疯牛病小传

特深沉

　柯毅(Byron Caughey)是个年轻健硕的生物化学家，在设于蒙大拿州哈密尔顿市的落矶山实验室跟免疫学家切斯柏洛博士率领的一个小组工作，那儿也是海德娄的根据地。柯毅来到哈密尔顿市之前，切斯柏洛已经破解了老鼠普利子蛋白的基因构造(普西纳的小组破解的是仓鼠与人类的部分)，并且证实了正常与异常的老鼠普利子蛋白基因完全相同——支持了两者差异在于组合模式的论点。1988年，柯毅第一次在试管中成功地制造出了异常普利子蛋白。他复制了罹患羊搔痒症的老鼠大脑中的普利子蛋白，将基因序列插入实验室培养的老鼠癌细胞。细胞就开始制造普利子蛋白，而且因为只移转一种基因，所以柯毅可以确认，试管普利子蛋白没有受到任何病毒污染。累积足够的变态细胞后，他将之打成匀浆，注射到健康的老鼠体内。这项实验要寻求一个盖棺论定的结论：以人为方式在试管中制造纯净的异常普利子蛋白，证明它能使未感染羊搔痒症的动物受感染。不幸的是柯毅的老鼠都没有染上羊搔痒症。但这也不能倒过来证明这种蛋白质就不会引起感染，而是他的匀浆中可能少了什么东西。
　　克—雅二氏症有时会在家族中流传。这种家族里的个人感染克—雅二氏症的机会是千分之一，相对于全球百万分之一的零星发生率，显然偏高。由这种家族性危机可知，基因的歧异可决定对这种疾病的感染可能性。但在家族中流传的疾病未必与基因有关，正如加德赛克透过库鲁症所发现的那样。例如克—雅二氏症有种较为罕见的变形，名叫GSS综合症(Gerstmann—Straussier—Scheinker syndrome)，致死的速度较为缓慢，确实是一种家族性疾病。1989年，普西纳手下一个由华裔美籍研究者萧凯伦(Karen Hsiao)带领的研究，从两个罹患GSS综合症的家族(一个在美国，一个在英国)的普利子蛋白DNA序列中，辨识出了同一种突变。对照组的100个正常人、15名个别发生的克—雅二氏症患者身上，都找不到这种突变。这一歧异显示，GSS综合症起码是遗传的。更惊人的是，它显示这种罕见疾病的发展是由基因突变为主导：假设这两个家族没有任何关系，突变必然是各自独立发生；它们结构完全相同，而且引起同一种疾病。该年瑞土研究者魏斯曼在《自然》杂志上撰文指出：“新发现推翻了‘纯属蛋白质因素’的假说。”因为研究证实，突变使“正常普利子蛋白自然变为病态的GSS症普利子蛋白，后者就扮演着传染性致病因子的角色。”不过他补充道，这一结果“并不排除普利子也含有核酸的可能性”。因为传染性海绵质脑病的病毒或朊病毒，也可能普遍存在于全球人口中，只不过通常属于潜伏性的，而GSS症的突变削弱了抵抗力，导致家族成员出现了症状。
　　迈入90年代，加德赛克研究室以及其他地区的研究者，陆续发现了16种不同的克—雅二氏症和GSS症的家族性病变形式。一个意大利家族中的基因组 (genome)突变，产生了一种可怕的克—雅二氏症变形，感染的家族成员无法入睡，最后产生幻觉，陷入长期昏迷，终至死亡。另一方面，个别发生的克—雅二氏症——零星发生于世界各地——通常不会发生突变。库鲁症也是如此，这使得加德赛克进一步确认：库鲁症始于一次偶发性的克—雅二氏症，然后透过同类相食的行径，在富雷族中散布开来，正如同疯牛病，也是因为以肉骨粉饲喂牛群的同类相食行径而传播开来。
　　加德赛克认为，基因操纵神经病理的证据俯拾皆是，足以证明他主张的蛋白质结晶理论正确无误。他相信偶发性的克—雅二氏症，源于罹病者大脑里的正常普利子蛋白自然转变为致病的异常普利子蛋白所致。他进而建议，家族性的突变会降低对这种意外突变的防护。他在1996年写道：“于是一种罕见现象，变成了主要遗传特性。”但魏斯曼的假设仍然有漏洞：突变也可能不过是使病毒更容易入侵罢了。

