小龍醫師館

讓人有無限想像空間的普利昂

　　Prp^sc是一類僅由蛋白質構成的物質，但Prp^sc與一般蛋白質不同，可自我複製，並具感染性，是引起某些傳染性海綿狀腦病的兇手，這些腦病包括狂牛症、羊搔癢症和人類克雅二氏病。 　　狂牛症(mad cow disease)，是由Prion引起的牛的一種進行性神經系統疾病，主要是通過餵食含有疾病的動物骨粉傳播，造成牛腦發生海綿狀病變，大腦功能退化，出現神經錯亂、運動失調，最後死亡。在人類，Prion可造成克雅二氏病(CJD)，被認為是通過食用帶有狂牛症的牛腦或組織而得病。那Prion到底是何方神聖呢? 　　Prp^sc是一類僅由蛋白質構成的物質(Prionis an infectious agent composed of protein in a misfolded form)，但Prp^sc與一般蛋白質不同，它可自我複製，並具感染性，經120 ~ 130℃加熱4小時、紫外線照射、甲醛消毒都無法把Prion殺滅，且對蛋白質水解酶(Protease)不敏感，不易被分解，僅對蛋白質強變性劑(如苯酚、尿酸)敏感。Prp^sc被認為是引起某些傳染性海綿狀腦病的兇手，這些腦病包括狂牛症、羊搔癢症和人類克雅二氏病。這些疾病造成腦與神經組織不可逆的後果，最後走向死亡(Prions are responsible for the transmissible spongiform encephalopathies in a variety of mammals, including bovine spongiform encephalopathy (BSE, also known as "mad cow disease") in cattle and Creutzfeldt–Jakob disease (CJD) in humans. All known Prion diseases affect the structure of the brain or other neural tissue and all are currently untreatable and universally fatal)。 　　早在1982年，Stanley B. Prusiner與其團隊純化了這種感染物質，它是一種被稱為PrP的特殊蛋白質組成的。Stanley提出「Prion」這個詞，是源自於「proteinaceous I nfectious」 (Stanley B. Prusiner announced in 1982 that his team had purified the infectious Prion, and that the infectious agent consisted mainly of a specific protein. Prusiner coined the word "Prion" as a name for the infectious agent. While the infectious agent was named a Prion, the specific protein that the Prion was composed of is also known as the Prion Protein (PrP), though this protein may occur both in infectious and non-infectious forms)。已往科學家認為，所有的病原體都必須有核酸可才能複製，並且組成蛋白質的二、三級結構必須由一級結構來決定，但這樣的觀點已經過時了。Stanley發現Prion(Prp^sc) (Scrapie)和一般蛋白質(Prp^c) (common or cellular)雖都具有相同的一級結構，但卻構成不同的二、三級構型，完全推翻了既往蛋白質的一級結構決定高級結構的定律。這項發現最終讓他在1997年獲得諾貝爾醫學獎的殊榮。

　　在每一個正常細胞中僅含一個細胞蛋白(Prp^c)基因，每一個基因僅含有一個外顯子(exon)；經製造出來的Prp^c藉由糖肌醇磷酯(glycoinositol phospholipid)與細胞膜連結，主要位於神經細胞的表面，它對蛋白質水解脢(Protease)有高度敏感性。Prp^c經過Protein Misfolding Cyclic Amplification (PMCA) reaction，形成的Prp^sc則具有致病性，Prp^sc的致病率是Prp^c的100,000倍。比較Prp^c與Prp^sc兩者胺基酸的組成都是一樣，但Prp^c與Prp^sc的蛋白質二級結構卻是不同：Prp^c的蛋白質二級結構主要是α-helix，幾乎沒有β-sheet；而改變後的Prp^sc之蛋白質二級結構卻是以β-sheet為主。Prion Protein (PrP)由254個a.a組成，經轉譯後修飾，形成209個a.a.的Prp^c或轉變為Prp^sc。至於Prp^sc如何誘發正常的Prp^c轉變其結構？目前多數主張“結晶理論”--- Prp^sc進入神經細胞後，取代原本的Prp^c，成為晶種，按指數成長速度(The incubation period of Prion diseases is determined by the exponential growth rate associated with Prion replication)，製造出蛋白質結構效仿Prp^sc的模式，製造出大量不正常的Protein，再通過不斷聚合，形成聚集纖維，然後在CNS細胞中堆積，最後破壞神經細胞。(Prions propagate by transmitting a misfolded protein state. When a Prion enters a healthy organism, it induces existing, properly- folded proteins to convert into the disease-associated, Prion form; the Prion acts as a template to guide the misfolding of more protein into Prion form. These newly-formed Prions can then go on to convert more proteins themselves; this triggers a chain reaction that produces large amounts of the Prion form)。 　　至於人體感染Prion的途徑有二：一是15%是體染色體遺傳(autosomal)，且為顯性(dominant)遺傳；二是後天感染：占多數，接受了已感染的物質，如受感染的食物、注射(如來源於人類腦垂體的生長激素GH)、器官移植(如角膜移植)，或消毒不徹底的腦部手術器械等。當一個正常的細胞接受了外來的Prp^sc，將會使原本正常的Prp^c轉變成Prp^sc，進而致病。 　　事實上，Prion存在於許多動植物中，科學家認為它存在可為它們的宿主帶來一些有用的價值。科學家發現，一個受病毒感染的苔蘚會傳播到另一個沒有受感染的苔蘚時，Prion可以形成一個屏障，將受感染的細胞侷限在局部，避免健康部分受到感染；也有科學家認為Prion與細胞分化有關，他們能夠刺激幹細胞分化，形成肌細胞和血球。這些有待進一步的研究。

普利昂、Prion、狂牛症、蛋白質、羊搔癢症、人類克雅二氏病、基礎醫學資訊館