疯牛病-1

疯牛病传染病教研室---刘根梅疯牛病(CowMadDisease)又称牛海绵状脑病(Bovinespongiflormencephalopathy，BSE)。是一种以大脑灰质出现海绵状病变为主要特征的慢性致死性的神经系统退行性疾病，其主要致病因子是朊蛋白(Prionprotein)。由于朊蛋白的错误折叠导致其本身构象发生变化而使得疯牛病具有传染性，因此疯牛病又被称为牛构象病(BovineCon．formati0nDisease，bCD)。疯牛病是一种典型的人兽共患传染性疾病，受疯牛病危害的不仅是牛，人若食用了被污染了的牛肉、牛脊髓等，也有可能染上致命的新型克一雅氏症。患者脑部会海绵状空洞，先是表现为焦躁不安，后导致记忆丧失，身体功能失调，最终死亡。新型克一雅氏症患者以年轻人为主，发病时间平均为14个月。截至2003累计已有至少137人死于新型克一雅氏症，其中多数在英国。历史与现状从1985年至2005年8月，以英国为主在欧洲、美洲(美国、加拿大)、亚洲(日本、以色列)已有16个国家发生BSE.它们是英国、美国、法国、德国、日本、荷兰、葡萄牙、西班牙、意大利、爱尔兰、瑞士、比利时、卢森堡、丹麦、列支敦士登、阿曼、斯洛伐克、芬兰、奥地利、斯洛文尼亚等国。尽管我国目前尚无关于疯牛病的报道，但政府部门仍应该加强预防，提高检测能力，坚决抵制疯牛病的入侵。一病原学1.朊蛋白简介朊蛋白(PrionProtein,PrP)，又称朊病毒。致病性朊蛋白(PrPsc)是一种不含核酸却能不停复制和沉淀，而具传染性和极强抵抗力的特殊蛋白质粒子，在机体中沉积至一定程度，即可引起人和动物的传染性海绵状脑病(transmissiblespongiformencephalopathy,TSE)。其主要的病理特点是：神经元变性、消解，形成脑实质多孔性泡化；星形胶质长纤维细胞增生，形成淀粉样斑块等。其发病机制至今尚未完全阐明。有唯蛋白质说、非寻常病毒说、拟病毒说、联合学说等。但大多学者赞同唯蛋白质说，并已被逐渐证实。2朊毒体蛋白基因(PrnP)哺乳动物的PrnP是高度保守的，估计只有有限数目的不同PrP构象是热力学所允许的，它们组成我们所见到的各种朊毒体毒株。目前已测定了仓鼠、小鼠、大鼠，绵羊、牛和人的PrnP序列,其中仓鼠,小鼠,大鼠和人的PrP基因同源性为90％，绵羊和牛则高达98％。PrnP位于人的20号染色体短臂和鼠(Mo)2号染色体的同源区。目前所知，所有的禽类和哺乳动物的PrP基因无内含子，由此可排除PrP由RNA剪接而形成的可能性。另外，杂交实验证明一个ID50单位0.002PrnP，说明编码PrP的基因不是传染性朊毒体颗粒的成分。2004年，南善姬等对中国健康人的PrP基因129位密码子多态性进行了研究，发现人群中只有Met／Met、Met／Val基因型。这与日本人群中PrP基因129位密码子存在的基因型相似，但是与西方人群中该位点不一致。这3个人群中该位点的基因型表明，大多数基因型为Met／Met，说明PrP基因129位密码子Met／Met在人类朊蛋白疾病中具有敏感基因。3.Prion蛋白的分子结构研究结果表明PrP实际上有正常和异常两种形态。Prusiner发现的可传染致病的PrP称PrPsc。后来发现，在人体内神经元等细胞膜表面也存在另外一种生理性PrP，其原始一级结构、相对分子质量均与PrPsc完全相同，为示区别，特命名为PrPc。现在已经清楚两者分子结构上的差异。(1)两种PrP分子结构差异经过分子模拟分析，PrPc和PrPsc结构上有所不同,如图。PrPc通常是不致病的，其氨基酸折叠成四次α-螺旋状（左图，四个桶状示意图），一旦变成致病性PrP(PrPsc)，其结构则变成β-片状结构（右图，四个上下箭头的示意图）。4.PrPc和PrPsc的不同的分子学特性5朊病毒(Prions)的物化性质Prions对一般理化灭菌方法均能抵抗，如使核酸失活的物理方法和化学方法:酒精、过氧化氢、甲醛、乙醚、氯仿、丙酮、戊二醛、环氧乙烷等化学剂均不能完全灭活Prions，煮沸、辐射、紫外线等也不能将其杀灭,高压蒸气(134℃-138℃)60分钟也不能将其全部灭活，只能减少其传染性；直到目前仍未有良好的方法能将其杀灭。