特深沉

　这些年，普西纳一直很忙碌。他为设于旧金山的研究单位筹措了数百万美元经费，研究成绩经加德赛克称许为“一流科学研究”。 1989年，普西纳宣称培养出了一种插入仓鼠普利子基因的老鼠。这种变性的老鼠除了制造自己的老鼠普利子，也制造仓鼠普利子。接触一般老鼠不致受感染的仓鼠羊搔痒症时，这些变性的老鼠度过一段与仓鼠相似的潜伏期后就陆续发作了。普西纳接着给另一批变性老鼠接种了老鼠羊搔痒症。它们兼有仓鼠与老鼠的普利子蛋白，但只是接触到了老鼠的羊搔痒症，结果这些老鼠经过正常的老鼠羊搔痒症潜伏期后，也开始生病了。普西纳下结论道：“我们发现普利于蛋白基因控制痒症的感染与否、潜伏期、神经病理学。”这一发现进一步证实了家族基因研究的结论：传染性海绵质脑病不仅受基因控制，也会传染。这样的多重性质很难跟病毒联想在一起，不过迪金森的朊病毒理论倒仍然解释得通。
　　更值得一提的是普西纳跟魏斯曼1992年到1993年间合作的研究成果。旧金山和苏黎世的研究人员，首度成功地缺失了一批老鼠普利子蛋白基因，使它们完全不可能制造普利子蛋白。两位科学家记录道：“令人意外的，这些老鼠的发育和行为都很正常……看不出免疫上的缺陷。”(没有普利子蛋白的老鼠发育与行为都正常，引起一个有趣的问题：这种蛋白质在人体究竟有什么作用?它存在于多不同动物体内，所以一般都假设它必然具有某种功能，否则演化过程不会把它留下来。这问题截至目前还没有答案。)魏斯曼的小组紧接着让没有普利子蛋白的老鼠接触老鼠羊搔痒症，但因为没有普利子蛋白的基因，所以老鼠不受感染，维持着良好的健康。后来魏斯又把仓鼠的普利子蛋白基因插入已缺失老鼠普利子蛋白基因的老鼠，然后让它们同时接触仓鼠羊搔痒症和老鼠羊搔痒症，结果它们了仓鼠羊搔痒症，却毫不感染老鼠羊搔痒症。最起码，这些实验证实，感染羊搔痒症非有普利子蛋白不可。普西纳在完成自己重要的研究同时，也入侵其他人的研究领域，意图鹊巢鸠占，来势汹汹，似乎对诺贝尔奖志在必得。科学记者陶柏斯1986年在《发现》杂志上撰文揭发了普西纳的诡计，题目叫“命名以争名，是真科学耶?”(The Game Of the Name iS Fame,but it science?)文章主要是讨论普西纳抢先提出“普利子”一词，自我吹嘘，以及他刻意掩饰尚无法排除传染性海绵质脑病的感染过程可能要核酸的事实。文中也揭露了普西纳玩弄手段、压抑布朗的研究成果的行径。布朗回忆道：“陶柏斯从西岸开始采访。他告诉我，一开始时，他认为普西纳是对的，批评他的人无非是酸葡萄心理作祟——他真的支持普西纳。他跟普西纳谈了这一点，也跟别的人谈过。过了几月，他逐渐开始调整观点，等到跟我谈的时候，他已变得非常中立了——他开始时就该如此。他跟我谈的时候，我说我真的很不喜欢普西纳，从来就不喜欢他，因为我怀疑普西纳封杀了我好几篇论文。事实上，根据那份长达3页、密密麻麻的评语，就知道是他。”投稿给科学期刊的研究报告，都要通过同行——编辑认为专业修养足够的研究同一领域的其他科学家——审稿，才能出版。如果同行审稿有意见，编辑通常就把稿件退回去，要求修订。布朗说：“换言之你得再做两年实验才会有进展。我就这么告诉了陶柏斯。他盯上了这条线索，找到《新英格兰医学期刊》，跟编辑好好聊了一番。编辑不但承认我的怀疑是对的，井确认在这期间，普西纳竟然胆大包天——实际上该说是愚蠢——把同一个题材的论文寄到该刊。要知道，我对后面这件事一无所知，虽然回想起来，他有这种行径我也不会意外。但陶柏斯从《新英格兰医学期刊》的编辑那儿问到这种事，也非常不寻常。嗯，那对普西纳真是很不幸。但事实俱在，他没什么法子可想。他就这样当场被逮着了。该刊拒登普西纳的论文，但这次事件留下了非常恶劣的印象；加德赛克也必须施加压力，才能使布朗的论文顺利出版。”
　普西纳经过陶柏斯的教训，言行应该收敛才对，但事实不然，他决定不再跟媒体打交道(他也拒绝接受本书作者访问)。因为优先地位一谁先发现——是判断科学成就的指标。他继续千方百计地宣称，别人早已完成的发现他都先做过。他用这种手段对付过牟丝和引起羊搔痒症的原纤维。1968年，迪金森和弗雷泽率领爱丁堡医学开究委员会所辖神经病理学小组的同事，发现了一种老鼠基因能控制各类型老鼠羊搔痒症的神经病理现象，以及老鼠发病后存活的时间。他们为这种基因取名为“羊搔痒症潜伏期基因”(Sinc，即Scrape ncubation的缩写)。具有这种基因某一形式的老鼠可能羊搔痒症潜伏期就极短，但具有另一种基因形式的老鼠潜伏期却可能很长。80年代初期，普西纳从分子生物学的角度处理这问题，发现了一种能控制老鼠的羊搔痒症潜伏期长短的基因。他在1986年联名出版的论文中，建议为这种基因取名为“普利子潜伏期基因”，并证明它与普利子蛋白的基因有密切关系。他在论文后半部分，轻蔑地提及“羊搔痒症潜伏期基因”说：“这种基因连染色体位置都没有确定，也没有说明相关的位置特征。”此举简直就是明日张胆地掠夺迪金森和弗雷泽的优先地位。
　迪金森和弗雷泽对普西纳的行为，可想而知是勃然大怒。他们协力对照“羊搔痒症潜伏期基因”和“普利子潜伏期基因”的异同，不到一年工夫，他们就提出报告宣称：“两者的基因密码有关，甚至可说是同一基因。”加德赛克评估两篇对立的报告后表示：“迪金森已完成了所有基本工作，普西纳只做了小部分修订。”加德赛克早已看尽了科学界的人事纷争，对普西纳的心计颇能容忍——更何况，他的诺贝尔奖早巳到手了。他写给我的信上提到：“我觉得普西纳这个人一本正经得满有趣，但恐怕年轻一辈的同行不会那么宽容。”
　甚至普西纳的普利子理论，基本上也是变化自加德赛克的蛋白质结晶理论(两者又都是步英国数学家格里菲思1967提出的理论之后)。到了1996年，两者都兼容并蓄在病毒研究的圣经《临床病毒学》（Fields Virology)里了。这本医学教科书兼参考书的第3版，有一段很长的访谈加德赛克的记录，讨论了传染性的淀粉样蛋白，也有一段很长的访谈普西纳的记录，讨论了普利子引起的疾病。编辑为平衡不同的观点起见，委托落矶山实验室的切斯柏洛写一篇前言。切斯柏洛解释加德赛克和普西纳的观点说：“下一章将根据两种个别的观点，对这些疾病作一详尽的分析。虽然他们采用的词汇不尽相同，两者都倾向于假设可传染性海绵质脑病是一种异常的蛋白质。，’他提醒读者，病毒因子牵涉其中的可能性到目前都还无法排除。我向加德赛克问起这种很不寻常的科学观念并列的措施，他用一个同样不寻常的科学先例回答我说，18世纪有两位知名的科学家，各自发明了一套了不起的数学系统，惟一的差别是使用了不同的符号，结果只有一种流传下来：“我如果在这场符号学的战争中败北，至少可跟牛顿做伴，他在微积分符号之战中输给了对手莱布尼兹。，’普西纳继续不屈不挠地在巩固他所提命名的地位；他1996年编辑完成出版的最新著作，就叫做《普利子、普利子、普利子》。

