朊病毒
朊病毒，亦称朊粒（prion）是一种由宿主细胞基因编码的、构象异常的蛋白质，其不含核酸，具有自我复制能力和传染性。朊粒是人和动物传染性海绵状脑病（transmissible spongiform encephalopathy，TSE）的病原体。分子量为27-30kDa，在电镜下呈纤维状或杆状，直径10-20nm，长100-200nm。朊粒对热、蛋白酶k、辐射、紫外线及常用化学消毒剂有很强的抗性。灭活朊粒是采取化学处理和高压蒸汽灭菌相结合的方法。
1982年，美国学者Prusiner SB首次证实羊瘙痒病致病因子的本质是一种传染性蛋白颗粒（proteinaceous infectious particle），并将其命名为“prion”。简称朊粒或朊蛋白或朊病毒。朊粒存在于感染的人和动物组织中，具有致病性和传染性。感染朊粒的动物和人均可成为传染源，朊粒病的传播途径为消化道传染和医源性传染。人群普遍易感，感染朊粒后，尚未发现保护性免疫产生。朊粒病潜伏期长，可达数年甚至十年之久，一旦发病，病程呈亚急性、进行性发展，最终死亡。临床表现以痴呆、脊髓小脑性共济失调、震颤等中枢神经系统症状为主。人类常见朊粒病主要有库鲁病、克-雅病、变异型克-雅病、格斯特曼–斯特劳斯勒–申克综合征和致死性家族性失眠症，动物常见的朊粒病有羊瘙痒病、牛传染性海绵状脑病俗称“牛海绵状脑病”等。
朊粒病的临床诊断需依靠流行病学、临床表现、脑组织神经病理检查以及脑脊液中的生物标记物14-3-3蛋白的检测等，朊粒病的确诊需在脑组织中检出致病因子PrPSc。朊粒病尚缺乏特效治疗，主要措施为支持治疗。通过管理传染源、切断传播途径和保护易感人群的方式对朊粒病进行预防。
命名
1982年，美国一位学者Prusiner SB首次证实羊瘙痒病致病因子的本质是一种传染性蛋白颗粒（proteinaceous infectious particle），并将其命名为“prion”。简称朊粒或朊蛋白或朊病毒。1983年在意大利召开的“植物和动物的亚病毒病原”国际学术会议上，正式将朊粒及类病毒与拟病毒通称为亚病毒。
历史
1954年兽医病理学家Sigurlson在冰岛发现一种羊患疾病瘙痒病（痒病），该病主要侵犯中枢神经系统，病理变化是脱髓鞘和神经细胞脱失。由于该病潜伏期长，遂首先提出慢感染（slow infection）的概念，并提出有关慢发感染的四个主要特征：（1）潜伏期长达数月至数年；（2）进行性发展直至死亡；（3）病理变化限于单一的脏器；（4）天然宿主通常限于单一的种系。
1956年美国学者Gajduesk DC与Zigas赴澳属巴布亚新几内亚，在东部高地的Fore部落考察，发现当地人群流行一种家族性震颤病，当地语言叫库鲁病（库鲁）。该地区属石器时代，盛行一种礼仪性食尸恶习（ritual cannibalism），以表示对死者的尊敬和悲痛。家庭主妇在家用石刀割下死尸头，与孩子们一起食用，并用之涂抹头面部。Gajduesk认为库鲁病的传染源有可能通过角膜或破损的皮肤、粘膜而传播。经取缔这一仪式后，新发病例已绝迹，挽救了这一民族。
1959年Klatzao、Gajdusek和Zigas注意到库鲁病和克雅二氏病（Creutzfeldt-Jakob disease，克-雅病）之间有相似的神经病理学变化。同年，Hadlow认为库鲁病和羊瘙痒病之间有相似的神经病理学改变，并提出库鲁病在经过长潜伏期之后，可能由实验动物传播。
1968年，Gajdusek和Gibbs成功地建立了库鲁病和克-雅病的实验动物模型（无尾猿、猴）。因此Gajdusek获得1976年的诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他在这一领域研究的杰出贡献。之后许多国家就这一课题展开了更广泛的研究，美国国立卫生研究院Gajdusek和Gibbs领导的实验室及加利福尼亚大学Prusiner领导的实验室所做的工作走在前列。1997年，由于Prusiner在朊粒研究方面的贡献而获得诺贝尔生理学或医学奖。
