朊病毒及其致病机理研究进展
朊病毒及其致病机理研究进展
摘要：朊病毒是有侵染性的蛋白颗粒，是造成人类及其它动物的多种致死性中枢神经系统的慢性退化性疾患的元凶，它不含有核酸，因而其生物学结构及特性、复制及致病机理具有特殊性，这也为朊病毒的鉴别提供了标准。此外，值得注意的是，朊病毒的遗传也具有多样性，这造成了朊病毒在不同宿主间的传播障碍。本文将针对上述问题，对朊病毒及其致病机理研究进展进行简要的介绍。
关键词：朊病毒
人类早在18世纪就发现了由朊病毒引起的致死性中枢神经系统的慢性退化性疾患[1]，但却一直无法分离出朊病毒病原。这是因为朊病毒不含有核酸和脂类，是纯粹的“有侵染性的疏水性蛋白颗粒”[2]。直到1982年，美国加州大学神经病学教授Prusiner在对绵羊瘙痒病因子的研究中，才第一次揭开其神秘的面纱[3]。朊病毒的发现，无疑使人类对生命体的认
识，达到了一种新的高度——不具有核酸却能复制的朊病毒是否属于生物的范畴，至今仍处在激烈的争论之中。现在，就让我们一起来认识这一特殊的存在。
1.生物学结构及特性
朊病毒是由朊病毒蛋白(prion protein，PrP)组成的，是具有传染性的结构简单的糖蛋白，其分子量为27000～30000Da[4]，在电镜下看不见其病原颗粒。
朊病毒蛋白的前体(cellular isoform of the prion protein，PrP C)，是一种正常无害的蛋白质，是由宿主细胞一条染色体上的一个基因产生的，多数存在于神经元中，能通过空间构象变化形成感染形式的朊病毒蛋白前体(scrapie isoform of the prion protein，PrP Sc)。PrP Sc 再经蛋白酶的酶切作用可转化为具有侵染性的PrP27～30，最后通过纤维聚合自我成核作用，形成朊病毒蛋白。PrP27～30的浓度与其传染性成正比，经化学灭活处理后，其活性与传染性将同步下降。
1.1.理化性质
由于朊病毒是纯粹的疏水性蛋白颗粒，因此能抵抗多种核酸酶（包括RNA酶和DNA酶）的作用，但却可被胰蛋白酶降解，蛋白质变性剂或氨基酸化学修饰剂也对其具有灭活或抑制作用。它耐高温，能抵抗254nm紫外线的照射，但对237nm紫外线表现敏感[5]，同时能抵抗离子辐射和超声波。一般的化学消毒剂对其无破坏作用。
1.2.生化特性
由于朊病毒不具有遗传信息载体——核酸，不能像病毒一样通过逆转录，利用宿主细胞物质合成自身所需物质，因此，它不能形成包涵体，不能产生干扰素，也对干扰素不敏感，
同时不能干扰其他病毒产生干扰素。它不破坏宿主B细胞和T细胞的免疫功能，也不会引起宿主的免疫反应。免疫增强剂和免疫抑制剂均不能改变其致病过程。在温和的清洁提取物中纤维状或短杆状朊病毒会大量聚合，表明其在非变性去污剂中不溶。朊病毒只以单体或是二聚体形式存在，所以用核磁共振（NMR）和X光谱分析不能辨别其构象[6]。
此外，由于朊病毒依赖于磷酸肌醇磷脂酶作为结合位点（GPI）附着在细胞表面，因此经过磷酸肌醇磷脂酶C（PUPLC）酶解后，朊病毒不会从膜上被释放[7]。
1.3.基因结构
PrP基因为单一基因，人、哺乳动物和禽类都具有该基因。人类朊病毒蛋白(PrP)基因定位于20号染色体，小鼠则定位于2号染色体[8]并与控制朊病毒潜伏期的基因(Prn-i)相连
构成复合物。在酵母及果蝇、线虫等无脊椎动物的基因组中也检测到PrP基因。
由PrP基因转录所得的PrPmRNA可在成年动物脑中表达，但可在动物的发育过程中被调节，以神经元的含量为最高，因此，朊病毒病通常出现于中枢神经系统。
1.3.1.PrP基因的结构
PrP基因的5’端是由52～82bp组成的非编码外显子，3’端是2kb的编码外显子，中间被10kb的内含子分隔开。由于编码序列仅限于一个外显子，因此，可以排除因转录水平的拼接上的不同而造成PrP存在两种不同异构体的可能性[9]。此外，其启动子区域没有常规的“TATA”盒，而含有“GCCCCGCCC”3个重复序列，与管家(house keeping)基因的结构十分相似[8]。PrP基因的翻译起始于起始密码子ATG的上游第42bp处[9]。
现今已经发现人类PrP有20余种基因突变可引起人类遗传性的朊病毒病，并已确定其中5种具有重要意义的遗传连锁，从中可知突变所产生的氨基酸替代大都出现在PrP C的4个 螺旋区(H1～H4)附近。该替代会导致PrP C失稳，并促使PrP C自发产生构型转变而生成较为稳定的PrP Sc[9]。
1.3.
2.PrP C的一级结构
PrP C全长为253～264个氨基酸，分子质量为33～35KD[10]，其N-端的22个疏水氨基酸残基为信号肽序列，C-端的23个疏水氨基酸残基是糖基磷酸肌醇的结合位点（GPI），用于附着在宿主细胞表面。其中从N-端数起的23～95位氨基酸残基之间有一个富含组氨酸和甘氨酸的八肽重复区（PHGGGWGO），96～112位氨基酸序列是PrP的结构控制区，113～135位有一段跨膜区，135～231位之间是3个束状螺旋区域[11]。
成熟的PrP分子有两个N型糖基化位点，即181、197位的两个天冬酰胺（Asn）残基。在179、214位的两个半胱氨酸（Cys）残基之间还有一个二硫键，这是PrP C中唯一的二硫键，而145位的酪氨酸（Tyr）也被硫化。183、192位的2个苏氨酸（Thr）的磷酸化序列一致，155位的酪氨酸是其磷酸化位点之一。此外，147～163位的氨基酸之间还有一芳烃回文序列[6]。PrP C共含有3组不同的短肽重复结构：第一组为6肽；第二组为8肽（PHGGGWGQ）；第三组为2肽的串联结构，与上述的芳烃回文序列部分重合[12]，是PrP C的独有结构。
1.3.3.PrP C的高级结构
PrP C的N-端存在着缺乏有序结构的高柔顺度的片段，可在溶液中随意摆动；C-端含有3个α-螺旋，2个反向平行的β-折叠及一个二硫键[13]，还具有多处被糖基化、磷酸化、硫基化等化学修饰的氨基酸位点，自折叠成一个球状结构区域。由于PrP C属于自折叠单位而不需要特定的蛋白酶辅助折叠，为其突变体PrP Sc也通过自折叠成型通过了可能。
1.3.4.PrP Sc的高级结构
PrP Sc中含有43%的β-折叠和30%的α-螺旋，在PrP C的构象改变过程中，二硫键保持完好，主要的转变部位在90～112位的氨基酸残基间[14]，这里的α-螺旋转变为β-螺旋，二维结晶结构呈六边形，N-端的β-螺旋位于六角单元内，与位于边上的第二α螺旋、第三α螺旋及位于单元间的糖基相对称[15]，以稳定突变形成的PrP Sc的立体结构。
2.朊病毒的致病机理
朊病毒的致病过程主要分为五个阶段：
2.1.PrP Sc的形成
PrP Sc是由PrP C经过构象转变而形成的，这一过程目前主要有两种模型：
2.1.1.重折叠模型
通常，PrP C作为许多动物体正常代谢的一部分，在体内不断的合成、降解，但因其结构的随机不稳定性，时而会产生极少数未折叠的单体结构PrP*，成为形成PrP Sc的中间体。PrP*既能形成两种不同构象的PrP蛋白--PrP C和PrP Sc，也能与细胞内已存在的PrP Sc先形成暂时性的复合物（PrP*／PrP Sc），然后再转化为两分子的PrP Sc，最终使PrP Sc呈指数性增长。
