关于朊病毒致病机制的研究进展
摘要
自20世纪80年代欧洲疯牛病的爆发到由疯牛病感染而导致人的新型克雅氏病（nvCJD）的出现，使人们越来越重视对BSE病原朊病毒及朊病毒病的研究。Prusiner等（1982）首次提出的朊病毒假说已经逐步得到人们的认可。朊病毒病是由一种新型蛋白感染因子引起的任何动物可转移神经退化性疾病，所以实际上是一种蛋白质病毒，朊病毒病又称海绵状脑病，最中可导致患者死亡。 此类疾病包括人的震颤病、克雅氏病（CJD）、吉斯综合症（GSS）和致死性家族失眠症（FFI）以及动物的羊瘙痒症、牛海绵脑症（俗称疯牛病）和鹿、猫、水貂等的海绵状脑病，这些疾病的共同特征是是动物和人产生认知和运动功能的严重衰竭直至死亡，其临床和病理特征表现为脑组织的海绵体化、空泡化、星形胶质细胞和小胶质细胞的形成以及致病蛋白的积累（Brandner，1996）。十几年来，人们在探索朊病毒致病机理方面进行了不懈的努力。
关键词：朊病毒 新型蛋白 蛋白质病毒 功能衰竭
引言
Prion病是异常的朊病毒蛋白（PrP）蓄积在人、畜脑组织引起的一类疾病的总称。1982年美国生物学家斯坦利普鲁西纳尔发现了该病毒蛋白，他的发现对了解与痴呆有关的疾病和疯牛病的病因具有重要作业。为表彰他的新发现及研究成就，于时隔25年后的1997年授予他诺贝尔医学奖。
正文
一、 Prion病的共同特点
1.1、潜伏期长，可达数月至数年（一般为18到26个月）。
1.2、一旦发病即呈慢性、进行性发展，并以死亡告终。
1.3、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
1.4、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。
二、Prion病的致病机制研究
2.1 Prion病概述
Prion是一类完全不同于细菌、真菌、病毒、类病毒及卫星病毒等病原因子，其致病机制尚未完全阐明，目前认为由PrPc或其前体转变为由α螺旋结构变成β片层结构的PrPsc，同时，PrPsc还可结合PrPc，使之发生结构的改变，从而，由于外源性PrPsc的侵入并结合PrPc以及自身PrPc基因突变使其自发的发生结构改变，最终使PrPsc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。
2.2 PrPc向PrPsc转变机制：两种学说
2.2.1 “模板学说”：根据1910年代之后的兰德斯坦纳（K．Lapdsteiner）的研究。认为PrPsc可以结合PrPc形成异源性二聚体，在“X蛋白”等伴侣蛋白的辅助下，自动催化以α螺旋为主的PrPc转变成以β折叠为主的PrPsc ，成为PrPsc同源性二聚体，随后PrPsc同源性二聚体解离形成PrPsc单体， PrPsc单体重新参与循环，以指数方式增殖， PrPsc为不溶性蛋白，一旦形成则不可逆转，最终使PrPsc大量沉积于细胞中
2.2.2 “核聚集学说”又称“种子学说”：认为Prion以PrPsc多聚体形式存在。①在有PrPsc多聚体存在下， PrPc可直接转化为PrPsc ，然后加入到PrPsc多聚体中；② PrPc直接加入多聚体时，由PrPsc多聚体催化PrPc转变PrPsc 。 PrPsc多聚体作为种子，通过黏附其他单体分子，形成更大的聚合物，在局部形成淀粉样蛋白沉积。
2.3 Prion病致病原因：两种机理
2.3.1 朊病毒中枢神经系统(CNS)感染机理：关于朊病毒侵入中枢神经系统存在着2种假说:①“获得性功能”假说,该假说认为异常折叠的朊蛋白由于不能进一步被降解而大量的沉积在靶细胞部位造成神经毒性;②“功能丧失性”理论,认为正常PrP向异常PrP的转化导致了正常PrP功能退化和丢失,进而它的神经生理保护功能也丧失。这2种假说都有一定的科学性,但由于该病机理非常复杂,很难用一种简单的模型来解释。