病原学
生物学性状
朊粒的本质是异常折叠的朊蛋白（PrPSc），为一种不含核酸和脂类的疏水性糖蛋白，分子量为27-30kDa。电子显微镜下朊粒呈纤维状或杆状（直径约10-20nm，长约100-200nm），称为羊瘙痒病相关纤维（羊搔痒症 associated fibril，SAF）。在某些人和动物TSE的脑组织中，朊粒可聚集形成光学显微镜下可见的淀粉样斑块。
人类和多种哺乳动物的染色体中存在着编码朊蛋白的基因，例如人类PrP基因定位于第20号染色体，小鼠PrP基因位于第2号染色体，两者的同源性高达90%。人类PrP基因全长20kb，包括2个外显子和1个内含子，在正常情况下，PrP基因编码细胞朊蛋白（cellular prion protein，PrPC）。
PrPC是一种正常的糖基化膜蛋白，人类PrPC由253个氨基酸组成，通过糖基磷脂肌醇（GPI）锚定于细胞膜表面，在多种组织尤其是中枢神经系统神经元中普遍表达。PrPC的分子构象主要以α螺旋为主，对蛋白酶k敏感，可溶于非变性去污剂，对人和动物没有致病性，也没有传染性。
某些因素作用可引起PrPC错误折叠，致使其构象发生异常改变，形成具有致病作用的羊瘙痒病朊蛋白（羊搔痒症 prion protein，PrPSc），即朊粒。此时PrPSc的分子构象以β折叠为主，仅存在于感染的人和动物组织中，对蛋白酶K有抗性，具有致病性和传染性。PrPSc是PrPC的同源异构体（isoform），两者均由同一染色体基因编码，其氨基酸序列相同，但空间结构不同。
能促使PrPC转变为PrPSc的主要因素有：
朊粒对物理化学因素有很强的抵抗力：对热有很强的抗性，20分钟121.3℃条件下不能灭活朊粒，需要134℃大于2小时才能使其失去传染性；对蛋白酶k不敏感。此外，朊粒对辐射、紫外线及常用化学消毒剂也有很强的抗性。灭活朊粒是采取化学处理和高压蒸汽灭菌相结合的方法，条件是室温20℃下用1mol/L氢氧化钠溶液作用1小时后，再置于高压蒸汽灭菌器（134℃，≥2小时）灭活朊粒。
朊粒可在某些来源于神经组织的细胞系中增殖，如小鼠神经母细胞瘤细胞Neuro2a、大鼠嗜铬细胞瘤细胞PC12等。已成功建立了猩猩、猕猴、小鼠、地鼠、转基因鼠等动物感染模型。
致病性
朊粒病是一种慢性、进行性和致死性的中枢神经系统变性脑病，即传染性海绵状脑病（TSE）。
潜伏期
朊粒病的共同特点是潜伏期长，可达数年甚至十年之久，一旦发病，病程呈亚急性、进行性发展，最终死亡。
病理学特征
PrPC转变为PrPSc是疾病发生的基本条件，变构的朊蛋白PrPSc能在中枢神经系统中大量增殖、积聚，并引起该系统的慢性、进行性、退行性病理改变。病理学特征表现为脑皮质神经元空泡变性、死亡，星形神经胶质细胞增生，脑皮质疏松呈海绵状，并有淀粉样斑块形成，脑组织中无炎症反应。
免疫学特征
朊粒分子量小，免疫系统不能识别氨基酸序列一致但构象不同的PrPC和PrPSc，因此PrPSc不能刺激机体产生相应的免疫反应，被感染的人或动物不产生特异性抗体和细胞免疫反应，免疫原性低。
致病机制
PrPSc具有神经毒性；这种蛋白或其片段在神经元内的积聚导致凋亡和细胞死亡。折叠不正确的PrP被以一种逆行形式运输至细胞质降解。细胞质中即使少量的这种蛋白也具有高度的神经毒性，这种积聚是朊粒病发病机制的重要步骤。
朊粒的致病过程是：首先经过一定传播途径（如进食患病动物的肉和内脏）侵入机体并进入脑组织，经神经细胞轴突在脑组织内散播。PrPSc抵抗蛋白酶的消化，并按指数形式复制和增长，PrPSc沉积于神经元溶酶体内，导致被感染的脑细胞损伤、凋亡和坏死，释出的朊粒又侵犯其他脑细胞，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，这就是所称的海绵状脑病。研究表明只有PrPSc蓄积的区域发生神经变性改变，PrPSc蓄积量较高的区域，其相应的空泡形成数量亦较多。朊蛋白通过自身构象转变，形成可传播的介质，并引发个体内核群体间相关事件延续的现象，称为朊粒现象（prion phenomenon）。