在正常情况下，PrP*的浓度很低，因此，PrP Sc的形成可忽略不计。但当出现以下三种情况时，PrP Sc就会大量地产生和积蓄：
①外源朊病毒进入细胞并作为PrP Sc模板，促使PrP*通过上述两种方式转变为PrP Sc；
②在外源朊病毒参与时，PrP*积蓄至足以自发产生PrP Sc的水平，并通过正反馈环道或者体细胞突变令PrP C失稳，促使更多的PrP*生成并转变为PrP Sc[16]；
③由突变的PrP基因转录产生的△PrP C作为细胞正常代谢的一部分而被合成和降解。但由于△PrP C的随机不稳定性比PrP C高，能自发地产生少部分的解折叠的单体结构——△PrP C，它能重新折叠为△PrP C而被降解，也可转变为△PrP Sc并通过正反馈环道促使更多的△PrP C转变为△PrP Sc[17]。
2.1.2.种子模型
以低分子量的PrP Sc聚合物充当种子。当没有种子时，PrP C和PrP Sc单体间会发生快速的可逆构象变化，由于正常的PrP C单体构象比PrP Sc稳定，因此PrP C占主要组分；但当种子存在时，PrP C可通过与PrP Sc单体结合形成构象稳定的复合物，支持了PrP Sc的稳定存在，加速了PrP C转变为PrP Sc，而且由于该复合物比单独的PrP Sc更稳定，该转变不可逆[18]。
2.2.PrP Sc的复制。
由于朊病毒不含有自身复制的基因材料,PrP Sc在产生后或者作为外源物入侵机体后，需要利用机体原有的蛋白质来复制自身，以产生更多的PrP Sc，其机制目前存在两种可能：2.2.1.模板依赖形式[9]
PrP C的存在有两种形式：一种是游离形式，即以具有 螺旋并对蛋白敏感的单体形式存在；另一种是结合形式，借PrP C羧基端与蛋白质（标记为蛋白X）结合，同时导致PrP C 的构象发生改变，标记为PrP·。在正常情况下，PrP C的两种形式处于平衡状态。
但有PrP Sc模板存在时，PrP Sc单体可与PrP·-蛋白X复合物中PrP·的氨基端结合，产生具有复制能力的复合物PrP Sc/PrP·-蛋白X，使PrP·可以以PrP Sc为模板，转变为PrP Sc并生成PrP Sc二聚体，同时释放出来的蛋白X能继续与PrP C结合形成PrP·-蛋白X 复合物。
PrP Sc二聚体一部分可分解为非感染性的单体，进一步与PrP·-蛋白X结合并使PrP·转变成PrP Sc分子；而大部分则积聚在一起，造成潜伏期朊病毒滴度不断上升。
2.2.2.成核-聚合形式[4]
一个PrP Sc可以与一个PrP C分子结合产生一个PrP C-PrP Sc异二聚体(het-erodimer)，然后该异二聚体转化形成2个PrP Sc分子，在下一次循环中结合2个PrP C分子，形成可与4个PrP C结合的4个PrP Sc分子，它们再结合4个PrP C分子，不断恶性循环，最终使朊病
毒的数量呈指数式增长。
2.3.PrP Sc由细胞大量产生后，由于具有有限的抗蛋白酶的能力而能在蛋白酶数量相对较少的细胞表面积累[6]。
2.4.ctm PrP的生成
PrP C在运输到细胞膜前，在跨越内质网膜时，可形成三种拓扑结构不同的蛋白质——sec PrP、rdm PrP和ctm PrP，其中sec PrP以GPI锚镶嵌于内质网内侧膜上，而rdm PrP和ctm PrP分别以N端和C端穿越内质网膜[19]。
在正常的野生型PrP生物合成过程中，rdm PrP和ctm PrP的合成量很少，但一旦PrP基因产生突变，ctm PrP表达量将显著增加，而且PrP Sc的积累也会增加ctm PrP的合成[6]。
2.5.ctm PrP在内质网上成熟后，释放出神经元细胞外，可侵害神经系统[6]，导致大脑皮质的神经元细胞退化、空泡变性、死亡、消失，被星状细胞取代，神经胶质增生，细胞外淀粉样变性蛋白质沉积，大脑皮质变薄而白质相对增加，造成海绵状态。
3.鉴别朊病毒的三项遗传标准[20]
根据上述的朊病毒致病机理，我们不难发现由朊病毒特殊的产生及复制过程所造成的朊病毒遗传及致病上的特点。依此，人们可鉴别出朊病毒。
3.1.可逆的治愈性(Reversible Curdility)
即如果朊病毒可被治愈，它应能在治愈的品系内再次以低频率发生。这是因为突变后产生朊病毒的PrP基因是动物体内本身所具有的，用于通过构象改变而形成朊病毒的PrP C
也是动物体内的一种正常蛋白，只要一旦有PrP Sc模板出现，就机会再次患病。
3.2.正常蛋白的过剩生产将加大朊病毒形成的频率(0verprduction of the Nonnal Protein Increase the Frequency of Prion Fomation)
这是因为朊病毒形成的原发事件是蛋白的自发转变，所以该蛋白正常形式的过剩生产会加大作为此种转变的后选分子的数量。
3.3.蛋白的基因突变与其朊病毒的表型相关(Phenotype Relationship of Prion and Mutation of the Gene for the Protein)
因为朊病毒的繁殖是通过正常形式的蛋白的转变的，所以PrP基因突变能阻止正常蛋白的合成，即阻止朊病毒繁殖。可将该蛋白的染色体基因视为该非孟德尔因子（朊病毒）繁殖所必需的基因，其突变体的表型与该非孟德尔因子的现象型是一致的，不管是该朊病毒的存在还是该基因突变的存在都能导致出现同样的表型，即缺乏正常蛋白。
4.朊病毒遗传的多样性[7]
由于朊病毒繁殖的信息是贮存在致病蛋白PrP Sc的构象中，因此具有不同蛋白构象的不同株系所引起的临床表现及稳定性、PrP Sc免疫印记图谱、抵热能力等也不尽相同，这就是朊病毒遗传的多样性。
该多样性起源于合成不同毒株的神经元不同。虽然不同神经元亚群间合成的PrP C同型且一级结构相同，但其二级结构不同。而PrP Sc促使PrP C转变为新生PrP Sc的过程只发生于能合成与其相容的PrP C的神经元内，最终导致可出现多种二级结构不同的PrP Sc。此外，PrP C 糖化上的差异可能也和毒株的多样性相关（Giese，1998），能PrP分子具有400种以上的不同形式。
5.朊病毒的种间障碍[7]
朊病毒种间障碍是指一个物种对另一物种的朊病毒感染具有抵抗力的现象（Viles，1999），表现为新宿主体内合成的朊病毒的序列与新宿主PrP基因相同，而非接种物中PrP Sc
的序列。当朊病毒继续在同源宿主中传代时其潜伏期将缩短，并在几代后出现稳定，即在PrP Sc的繁殖过程中存在朊病毒的种属及株系的特异性，同时，其潜育期延长甚至不发病。
造成朊病毒种间障碍的根本原因在于不同朊病毒的氨基酸一级结构间存在差异，造成了三维构象上的不同。朊病毒的种间障碍体现出朊病毒遗传的多样性。
6.结语
虽然，目前朊病毒只有一种蛋白类型——PrP Sc，但其出现到底是偶然的基因突变，还是预示着一种致病蛋白的产生机制？而只具有蛋白质，不具有核酸却能复制的朊病毒又是否会构成一类新的物种？同时，由于人类及其它动物的多种致死性中枢神经系统的慢性退化性疾患都是由朊病毒所引起的，能否找到预防及根治朊病毒病的方法关系着人类的生活及生产？这一系列问题的解决都依赖于人类的朊病毒及其致病机理认识的加深。相信，随着科学技术的发展，随着人类对朊病毒及其致病机理研究的进展，人类将最终克服朊病毒的发现所带来的难题。
参考文献：
[1] 俞东征. 传染病的预防与控制: 13.
