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(prionvirus)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。
1、定义
用朊病毒命名朊粒(prion)不大恰当,朊粒的生物性状与病毒差异很大,它的发现,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。
2、特性
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最危害人体健康的顽疾。
3、传播
4、发现
5、特殊性
从理论上讲,“中心法则”认为DNA复制是“自我复制”,即DNA~DNA,而朊病毒蛋白是PrP→PrP,是为“自他复制”。这对遗传学理论有一定的补充作用。但也有矛盾,即“DNA→蛋白质”与“蛋白质→蛋白质”之间的矛盾。对这一问题的研究会丰富生物学有关领域的内容;对病理学、分子生物学、分子病毒学、分子遗传学等学科的发展至关重要,对探索生命起源与生命现象的本质有重要意义。从实践上讲,其对人畜健康;为揭示与痴呆有关的疾病(如老年性痴呆症、帕金森病)的生物学机制、诊断与防治提供了信息,并为今后的药物开发和新的治疗方法的研究奠定了基础。
朊病毒已经超出了经典病毒学的生物学概念,研究表明,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蛋白质颗粒,这一观点向传统观点提出了强有力的挑战。由朊病毒引起的疾病不断被发现并相继被确认,不论在人群中还是在动物群中的发病率在全球范围内呈上升趋势,因而对朊病毒的研究不仅有重大的理论意义,同时还有迫切的现实意义。它的理论意义在于开辟了生物医学研究的一个新领域,要求细胞生物学、分子生物学、分子遗传学、蛋白质化学、分子病毒学、神经病理学等多学科的紧密合作来回答朊病毒带来的一系列问题;它的现实意义在于发展准确可靠的诊断技术,全面监测、检测朊病毒病,特别是做到对疯牛病和医源性感染的早期预防。
6、活动复制机制
朊病毒具体的活动和复制机制还不是很清楚。
一种学说认为朊病毒的蛋白质能为自己编码遗传信息。这种假说与传统的分子生物学中的“中心法则”是相违背的,因为朊病毒没有核酸。于是人们假设朊病毒的复制可能的方法,一认为是通过逆转译过程产生为朊病毒编码的DNA或RNA(如后者情况还需要逆转录)必须存在逆转译酶,甚至还要有逆转录酶。二为蛋白质指导下的蛋白质合成,即蛋白质本身可作为遗传信息。在这之前,科学家认为所有的病原体都有可复制的核酸(细菌、病毒等等)。
7,致病机制
朊病毒通过不断聚合,形成自聚集纤维,然后在中枢神经细胞中堆积,最终破坏神经细胞。
根据脑部受破坏的区域不同,发病的症状也不同,如果感染小脑,则会引起运动机能的损害,导致共济失调;如果感染大脑皮层,则会引起记忆下降。变异性克雅氏病的致死率较高。
人的朊病毒病已发现有4种:库鲁病Ku-rmm、克——雅氏综合症CJD、格斯特曼综合症GSS及致死性家族性失眠症FFI。临床变化都局限于人和动物的中枢神经系统。病理研究表明,随着朊病毒的侵入、复制,在神经元树突和细胞本身,尤其是小脑星状细胞和树枝状细胞内发生进行性空泡化,星状细胞胶质增生,灰质中出现海绵状病变。朊病毒病属慢病毒性感染,皆以潜伏期长,病程缓慢,进行性脑功能紊乱,无缓解康复,终至死亡为特征。
8、传播途径
风牛病被证明是在饲料中掺合了牛的骨粉等而导致大规模传播
对于人类而言,朊病毒病的传染有两种方式。其一为遗传性的,即人家族性朊病毒传染;其二为医源性的,如角膜移植、脑电图电极的植入、不慎使用污染的外科器械以及注射取自人垂体的生长激素等。至于人和动物间是否有传染,尚无定论,这有待于科学家的进一步研究证实。
关于朊病毒的研究在过去的20世纪诺贝尔奖中曾分别于1976年和1997年两次获得诺贝尔生理学或医学奖。
20世纪50年代初,居住在大洋洲巴布亚新几内亚高原的一个叫Fore的部落还处在原始社会,他们一直沿袭着一种宗教性食尸习惯,若干年后(一般5~30年)食尸者中不少人会出现震颤病最终发展成失语直至完全不能运动,不出一年被染者全部死亡。这种现代医学所说的震颤病,当地土语称之为“Kuru”。Fore部落原有160个村落、35000人,疾病流行期间80%的人皆患此病,整个民族陷入危亡。50年代后期,在世界卫生组织和澳大利亚政府的干预下禁止了这种人吃人的陋习,发病率逐渐下降。美国国立卫生研究院的Gajdusek和Gibbs与澳大利亚Zigas等人合作共同研究这种震颤性疾病,并通过一系列的实验证实震颤病与羊瘙痒症、人早老性痴呆属于同一病原感染,Gajdusek由此获得1976年诺贝尔生理学和医学奖。之后,各国科学家在震颤病方面又做了大量的研究工作,发现震颤病是一种神经系统慢性退化性疾病,其病理变化与动物的海绵状脑病很相似,并成功地构建了动物模型。
美国加州大学神经病学专家StanleyBPrusiner等提出,朊病毒是一种传染性蛋白质颗粒,不含有核酸,可自身复制,Prusiner凭借对朊病毒的研究获得1997年诺贝尔生理学和医学奖。