特深沉

　传染性海绵质脑病的致病因子，应为组合错误的蛋白质的证据继续在增加。1994年，柯毅和麻省理工学院的化学家兰斯柏瑞(Peter Lansbury)，发现了用一种不含细胞组织的溶液把正常普利子蛋白和异常的羊搔痒症普利子蛋白在试管中混合的方法。小型病毒不能在没有细胞组织的环境中生存，因为病毒靠劫持细胞内部的基因机制而繁殖寄生。试管中一部分正常普利子蛋白转化为异常形式了。柯毅和兰斯柏瑞必须利用大量异常普利子蛋白才能催化这项反应，但他们无法从试管混合物中采集到足够的变性普利子蛋白来测试其感染力。如果他们能做到这一点，而且变性后的蛋白质又具有感染力，那么“纯属蛋白质”的假说就被完全证实了。
　　跟柯毅和兰斯柏瑞工作的一位名叫贝森(Richard Bessen)的年轻研究员，利用这套新的不和细胞组织的系统，把正常普利子蛋白跟两种不同的羊搔痒症普利子蛋白病株混合，成功地把正常蛋白质转化为两种异常形式了，这是1995年传出的一项重大突破。柯毅告诉我说：“正如加德赛克所预期的那样——两种结构不同的病株可以利用正常普利子蛋白，造成类似的改变。”
　　柯毅和兰斯柏瑞在1995年发表的论文中检讨了更多的证据，认为加德赛克的结晶理论可能是正确的，并对冯·内格特在科幻小说中的先见之明致敬。论文的题目叫做《羊搔痒症感染化学：‘冰九’隐喻之应用》。他们用图表来说明传染性海绵质脑病的结晶种子是如何可用作异常普利子蛋白形成的晶核 (nucleant)，并教导正常蛋白质来进行不同的模式组合的。他们指出，这一机制可以说明不同病株的存在：“异常羊搔痒症普利子蛋白的不同病株，可能代表以不同方式组合、排列的普利子蛋白集合体，与导致冯·内格特笔下冰九的各种形式的冰类似……症致病因子的不同病株散播，就与结晶播种类似。”意外发生罕见的组合错误，可以用来解释偶发性的克—雅二氏症；播种——传染性蛋白质造成感染——会加速此一程序。他们指出：“最为人所熟知的晶核形成 (nucleation)的实例就是在云层中播种人造雨，与冯·内格特的故事可说如出一辙。”
　　我1965年就认识冯·内格特了，当时我为《巴黎评论》(Paris Review)访问过他。听加德赛克提及‘冰九’，又读了柯毅和兰斯柏瑞的论文后，我重读了《猫的摇篮》，并打电话问冯·内格特，他是从哪儿得来灵感想出冰的新形式会导致世界末日的点子的。他告诉我他有个哥哥在麻省理工学院做物理化学，是开发人造雨——把碘化银打进云层，提供雨点集结的晶核——的一位先驱。我提醒他EDT工厂产品变垃圾的旧事，他说：“那也是。”然后我又告诉他传染性海绵质脑病的事，以及它跟冰九一样，透过结晶晶核的途径感染。
　　冯·内格特反应极快，他说：“真想不到啊!”
　　

