朊粒（prion）又称传染性蛋白粒子、朊病毒、朊毒体，是一种蛋白质传染因子。其最主要成份是一种蛋白酶抗性蛋白 (proteinase resistant protein, PrP)，至今未能查到任何核酸，对各种理化作用的抵抗力强。它具有传染性，潜伏期较长，在人和动物中引起以海绵状脑病为特征的致死性中枢神经系统的慢性退化性疾患。 朊粒最初是由美国学者Prusiner(1982)以其作为羊瘙痒病(scrapie of sheep and goat)的病原体而提出。1983年国际学术讨论会上曾正式将prion及类病毒(viroid)与拟病毒(virusoid)统称为亚病毒(subvirus)。1995年第六次国际病毒分类学委员会报告中又将亚病毒改称为亚病毒因子(subviral agents)，其系指比病毒更小的传染因子，包括卫星病毒(satellitevirus)、类病毒及prion。但研究显示prion是一种正常宿主细胞基因编码的、结构异常的朊蛋白，至今尚未发现任何核酸成分。不少学者认为它不宜列入病毒范畴，其在分类学上的地位有待确定。Prusiner对prion的生物化学、分子生物学及免疫组化，特别是转基因动物(鼠)等方面进行了深入细致的研究，提出并证明它是人和动物传染性海绵状脑病(transmissible spongiform encephalopathy, TSE)的病原体，由于他的杰出贡献而荣获1997年诺贝尔医学和生理学奖。

一、生物学性状

TSE致病因子在其认识过程中，曾被称为慢发病毒（slow virus）和非寻常病毒（unconventional virus）。至1982年，Prusiner正式提出羊瘙痒病的病原体是一种不含核酸和脂类的疏水性糖蛋白，与目前已知的蛋白质均无同源性，是一种特殊的蛋白质，且具有传染性，其分子量为(27～30)×10³，故又称PrP 27～30，由正常宿主细胞基因编码产生。用核酸杂交方法在人、绵羊、山羊、家兔、小鼠与大鼠及线虫，果蝇、酵母菌等多种脊椎动物和无脊椎动物的基因组中均可检测到PrP基因。PrP基因在小鼠位于第2号染色体，在人类位于第20号染色体。目前，人与动物prion病的研究已深入到分子水平，特别是对其一级结构与空间构象的研究，表明宿主内存在两种氨基酸序列相似而分子构型不同的PrP（图32-1），一种称为细胞朊粒蛋白（cellular prion protein, PrP^C），是神经元普遍显著表达的糖蛋白，可能在调节和维持神经元功能方面有重要作用。人PrP^C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ORF，无内含子，编码253个氨基酸。有研究表明，人PrP^C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。另一种称为羊瘙痒病朊粒蛋白(serapie prion protein，PrP^SC)。PrP^SC的三维构象具有4个β-折叠和2个α-螺旋结构；而PrP^C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PrP^C的2个α-螺旋与PrP^SC结构中4个β-折叠的转变，并推测原本无毒的PrP^C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，PrP^C合成后即迅速降解，其变构为PrP^SC的诱因不详，可能系PrP^SC与细胞表面PrP^C结合而触发所致。在感染的动物脑组织中，PrP两种异构体均存在，而正常动物组织中仅有PrP^C。PrP^C通常情况下是无害的，当PrP^C转变成PrP^SC时，即具有致病性和传染性。PrP的两种异构体在生物学性状及致病性与传染性等方面的区别，见表32-l。

图32-1 PrP^C与PrP^SC的三维结构

	PrPC	PrPSC
分子构型	4个α-螺旋，无β-折叠	2个α-螺旋，4个β-折叠
对蛋白酶K的抗性	敏感	抗性
存在	正常及感染动物	感染动物
致病性	无害	具致病性与传染性

prion对理化因素抵抗力很强。对热、辐射、酸碱及常用消毒剂有很强的抗性。有研究发现疯牛病脑组织能耐受2mol／L NaOH 2小时，其脑组织匀浆经134～138℃ l小时处理对实验动物仍有传染性。将疯牛病组织置于10％～20％甲醛溶液中数月仍有传染性。PrP^SC在土壤中可存活20年。因此，消毒灭菌要选择有效相应措施，以彻底灭活prion。

二、致病性与免疫性

PrP^SC增殖机制尚不清楚。目前认为PrP^C或其前体可自发的转变为一种折迭异常的病理形态，即由α螺旋结构变成β片层结构的PrP^SC；同时，PrP^SC还可与PrP^C结合，使PrP^C发生结构的改变。从而，由于外源性PrP^SC的侵入并结合至PrP^C以及自身PrP^C基因突变使其自发地发生结构改变，最终使PrP^SC大量复制增殖、聚集，并沉积于脑组织中，引起神经细胞空泡变性等病变而造成海绵状脑病。

