第三章　朊毒体病

朊毒体病（prion diseases）曾被称为传染性海绵状脑病（transmissible spongiform encephalopathy，TSE）。由朊毒体（prion protein，PrP）引起的一组以致死性的传染性和家族性人类中枢神经系统慢性退行性病变为特征的疾患。病理特点是病变的脑组织呈海绵状空泡、淀粉样斑块、神经细胞丢失伴星状胶质细胞增生，但基本没有炎症反应。临床主要表现为痴呆、共济失调、震颤等症状；潜伏期长，可达数年，最长达30年以上；发病率低，但预后不良，最终死亡。目前已知的由Prion蛋白引起的人畜共患传染病约30多种，统称为朊毒体病。包括：克-雅病（Creutzfeldt-Jakob disease，CJD）、杰茨曼-斯脱司勒-史茵克综合征（Gerstmann-Straussler-Scheinker syndrome，GSS）、致死性家族性失眠症（fatal familial insomnia，FFI）及库鲁（kuru）病、羊瘙痒症（scrapie）、传染性貂脑病（mink encephalopathy）、大耳鹿慢性消耗病（chronic wasting disease of mule deer，CWD）、牛海绵状脑病（bovine spongiform encephalopathy，BSE）等。

朊毒体病的病原曾被认为是慢病毒感染所致，但始终未能分离出病毒。20世纪50年代，Alper等提出动物瘙痒症的传染因子可能缺乏核酸，1967年Griffith等再次强调这种致病因子的复制可能不需要核酸模板。1982年，美国神经病学家Prusiner等正式提出此组疾患的病原体可能是一种传染性蛋白质粒子（proteinaceous infectious particles），并组建“Prion”一词（取“protein”与“infection”两词首尾几个字母），称这种蛋白质为“prion protein”，简称“PrP”。曾有人译为朊病毒、朊蛋白、毒蛋白、普利朊等。1997年，Prusiner由此荣获诺贝尔医学生理奖。

大量研究表明，PrP是一种缺乏核酸却能不停复制和沉淀，又有传染性和极强抵抗力的疏水性糖蛋白，其本质是正常宿主细胞基因编码、构象异常的蛋白质。存在2种不同的分子构型。一种对蛋白酶敏感，相对分子量33　000～35　000，定名为PrP^C。PrP^C是一种生理性PrP，是正常细胞基因编码的产物，在人类其由位于20号染色体短臂上的PRNP基因表达，存在于正常的组织和感染动物组织中，不致病；另一种对蛋白酶有抗性，相对分子量27　000～30　000，定名为PrP^SC。PrP^SC是致病性PrP，仅存在于感染动物的组织中，有致病性和传染性。两种PrP的氨基酸序列相同，约含253个氨基酸，同属一种蛋白质，但立体构象不同。PrP^Cα-螺旋高达42%，β折叠仅有3%；而PrP^SC的蛋白骨架却完全伸展，形成的β折叠高达43%，α螺旋仅3%。PrP的空间结构决定其功能。PrP^SC的高β折叠使朊毒体容易聚集，在组织中形成淀粉样变性。PrP^SC的理化性质极其稳定，能在外环境中长期存活，并保持其传染性。对热的抵抗力极强，煮沸不能将其灭活，高压蒸汽1小时也只能减少其传染性而不能完全将其灭活。能抵抗核酸酶、蛋白酶；对常用的消毒剂如乙醇、氯仿、过氧化氢、甲醛、戊二醛、环氧乙烷等不敏感；对各种射线、紫外线有抵抗力。但对蛋白变性剂如次氯酸钠和浓甲酸则敏感。

英国人在1732年发现并报告一种能使绵羊死亡的羊瘙痒症。1921年Greutzfeldt和Jakob首次详细报道了2例人患CJD，现已波及50多个国家，病例已超过2200人，每年发病率约为1/100万。1957年Gajdusek和Gibbs发现了巴布亚新几内亚东部高原当地有食尸习俗的土著部族中呈地方性流行的kuru病。1985年英国首次发现BSE（又称“疯牛病”），并于次年用病理学方法确诊。此后BSE发病不断增加，席卷31个国家。我国尚未有BSE发生的报道，但存在发生的潜在可能性。1995年后，英国又发现80余例新变异型克-雅病（Variability Creutzfeldt-Jakob disease，vCJD）。2000年10月26日，英国政府确认BSE可传染给人。

朊毒体既有传染性，也有遗传性。研究结果认为，医源性CJD的传播率最高（100%），kuru病次之（95%），散发性CJD也较高（90%），大多数家族性疾患的传播率较低（68%）。现认为传染源是受朊毒体感染的动物和人。但个体能否传染上BSE取决于接触剂量、接触途径、基因易感性和种属屏障。关于朊毒体种属屏障，不同动物种族或同一动物体内不同组织的PrP表型不尽相同，动物种属越接近，其PrP表型越相似，越易相互传播。但动物实验研究证明，这种种属屏障并不严格。