特深沉

　甚至偶发性克—雅二氏症的起因也莫衷一是。英国研究者金柏林(Richard Kimberlin)博士指出，以年龄区分，克—雅二氏症发生率如上曲线图所示。
　　如果两种疾病的起因都是突变或其他的随机事件，那么发生率应该稳定地随年龄提高。但疯牛病发生率的钟型曲线显示事实并非如此：继早期发病之后是一段潜伏期。潜伏期的长短视动物的个别抵抗力而定——有的长，有的短。曲线的巅峰代表平均潜伏期长度——最短与最长的中点。金柏林认为偶发性克—雅二氏症的钟型曲线显示，这种乍看是随机发生的人类疾病，很可能也是传染引起的：“以年龄区分的发病曲线的形状……显示一般型克—雅二氏症的感染发生于童年或青少年时期，平均潜伏期为40到50年。”德国研究者迪林格 (Heino Diringer)博士也同样主张传染论：“较有可能……偶发性克—雅二氏症总是始于动物，然后直接或间接地传染给人。”迪林格在 1996年报告，在患羊搔痒症的仓鼠脑部，发现了一种类似病毒的小颗粒。美国神经病理学家巴斯坦(Frank O．Bastian)博士则在罹患克—雅二氏症的脑子里发现了一种称为spiroplasma的小型螺旋状病原体。spiroplasma已证明会引起幼鼠的慢性脑部感染。究竟迪林格的类似病毒的小颗粒，或巴斯坦的spiroplasma是致病因子或只是搭便车的病毒，都有待求证。
　　加德赛克仍旧主张，传染性海绵质脑病变是由异常蛋白质结晶引起的。1990年，布朗冷冻干燥一件羊搔痒症脑子的标本，将标本密封在小玻璃瓶里，放在烤箱里以摄氏360度烤了1小时。标本还原后，仍然能使仓鼠感染羊搔痒症。加德赛克以矿物的晶核来解释，为何致病因子在摄氏360度下烤成灰之后，还可以存活。在关岛与其他西太平洋岛屿上，属于路格瑞格疾病与综合失智症状的帕金森氏症的高发生率危险群的人，神经细胞里可找到含有铝与矽的矿物沉积。矽化铝沉淀物是阿耳茨海默症淀粉样斑块的主要成分。它可以是黏土的一种常见形式蒙(montmorillonite)的结晶。加德赛克写道，阿耳茨海默症的研究人员认为“它是造成淀粉样沉淀的作用因子。”10年前，因为在阿耳茨海默症斑块的核心发现矽化铝，引起了铝制炊具用户的大恐慌，不过至今也没有人能证实用铝锅烹饪跟阿耳茨海默症有任何关系。
　　地壳蕴藏大量的铝和矽。黏土也到处都很普遍。平凡的矿物结晶又如何能使百万分之一的人口“感染”克—雅二氏症呢?加德赛克描述了他对病理学家演讲时偶尔会使用的一张幻灯片：脑内一个叫做海马 (Hippocampus)的部位的显微横切面，这部位的细胞之间掺杂着类似黑色的篮球的东西。病理学家宣告猜不出后，加德赛克才告诉他们，所谓的黑色篮球其实是金粉微粒。他们再宣告猜不出金粉微粒如何渗入大脑的中心，他就解释说，他要求一位垂死的病人先用莨(scopolamine，一种镇静、止痛剂，使鼻内膜干燥后，再吸入的)。加德赛克把这一程序称做“神经轴突逆向传送”，意思是金粉被吸入位于鼻腔后部、专司收集空气中嗅觉信息的神经末梢，而神经纤维——轴突——就把这些小粒子送达海马，解读嗅觉的地方。