已知朊粒导致的人和动物疾病见表32-2。这些疾病的共同特点为：① 潜伏期长、可达数月至数年甚至数十年；② 一旦发病呈慢性、进行性，以死亡告终；③ 病理学特征是脑皮质神经元空泡变性、死亡、缺失，而星形(小胶质)细胞高度增生，脑皮质疏松呈海绵状，并有淀粉样斑块形成，HE染色淡红色，脑组织中无炎症反应；④ 不能诱导产生特异性免疫应答；患者以痴呆、共济失调、震颤等为主要临床表现。

人类prion疾病约有15％的患者具有遗传性，即为家族性疾病，为常染色体显性遗传，因编码PrP的基因突变所致。其他病例部分为传染性病例，通过医源性感染或通过疯牛病病牛产品传染所致；部分为散发性病例，传播途径不明确。下面介绍主要的人和动物prion病。

（一） 羊瘙痒病(serapie of sheep and goat)

是最先被发现的TSE，发生于绵羊和山羊。病羊以消瘦、步态不稳、脱毛、麻痹等为临床特征；并因病羊瘙痒常在围栏上摩擦身体而得此病名。病死率极高，病理改变为典型的海绵状脑病病理特征。

(二) 牛海绵状脑病

牛海绵状脑病俗称疯牛病(mad cow disease)，1986年首先在英国报道，至2000年7月英国有3.4万个牧场的17.6万多头牛受染患病。目前，疯牛病已蔓延到其他12个欧洲国家，美国、日本及加拿大等国也有个别报道。该病潜伏期长，一般为4～5年，发病初期以体重减轻，产奶量下降，体质差为主要症状；随后出现明显的运动失调、震颤等神经系统症状。因常出现感觉过敏、恐惧、甚至狂躁，故俗称为疯牛病。病理变化具有TSE的特征。

根据流行病学调查分析，认为病原体来源于羊或牛内脏、肉、骨粉制作的饲料。几十年以前，英国普遍采用这种饲养方式。但20世纪70年代后期，动物羊牛内脏肉骨粉的制作过程发生了改变，导致了羊瘙痒因子的存活，于是病原因子进入牛的食物链而导致感染，并在牛群中流行。1988年6月英国明文规定疯牛病为疫情报告的病种，并于同年7月立法禁止用反刍动物来源的蛋白质物质喂养牛等动物，并屠杀病牛和疑似病牛。自那以后，疯牛病的发病率呈逐渐降低趋势。

 （三） 库鲁病 （Kuru disease）

此病是过去发生于大洋洲巴布亚新几内亚高原Fore部落里土著人的一种中枢神经系统进行性、慢性、退化性疾病。是美国Gajdusek等在20世纪50年代发现，并于1957年首先正式报道。研究证明此病的发生与原始愚昧的宗教祭祀仪式食尸有关，病原因子可能通过皮肤黏膜(鼻咽部、胃肠道及眼结膜)而传染。患者多为妇女和儿童，成人男子很少患病。本病潜伏期长，一般为数年，最长可达30年。一旦发病，病情呈慢性、进行性，直至死亡，病程一般为3～6个月，很少超过1年。临床表现早期以共济失调、颤抖等神经系统症状为主，故称kuru（当地土语为颤抖之意）病； 晚期表现为痴呆、四肢瘫痪，最后多因继发感染死亡。病损部位主要在中枢神经系统，以小脑最严重，大脑病损广泛，但较轻。病理特征与动物海绵状脑病十分相似。Gajdusek等在20世纪60年代首次将kuru病死者脑组织滤液感染并传代于猩猩和多种猴类而获得成功；以后其他学者又成功建立了雪貂及小鼠等动物模型，证明此病与羊瘙痒病和人克-雅病属同种病原因子，为prion及其疾病的研究奠定了坚实的科学基础。Gajdusek因此荣获1976年诺贝尔医学奖。

（四）克-雅病 (Creutzfeld-Jakob disease, CJD)

本病又称为皮质纹状体脊髓变性病或亚急性海绵状脑病或传染性痴呆病(transmissible dementia)。由Creutzfeld和Jakob两位神经病理学家分别于1920年和1921年首先报道，故得名为CJD。此病是人类最常见的海绵状脑病，呈世界性分布，好发年龄多在50～75岁间，平均发病年龄为65岁，发病率约为百万分之一。该病常为散发性，约占85％，其传播途径不明；其次为家族性，约占15％；偶为医源性传播。家族性患者具有家族性常染色体的显性遗传，已证明在遗传性患者家族中均有编码PrP基因的突变。医源性传播主要与外科手术特别是神经外科手术时器械消毒灭菌不彻底、角膜或硬脑膜等移植或注射从人尸体脑垂体提取制备的生长激素与促性腺激素等有关。该病潜伏期1.5～l0年，甚至长达40年以上。典型临床表现为进行性发展的痴呆、肌痉挛、小脑共济失调、运动性失语，并迅速发展为半瘫、癫痫，甚至昏迷。患者最终于一年内死于感染或中枢神经系统功能衰竭。其病理学改变与库鲁病相似。海绵状脑病的病理学特征是该病重要诊断依据之一。 