在上述基础上，研究者们在进一步探讨机体如何监控蛋白质构型、如何处理错误折叠的蛋白质，在治疗中如何稳定正常蛋白质中的α螺旋，抑制它向β-折叠转化，以保持蛋白质构型的稳定不变，从而有效控制这种致死性感染。
传播机制
传染源
感染PrPSc的动物和人，或由于PrP基因变异产生PrPSc的动物和人均可成为传染源。
传播途径
人和动物均可通过进食含有朊粒的宿主组织及其加工物而感染，尤其是脑组织。例如健康牛吃了含朊粒的病畜内脏加工物而感染牛海绵状脑病；人通过进食库鲁病患者的内脏和脑组织而感染库鲁病；人类新变异型克-雅病可能是因为食用患有BSE（疯牛病）病牛的牛肉所致。
人体的各种组织含有朊粒的可能性不同，危险性也不同，其中脑、脊髓、眼组织具有较高传染性。部分克-雅病患者就是通过医源性途径而感染，如器官移植（角膜、硬脑脊膜）、应用垂体来源激素（如生长激素、促性腺激素等）、接触污染的手术器械。
易感人群
普遍易感。感染朊粒后，尚未发现保护性免疫产生。
临床表现
朊粒病患者临床表现以痴呆、共济失调、震颤等中枢神经系统症状为主。
根据感染的来源不同，可将人类朊粒病分为传染性、遗传性和散发性三种类型。传染性朊粒病是由于外源性朊粒感染所致，包括库鲁病、医源性克-雅病及与牛海绵状脑病相关的变异型克-雅病；遗传性朊粒病与宿主PrP基因突变有关，包括家族性克-雅病、GSS（格斯特曼–斯特劳斯勒–申克综合征）和FFI（致死性家族性失眠症）；散发性朊粒病的发病机制尚不明确，可能与PrPC自身性异常折叠有关，如散发性克-雅病的发生。
朊粒病的临床特点为：1.潜伏期长，可达数年或十数年至数十年；2.临床上主要表现为中枢神经系统的异常；3.病情可进展迅速，很快导致死亡。
库鲁病
库鲁病（Kuru disease）是一种亚急性、进行性小脑和脑干退行性病，是一种古老的人类传染性海绵状脑病。此病仅发生于大洋洲巴布亚新几内亚高原Fore部落里的土著人，由美国学者Gajdusek DC等于1957年首先报道。库鲁病潜伏期为4-30年或更长，通常较少累及大脑皮质，发病后常在6-9个月内死亡。此病多发于妇女和儿童，主要由于妇女和儿童食用已故亲人的脑组织所致。
库鲁病的临床过程可分为三个阶段：
克-雅病
克-雅病（Creutzfeld-Jakob disease，克雅二氏病）是人类最常见的传染性海绵状脑病，由Creutzfeld和Jakob两位神经病理学家分别于1920年1921年首先报道，故名为克-雅病。此病呈世界性分布，男、女性之比为1:1.2，常累及50-75岁人群，平均发病年龄为65岁左右，潜伏期15个月至10年。典型临床表现为进行性发展的痴呆、肌痉挛、小脑脊髓小脑性共济失调、运动性失语，并迅速发展为半瘫、癫痫，甚至昏迷。患者最终死于感染或中枢神经系统功能衰竭。其病理学改变与库鲁病相似
根据病因不同，可将克-雅病分为散发性、家族性和医源性三种类型。散发性克-雅病较常见，约占克-雅病的85%，其病因不明，在散发性克-雅病患者中尚未鉴定出PrP基因的突变。家族性克-雅病约占15%，具有家族性常染色体的显性遗传，患者家族中都有PrP基因的突变。克-雅病患者的某些组织或器官中（尤其是神经、淋巴组织）中含有朊粒，可污染医疗器械，通过医源性途径传播。因此医源性克-雅病与临床诊疗过程中的朊粒污染有关，如外科手术尤其是神经外科手术器械灭菌不彻底、角膜或硬脑膜等器官移植或注射从人尸体垂体提取制备的生长激素与促性腺激素等。
克-雅病典型病程可分为以下三个阶段：
变异型克-雅病
变异型克-雅病（variant 克雅二氏病，vCJD）是1996年3月由英国克-雅病监测中心首先报道的一种新现人类传染性海绵状脑病。变异型克-雅病与典型克-雅病在易感年龄、临床症状与病程、脑电图、影像学以及病理学改变等方面均有明显不同，故将该病称为变异型克-雅病。研究证实变异型克-雅病的发生与牛海绵状脑病密切相关，与病牛接触或进食病牛肉，是变异型克-雅病的最主要发病原因。绝大多数患者发生于疯牛病高发的英国等国家，患者病变组织中PrPSc与疯牛病的PrPSc相同，患者脑组织和病理学特征亦与疯牛病很相似。