[2] 王贺祥. 农业微生物学: 102.
[3] 谢天恩, 胡志红. 普通病毒学: 19.
[4] 傅桂莲. 分子生物学检验技术: 24.
[5] 白丽荣. 蛋白粒子病病原体——朊病毒. 衡水师专学报, 1999, 1(1): 47~48.
[6] 刁小龙，徐志良，边静静，施福明，杨飞宇，胡鹏年，陈扶香. 朊病毒特性与致病机理
研究进展.
[7] 杨建民，郝永新，宁章勇，赵德明. 朊病毒致病机理研究进展.
[8] 陶利明, 王志亮. 朊蛋白基因结构与功能研究进展.中国人兽共患病杂志, 2005, 21(9):
809~811, 834.
[9] 伍欣星, 聂广, 胡继鹰. 医学分子生物学原理与方法: 209.
[10] 赵克霞. 朊病毒研究新进展. 淮南师范学院学报, 2002, 3(4).
[11] 何凤田. 朊病毒研究进展. 生命的化学, 2001, 21(6).
[12] 奚正德，马宝骊. 毒朊，感染的一种新的生物学原理---1997年度诺贝尔生理/医学奖评
析[J]. cell, 1985, 40(4): 735~746.
[13] 侯佩强, 田承业, 李克利. 朊病毒及朊病毒病. 沈阳农业大学学报, 2002, 4, 33(2).
[14] 黄银霞, 董小平. PrP c转化成PrP Sc的影响因素研究进展. 国外医学病毒学分册, 2005,
6, 12(3).
[15] Detlev Riesner. Biochemistry and structure of PrP C and PrP Sc. British Medical Bulletin,
2003, 6: 21~33.
[16] 王滨有. 病毒与健康: 282.
[17] 史怀平, 杨增岐, 刘希成. 朊病毒研究进展. 动物医学进展, 2004, 25(5): 12~14.
[18] 马秀芳. 朊蛋白构象变化机制的初步探讨. 山东科学, 2002, 12, 15(4).
[19] David A Harris. Trafficking, turnover and membrane topology of PrP. British Medical
Bulletin, 2003, 66: 71~85.
[20] 李振刚. 现代分子生物学纲论: 64.
病毒的致病机理
病毒的致病机理 从分子生物学水平分析，病毒致病特征与其他微生物的差异很大；但从整个机体或群体上研究，发现病毒感染的流行病学和发病机理与细菌感染有很多相似之处。 病毒侵入机体是否引起发病，取决于病毒的毒力和宿主的抵抗力（包括特异性和非特异性免疫因素），而且二者的相互作用受到外界各种因素的影响。 第一节病毒感染 病毒感染：指病毒侵入体内并在靶器官细胞中增殖，与机体发生相互作用的过程。 病毒性疾病：指感染后常因病毒种类、宿主状态不同而发生轻重不一的具有临床表现的疾病。有时虽发生病毒感染，但并不形成损伤或疾病。 一、病毒侵入机体的途径 二、病毒感染的类型 1、按有无临床症状，分为： （1）隐性感染 病毒进入机体后不引起临床症状的感染，对组织和细胞的损伤不明显。 相关因素：病毒的性质、病毒的毒力弱、机体防御能力强 隐性感染虽不出现临床症状，但病毒仍可在体内增殖并向外界播散病毒，成为重要的传染源。 （2）显性感染 某些病毒(如新城疫病毒、犬细小病毒等)进入机体，可在宿主细胞内大量增殖，造成组织和细胞损伤，机体出现明显的临床症状。 2、依病毒在机体内滞留时间的长短，分为： （1）急性感染
病毒侵入机体后，在细胞内增殖，经数日以至数周的潜伏期后突然发病。 在潜伏期内，病毒增殖到一定水平，造成靶细胞损伤，甚至死亡，从而导致组织器官的损伤和功能障碍，出现临床症状。宿主动员非特异性和特异性免疫因素清除病毒。特点是潜伏期短、发病急、病程数日至数周；病后常获得特异性免疫（因此，特异性抗体可作为受过感染的证据） （2）持续性感染 病毒可长期持续存在于感染动物体内数月、数年，甚至数十年，一般不显示临床症状；或存在于体外培养的细胞中而不显示细胞病变。 持续性病毒感染有病毒和机体两方面的因素：机体免疫功能低下，无力完全清除病毒；病毒在免疫因子不能到达的部位生长；有些病毒可产生缺损型干扰颗粒（DIP）；某些病毒基因可整合道宿主细胞的基因组中；某些病毒无免疫原性(如朊病毒)，不产生免疫应答；某些病毒对免疫细胞亲嗜，使免疫功能发生障碍或消失。 持续性感染有下述4种类型： ①潜伏感染 经急性或隐性感染后，病毒基因组存在于一定组织或细胞内，但并不能产生感染性的病毒子。 在某些条件下病毒可被激活而急性发作，病毒仅在临床出现间歇性急性发作时才被检出。在非发作期，用一般常规方法不能分离出病毒。 ②慢性感染 经显性或隐性感染后，病毒并未完全清除，可继续感染少部分细胞，也能使细胞死亡，但释放出的病毒只感染另一小部分细胞，因此不表现病症；病毒可持续存在于血液或组织中并不断排出体外，病程长达数月至数十年。 ③慢发感染 病毒感染后潜伏期很长可达数月、数年甚至数十年之久。平时机体无症状，也分离不出病毒。一旦发病出现慢性进行性疾病，最终常为致死性感染。 ④急性感染的迟发并发症 可在急性感染后1年或数年，发生致死性的疾病。如：犬瘟热→脑炎、猫全白细胞减少症→小脑综合征 兽医临床常见的具有持续性感染特性的病毒 疾病名称病毒分类持续感染方式持续部位 口蹄疫小RNA病毒科 口蹄疫病毒属 短期循环动物咽部 猪水疱病小RNA病毒科 肠道病毒属 短期循环 抵抗力强的病毒 动物咽部 牛瘟、犬瘟热、新城疫副粘病毒科短期循环动物咽部蓝舌病呼肠孤病毒科中间宿主，持续感染，先天性造血系统
朊病毒及朊病毒病的研究进展
朊病毒及朊病毒病的研究进展 1982年，美国生理学家Prusiner及其同事，在大量实验的基础上，突破经典病毒学理论而提出朊病毒（prion）的概念，认为绵羊瘙痒病的病原体是一种尚未证实有核酸结构的蛋白质侵染颗粒（proteinaceous infectious particles），并将其称为朊病毒蛋白（Prion protein），简称为PrP。朊病毒是医学生物学领域中至今尚未彻底弄清，与病毒和类病毒都很不相同的一种蛋白质传染病原体。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、传染性甚强、分子重量在27000～30000道尔顿的蛋白质颗粒，它们是在人和动物中引起可传递的海绵脑病的特殊病因。 朊病毒是一个超出经典病毒学和生物学的全新概念，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侵染颗粒，可引起人和动物脑内神经元空泡变性（即海绵状变性），所以这类病毒引起的疾病被称为传染性海绵状脑病 （ Transmissible Spongiform Encephalopathy，TSE），又称为朊病毒病。 一、朊病毒引起的相关疾病 朊病毒都是致死性中枢神经系统的慢性退化性疾病，病理学上的特点是大脑皮层的神经元细胞退化、空泡变性、死亡、消失，最终被星状细胞取代，因而造成海绵状态。患者具有痴呆、共济失调、震颤等症状。