和鷹等可能在傳染性海綿狀腦病的傳播中發(fā)揮重要作用。由于血液中也含有朊病毒，由此推斷昆蟲也可能是該病在自然界中傳播的媒介之一。在實驗條件下接種CWD朊病毒能夠使松鼠猴患病[17]。和朊病毒易感動物共享棲息地的生物具有很大的風(fēng)險，如郊狼、美洲獅和其他野貓等天敵，還有食用鹿尸體的狗、貓、浣熊、臭鼬、水貂、狐貍、鼠、鷹、貓頭鷹和烏鴉等動物。

野生及腐食動物大部分會因季節(jié)、食物等因素變化而遷徙，它們活動范圍大，極難控制，而且飛禽等生物可能會途經(jīng)人類聚集區(qū)導(dǎo)致它們除了會對野生環(huán)境造成污染外也會將病毒傳入人類生活區(qū)，或許不會發(fā)病，但成為朊病毒的被動載體從而傳播朊病毒，擴大朊病毒的存在場所從而危及人類。

6 生物制品

牛羊肉不僅是人類重要的食物來源，而且化妝品、醫(yī)藥及飼料等工業(yè)也多使用牛羊源性產(chǎn)品。馬貴平等人[18]關(guān)于來源為牛羊產(chǎn)品的化妝品傳播瘋牛病的風(fēng)險評估中，從理論上證明化妝品可能會傳播BSE朊病毒，并指出高度危險性如腦及脊髓等來源物質(zhì)是禁止用于化妝品成分或添加劑，像動物油脂及衍生物、膠原物質(zhì)及明膠等中度危險物質(zhì)應(yīng)在加工制作過程中嚴格把關(guān)，而低危險性物質(zhì)如羊毛脂等可以使用。Berger所做的關(guān)于動物源性藥物的市場調(diào)查中，54%的樣本(包括人用藥和獸用藥)中含有動物組織或器官，其中也包括多種牛羊源性的可疑風(fēng)險物質(zhì)[19]。牛骨廣泛用于牙科和骨科手術(shù)中，Kim[20]等人發(fā)現(xiàn)牛源性可移植材料可能會將朊病毒傳播給病人，建議禁止牛骨的使用。鹿茸在我國是名貴的中藥材料，有諸多功效，應(yīng)用范圍極廣，有人在鹿茸中也檢測出朊病毒[21]，除此之外，牛羊源性的生物制品廣泛存在于我們的日常生活中，必須加強這類產(chǎn)品的生產(chǎn)檢驗及監(jiān)督。

醫(yī)源型克雅氏病主要由人工硬腦膜移植和人垂體生長激素治療造成，少量的病例是由神經(jīng)外科器械污染[22]。該類型克雅氏病的潛伏期可以通過特定手術(shù)程序進行估算：人硬腦膜移植平均潛伏期是12年，人生長激素發(fā)病與治療時間有關(guān)，有時會持續(xù)多年，但平均時間是17年。該類型的克雅氏病已在21個國家發(fā)現(xiàn)，日本的病例多與硬腦膜移植有關(guān)，而生長激素病例中超過一半來自法國，可能是由于生產(chǎn)過程中污染所致。而變型克雅氏病則可通過輸血傳播，其潛伏期是3～8年[23]。

因此，在捐獻的人體器官或血液中監(jiān)測是否有PrPSc的存在顯得十分必要，而且對于醫(yī)療器械無污染處理也很重要。

7 結(jié)語

早期人們假設(shè)瘋牛病是羊癢病朊病毒的變型，因此堅定的認為瘋牛病不可能傳播給人類。然而，1995年在英國首次發(fā)現(xiàn)，瘋牛病朊病毒傳播給人類導(dǎo)致變型克雅氏病[24]。因此，雖然現(xiàn)在的很多實驗[25]都證明存在種間屏障，但我們依然無法明確的宣稱其他動物朊病毒對人類沒有威脅，朊病毒疾病的發(fā)展處于動態(tài)變化中，物種間通道可能會使之很快適應(yīng)新的宿主[26]。除了這些朊病毒本身的理化特性外，它們可以通過患病動物的體液及排泄物傳播到環(huán)境中，使接觸的同種群動物患病或成為帶毒體，使得傳染性海綿狀腦病在種群間肆虐。朊病毒可以與植物結(jié)合，在植物根莖葉中運輸并可感染食用動物。最近有研究表明,植物中存在的LD蛋白(Luminidependens)，是一種朊病毒樣蛋白，它可能在控制植物的春化與開花的表觀遺傳中發(fā)揮作用[27]。而且植物也可以成為朊病毒的載體，對農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人類的健康都帶來了潛在的風(fēng)險和危害。水域及野生動物由于其流動性及活動范圍之廣，一旦從某一個環(huán)節(jié)中被朊病毒侵入，造成的危險是持續(xù)蔓延的，而且對它們的控制措施也極難實施。2016年9月22日，農(nóng)業(yè)部和質(zhì)檢總局發(fā)出公告，有條件解除對美國30月齡以下剔骨牛肉、帶骨牛肉的禁令，允許符合中國追溯體系要求和檢驗檢疫要求的美國牛肉對華出口。該公告的公布將會要求我國對于傳染性海綿狀腦病的監(jiān)督與控制應(yīng)該更加嚴格。朊病毒在環(huán)境中長久存在且會持續(xù)感染，使得從源頭控制該病毒，盡可能的切斷或減少朊病毒的傳播途徑，對防止其感染人類和其他動物都具有極其重要的意義。