狂牛症与感染性蛋白质课件.ppt

1、狂牛症與感染性蛋白質狂牛症與感染性蛋白質內容內容感染性蛋白質的基本性質感染性蛋白質的基本性質感染性蛋白質的研究歷史感染性蛋白質的研究歷史感染性蛋白質的分子特性感染性蛋白質的分子特性感染性蛋白質的變性假說感染性蛋白質的變性假說狂牛症與庫甲氏症狂牛症與庫甲氏症變異型庫甲氏症的流行統計資料變異型庫甲氏症的流行統計資料感染性蛋白質的檢測方法感染性蛋白質的檢測方法治療與結語治療與結語Prion 感染性蛋白質：不尋常的慢性病毒感染性蛋白質：不尋常的慢性病毒(普粒子或普恩蛋白質普粒子或普恩蛋白質)海綿狀腦病變海綿狀腦病變 spongiform encephalopathies慢性神經性退化疾病慢性神經性退化

2、疾病克魯症克魯症 kuru disease 顫抖症顫抖症庫甲氏病庫甲氏病 Creutzfeldt-Jakob disease,CJD古氏曼症古氏曼症 Gerstmann-Straussler-Scheninker,GSS致命的家族性失眠症致命的家族性失眠症 fatal familial insomnia,FFI羊搔癢症羊搔癢症 scrapie牛的海綿狀腦病變牛的海綿狀腦病變 mad cow disease 狂牛症狂牛症鹿、糜鹿、騾慢性消耗性疾病鹿、糜鹿、騾慢性消耗性疾病傳播性貂病變傳播性貂病變 transmissible mink encephalopathy病毒與病毒與Prions的比較的比

3、較 病毒病毒 Prion 可過濾性、傳染性可過濾性、傳染性 Yes Yes具有核酸具有核酸 Yes?形狀確定（形狀確定（TEM）Yes No 具有蛋白質具有蛋白質 Yes Yes被去活化被去活化 福馬林福馬林 Yes No 蛋白質水解酵素蛋白質水解酵素 某些某些 No (?)加熱加熱 大部分大部分 No UV Yes No疾病疾病 細胞病變細胞病變 Yes No 潛伏期潛伏期 依病毒依病毒 長長 免疫反應免疫反應 有有 無無 干擾素的產生干擾素的產生 有有 無無 發炎性反應發炎性反應 有有 無無 Daniel Carlton Gajdusek 賈久斯克賈久斯克 1923 出生出生New Yor

4、k 1957 參與參與Kuru研究工作研究工作 1976 獲得諾貝爾醫學獎獲得諾貝爾醫學獎 Stanley B.Prusiner 1997年諾貝爾醫學獎得主年諾貝爾醫學獎得主 1942 美國中西部出生美國中西部出生 1972 擔任神經科住院醫師擔任神經科住院醫師 1982年發表於年發表於Science的論文的論文 引起羊搔症的傳染性新蛋白質粒子引起羊搔症的傳染性新蛋白質粒子 Prion：一種不含核酸的傳染性蛋白質或：一種不含核酸的傳染性蛋白質或 少量核酸外圍包有緊密的蛋白質外殼少量核酸外圍包有緊密的蛋白質外殼Kuru症（又名顫抖症）症（又名顫抖症）Kuru 顫抖，新幾內亞顫抖，新幾內亞Fore

5、族。病患族。病患婦人與小孩婦人與小孩 漸消瘦步不穩，不自主顫抖、痙笑，一年內死亡漸消瘦步不穩，不自主顫抖、痙笑，一年內死亡1956 Gajdusek以流行病學研究以流行病學研究 Fore族特殊葬禮儀式族特殊葬禮儀式 將將Kuru症死者之腦取液注射於各種實驗動物腦內症死者之腦取液注射於各種實驗動物腦內 大猩猩注射後，大猩猩注射後，18-38個月發生與個月發生與Kuru臨床相似臨床相似 病症首次證實病症首次證實Kuru為傳染性的疾病。為傳染性的疾病。從從Kuru經經CJD到到Alzheimer病？病？CJD病理變化與病理變化與Scrapie，Kuru相似相似-海棉狀腦海棉狀腦病變病變具有慢性傳染性