已知人和动物朊病毒有以下几种：人的库鲁氏病，又称新几内亚震颤病（Kuru）；克－雅氏病（Creutzfeldt－Jakob disease，CJD），又称皮质－基底节－脊椎变性综合征，也有人称其为人类海绵状脑病和早老性痴呆症（Presenile Dementia）；致死性睡眠综合症（Fatal Familial Insomnia，FFI）；吉斯综合症，又称脑软化病（Gersrmann -Straussler-Scheikerg disease，Gss）;疯牛病（ Mad Cow Disease，MCD），即牛海绵状脑病（ Bovine Spongiform EncePhalopathy，BSE）；传染性紫貂脑病（TME）；猫海绵状脑病（ Feline Spongiform Encephalopathy， FSE）；羊瘙痒症（Sctapie），有绵羊瘙痒（Scrapie of sheep）和山羊瘙痒症（scrapie of gaats）两种；大耳鹿慢性消耗病（Chronic Wasting Disease of Mule Deer，CWD）；传染性雪貂白质脑病（Transmissible Mink Encepholopathy，TME）。 这些疾病有些在二百年前就已发现，如人们在羊群中发现一种传染病，其主要表现为兴奋、瘙痒、瘫痪等症状，最后死亡，称之为羊瘙痒病（Sctaple in sheep and goat）。1985年英国暴发疯牛病事件，人们注意到疯牛病的症状及脑部病理变化与羊瘙痒症类似，同属于海绵状脑病，多有食用病羊和病牛内脏或骨粉饲料的病史，于是人们才认识到种间传播的可能性，并将它们和人类的某些中枢神经疾病相联系，同时开始怀疑疯牛病会传染给人，至此，对此类疾病的研究达到高潮。 二、朊病毒病原学特征及分子机制 羊瘙痒病是最早发现的传染性脑病，其病原体也是研究最早和最多的病原体。1961年Chandler通过实验成功地把羊瘙痒病传染给小鼠，随后其他实验室的动物模型如白鼠、豚鼠、大鼠等相继获得成功，羊瘙痒病伴随纤维（Scrapie Associated Fibrile，SAF）是在Scrapie感染的小鼠脑组织用去污剂处理提取的膜性部分中观察到的一种特殊纤维结构。它有两个类型：Ⅰ型纤维，直径为11～14nm，由两根直径为4～6nm的原纤维相互盘绕而成，螺距为40～ 80nm不等；Ⅱ型纤维，直径为34nm，有四根相同的原纤维组成，每两根之间间隙为3～4nm。Ⅱ型纤维每100～120nm即出现一个狭窄区，狭窄区的直径约为9～11mn。进一步研究表明，无论是自然发生朊病毒病的动物还是人工感染朊病毒病的实验室动物，在脑组织的提取物中均观察到SAF，而对照组均为阴性。 1982年，Prusiner等人发现羊瘙痒因子感染的仓鼠脑组织中部分纯化的Scrapie病原的片段，经过了修饰或者蛋白酶水解后能够减弱其抗原性，同时发现寻求Scrapie特异性核酸所作的试验不能证实它有独立的传染性，他将分离出的这一特殊的蛋白质——蛋白酶抗性蛋白称之为朊病毒蛋白（PrP）。PrP是一种膜蛋白，存在于大部分组织细胞中，其正常功能尚不十分清楚，可能与细胞表面的信号识别和粘着有关；在淋巴细胞中，PrP可能与激活有关；在神经系统中，PrP可能与突触功能及调节生物钟节律有关。随着实验的进展，Prusiner又把朊病毒（PrP）称作传染性蛋白颗粒（proteineceous infectious particle）。该蛋白能够抵抗蛋白酶K的消化作用，分子质量为27000～30000道尔顿，故又称作PrP27－30，用免疫亲和层析纯化去污剂溶解的病脑提取物时，PrP27－30浓度与朊病毒滴度成正
乙肝病毒特性与致病机理研究进展
https://www.360docs.net/doc/aa18194899.html, 乙肝病毒特性与致病机理研究进展 王晓冬，王峰，吕月蒙，李强，张国峰，孙涛，贾亚雄 甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃兰州（730070） E-mail ：wangxiaodong505@https://www.360docs.net/doc/aa18194899.html, 摘要：乙型肝炎病毒(Hepatitis B Virus, HBV)是引起中国及东南亚一带病毒性肝炎的主要病原之一，有半数以上HBV 感染的患者将会发展为慢性肝炎(Chronic Hepatitis, CH)、肝硬化(Liver Cirrhosis, LC)，甚至肝细胞性1fl 癌(Hepatocellular Carcinoma, HCC )，常被形象的称之为“慢性肝病三步曲”。新近有多项研究表明活化的T 细胞反应可能在HBV 感染的慢性化和肝细胞损伤过程中起重要作用。CD4+Th 细胞可分为Thl 和Th2细胞，分别介导两种不同的免疫学效应。Thl 细胞主要分泌IL-2, IFN- X 和肿瘤坏死因子(TNF)等细胞因子，参与细胞免疫应答;Th2细胞主要分泌IL-4, IL-5, IL-6和IL-10等细胞因子，参与体液免疫应答;Thl/Th2的平衡决定了免疫应答的有效性和安全性。Thl 与Th2之间存在相互制约或促进左右，细胞因子组成一个复杂的分子网络，参与调节炎症反应以及器官功能的自我稳定。 关键词：细胞因子，乙型肝炎病毒，细胞毒性T 淋巴细胞 1.引言 乙型病毒性肝炎（hepatitis B, HB ）是由乙型肝炎病毒（hepatitis B virus, HBV ）引起的。HBV 的感染不仅可以导致急、慢性病毒性肝炎和重性肝炎，而且还与肝硬化（liver cirrhosis, LC ）和肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)的发生、发展密切相关。20﹪的慢性乙肝患者将发展成为肝硬化，HBV 慢性感染的人罹患HCC 的危险性是正常人的100倍。HBV 感染呈世界性分布，其中西欧、北美、澳大利亚为低流行区，乙性肝炎病毒表面抗原（hepatitis B surface antigen, HBsAg ）携带率在2﹪以下；东欧、日本、南美、北美和地中海国家为中流行区；中国、东南亚与南非为高流行区（HBsAg 携带率10﹪左右）。全世界共有约3.5亿人为HBsAg 慢性携带者，其中3/4在亚洲。HBV 感染导致全球每年50～120万人死亡，其中死于HCC 的约占32万。我国是HBV 感染的高发区，约60﹪的人群感染过HBV ，10﹪的人群为携带者，多达1.2亿。现有乙型肝炎患者约为1200万，年发病率为158/10万[1-4]。随着HBV 疫苗在1982年的问世，HBV 感染率大大降低，抗病毒药物的出现也使乙型肝炎的治疗取得了一定的进展。但是，乙型肝炎的现状仍然不容乐观，现有乙型肝炎患者及带毒者数量庞大，面临发展为肝硬化和肝癌的危险，不幸的是，到目前为止，还没有针对HBV 的特效药物。因此，乙型肝炎的治疗至少在今后50年内仍然是一个严重的问题，寻找更有效的治疗途径是医学研究的重大课题。 2.HBV 的生物学特性 2.1 HBV 的生物学分类 1986年国际病毒革命委员会正式将人类HBV 划归为一个新的病毒科——嗜肝DNA 病毒科（Hepadnaviridae ）的成员。该科病毒成员除了人HBV 外还有：（1）东方土拨鼠肝炎病毒（GHV ），1978年在美国新泽西州和马里兰州等地的野生土拨鼠发现该病毒。东方土拨鼠肝炎和肝癌的发病率较高；（2）地松鼠肝炎病毒（GHV ），是1980年在美国南加州的地松鼠中发现的；（3）鸭乙型肝炎病毒（DHBV ），1981年在我国江苏省启东县肝癌高发区分