特深沉

　　我们坐在加德赛克位于马里兰州斐德瑞古市郊的住宅(他在1989年放弃了山顶上的华厦)的厨房里。他问我：“你知道用一把玻璃粉就能杀人吗?”我摇摇头，我不知道。“第一次世界大战时，德国人曾考虑用它做战争毒气。某种体积的玻璃微粒能破坏血球，效果比眼镜蛇的毒液还凶。吸一口你就没命了——肺里都是血。但你也可以用玻璃粉阻断这种效果。更小的微粒会附着在细胞壁上，使杀人的微粒无法入侵。”
　　加德赛克俯身向前，双掌拍在桌面上，这是他掌握听众注意力的方法。“所有关于感染性的淀粉样蛋白晶核形成(nucleantion)过程的不同理论，其实都一样。就像解释冰的形成的理论——有人说灰尘会使冰结晶，另一个人说是冰晶体的碎片，还有人说需要蝗虫的翅膀。都是狗屁。都是同样的理论。都是支离破碎的事件。晶核形成没有通用的理论。我的同事就要一个简单的公式。它太复杂了。你需要一个小碎片，刚好够提供一个模式。现实世界里的晶核形成，100万粒沙子里的一粒就能改变整个的结果。地球上每一次结晶——都需要晶核形成。但医学文献里完全没有谈到晶核形成。这个现象完全被忽视了。”
　　我想，大自然看不见底的深度，一层又一层进入事物真正的核心，细小到看不见的层次，层次的下面还有层次，直到你眼花缭乱，但还有更多的层次。如果环境里的作用因子，比方说矿物的粉末，能启始传染性海绵质脑病不断形成淀粉样斑块，那么我们就永远无法扑灭海绵质疾病，它会永远跟我们在一起，就像在上帝的石臼里磨成齑粉的原罪化石的残留，或是像加谬笔下潜伏在水沟里的瘟疫，就等着我们打瞌睡。
　　听74岁的加德赛克把黄金、玻璃、黏土随手拈来，塑造成致命的脑部疾病成因的解释，我就想起了1995年底，我们第一次见面(当时英国还没有传出很可能成为他们的新黑死病的消息)，他问我的一个问题。

特深沉

当时加德赛克问我：“你知道一般人加在玫瑰花上的骨粉吗？那是用倒毙的牛制造的。磨得极细。袋子上的说明警告你，不要在密闭的房间里打开，会吸进鼻子里去的。”这位全世界研究传染性海绵质脑病最透彻的诺贝尔奖病毒学家，别有用心地望着我说：“你种花时用骨粉当肥料吗?”
　　我说我用。
　　他点点头：“要是我就不会用。”
　　以下是摘自1996年4月4日的伦敦《每日电讯报》：
　　皇家园艺学会提醒从事园艺的人，春季为玫瑰和灌木添加血骨粉时，别忘了戴手套和防尘面具，以免感染疯牛病。
　　对牛肉的需求稳定回升了。伦敦的史密斯菲批发市场，高品质牛肉已从上周的零交易额回升到正常数字一半以上了。

王震宇

好贴，应该加精华

王震宇

朊毒体　　1982年，美国加利福尼亚大学教授斯坦利?普利西纳提出雅克氏病的病原体是一种“蛋白质性质的感染颗粒”，并用prion（普利昂）一词表示这种因子，国内曾译为朊病毒或锯蛋白。但这种蛋白质粒子缺乏核酸，称为病毒并不妥当，故现在称为朊毒体。
　　疯羊病、疯牛病及人类所患的新型雅克氏症等海绵状脑病，都是由朊毒体发生变异引起的。包括人在内的哺乳动物体内都存在朊毒体，它在正常形态下呈折叠状，但变异时会张开如同锯齿状，在大脑中撑出大量的小洞，引起人或动物患上痴呆型的传染性海绵状脑病。
　　朊毒体的致病过程是：首先经一定传播途径（如进食患病动物的肉和内脏）侵入机体并进入脑组织，其后沉积于不同的神经元溶酶体内，导致被感染的脑细胞受损、坏死，释出的朊毒体又侵犯其它脑细胞，使病变不断发展；病变的神经细胞死亡后，脑组织中留下大量小孔呈海绵状，并出现相应的临床症状，这就是众所周知的海绵状脑病。
　　普利西纳学说公布之初，在学术界曾遭到猛烈反对，多数人持否定态度。因为分子生物学的中心命题是“生物的遗传基因以核糖核酸和脱氧核糖核酸为本体”，在此之前，人们普遍认为，不存在没有核酸的病原体，这已成为常识，但普利西纳的学说却与这种认识背道而驰。经过10多年的研究和争论，大量事实确证了朊毒体的存在，普利西纳的学说最终得到了认可。鉴于这一发现的重大科学价值，普利西纳荣获1997年度诺贝尔生理学或医学奖。