目前关于传染性海绵状脑病发病机理中研究较为清楚的是PrPsc的聚集导致了该病的发生(Brandner等, 1996;M allucci等, 2003)。因为研究中发现缺失PrP基因小鼠对于感染羊痒病致病因子后大多情况下都有抵抗力(Bueler, 1993;M ason等,2003);比较而言,将朊病毒接种于可过表达PrP的绵羊体内,则该绵羊会显示出更为严重的神经退行性病变。进一步的试验结果证明,将朊病毒感染的小鼠去PrP后,神经元的复制和感染性PrP的沉积将继续,但早期小脑病变会终止,同时神经元的丢失和临床疾病的恶化将会被阻止(M allucci等, 2003)。因此一定数量的PrPc在朊病进程中有很重要的作用。但近来的研究值得注意的是敲除PRNP外显子3范围内的开放阅读框的转基因鼠只显示行为和生化指标的轻微异常变化,因此很难说明羊痒病较为严重的神经组织损伤与PrP的功能有必然的关系。相反,敲除PrP开放阅读框包括外显子3拼剪位点的转基因鼠导致了小脑普肯野氏细胞的丢
失和临床共济失调(Rossi等, 2001; Sakaguchi等, 1996)。这与启动PrPsc的表达有关,这种蛋白叫做Dopple蛋白,由PRNP样基因编码,命名为PRND,位于PRNP基因位点的下游。在正常的生理条件下,Dopple蛋白神经元的表达在发育中沉默,在敲除了外显子3拼剪位点的转基因鼠中,它的表达在PRNP启动子的调控下被重新激活,主要是由于PRNP与PRND间的基因整合作用,最终导致了由Dopple调节的神经细胞死亡(Moore等, 1999)。
2.3.1 朊病毒外周神经系统(PNS)感染机理：已经确立了多种研究朊病毒外周感染的模型,如皮肤刺破、眼球灌注、静脉内外注射和神经注射。在这些感染途径中,口腔感染是一个重要的分析自然感染后朊病毒传播途径的模型。其中，分为以下几点：
2.3.1.1 入侵门户：朊病毒由肠道进入机体内环境,必须穿越单层肠上皮细胞构成的屏障。支持这个过程的细胞是肠粘膜上皮细胞(M细胞),研究发现该细胞是病原或抗原物质进入肠粘膜相关淋巴系统(MALT)的跨膜细胞,Heppner等发现M细胞可以作为经口腔感染后朊病毒进入肠道中的候选位点。而最近关于树突状细胞的研究发现,一般情况下,树突状细胞可以从血管游走到肠管的内表面并在肠管中将抗原捕获,然后再将这些抗原运送到附近的淋巴系统包括肠系膜淋巴结,也可能更远的位点,这个过程也将朊病毒由内脏直接传播到淋巴系统,因此树突状细胞也可能是朊病毒经口腔感染后传播的一个重要细胞。值得注意的是朊病毒经口腔感染后,感染即刻被传播到淋巴系统的扁桃体,尽管经口腔感染后朊病毒与扁桃体接触的时间很短,但某些研究发现朊病毒对某些组织表层都有很好的吸附性,因此推测扁桃体可能也是另一种口腔获得性感染的路径(Hill等, 1999)。 2.3.1.2 胞内转运机制：除树突状细胞以外,淋巴细胞和巨噬细胞可能是最初朊病毒感染传播到淋巴器官的重要细胞受体。但目前的试验数据不很充分,且朊病毒的传播与复制并没有特定的必然联系,朊病毒体内转运过程并非一定伴有朊病毒在其转运位点的聚集,相反朊病毒的传播和聚集可能是2个独立过程。因此,最初的细胞受体可能只用于追踪朊病毒的感染路径,期待更为敏感的方法来确定究竟何种细胞存在于起始朊病的传播扩散中。
2.3.1.3 朊病毒感染的外周靶器官：朊病毒经口腔感染后,潜伏早期集中在淋巴组织。感染痒病动物的研究发现, PrPsc主要聚集在某些特定的位置如回肠