艾滋病病毒疫苗研究历程
艾滋病病毒疫苗研究历程 2015212374 世祺 摘要 艾滋病是一种病死率高、传播围广的传染性疾病。全世界许多国家对病毒疫苗的研制都很成功，但艾滋病疫苗研究却一直没有成功，这主要与HIV特殊的生物学特性有关。目前没有针对HIV的特效治疗方法。曾经由大卫·巴尔迪摩领导研发的整合酶抑制剂的疫苗被认为是最有希望的研究，然而这项耗时经年、耗资过亿的实验最终仍然宣告了失败。整合酶抑制剂的疫苗实验失败了之后，艾滋病研究领域一时充满了悲观的声音，但更多的观点认为，目前艾滋病研究只是误入歧途。目前DNA疫苗成为了比较有希望的研究新方向，然而仍然有许多专家报以谨慎观望态度。随着对HIV的深入研究，HIV流行特点、流行株的克隆、测序和重配等基础工作的完成，以及HIV病毒本身生物学特性的阐明，我们依然有理由乐观的相信，人类将不断开发出新的更有效的疫苗，最终实现预防和治疗艾滋病感染。 一、为什么至今未能研制出HIV疫苗 全世界许多国家对病毒疫苗的研制都很成功，但艾滋病疫苗研究却一直没有成功，这主要与HIV特殊的生物学特性有关。高度变异性是HIV及其他反转录病毒所具有的显著特征。HIV外壳蛋白的抗原性很低，而且存在不同型1。HIV可以分为主型M(main genotype)及A～I亚型，不同的亚型之间的差异可达30％以上，而且不同分化体之间还会产生重组体。HIV感染者虽然可以产生各种中和性抗体，但是这些抗体通常是病毒株特异的而不能交叉中和。艾滋病病毒的变异非常“聪明”。它们在复制的过程中错误率至少比人类高一千到一万倍。艾滋病病毒复制高错误率的代价就是一些变异后代的死亡，但是它的优势也很明显，就是药物对旧病毒有抑制作用的时候，它立刻就会有新的病毒出现，避开药物的侵害。 1BurtonDR，WilliamsenPA，PattenPW，el：a1．Antibodyandvirus：bindingandneutralization．Virology，2000，270：1
朊病毒
生命科学学院11级生物工程 C01114013 宋强微生物学 朊病毒综述 一、朊病毒的发现 早在300年前，人们已经注意到在绵羊和山羊身上患的“羊搔痒症”。其症状表现为：丧失协调性、站立不稳、烦躁不安、奇痒难熬，直至瘫痪死亡。20世纪60年代，英国生物学家阿尔卑斯用放射处理破坏DNA和RNA后，其组织仍具感染性，因而认为“羊搔痒症”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“羊搔症症”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），因为他发现了一种新型的生物——朊病毒（Piron）。“朊病毒”最早是由美国加州大学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（TSE）的一个特殊的病因。 二、朊病毒的概念 1982年stanly B1prusiner等提出蛋白质感染颗粒（pro teinaceous infectious particles，prion）假说，提出了朊病毒（prion）的概念，他给朊病毒所下的定义是：朊病毒是不被大多数修饰核酸的方法灭活的蛋白质传染性颗粒（proteinaceous infectious particle；缩写为prion，今的朊病毒假说是唯蛋白质说，认为朊病毒是一种蛋白质，不含核酸，分子量33kD~35kD，抗蛋白酶的PrPSc是其唯一（或主要）成分；它是宿主PrP基因编码的蛋白PrPC经翻译后修饰构象改变形成，在朊病毒病病理发生中起主导作用，其复制和分离物（或毒株）的不同特性都由其自身和宿主PrPC相互作用决定，而不依赖于任何核酸。
病毒的致病机制
病毒的致病机制 （一）病毒对细胞的致病作用。主要包括病毒及其衍生物对细胞的直接损伤和机体免疫病理反应。 1.溶细胞作用：病毒在宿主细胞内增殖成熟后，短时间内释放大量子代病毒造 成细胞破坏而死亡。主要机制包括阻断细胞大分子合成（由病毒编码的早期蛋白，通过各种途径抑制、阻断细胞核酸或蛋白质合成），损伤细胞器（包括细胞核、内质网、线粒体等，常使细胞出现浑浊、肿胀、圆缩等改变），改变溶酶体结构和通透性（可导致细胞自溶），引起细胞膜抗原改变（造成细胞融合或引起免疫性细胞损伤），产生毒性蛋白伤害细胞。 2.稳定状态感染：指有的病毒在宿主细胞内增殖过程中，对细胞代谢、溶酶体 膜影响不大，并且以出芽方式释放病毒，过程缓慢、病变较轻，段时间不会引起细胞溶解和死亡。但细胞稳定状态感染常造成细胞膜成分改变和细胞膜受体的破坏，经病毒长期增殖、多次释放后，细胞最终仍会因能量和营养物质消耗殆尽而亡。 3.细胞凋亡：某些病毒感染细胞后（如腺病毒、HPV和HIV等），病毒可直接 或由病毒编码的蛋白因子的间接作用，诱发细胞凋亡。 4.病毒基因组的整合：病毒遗传物质核酸可全部或部分整合入细胞DNA中， 造成宿主细胞基因组的损伤。有的病毒整合的DNA片段可造成染色体整合处基因的失活和附近基因的激活等现象。有的整合病毒基因可表达出对细胞有特殊作用的蛋白质造成一定的影响。 5.细胞的增生和转化：少数病毒感染细胞后不会抑制宿主细胞DNA的合成， 反而促进细胞DNA的合成，并使细胞形态发生变化，失去细胞间接触性抑制而成堆生长。部分细胞可转化为肿瘤细胞。
6.包涵体的形成：细胞被感染后，在胞浆或细胞核出现光镜下可见的斑块状结 构。这些包涵体由病毒颗粒或未装配的病毒成分组成或是病毒增殖留下的细胞反应痕迹。包涵体可破坏细胞的正常结构和功能，有时引起细胞死亡。（二）病毒对机体的致病作用 1.病毒对组织器官的亲嗜性和组织器官的损伤：病毒性感染具有宿主种属特异 性和组织嗜性，而这种特性由细胞膜上的病毒受体的特异性决定。病毒的细胞、组织和器官亲嗜性造成了病毒对特异组织器官的损伤，形成临床上不同系统疾病。 2.免疫病理损伤：病毒抗原以及感染细胞后产生的自身抗原会导致机体的变态 反应和炎症反应。 ①.体液免疫病理作用：许多病毒能诱发细胞表面出现新抗原，当特异性抗 体与这些抗原结合后，在补体参与下引起细胞破坏。有的病毒抗原与相应抗体结合形成免疫复合物，可长期存在于血液中，当这种免疫复合物沉积在某些器官组织的膜表面时，激活补体引起III型变态反应，造成局部损伤和炎症。 ②.细胞免疫病理作用：细胞免疫在其发挥抗病毒感染同时，特异性细胞毒 性T细胞液对病毒感染细胞造成损伤。病毒蛋白因与宿主细胞蛋白之间存在共同抗原性而导致自身免疫应答（即自体免疫疾病）。 3.病毒对免疫系统的致病作用： ①.病毒感染引起免疫抑制：许多病毒感染可引起机体免疫应答降低或暂时 性免疫抑制。这种免疫抑制使病毒性疾病加重、持续，并可能使疾病进程复杂化。原因可能为病毒直接侵犯免疫细胞。
浅谈当今国内艾滋病研究与防治现状