该病与克-雅病的主要区别为：
研究提示人PrP基因的129位密码子的多态性与人类对牛海绵状脑病致病因子的易感性有关，变异型克-雅病患者大多数129位密码子为纯合子蛋氨酸。疯牛病克跨越“种间屏障”的传播与物种间PrP蛋白序列的相似性有一定关系。
格斯特曼综合征
格斯特曼–斯特劳斯勒–申克综合征（GSS）是一种罕见的人类传染性海绵状脑病，为常染色体显性遗传疾病，主要与PrP基因102位密码子突变（脯氨酸突变为亮氨酸）有关。其流行率仅千万分之一，患者存活时间相差较大，从2个月到12年不等，一般5年左右发展至死亡。特征是小脑退行性变症状伴有不同程度的痴呆。小脑症状包括动作笨拙、动作失调和共济失调步态。感觉迟钝、反射减退，下肢近端肌肉无力也常是早期症状。一般无肌阵挛表现。由于家族和个体的差异，患者是否出现痴呆及痴呆的程度也不一样。病理特征为脊髓小脑束和皮质脊髓束变性，广泛淀粉样沉淀和海绵样变。
致死性家族性失眠症
致死性家族性失眠症（FFI）是1986年新发现的一种非常罕见的常染色体显性遗传性朊粒病，主要为PrP基因在178位氨基酸由天门冬氨酸突变为天冬酰胺造成。呈亚急性经过，通常见于成人，发病年龄在25-61岁之间（平均48岁）。临床表现为进行性难治性失眠，患者失去正常生理节律的睡眠模式。失眠可长达数周至数月，随之出现进行性脑神经功能紊乱和运动障碍，还可出现高血压、高热等交感神经极度活跃及泌乳素、生长激素生理节律丧失等内分泌紊乱的临床表现。从发病到死亡通常为6-32个月，平均14个月。病理表现为丘脑的损伤。
诊断检查
朊粒病的临床诊断可根据流行病学、临床表现、脑组织神经病理检查以及脑脊液中的生物标记物14-3-3蛋白的检测等，但此病的确诊需在脑组织中检出致病因子PrPSc。
免疫学检查
分子生物学检查
另外，实时振荡诱变实验能够更加快速和灵敏地检测人血液和脑脊液中的微量PrPSc，是开发的一种新型技术，有望用于人类克-雅病的早期诊断。
鉴别诊断
朊粒感染本质上均为中枢神经系统的进行性退行性疾病，具有相似又独特的临床表现。病理学检查及通过免疫组化或分子生物学技术证实患者脑组织中PrPSc的存在，则能确诊朊粒病。朊粒感染应注意与其他神经系统疾病，如：阿尔兹海默症、多发性硬化症等相鉴别，其鉴别要点在于脑组织是否存在海绵状改变和PrPSc。
干预治疗
朊粒病尚缺乏特效治疗，主要措施为支持治疗。有关金刚烷胺、阿糖腺苷等可以稳定或改善病情的个别报道，尚待进一步证实。已报道阿昔洛韦、干扰素和两性霉素B对人朊粒病无效。
预防免疫
鉴于朊粒病尚无有效治疗，预防显得尤其重要。
管理传染源
由于医源性克-雅病大多是通过器官移植或使用生物制品所致，因此必须严格器官捐献的标准。朊粒病患者或任何神经系统退行性疾病患者、曾接受垂体来源激素治疗者、有朊粒病家族史者均不能作为器官、组织或体液的供体，不能作为献血员。对遗传性朊粒病家族进行监测，给予遗传咨询和产前筛查。
切断传播途径
医务工作者和科研人员，尤其护理、治疗朊粒病或怀疑有朊粒病患者的医务人员，以及外科医生和病理科医生应该保持皮肤无破损，并严格遵守安全程序。常规用于处理患者血液和体液的预防措施均应该遵循。欧美国家有关机构已提出，神经外科的手术器械应为一次性使用器械，以免导致克-雅病的传播。严格掌握输血指征，采用成分输血或输注去免疫细胞血。对可能感染朊粒人的血液、组织或器官不得用于生物制品的生产。
手术和病理器械应该进行严格消毒，以减少该病的传播。重复使用的医疗器械消毒的方法有：物理方法为132℃高压蒸汽灭菌60分钟；化学试剂有氢氧化钠、次氯酸钠和浓甲酸均可显著地减低污染物的传染性，常用1mol/L氢氧化钠溶液浸泡污染物1小时，可完全灭活感染因子。被朊粒患者或疑似感染朊粒患者组织污染的环境表明应采用10000mg/L的含氯化学消毒剂消毒，至少作用15分钟。