6、，傳染物質到底是什麼？具有慢性傳染性，傳染物質到底是什麼？早期，認為這是一種遲發性感染早期，認為這是一種遲發性感染Slow infection區分一般病毒感染，稱為區分一般病毒感染，稱為Slow virus infection 傳染物質一直未被分離，歸屬為非傳統病毒。傳染物質一直未被分離，歸屬為非傳統病毒。1982年年 Prusiner發現發現Scrapie之傳染物質為之傳染物質為Scrapie-specific amyloid protein而稱之而稱之“Prion”protein”Gajdusek研究小組轉研究老人癡呆症致病機轉。研究小組轉研究老人癡呆症致病機轉。羊搔癢症羊搔癢症 Scra

7、pie Scrapie流行於英國及歐洲大陸有流行於英國及歐洲大陸有200多年歷史多年歷史羊的一種漸進性神經系統退化症羊的一種漸進性神經系統退化症。症狀：步態失衡，顫抖，終而死亡症狀：步態失衡，顫抖，終而死亡 病程：病程：身體到處刮擦，因而稱為身體到處刮擦，因而稱為Scrapie。無感染症狀，無發炎反應，無感染症狀，無發炎反應，大腦皮質呈海棉般鬆散空泡（海棉樣腦病）大腦皮質呈海棉般鬆散空泡（海棉樣腦病）1899 學者進行傳染實驗學者進行傳染實驗1936 再度被證實可傳染再度被證實可傳染“Prion”proteinaceous and infectiousPrPC:Prion Protein Cy

8、tosol 正常的蛋白質正常的蛋白質PrPSc:Prion Protein Scrapie 不正常蛋白質不正常蛋白質動物模型的建立動物模型的建立早期：早期：1.5-2年收集實驗數據（需一年才發病）年收集實驗數據（需一年才發病）需需60隻老鼠、慢、冗長乏味、貴隻老鼠、慢、冗長乏味、貴 令人令人XXX.發展出倉鼠：發展出倉鼠：70天天 PrPC PrPSc病症首次證實Kuru為傳染性的疾病。身體到處刮擦，因而稱為Scrapie。Kuru 顫抖，新幾內亞Fore族。潛伏期 依病毒 長病症首次證實Kuru為傳染性的疾病。The efficiencies of these heterologous co

9、nversion reactions were similar but much lower than those of relevant homologous conversions.記憶喪失及混淆、慢性痴呆化、運動經失調、肌躍症、失明及喪失語言能。腦電圖未顯示典型的週期性棘波發病至死亡(月)6-18 9-35（電腦繪圖：姚裕評）Thus the inherent ability of these infectious agents of BSE and scrapie to affect humans following equivalent exposure may be finite

10、but similarly low.UV Yes No免疫反應 有 無干擾素的產生 有 無近十平均發生約為0.有70%的病患腦電波圖（EEG）會顯示出週期性的棘波感染性蛋白質的基本性質星膠質細胞增多，大腦組織為海綿。uk/EUROINDEX.免疫反應 有 無生理功能生理功能?KURUGSSBSEPrPc是變成是變成PrPsc的途徑有三種學說的途徑有三種學說 DNA 有點突變有點突變point mutation，具有遺傳性，具有遺傳性 DNA 無突變但無突變但 PrPC 因某種原因而主動變成因某種原因而主動變成 PrPSc 經注射或其他途徑進入體中的經注射或其他途徑進入體中的 PrPSc當模板當