浅谈当今国内艾滋病研究与防治现状 曹译文 （西南民族大学社会学与心理学学院，成都，610225） 摘要通过对已有艾滋病相关文献的检索与分析，探究在艾滋病领域存在的相关心理学研究，以艾滋病污名和社会支持两方面进行阐释，并从心理学与医学两个领域探讨艾滋病的防治现状。本文旨在了解当前社会艾滋病领域的研究现状，提出未来艾滋病研究方向的新思考。 关键词艾滋病；社会态度；防治现状 1引言 艾滋病（Acquired immunodeficiency syndrome，AIDS）是有艾滋病病毒是（Human immunodeficiency virus，HIV）感染引起的以T细胞免疫力功能缺陷为主的一种免疫缺陷疾病。[1] 1985年，我国发现了首例HIV感染者，此后AIDS在我国迅速传播开来。截至2011年10月，已累计报告艾滋病病毒感染者和病人43万例。据中外机构联合组成的专家组权威评估指出，截至2011年底，估计中国存活艾滋病感染者和艾滋病病人（People Living with HIV/ADIS, PLHIV）78 万。目前，中国已发现的感染者和病人存活34.6万，即目前约56%的感染者尚不知情。[2]艾滋病疫情估计和预测为准确掌握疫情、科学指导防治提供了重要的决策依据。在病例报告数与实际感染数差异较大的情况下，估计艾滋病病毒感染者和艾滋病病人数成为了解人群实际感染情况的重要手段。艾滋病被普遍认为具有高度致死性，因此导致人们对它产生本能上的恐惧。 艾滋病以传播速度快，死亡率高的两大特点引起了整个国际社会的高度重视。近年来，各国均加大对艾滋病的相关研究的投入，从预防方法、健康教育等多方面预防艾滋病，也从有效疫苗、治疗方法等方面试图解决艾滋病这一难题。在艾滋病研究与防治这一方面，我国也从未停止努力的步伐。政府高度重视艾滋病防治工作，投入了大量的人力、物力和财力，随着艾滋病防治工作的深入开展，关于我国艾滋病防治状况的论文新发表数量和累积数量越来越多。[3] 2艾滋病相关研究 在HIV感染者数量逐年增长的当今社会，因HIV的高致死率以及感染途径，使民众对艾滋病产生了心理上的恐惧与排斥。伴随着HIV感染者数量的提升，其心理健康情况也受到了社会的广泛关注。 2010年刘颖等人发表的《艾滋病污名的形成机制、负面影响与干预》中探讨了艾滋病污名形成的相关理论及社会影响因素，试图探究其污名形成的心理学原因。同时就污名对艾滋病患者的影响进行分析，包括其个人的发展影响与对家庭的影响，最后提出其干预措施，建议增加非感染者与感染者的积极接触以便包容与理解，除此外也加大知识传播的力度给予公众对艾滋病广泛正确的认识。 耿柳娜等人采用实验法探讨正念在吸毒人群对艾滋病污名的干预中的作用，实验结果显示吸毒者存在内隐艾滋病污名；内隐艾滋病污名和外显艾滋病污名相关不显著，而正念干预对内隐艾滋病污名和外显艾滋病污名均产生了显著的影响。研究最终得出正念
朊病毒简介
朊病毒简介 朊病毒（Prion），又称“普里昂”或蛋白质侵染子，是一种可以引起同种或异种蛋白质构象改变而致病或功能改变的蛋白质。最常见的是引起传染性海绵样脑病(疯牛病)的蛋白质。“朊病毒”最早是由布鲁希纳等提出的，在此之前，它曾经有许多不同的名称，非寻常病毒、慢病毒，传染性大脑样变等。 早在300年前，人们已经注意到在绵羊和山羊身上患的“羊瘙痒症”。20世纪60年代，生物学家阿尔卑斯破坏其DNA和RNA后，其仍具感染性。1947年水貂脑软化病，其症状与“羊瘙痒病”相似。最为震惊的是1996年“疯牛病”，在英国引起的一场空前的恐慌，一时间人们“谈牛色变”。 多年来人们一直认为它是一种不能查到任何核酸，对各种理化作用有很强抵抗力，传染性极强，分子量在2.7万~3万的蛋白质颗粒，但近来又有研究报道，朊病毒含有微量核酸。它是能在人和动物中引起可传染性脑病（TSE）的一个特殊原因。 朊病毒与真病毒存在一些主要区别：阮病毒呈淀粉样颗粒状，无免疫原性，无核酸成分，由宿主细胞内的基因编码，抗逆性强、能耐杀菌剂和高温。 朊病毒的致病机理是1982年普鲁宰纳提出的朊病毒致病的“蛋白质构象致病假说”，以后魏斯曼等人对其逐步完善。其要点如下：1.朊病毒蛋白有两种构象：细胞型（正常型PrPc）和瘙痒型（致病型PrPsc）。两者的主要区别在于其空间构象上的差异。PrPc仅存在a螺旋，而PrPsc有多个β折叠存在，后者溶解度低，且抗蛋白酶解；2.PrPsc可胁迫PrPc转化为PrPsc，实现自我复制，并产生病理效应；3.基因突变可导致细胞型PrPc中的α螺旋结构不稳定，至一定量时产生自发性转化，β片层增加，最终变为PrPsc型，并通过多米诺效应倍增致病。 朊病毒致病如此强，其传播途径也是多样的，主要通过以下几种途径传播：1.食用动物肉骨粉饲料、牛骨粉汤；2.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；3、朊病毒存在变异和跨种族感染，主要为牛、羊等反刍动物；4、朊病毒可感染多个器官，已知的主要为脑髓。故预防难度大，人畜一旦发病，6个月至1年全部死亡，100%的死亡率。其预防措施主要是：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。 虽然朊病毒如此凶狠残暴，但其发现也给我们带来了许多有用的方面。如： 1.“中心法则”认为DNA复制是“自我复制”，即DNA~DNA，而朊病毒是PrP→PrP，是为“其他复制”。这对遗传学理论有一定的补充作用。 2.丰富生物学有关领域内容；对病理学、分子生物学、分子病毒学、分子遗
朊病毒特性与致病机理研究进展
朊病毒特性与致病机理研究进展 刁小龙，徐志良，边静静，施福明，杨飞宇，胡鹏年，陈扶香 甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃兰州（730070） E-mail：dxl841016@https://www.360docs.net/doc/aa18194899.html, 摘要:朊病毒病是人和动物的一种退行性脑病，主要包括羊骚痒病，疯牛病，以及人的克——雅氏综合症。其致病因子被认为是一种由正常细胞PrP蛋白经非正常折叠所形成的蛋白质（PrP sc）。PrP sc和PrP c来自于同一基因具有相同的氨基酸序列，但在二级结构和三级结构上有很大的不同。因为PrP sc是一种不含有核酸的蛋白质感染因子，所以关于朊病毒的致病机理至今还没有完全弄清楚。但有关研究表明该病是由于PrP sc或ctm PrP在大脑中积累所致。 关键词；朊病毒，PrP，PrP sc 引言 朊病毒,也称为朊粒，是一种只有蛋白质而没有核酸的传染因子。它是动物和人传染性海绵状脑病（Transmissible Spongiform Encephloathy, TSE）的主要致病因子。Prusiner的“唯蛋白”假说认为：TSE是哺乳动物细胞中普遍存在的正常细胞型PrP(Cellular Isoform Of Prion Protein, PrP c)转变为致病性的异常痒病型PrP(Scrapie Isoform Of Prion Protein, PrP sc)所致。PrP sc在感染动物脑内形成不溶性的、抗蛋白酶的积聚物而引起动物发病，1985年英国爆发疯牛病后，朊病毒引起了人们的极大关注。而且随着时间的推移和科研水平的提高，朊病毒蛋白的结构特征、生化特性及致病机理的研究取得了显著进展。 1 朊病毒病 1.1羊搔痒病（Scrapie） 早在1730年就有了关于羊搔痒病的记载。