对从有牛海绵状脑病流行的国家进口活牛或牛肉或其制品，必须进行严格和特殊的检疫。禁止用牛羊等反刍亚目内脏，包括脑、脊髓、骨、肉等作为饲料喂养牛等动物。
鉴于朊粒感染危害严重且无有效治疗方法，应坚持积极预防为主。包括相关部门仔细查找和消除有可能导致朊粒传入的隐患，积极采取防范措施。同时也需要对我国的牛、羊等偶蹄目进行更大范围的朊粒感染的风险因子调查。
保护易感人群
疫苗尚在研制之中，也没有可供被动免疫的免疫球蛋白。
流行病学
库鲁病
库鲁病是第一种发现并详细研究的传染性神经退行性变疾病，也是人朊粒病研究的模型。库鲁病曾流行于巴布亚新几内亚的原始部落，当地有食用已故亲人脑组织以示对死者尊敬的习俗。19世纪50年代这种习俗被禁止后，库鲁病一度销声匿迹；对巴布亚新几内亚的强化检测系统在1996年7月和2004年6月发现了11例新发的库鲁病，提示一些病例的潜伏期可长达50余年之久。
克-雅病
克-雅病是最常见的人朊粒病，包括散发性克-雅病、家族性克-雅病和医源性克-雅病。绝大部分（85%-95%）克-雅病病例是散发性，其余5%-15%是家族性克-雅病，医源性克-雅病病例不足1%。
克-雅病遍布世界各地。散发性克-雅病的发病率约为1/100万，因此每1万人中就有约1例死亡。平均发病年龄是57-62岁，少数年轻或80岁以上病例也见报道。
生长因子相关的医源性克-雅病主要发生在法国，截至2016年已发现200余例患者；经由角膜移植感染医源性克-雅病患者主要发生在日本，共发现200余例。
变异型克-雅病
变异型克-雅病于1996年首次在英国报道，由于食入牛海绵状脑病牛肉而感染，之后发现变异型克-雅病还可通过输血传播。截至2005年4月，全球共报道165例变异型克-雅病，其中155例来自英联邦，7例来自法国，爱尔兰、意大利、加拿大和美国各1例。除了意大利的25岁女患者并没有到过英联邦或其他已知发生疯牛病的国家，其他病例都是出生于已知发生疯牛病的国家。截至2016年共有12个国家有变异型克-雅病的病例报道。截至2014年4月英国共诊断176例变异型克-雅病，其中3例由输血感染。截至2010年底，受影响最大的法国共报道25例变异型克-雅病。变异型克-雅病的发病率尚无一致的统计结果。
格斯特曼综合征
格斯特曼–斯特劳斯勒–申克综合征是一种少见的人朊粒病，发病率为每年1-10例/1亿人。好发年龄集中于中年（平均年龄43-48岁），老年病例也可见报道。
致死性家族性失眠症
致死性家族性失眠症最早发现于意大利家庭，全世界均有报道。该病是一种能够迅速致死性的疾病，平均病程13个月，多见于中年人（平均35-61岁）。
相关人物
盖达塞克（D. Carleton Gajdusek）
Gajdusek（1923-2008）于1923年9月9日出生于纽约州的杨克思（Yonkers）。通过对库鲁病的实地研究，Gajdusek指出库鲁病是通过对已故亲属尸体的仪式性饮食传播的。20世纪60年代，通过动物实验，他建立实验模型成功将库鲁病传染给了黑猩猩，证实库鲁病的病原体是一种从前未发现的传染性病原体。他因在传染病起源和传播新机制的发现而获得1976年的诺贝尔生理学或医学奖。
普鲁西纳（Stanley B. Prusiner）
Prusiner于1942年5月28日出生于美国爱德华州的德梅因（Des Moines）。1982年Prusiner分离出了一种传染性病原体，他给这种具有传染性的蛋白质命名为朊粒（prion），不仅确认了编码朊粒的基因，还证实朊粒也存在于健康的人和动物中。Prusiner表明，朊粒的折叠方式与正常蛋白质不同，朊粒的异常折叠方式会转移至正常蛋白之上。1997年Prusiner获诺贝尔生理学或医学奖，获奖原因是他在朊粒上的研究为朊粒的感染机制提供了新的理论。
参考资料
D. Carleton Gajdusek.The Nobel Prize.2024-06-16
Stanley B. Prusiner.The Nobel Prize.2024-06-16