王震宇

朊毒体的研究进展

李梦东 聂青和

传染性和家族性人类中枢神经系统以慢性海绵状退行性变为特征的疾患，如克鲁兹弗得-雅柯病(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)的病原曾认为都是慢性病毒感染所致，但始终未能分离出病毒。1982年，Prusiner等〔1〕正式提出此类疾患的病原体可能是一种传染性蛋白质粒子(proteinaceous infectious particles)，并且组建prion蛋白(PrP)一词代表这种因子，曾有人译为朊病毒或锯蛋白，既然缺乏核酸再称病毒似欠妥当，译为朊毒体似更合适。关于此类疾患的病原尽管有多种假说，但朊毒体学说研究得比较深入而渐渐得到认可。
此类蛋白质(prions)也是多种动物类似疾患的病原，如牛海绵状脑病(bovine spongiform encephalopathy,BSE)，羊、猫或其他动物的瘙痒症(scrapie)，传播性貂脑病，北美黑尾鹿及大角鹿的慢性废墟病(chronic wasting disease)等。许多学者认为由于进食或在饲料添加剂中加入患瘙痒症动物的肉或内脏，可使动物受染而发病，正像巴布新几内亚高原地区进食死者的大脑表示祭祀，从而受染库鲁一样。BSE也称疯牛病(mad cow disease)从1986年以来在英国至少有15万头牛患此病，已有28 500多头牛死于BSE，并使英国的牛肉出口及有关牛的生物及医药制品遭受重大损失〔2〕。由于怀疑疯牛病有可能传染给人类，因而对人类已造成很大威胁及恐惧。英国政府不得不以每周30 000头的速度将所有30个月龄以上的牛宰杀。
一、朊毒体学说的形成
早在50年代，Alper等曾提出动物瘙痒症的传染因子可能缺乏核酸，至1967年Griffith等〔3〕再次强调这种致病因子的复制可能不需要核酸模板。在此期间许多实验已证明患瘙痒症的绵羊大脑提取液的传染性可以通过细菌滤器，因而曾怀疑为病毒所致，但是用灭活核酸的手段处理这种提取液，例如煮沸，紫外线或离子照射，特异地改变或破坏核酸的制剂如核酸酶、补骨脂素(psoralens)、羟胺或锌离子等处理瘙痒症动物的脑匀浆、微粒体组分、纯化的朊毒体制备柱，都不能改变其传染性，因而Prusiner等〔1，2〕着手进行深入的研究，在叙利亚金田鼠身上作了大量实验，获得许多重要数据。
将纯化的瘙痒症动物的PrP接种田鼠，从富含传染因子的田鼠(Ha)大脑组织获得的亚细胞组分，证明有一种对蛋白酶敏感的蛋白质，相对分子质量33 000～35 000，定名为PrPC，而对蛋白酶有抗性的蛋白质，相对分子质量27 000～30 000，定名为PrPSC，后者是前者的致病特异性重要成分，对照组动物缺乏此蛋白质。把PrP 27 000～30 000进一步纯化成单一成分后，感染田鼠及小鼠(Mo)，再从受感染动物大脑中分离出PrP的mRNA，构建cDNA库，对此cDNA的表达产物测序表明，Ha及Mo PrP的cDNA编码蛋白为254个氨基酸，而人类PrP由253个氨基酸组成，信号肽(SP)位于NH2末端，有22个氨基酸，当PrPC在粗面内质网中合成后，经高尔基器加以修饰，然后转运到细胞膜内面，以糖磷脂酰肌醇(glycophosphatidyl inositol,GPI)为支持点而结合。此时，PrP的COOH基端可删去23个氨基酸，信号肽被裂解〔1，4〕。对朊毒体的分子生物学及结构深入研究，有可能在细胞自我调节及机体内环境稳定的机制方面，揭开一个崭新的领域。
二、朊毒体的构型及特征
利用分子探针技术证明正常人PrP基因位于第20对染色体的短臂上，并证明PrPC是人类及动物细胞内的正常成分。序列测定表明PrPC与PrPSC之间并无差别，同属一种蛋白质却有两种构型。这两种异构体都曾在未变性的条件下加以纯化，他们的次级结构均用傅里叶变换红外及圆振二向色性光谱镜(Fourier transorm infrared and circular dichroism spectroscopy)加以测定。发现PrPC α-螺旋高达42%，β-片层(β-sheet)仅3%，而PrPSC的蛋白骨架却完全伸展，形成的β-片层高达43%，α螺旋仅30%〔5〕。
在培养细胞内，PrPC向PrPSC的转变发生在神经元内部，此后PrPSC在溶酶体中沉积。在大脑中填满PrPSC及伴随的杆状淀粉样(amyloid)颗粒的溶酶体，会突然爆破并损害细胞。当宿主的神经细胞死亡后，在脑组织中留下许多小孔如海绵状，释出的PrPSC会袭击另外的细胞，这是朊毒体的重要特点〔5，6〕。
人类朊毒体病大约有15%的患者为遗传性，均为常染色体显性遗传，其余为传染性病例包括医源性及散发性。已经证明在遗传性患者的家族中均有PrP基因的突变(在人类命名为PRNP)〔7〕。PrP基因内有突变的个体，对于从α-螺旋向β-片层的转变特别易感，遇到外来致病因子(例如PrPSC)时，约有一半成员会发病，其潜伏期的长短与接触的剂量、毒株有密切关系。PrP既然缺乏核酸，株型的不同在于构型的差别，一种PrP能高度有效地折叠PrPC成为致病性，表现为较短潜伏期，另一种方式折叠可能不太有效而潜伏期较长。即使是同一构型，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。
三、朊毒体的复制