症状表现为：丧失协调性、站立不稳、烦躁不安、奇痒难熬、直至瘫痪死亡。但直到1936年，Cuill和Celle才通过试验证实其具有传染性。20世纪60年代，英国生物学家，阿尔卑斯用放射性物质处理破坏DNA和RNA后，其病变组织仍具有传染性，因而他认为羊搔痒病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，也缺乏有力的室验支持，因此没有得到认同。 1.2克—雅氏病（Creutzfeldt-jakob Disease,CJD） 1920年，发现克—雅氏病。由Creutzfeldt 和jakob 两位神经病理学家首先描述报道，因而被命名为克—雅氏病（CJD）。其经典病例特征是：脑组织出现明显海绵样病变，星状细胞增生及淀粉斑块，与羊搔痒病病理特征相似。 1.3库鲁病（Kuru） 19世纪50年代，在大洋洲巴布亚新几内亚东部海拔1000-2000米高地土著Fore居民中流行着原因不明的库鲁病。临床症状为：战栗性震颤并发展成为发音障碍，失语直至完全不能运动，一年内即死亡。此病受到人们的极大重视，后经检测发现库鲁病病理变化、临床经过、流行病学与痒病相似。 -1-
阮病毒的研究
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30～50nm）；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
朊病毒概述及其所致疾病研究
朊病毒概述及其所致疾病研究 李忠秋1,王君伟1,刘春龙2 (11东北农业大学动物医学院,黑龙江哈尔滨150030; 21中国科学院东北地理与农业生态研究所,黑龙江哈尔滨150040) 中图分类号:S852165+917 文献标识码:A 文章编号:1004-7034(2004)09-0083-02 收稿日期:20040412 作者简介:李忠秋(1974),女,黑龙江宾县人,在读硕士研究生1 Prusiner 提出了大分子蛋白质与感染性有关的假说,认为朊病毒是一种不含核酸、有部分蛋白酶抗性、具有感染性的蛋白粒子,且为了与病毒和类病毒(Viroids )相区分,用了朊病毒(Prion )这个概念。近几十年来,由于疯牛病(mad cow disease )导致了全世界的恐慌,特别是随着疯牛病的全球范围流行,由同一致病因子引起的人的变异型克雅氏症(new variant Creutz feldt -Jakob disease ,nvC JD ,vC JD )的出现。因此关于朊病毒的研究一直以来都是一个异常热门的领域。经过几十年的研究,已取得了一些进展。但是,在此领域里还有许多疑难问题尚待解决,需要科学家们继续努力。 1 朊病毒的发现 早期对朊病毒的认识主要是对羊瘙痒病的研究。Alper 在 研究羊瘙痒病时发现,病羊脑组织在经受能够破坏DNA 和RNA 的放射处理后,仍具有传染性,认为感染因子可能是一种不含核酸的蛋白质。1982年,Prusiner 等[1]在感染瘙痒病的仓鼠脑组织中提取一种蛋白质,经检测此蛋白质不含核酸,同时此蛋白进行紫外光灭活DNA 、RNA 和酶处理DNA 、RNA 实验后,仍具有感染力;但如果对其作蛋白酶、蛋白变性剂处理,则失去感染能力;据此Prusiner 等人认为朊病毒是一种蛋白侵染颗粒(Proteinaceous in fectious particle ),并命名为PrP 。 2 朊病毒的特性 211 PrP c 的正常蛋白 PrP c 是一类高度保守的糖蛋白,其广泛存在于哺乳动物 中,是通过人或动物单拷贝染色体基因的单一外显子所编码,并通过C 末端糖基磷酰肌醇(glycan -phosphatidyl im ositol ,G PI )锚定在细胞膜上的唾液酸糖蛋白上,从而使蛋白质可以从一个细胞移位到另一个细胞。PrP c 的编码基因在小鼠位于第2号染色体上,在牛位于13号染色体上,在人类则位于第20号染色体上。在研究过的所有物种中,PrP c 的开放阅读框架(ORFs )编码了大约250个氨基酸的蛋白,所有PrP c 分子都是经过转录后修饰的。在动物的大部分细胞上都能检测到PrP c 的存在,尤其在神经细胞上含量最高。 212 PrP sc 感染性蛋白颗粒 PrP c 和PrP sc 的空间构象明显不同,PrP c 含有40%的α-螺旋和少量的β-折迭,而具有传染性的PrP sc 具有30%的α-螺 旋和45%的β-折迭,目前研究证明PrP c 向PrP sc 的转变与此空间构象的变化有关。用蛋白酶K 消化后,正常型的PrP c 完全溶解,而PrP sc 可耐蛋白酶降解,在细胞中大量积聚,最终导致细胞调亡。正常型的PrP c 可参与神经突触的传递,当其构象改变后可导致神经系统的功能异常。自然状态下PrP c 以单体—二聚体平衡状态存在,PrP sc 不能以单体形式稳定存在,以多聚形式存在,在电镜下可观察到羊瘗相关纤维(scrapie ass ociat 2 ed fibrils ,S AP )。糖分析实验表明PrP c 至少包含52种不同的糖 成分,并且用叙利亚仓鼠进行研究时发现PrP c 和PrP sc 所含糖的种类相同,只是后者三天线糖和四天线糖的比例增加。感染动物脑组织存化PrP sc 含量最高,是惟一的一种大分子物质,PrP sc 浓度的大小与感染效价成正比,PrP sc 水解变形,感染效价降低。 3 朊病毒在人和动物中引起的主要疾病311 人类疾病 31111 Creutz feldt -Jakob 病(简称C JD ,克雅氏病) C JD 是最常 见的人朊病毒病,成全球性分布。多为散发性,少量为医源性,也由家族性(因发生基因突变)所致[2]。主要临床症状为,行为改变,运动平衡失调,逐渐发展为进行性智能衰退、痴呆或神经错乱等,并伴有脑电图异常;个别可能癫痫大发作为首发症状。患者在出现临床症状后一般在一两年内死亡,剖检所见症状与风牛病类似。C JD 潜伏期可达30年以上[3],医源性潜伏期15个月至20年,家族性所致起病缓慢,主要是发展为进行性痴呆,患者中10%有家族性染色体遗传缺损。31112 Variant Creutz feldt -Jakob disease (简称VC JD ,变异形克雅氏病) 1995～1996年,英国C D J 监测机构(Surveillance Unit )发现几例与以往散发性C JD 不同的,不寻常的C JD 病例,称为变异形克雅氏病(VC JD )。VC JD 与散发性C JD 相比,患者年轻化(平均26岁,C JD 是65岁)、病程长(平均14个月,C JD 是6个月)、最有可能是通过食用被朊病毒感染的食物所致。 31113 G ershmann -S trausser -Schein -K er disease (简称G SS ,杰氏-斯氏-斯氏病) G SS 病,1936年首次在一大家庭中发现(G RST M AN 1936),是一种家族性,常染色体显性遗传性疾病。其症状是慢性进行性供给失调、运动失调,类似老年性痴呆。主要在西欧的一些家族中发现,神经病理学变化为典型的海绵样变化、神经胶质增生、神经原损伤。31114 Fatal familial Ins omania (简称FFI ,致死性家族性失眠症) 家族性,是常染色体显性遗传性疾病,FFI 病人主要表现为难以治疗的失眠症、家庭性自主神经机能异常(如:体温过高、高血压、心动过速、呼吸急促等)、运动机能障碍、痴呆等。然而,即使是同一家族的病人表现也不相同。FFI 病不像其他朊病毒病,海绵样变化小,有的无此变化。发病年龄20～70岁,平均年龄51岁;病程6～32个月,平均为14个月。 312 动物疾病 31211 羊痒疫(Scrapie ) 羊痒疫是最常见的一种朊病毒病,慢 性、消耗性疾病,潜伏期1～3年,发病率不高。主要临床症状:运动失调、麻痹、痴呆、瘫痪。病理剖检大脑皮层变薄,白质增 ? 38?《黑龙江畜牧兽医》2004年第9期 专论与综述