最可能是食入感染动物的肉类或加工物经消化道传播，如kuru病就是巴布亚新几内亚东部高原当地土著部族的食尸习俗使疾病在当地呈地方性流行，1958年停止这一习俗后，则再无新病例出现，而BSE是在饲料中添加了加工不当的动物内脏和骨粉使疾病在动物中传播；医源性传播已被证实，如器官移植、利用人类尸体制备的生长激素和促性腺激素、颅脑手术器械等；BSE可以通过怀孕母牛的胎盘垂直传播给子代。不排除在处理感染动物和人尸体过程中经破损的皮肤而感染的可能性。能否通过输血和血制品传播有待进一步研究。

人群普遍易感，尤其是含有PRNP基因的个体。

朊毒体病的发病机制尚不清楚。Prusiner等大量的研究显示，朊毒体病是由于细胞内PrP^C转变成PrP^SC，这个过程是不可逆的结构转变。当PrP^SC在脑细胞内不断聚集，并沉积在溶酶体中形成淀粉样颗粒，最终导致中枢神经系统海绵状病变。那么PrP^C如何转变成PrP^SC？PrP^SC又是如何复制的呢？研究认为，朊毒体病中的大约85%是传染性病例（包括医源性和散发性），15%是遗传性病例，为常染色体显性遗传。各类型朊毒体病PrP^SC复制过程有所不同。

在传染性朊毒体病（如kuru病、CJV等），当外源性PrP^SC感染机体后，PrP^SC进入脑组织，与内源性的PrP^C结合成杂合二聚体（heterodimer），然后在“X蛋白”等作用下，以PrP^SC为模板，诱使正常的PrP^C分子发生构型转变。虽然起初随机反应可能达不到致病作用，一旦出现此类转变之后，会发生“瀑布式”自动催化反应（autocatalytic event），使脑细胞中的PrP^SC呈指数增殖。这一机制可以解释有些人隐藏有胚胎时的突变而数十年并不发生中枢神经系统的退行性变，因为PrP^SC在大脑中的蓄积是缓慢的，大脑中PrP^C已有蓄积而PrP^C的mRNA仍不改变，说明这种转变是蛋白质的翻译后反应。在遗传性朊毒体病（如遗传性CJV、家族性GSS、FFI等），通过重复片段的插入和点突变等方式发生PRNP基因突变，突变的PrP^C可自发地转变为PrP^SC，且对外来或自身的PrP^SC更敏感，一旦感染外源性PrP^SC，半数个体都会发病。其潜伏期的长短与接触的剂量、毒株有密切关系。构象的差别决定其株型的不同。一种PrP^C能高度有效地β折叠成为致病性PrP^SC，表现为较短潜伏期，另一种形式β折叠可能不太有效而潜伏期较长。即使是同一构象，也可能沉积于大脑不同的神经元群内，从而产生不同的临床表现。

朊毒体是一特殊的致病因子，它在致病的过程中究竟起了什么样的作用，是否还有其他因子的参与，都尚有待进一步的研究。

朊毒体病潜伏期长，平均10～15年，短的数月至数年，长的可达10多年甚至达30多年。感染无季节性。目前已知的人类主要的朊毒体病有：

是最常见的人类朊毒体病，除部分医源性感染病例外，平均发病年龄59～62岁，无性别差异。CJD可分为传染型、散发型和遗传型。遗传型占10%～15%，属家族性常染色体显性遗传病。传染型仅见于医源性传播引起。大部分病例病因未明，呈散发性分布。典型临床表现为先出现智力减退、痴呆，后出现共济失调常伴发肌阵挛，病情呈迅速渐进性进展。由于其着重影响中枢神经系统部位和程度的不同，使其临床症状轻重不一、复杂多样。通常会出现锥体外系和小脑受损的表现，包括行动迟缓、肌强直、眼球震颤、意向性震颤、共济失调。40%～80%的病例可出现皮质脊髓束功能受损的表现，如腱反射亢进、肌张力增高及病理反射阳性；约半数病例有明显视力障碍，如视野缺损、皮质盲及视物变形。晚期常出现木僵状态及昏迷，易合并肺部感染等并发症。多数在发病后7～9个月内死亡。

vCJD于1995年在英国首先发现并报道，现证实是一种人的BSE，为人畜共患疾病。其特点是发病隐匿，发病年龄轻，平均发病年龄29岁；病程较长，平均14个月。临床主要表现为感觉障碍和神经精神症状。早期最常见的症状是抑郁，其次是神经分裂症样精神病。半数有周围感觉障碍、共济失调、肌阵挛、肌强直等。