用瘙痒症传染因子感染培养细胞的脉冲示踪(pulse-chase)实验表明，PrPC的转变是翻译后反应〔1〕。瘙痒症蛋白接触到PrPC分子后，会使PrPC发生构型转变，成为致病性PrPSC。这种反应类似瀑布型，已发生转变的分子又可使其他正常分子发生转变。在携带PrP基因点突变或插入突变的个体，突变的PrPC分子有可能自发地转变成PrPSC。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，会发生自动催化反应(autocatalytic event)，使PrPSC呈指数形式剧增。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PrPSC在大脑中的蓄积是缓慢的〔1，5〕。大脑中PrPC已有蓄积而PrPC的mRNA仍不改变，也说明这种转变是蛋白质的翻译后反应。
朊毒体由PrPC或其前体向PrPSC的转变及复制，似乎不需要任何化学性修饰，一个PrPC分子与一个PrPSC分子结合，形成一个杂合二聚体(heterodimer)或可能是三聚体(trimer)，此二聚体会转化成两个PrPSC分子，以后便可呈指数增殖，这种二聚体乃复制的中间体，这些结果均在转基因小鼠身上得到证明〔1〕。
Brown等〔6〕及Goldfarb等〔7〕关于PrP基因突变的研究均表明，人类PrP基因的129位密码子有多态性。在白种人约38%为纯合子的M(蛋氨酸)等位基因，51%为杂合子，11%为纯合子V(缬氨酸)。大多数散发性CJD发生于这种纯合子个体，而密码子129位杂合子者发生朊毒体病的危险性最低〔7，8〕。家族性CJD和FFI在临床及病理学上是显然不同的两种亚型，但两者均呈PrP基因内178位密码子天冬氨酸(ASP178)向天冬酰胺(ASN178)的突变，只是密码子129的多态性不同而已。在5个家族中所有15例患FFI者，均为ASN178等位基因及M129，而ASN178等位基因及V129者见于6个家族中所有15例患CJD亚型者〔6〕。朊毒体病患者其他的基因突变也见于密码子102、200、117、198等。
四、朊毒体的传播及种属屏障
Brown等〔9〕将美国国立卫生研究院(NIH)1963～1993年间，收集到的各国(主要是美国及欧洲)1 113例各种神经病中的300例，曾将大脑组织浸液接种灵长类动物3 418只的实验结果进行了综合分析。此300例海绵状脑病包括CJD患者278例，其中234例为散发性，36例为家族性，8例为医源性(如角膜移植或其他手术)；另有库鲁18例及GSS综合征4例。分析结果表明，医源性CJD的传播率最高(100%)，库鲁次之(95%)，散发性CJD也较高(90%)，大多数家族性疾患的传播率较低(68%)。
人们当前普遍关注的问题是疯牛病能否传染给人，直接回答这一问题是有困难的，因为不可能把动物大脑浸液接种给人，而且需要观察的潜伏期很长才有可能作出结论。有大量关于种属屏障(species barrier)的研究资料，实验结果表明，小鼠PrP基因在254个氨基酸中有16个不同于田鼠基因，给转基因小鼠接种小鼠PrPSC时，会制造更多的小鼠PrPSC，当接种田鼠PrPSC时，也会制造田鼠PrPSC，但优先与同种或序列相近的PrPC相互作用，说明种属屏障并不严格〔2〕。绵羊与牛的PrP基因仅有7个密码子的差别，故而羊瘙痒症易于传播给牛，而人与牛的PrP基因之间有30个以上的密码子差别，故而有些学者认为牛传播给人的可能性较小，但人PrPSC可传播给田鼠已经证实〔2〕。人与小鼠的PrP基因有28个密码子的差别，把CJD或GSS综合征患者的脑组织接种到转人类部分PrP基因的小鼠，发现比携带人类全部PrP基因的小鼠发病更快，频率更高，说明PrP分子核心成分的相似性在促进发病的地位更为重要〔2〕。
过去认为朊毒体病大多发生于60岁以上，以往在英国报道的散发性CJD患者中，仅有2例青年(16及18岁)〔10，11〕。近来Howard等〔8〕又报道1例经额叶活检及尸检证实28岁妇女患不典型CJD。Will等〔12〕报道10例英国青年患变异型CJD之后，Chazot等〔13〕又报道1例26岁法国男性患CJD，他们认为这类患者虽与牛无接触史，但曾经与牛肉的接触或进食疯牛肉可能是发病原因。并认为既使牛与人之间有高度有效的种属屏障，也不能排除大量接触过BSE的人群中，少部分易感者已被感染的可能〔8〕。近期在有疯牛病的英国牛群中两个饲养员死于CJD的事实，已引起关注〔2〕。
到1997年2月底，至少证实有17例新变异型CJD(简称nvCJD)患者〔14〕。
Collinge等〔15，16〕的研究不仅证明表达人类PrP的转基因小鼠，除表达小鼠PrP之外，也可产生人类PrPSC并发生朊毒体病，而且发现从各种CJD病例获得的PrP，经蛋白酶K处理后的蛋白印迹试验(western blot)，可将这类PrP分为四型(株)。唯独nvCJD患者PrPSC的电泳条带(第4型)与自然传播的BSE非常类似，因而认为疯牛病可能是人类nvCJD的传染来源。
以往对于朊毒体病的确诊主要依靠脑活检或尸检。目前已有可能利用抗大脑蛋白质14-3-3的单克隆抗体对患者的脑脊液进行免疫学筛选及初步诊断〔17〕，或利用扁桃体活检明确诊断〔18〕。关于朊毒体的研究已取得不少重要进展，除传统上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。此项研究已获得1997年度诺贝尔医学奖。