朊病毒及其致病机理研究进展
朊病毒及其致病机理研究进展 摘要：朊病毒是有侵染性的蛋白颗粒，是造成人类及其它动物的多种致死性中枢神经系统的慢性退化性疾患的元凶，它不含有核酸，因而其生物学结构及特性、复制及致病机理具有特殊性，这也为朊病毒的鉴别提供了标准。此外，值得注意的是，朊病毒的遗传也具有多样性，这造成了朊病毒在不同宿主间的传播障碍。本文将针对上述问题，对朊病毒及其致病机理研究进展进行简要的介绍。 关键词：朊病毒 人类早在18世纪就发现了由朊病毒引起的致死性中枢神经系统的慢性退化性疾患[1]，但却一直无法分离出朊病毒病原。这是因为朊病毒不含有核酸和脂类，是纯粹的“有侵染性的疏水性蛋白颗粒”[2]。直到1982年，美国加州大学神经病学教授Prusiner在对绵羊瘙痒病因子的研究中，才第一次揭开其神秘的面纱[3]。朊病毒的发现，无疑使人类对生命体的认 识，达到了一种新的高度——不具有核酸却能复制的朊病毒是否属于生物的范畴，至今仍处在激烈的争论之中。现在，就让我们一起来认识这一特殊的存在。 1.生物学结构及特性 朊病毒是由朊病毒蛋白(prion protein，PrP)组成的，是具有传染性的结构简单的糖蛋白，其分子量为27000～30000Da[4]，在电镜下看不见其病原颗粒。 朊病毒蛋白的前体(cellular isoform of the prion protein，PrP C)，是一种正常无害的蛋白质，是由宿主细胞一条染色体上的一个基因产生的，多数存在于神经元中，能通过空间构象变化形成感染形式的朊病毒蛋白前体(scrapie isoform of the prion protein，PrP Sc)。PrP Sc 再经蛋白酶的酶切作用可转化为具有侵染性的PrP27～30，最后通过纤维聚合自我成核作用，形成朊病毒蛋白。PrP27～30的浓度与其传染性成正比，经化学灭活处理后，其活性与传染性将同步下降。 1.1.理化性质 由于朊病毒是纯粹的疏水性蛋白颗粒，因此能抵抗多种核酸酶（包括RNA酶和DNA酶）的作用，但却可被胰蛋白酶降解，蛋白质变性剂或氨基酸化学修饰剂也对其具有灭活或抑制作用。它耐高温，能抵抗254nm紫外线的照射，但对237nm紫外线表现敏感[5]，同时能抵抗离子辐射和超声波。一般的化学消毒剂对其无破坏作用。 1.2.生化特性 由于朊病毒不具有遗传信息载体——核酸，不能像病毒一样通过逆转录，利用宿主细胞物质合成自身所需物质，因此，它不能形成包涵体，不能产生干扰素，也对干扰素不敏感， 同时不能干扰其他病毒产生干扰素。它不破坏宿主B细胞和T细胞的免疫功能，也不会引起宿主的免疫反应。免疫增强剂和免疫抑制剂均不能改变其致病过程。在温和的清洁提取物中纤维状或短杆状朊病毒会大量聚合，表明其在非变性去污剂中不溶。朊病毒只以单体或是二聚体形式存在，所以用核磁共振（NMR）和X光谱分析不能辨别其构象[6]。 此外，由于朊病毒依赖于磷酸肌醇磷脂酶作为结合位点（GPI）附着在细胞表面，因此经过磷酸肌醇磷脂酶C（PUPLC）酶解后，朊病毒不会从膜上被释放[7]。 1.3.基因结构 PrP基因为单一基因，人、哺乳动物和禽类都具有该基因。人类朊病毒蛋白(PrP)基因定位于20号染色体，小鼠则定位于2号染色体[8]并与控制朊病毒潜伏期的基因(Prn-i)相连
朊病毒结构研究和致病机理分析
朊病毒结构研究和致病机理分析 摘要 朊病毒病是人和动物的一种退行性脑病，主要包括羊骚痒病，疯牛病，以及人的克雅氏综合症等。其致病因子被认为是一种由正常细胞PrP蛋白经非正常折叠所形成的蛋白质（PrPsc）。PrPsc和PrPc来自于同一基因具有相同的氨基酸序列，但在二级结构和三级结构上有很大的不同。科学界认为朊蛋白是一种不含核酸和脂类的疏水性糖蛋白 关键词：朊病毒PrPc PrPsc 重组朊蛋白高级结构 朊病毒（Prion Protein , PrP）是一种蛋白质亚病毒，是只有蛋白质而没有核酸的病毒， 形态特征为小型蛋白质颗粒，大约有250个氨基酸组成，大小仅为最小病毒的1%。它是由动物机体中高度保守的朊病毒蛋白基因编码的蛋白质并能在机体的多种细胞中表达，在中枢神经系统及神经元细胞中表达量最高。朊病毒具有两种不同的分子构象：一种是存在于正常机体或感染动物的细胞中，没有致病作用，称为细胞朊蛋白（PrPc）,另一种是仅存在于感染动物的细胞中，称为朊病毒蛋白（PrPsc）。两种蛋白的一级结构完全相同，但二极结构及高级结构则有着显著差异。此种病毒可导致库鲁病（Ku-rmm）、克雅氏综合症（CJD）、格斯特曼综合症（GSS）、致死性家族失眠症（FFI）等常见人类疾病以及羊瘙痒病和疯牛病等动物 疾病[1]。朊病毒的传播途径包括：使用动物肉骨粉饲料、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。 朊病毒的复制并非以核酸为模板，而是以蛋白质为模板。斯坦利由于发现PrPSC（一普里朊）和PrPC具有相同的一级结构而具有不同的二级和三级结构，打破了以往蛋白质的一级结构决定高级结构的定律，而获得了1997年诺贝尔生理学或医学奖[2]。 1982年普鲁宰纳提出了朊病毒致病的“蛋白质构象致病假说”，以后魏斯曼等人对其逐步完善。其要点为： 1、朊病毒蛋白有两种构象：正常型PrPc和致病型PrPsc，两者的主要区别在于其空间构想上的差异。PrPc仅存在α螺旋，而PrPsc有多个β折叠存在，后者溶解度低，且抗蛋白酶解； 2、PrPsc可胁迫PrPc转化为PrPsc，实现自我复制，并产生病理效应； 3、基因突变可导致细胞型PrPc中的α螺旋结构不稳定，至一定量是产生自发性转化，β片层增加，最终变为PrPsc型，并通过多米诺效应倍增致病[3]。 朊病毒的一级结构 PrP前体全长为253个（人）～264个（牛）氨基酸，分子质量为33～35KD。 PrP前体的N端的22个疏水氨基酸残基为信号肽序列。C端的23个（人为22个）疏水氨基酸残基是糖基磷酸肌醇结合位点（GPI）。这两部分将通过翻译后修饰水解除去，因此人的成熟PrP 仅为中间的第23位～第231位氨基酸共209个残基组成的序列。N端的23～95位氨基酸残基之间有一个富含组氨酸和甘氨酸的八肽重复区（PHGGGWGO）（51～91位氨基酸），第96～112位氨基酸序列是PrP的结构控制区，113～135位有一段跨膜区，135～231位之间是3个束状螺旋区域[4]。 成熟的PrP分子有两个N型糖基化位点，分别为第181位和第197位的两个天冬酰胺（Asn）残基，在第179位和第214位的两个半胱氨酸（Cys）残基之间有一个二硫键，第183位和