本病是1996年3月20日由英国CJD监视中心首先报道的一种新发现的人类传染性海绵状脑病。首先报道的10个病例均发生于英国，随后在法国、德国、爱尔兰及俄罗斯等国家也有病例报道。从1995～2000年10月英国已经确诊的vCJD有80余例。该病多发生于18～40岁的年轻人，临床症状以精神异常为主，表现为焦虑、孤僻、萎靡及其他异常行为；晚期出现痴呆、锥体束与锥体外束综合征。vCJD与典型CJD在易感年龄、临床症状与病程、脑电图与影像学以及病理学改变等方面有区别，故将该病称为CJD的变种。大量研究资料证实人的vCJD与疯牛病密切相关，具有高度的时空吻合性，绝大多数患者在疯牛病高发的英国，首例报道时间是在英国疯牛病爆发高峰期后5年，两者病理学改变亦相似，患者PrP^SC的Western Blot图谱与感染疯牛病因子的牛、家猫、猪及小鼠的相同，且PrP^SC的沉积模式也与感染疯牛病因子小鼠的极为相似。最近有学者给转基因实验鼠注入感染疯牛病因子的脑组织，经过250天潜伏期后，实验鼠出现了疯牛病样症状，其潜伏期与疯牛病相同；再将病鼠组织注入健康实验鼠，经相同潜伏期又出现类似症状。而且，将vCJD患者的组织注入健康实验鼠，亦经相同潜伏期出现类似症状；其大脑受损情况与注入疯牛病组织的小鼠相同。因此，以上研究足以说明该病是由疯牛病因子从病牛传染给人的。Brown和Goldfarb等在2000年和2001年先后报道了对PrP基因进行分子遗传学的研究结果，表明人类PrP基因129位密码子存在多态性，就蛋氨酸(Met)与缬氨酸(Val)的结合分析，在白种人约40％为纯合子Met，50％为杂合子Met/Val，10％为纯合子Val，至今发现的所有vCJD患者大多数的基因型都为纯合子Met，提示人PrP基因的129位密码子的多态性与人类对疯牛病因子的易感性有一定关系。文中又指出，也有可能PrP杂合子基因型较纯合子抗疯牛病的能力更强或是潜伏期更长。疯牛病可跨越种属传播与PrP基因DNA序列有关，序列越相似，在不同种属间传播的可能性越大。牛与羊的PrP基因型相似，达98％，故羊瘙痒因子易传染给牛。与羊PrP基因型相比，人类的PrP基因型更接近于牛的PrP基因型，因此，提示人类vCJD为何可经食用患疯牛病的牛肉而不是食用患羊瘙痒病的羊肉而患病。

三、微生物学检查法

目前，prion病的诊断除了根据特有的临床症状及病理学改变外，主要是应用免疫学和分子遗传学方法检查致病因子PrP^SC。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：用于朊粒感染特异性标记PrP^SC的检测，病人脑组织经蛋白酶消化去除正常细胞的PrP^C后，通过斑点免疫(dot blot method)或蛋白免疫印迹检测PrP^SC。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PrP^C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PrP^C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。

prion病特别是BSE和vCJD的防治已受到国际社会的极大关注，但迄今既无疫苗进行有效预防，也无有效药物治疗。目前主要针对该病的传播途径进行防制。

一方面要防止经献血或捐献器官而传播，另一方面要防止因外科手术，特别是神经外科和眼科，使用污染的或消毒灭菌不彻底的手术器械等而引起医源性感染。手术器械须用1mol／L NaOH处理1小时，清洗后再行高压灭菌(134℃)l小时；对带有PrP^SC的提取液、血液等要用10％漂白粉溶液或5％次氯酸钠处理2小时以上，使其失去传染性。严禁prion病患者及任何退行性中枢神经系统疾病患者捐献组织器官；医护人员及实验室研究人员应严格遵守安全操作规程，加强防范意识，注意自我保护。

禁止用牛羊等反刍动物的骨肉粉作为饲料添加剂喂养牛等动物，以防止病原因子进入食物链。对从有BSE的国家进口的活牛(包括胚胎)及其制品，必须严格地进行特殊检疫及进行全面追踪调查，以加强监测工作，防止输入性感染。