作者单位：400038 重庆，第三军医大学西南医院传染病专科中心

参考文献

1 Prusiner SB.Molecular biology of prion diseases.Science,1991,252:1515-1521.
2 Prusiner SB.The prion disease.Scientific American,1995,272:30-37.
3 Griffith JS.Self-replication and scrapie.Nature,1967,215:1043-1044.
4 Hope J.Mice and beef and brain diseases.Nature,1995,378:761-762.
5 Cohen FF,Pan KM,Huang Z,et al.Structural clues to prion replication.Science,1994,264:530-531.
6 Brown P,Kenney K,Little B,et al.Intracerebral distribution of infectious amyloid protein in spongiform encephalopathy.Ann Neurol,1995,38:245-253.
7 Goldfarb LG,Petersen RB，Tabaton M,et al.Fatal familial insomnia and familial Creutzfeldt-Jakob disease.Disease phenotype determined by a DNA polymorphism.Science,1992,258:806-808.
8 Howard RS,Collinge J,Rossor MN,et al.Creutzfeldt-Jakob disease in a young woman.Lancet,1996,347:945-948.
9 Brown P,Gibbs CJ,Rodgers-Johnson P,et al.Human spongiform encephalopathy:the national institutes health series of 300 cases of experimentally transmitted disease.Ann Neurol,1994,35:513-529.
10 Bateman D,Hilton D,Love S,et al.Sporadic Creutzfeldt-Jakob disease in a 18-year-old in the UK.Lancet,1995,346:1155-1156.
11 Britton TC,Al-Sarraj S,Shaw C,et al.Creutzfeldt-Jakob disease in a 16-year-old in the UK.Lancet,1995,346:1155.
12 Will RG,Ironside JW,Zeidler M,et al.A new variant of
Creutzfeldt-Jakob disease in the UK.Lancet,1996,347:921-925.
13 Chazot G,Broussolle E,Lapras CI,et al.New variant of
Creutzfeldt-Jakob disease in a 26-year-old French man.Lancet,1996,347:1181.
14 Connor S.Reporting of nvCJD cases in lay press.Lancet,1997,349:1704.
15 Collinge J,Palmer MS,Sidle KCL,et al.Transmission of fatal familial insomnia to laboratory animals.Lancet,1995,346:569-570.
16 Collinge J,Sidle KCL,Meads J,et al.Molecular analysis of prion strain variation and the aetiology of “new variant” CJD.Nature,1996,383:685-690.
17 Moussavian M,Zerr I,Kenney K,et al.The 14-3-3 brain protein and tansmissible spongiform encephalopathy.New Engl J Med,1997,336:873-874.
18 Hill AF,Zeidle M,Ironside J,et al.Diagnosis of new variant Creutzfeldt-Jakob disease by tonsil biopsy.Lancet,1997,349:99-100.

(本文编辑 李欣)
(收稿：1997-11-14 修回：1998-06-30)
参考资料：

特深沉

本论坛不负责科研攻关