在英国，对患有疯牛病的牛唯一处理办法就是将其整头焚毁。6.PrPc的生物学功能PrPc的生理功能已有部分被阐明:(1)将Cu2+等从胞外运入胞内的跨膜转运载体(2)PrPc可调节神经细胞内钙离子浓度，而参与其信号传导(3)有抑制脑内r-氨基丁酸(GABA)受体兴奋作用，缺如可致震颤(4)维持小脑皮层蒲肯野细胞活性，使机体不出现共济失调和早熟死亡(5)促进T淋巴细胞成熟、活化过程7.朊毒体的致病特性朊毒体是“非常规致病因子”，致病特性有：①感染无季节性，潜伏期长；②无传染性核酸，不含非宿主蛋白；③宿主无免疫应答，无炎症反应；④以脑神经元空泡样变、淀粉样空斑、脑组织呈海绵状为特征的进行性致死性病理改变；⑤治疗用干扰素、免疫抑制剂、免疫增强剂无效；⑥预后不良，终归于死亡。8致病力1gBSE病牛的脑组织经口摄入就可引起牛发病：1g纯的PrPBSE抽提物可使1千万头牛感染发病.9病原因子在病牛体内的分布及感染性在病牛体内的BSE病原因子，以脑、颈部脊髓、脊髓末端及视网膜等组织具有感染性。牛经口感染后6～18个月，回肠远端组织始终具有感染性。除此以外包括外周神经在内的40多种组织都无感染性。BSE病原因子主要分布在中枢神经系统，脾、淋巴结、肌肉和血液中较少，粪便和尿液几乎无感染性。二朊病毒的发病机理1.疯牛病的致病机理对疯牛病的致病原因．科学家们提出了多种假说．其中人们普遍认同美国加州大学Prusiner教授提出的朊蛋白学说．Prusiner教授也因此获得了1997年诺贝尔或生理学医学奖。Prusiner认为．生物体内朊蛋白(PrP)发生构象畸变是导致疯牛病发生的主要原因．并且很多人与动物中枢神经海绵状变性的疾病均由朊蛋白的突变引起。异常构象的朊蛋白(PrPsc，Sc代表Scrapie)可以通过消化道、淋巴、外周神经，最后至脑部，以指数增长方式诱导正常朊蛋白构象改变：而大量异常的朊蛋白将在脑部富集沉淀．逐渐在脑细胞中形成星形胶质细胞，导致脑组织海绵体化、空泡化，甚至产生淀粉样斑等．引起脑部神经功能紊乱．最终导致动物死亡2.朊蛋白构象转变的可能机制当人或动物体内正常的PrPc转变成致病型蛋白质PrPSc时即引起羊搔痒病等疾病。Prusiner经过多年的研究，发现Prions是一种新的致病物质,它不同于任何已知的传染性病原体。Prions的传染性只是通过蛋白质PrPSc来实现。如将这一致病蛋白质注入健康动物体内，PrPSc可“繁殖”，并致病。目前主要形成了以下七大类假说。(1)“种子”模式机理认为PrPSc的形成是一种核依赖的聚合过程，即PrPSc低级聚合物充当种子。在“种子”不存在时，PrPc和PrPSc单体之间发生快速的可逆性构象变化，但PrPc单体构象比PrPSc稳定。当PrPSc“种子”存在时，他可通过与PrPc单体的结合稳定PrPsc构象，加速PrPc向PrPsc的转变。这种稳定转换过程的最大障碍是起始的核形成过程。此模式能够解释经脑内潜育后才发病的朊病毒疾病。(2)重折叠模式机理认为PrPsc的形成是模板介导的转换过程。该模式下PrPsc构象比PrPc更稳定，二者之间存在能量屏障。在这种模式中，PrPsc依靠催化PrPc或一个不稳定的中间体的重排来提高转换．以形成更稳定的PrPsc构象。感染性将依赖于PrPsc结合和催化中间分子转换的能力。这种模式能够解释由点突变而引起的遗传性朊病毒疾病。（3）构型诱变假说1个PrPSc分子与1个正常的PrPc分子结合，可诱使后者的构象转变，从而变成了PrPSc分子，如此连锁反应不已，产生许多PrPSc分子。目前的体外实验证明，当神经元中的PrPc转变为PrPSc后可在溶酶体内堆积，使溶酶体涨裂而造成细胞损伤死亡。而死亡细胞裂解后，释放出的Prion又可继续攻击其它细胞。但是有关Prions引起神经系统退变的更确凿机制尚不明了。