又称震颤病，是最早被详细研究的人类朊毒体病。因为在巴布亚新几内亚东部高原部落土著人群有以摄食死者脑组织作为祭奠仪式的习俗使该病在当地曾呈地方性流行，但1958年停止这一习俗后，则再无新病例出现。本病起病缓慢，多见于妇女和儿童，潜伏期平均7.5年，最长达30多年。典型临床表现是先出现小脑性共济失调、意向性震颤、不自主运动（如舞蹈样动作、肌阵挛等），后出现智力减退、痴呆，病情呈迅速渐进性进展。晚期常并发褥疮和肺部感染。多数在发病后3个月～2年内死亡。

是一种极为罕见的人类朊毒体病，年发病率为1～10人/10亿。绝大多数为家族性，常染色体显性遗传，具有完全的外显率。平均发病年龄为43～48岁。典型临床表现是小脑受损明显，患者有共济失调、蹒跚步态、构音困难及眼球震颤等，伴有帕金森综合征、锥体束和锥体外系症状。一般无肌阵挛。痴呆通常出现较晚亦较轻。但部分家族则以痴呆为主。病情呈进行性加重。平均病程5年（2～6年）。

亦是一种家族性常染色体显性遗传性人类朊毒体病。大多在中、老年（35～61岁）发病。典型临床表现包括进行性加重的失眠和自主神经系统紊乱如多汗症、过高热、心动过速及高血压等，伴有共济失调、肌阵挛、肌痉挛性强直、生理性反射亢进及构音困难，少见明显的痴呆，常有内分泌功能紊乱。平均病程13个月（7～25个月）。

无特异性改变。

脑脊液常规检查无特殊变化，约10%患者淋巴细胞数量增加、25%左右患者蛋白质轻度增高。

在CJD患者的脑脊液中发现127、128、130和131等4种异常蛋白质。130及131可出现在所有CJD患者及单纯疱疹病毒性脑炎患者的脑脊液中，其氨基酸序列与14-3-3相同。对CJD诊断具有诊断价值的是测定脑脊液中的14-3-3蛋白，分子量为30kD，是人体内的正常神经蛋白。诊断的特异性为80%，敏感性为96%，特别是对近期无脑梗死而进行性痴呆的患者，特异性可达99%。在脑电图中未出现周期性同步放电的患者中有重要意义。目前尚不清楚该蛋白在致病过程中的作用，可能是在CJD时，脑组织中大量神经元被破坏，可导致该蛋白渗入脑脊液中。127和128也见于多发性硬化、单纯疱疹病毒性脑炎、精神分裂症、帕金森病、格林-巴利综合征和白塞综合征；在脑脊液中含量较低，测定技术复杂。

S100蛋白主要存在于胶质细胞中的酸性钙结合蛋白。在CJD患者随病情发展进行性增高，对无症状的BSE具有初步诊断价值。蛛网膜下腔出血、脑卒中、脑缺氧、脑膜炎和多发性硬化患者也可呈一过性增高，需要通过脑脊液检查及CT扫描检查加以鉴别。

免疫组化可直接显示脑、淋巴网状组织等处PrP^Sc的存在。蛋白印迹法简便、快速，能在病理学结果阴性或不确定的情况下检出PrP^Sc；酶联免疫吸附试验用单克隆抗体检测组织或体液中是否存在PrP^Sc，具有较高的特异度和灵敏度。构象免疫分析技术通过检测空间构象的不同来区别致病和非致病的朊蛋白。应用体外PrP^Sc蛋白错误折叠循环扩增法（PMCA），将组织匀浆或生物体液与过量的PrP^c孵育，如有PrP^Sc存在，则会作为模板诱导PrP^c变构形成PrP^Sc并出现不溶性凝聚物。凝聚物经超声作用后可产生多个小片段结构的单位，这些小单位可继续作为形成新PrP^Sc的模板，最终形成大量PrP^Sc，是新近建立的一种检测微量PrP^Sc的技术。

影像学检查可发现脑皮质萎缩。脑电图出现特征性周期性尖波；组织病理学检查可发现脑组织呈海绵状改变；电镜检查发现存在有异常脑纤维（即瘙痒症相关纤维）；对患者DNA进行朊蛋白的分子遗传学分析，即可诊断家族性朊毒体病。

朊毒体病的诊断有赖于临床表现、脑电图和脑组织活检等。临床上有痴呆、共济失调、震颤和功能障碍等表现；流行病学资料上有食入感染动物的肉类或加工物，或有器官移植、利用人类尸体制备的生长激素和促性腺激素、颅脑手术器械，或有家族史；进一步应作实验室检查明确诊断，如用免疫学方法检测脑组织中的PrP^SC，但脑组织活检行病理学检查是各型CJD诊断的“金标准”。

（金玲湘　李向阳）