普里昂是一种异常折叠的蛋白质,能够诱导正常变种的蛋白质发生错误折叠,最终导致细胞死亡。这些蛋白质所引发的病症被称为可传染性海绵状脑病(TSEs),无论是对人类还是动物,都是致命且具传染性的神经退行性疾病。普里昂可以由基因突变、自发性错误折叠,或是接触已经错误折叠的蛋白质而导致,其异常的三维结构能在其他蛋白质中推动错误折叠的进程。
普里昂的名词来源于“蛋白质感染性颗粒”(proteinaceous infectious particle),与其他传染性病原体如病毒、细菌及真菌不同,普里昂并不含有核酸(DNA或RNA)。
目前其中一种主要的普里昂蛋白(PrP)是一种天然存在的蛋白质,其具体功能仍不甚明了。普里昂已被假设为许多TSE的病因,包括羊的剃毛病、鹿的慢性消瘦病(CWD)、牛的海绵状脑病(BSE,俗称“疯牛病”)以及人类的克雅二氏病(CJD) 。所有已知的哺乳动物普里昂病均会影响大脑或其他神经组织的结构,这些疾病的进展性质使其没有已知的有效治疗,并且总是致命的。
在2015年之前,所有已知的普里昂病都被认为是由PrP所引起,然而后来发现一种新的普里昂形态—α-突触核蛋白,被认为与多系统萎缩(MSA)有关。普里昂为一种内在无序蛋白,若无法与特定伴侣,例如其他蛋白质结合,则会持续改变构象。当一个普里昂与另一个构象相同的蛋白质结合后,其结构得以稳定化,并可形成纤维,导致异常的蛋白质聚集,称为淀粉样蛋白(amyloids)。这些淀粉样蛋白将在感染组织中累积,造成损害与细胞死亡。
由于普里昂具有结构稳定性,这使其对化学或物理试剂的变性抵抗力非常强,这不仅使得清除和隔离更为复杂,还引发了对医疗器材中可能存在的医源性传播的担忧。
普里昂主要由主要的普里昂蛋白(PrP)的错误折叠形式组成,这种蛋白在各种动物的体内是自然存在的。感染性普里昂所具有的结构不同并能抵抗蛋白酶的降解,正常形式的蛋白质被称为PrPC,而感染形式为PrPSc。 PrPC能够与铜离子结合,这一特性被认为与其抗氧化性有关。
PrPSc 是具有β-折叠结构的异常普里昂,能促使正常的PrPC转变为感染性形式,并且每次都会导致普里昂病的发生。
普里昂疾病透过聚集在中枢神经系统的细胞外,形成我们称之为淀粉样蛋白的斑块,这会破坏正常的组织结构,最终导致神经功能丧失。虽然普里昂病的潜伏期相对较长(通常在5到20年之间),但一旦出现症状,疾病进展迅速,最终导致脑部损害与死亡。
影响不同哺乳动物品种的普里昂疾病是相似的,而由于不同物种之间在PrP上的微小变异,普里昂病通常难以在物种之间传播。克雅二氏病的变异形式被认为是因为普里昂从感染牛的肉类进入人类体内所引起的。
普里昂疾病的出现方式可分为三种:获得性、家族性或自发性。大多数人类的普里昂病被分类为自发性的克雅二氏病。对通用PrP基因的研究显示,位于129位点上的一个多态性与sCJD易感性之间存在着关联。
普里昂的传播主要是通过摄取受感染的食物,普里昂可能通过死去动物的遗体、尿液、唾液及其他体液被沉积在环境中,长期存在于土壤中。
近年来,有研究指出植物也可能成为普里昂的载体,这意味着环境中的普里昂数量可能在逐渐增加。
普里昂的灭活过程十分困难,因为它们对热、放射、及常用的消毒剂等都有较强的抵抗力。有效的灭活方法包括氢氧化钠、羟基氯等化合物来破坏普里昂的结构,进而降低其感染性。世界卫生组织也给出了多种消毒建议,确保手术器械不受到普里昂感染。
总结来说,普里昂的特殊性质及其对于医疗及环境卫生的潜在威胁使得对普里昂的了解成为必要课题。随着我们对这些怪异蛋白质的深入研究,我们能否找到有效的对策以避免这些致命疾病的传播呢?