11、模板1.，使使PrPC是變成是變成PrPSc，基因突變會引起此疾病基因突變會引起此疾病Models for the conformational conversion of cellular prion protein(PrPC)into scrapie prion protein(PrPSc).BSE vs vCJD牛海綿狀腦病變牛海綿狀腦病變 vs 變異型庫賈氏症變異型庫賈氏症 (狂牛症狂牛症)庫甲氏症與變異型庫甲氏症的比較庫甲氏症與變異型庫甲氏症的比較 CJD vCJD(variant)平均發病年齡平均發病年齡 65 29發病至死亡發病至死亡(月月)6-18 9-35 病原分佈病原分佈

12、腦組織腦組織 腦組織腦組織+淋巴組織淋巴組織 澱粉樣斑更多澱粉樣斑更多發生地區發生地區 全球全球 狂牛症疫區狂牛症疫區臨床症狀及神經病理特點臨床症狀及神經病理特點臨床症狀臨床症狀記憶喪失及混淆、慢性痴呆化、運動神經失調、記憶喪失及混淆、慢性痴呆化、運動神經失調、肌躍症、失明及喪失語言能。肌躍症、失明及喪失語言能。神經病理學特點神經病理學特點大腦皮質產生空狀退化。大腦皮質產生空狀退化。神經元細胞壞死及減少。神經元細胞壞死及減少。星狀膠質細胞增多，大腦組織為海綿狀。星狀膠質細胞增多，大腦組織為海綿狀。新型庫賈氏病（新型庫賈氏病（new variant form of CJD）臨床）臨床病徵病徵顯現

13、焦慮、憂鬱、退縮等精神方面的症狀及其顯現焦慮、憂鬱、退縮等精神方面的症狀及其他行為上的改變，並出現神經學上的異常他行為上的改變，並出現神經學上的異常在症狀出現數週或數月內，出現進行性小腦症在症狀出現數週或數月內，出現進行性小腦症候群候群健忘或其他記憶缺損，且疾病末期出現失健忘或其他記憶缺損，且疾病末期出現失智症智症疾病末期出現肌躍症或舞蹈症疾病末期出現肌躍症或舞蹈症腦電圖未顯示典型的週期性棘波腦電圖未顯示典型的週期性棘波病毒與Prions的比較（電腦繪圖：姚裕評）具有核酸 Yes?This has raised serious concerns that BSE may have spread

14、 to humans,putatively by dietary exposure.症狀：步態失衡，顫抖，終而死亡Models for the conformational conversion of cellular prion protein(PrPC)into感染性蛋白質的檢測方法We show that 140 PMCA cycles leads to a 6,600-fold increase in sensitivity over standard detection methods.uk/EUROINDEX.(普粒子或普恩蛋白質)1995 英國出現第一例vCJD病患感染性蛋白質的

15、變性假說記憶喪失及混淆、慢性痴呆化、運動經失調、肌躍症、失明及喪失語言能。澱粉樣斑更多Daniel Carlton Gajdusek 賈久斯克1980 1996住過英國超過6個月致命的家族性失眠症 fatal familial insomnia,FFI記憶喪失及混淆、慢性痴呆化、運動經失調、肌躍症、失明及喪失語言能。傳播性貂病變 transmissible mink encephalopathyThe development of highly sensitive assays for biochemical detection of PrPSc in blood is a top prior

16、ity for minimizing the spread of the disease.庫賈氏病（庫賈氏病（CJD）臨床病徵）臨床病徵發病為亞急性，伴隨意識不清現象，之後發展發病為亞急性，伴隨意識不清現象，之後發展成進行性失智成進行性失智(dementia)症狀症狀產生多種運動失調等情形產生多種運動失調等情形病患晚期出現肌肉抽動，及併發多種神經症狀病患晚期出現肌肉抽動，及併發多種神經症狀有有70%的病患腦電波圖（的病患腦電波圖（EEG）會顯示出週期）會顯示出週期性的棘波性的棘波 國家國家初級感染者初級感染者次級感染（輸血）次級感染（輸血）1980 1996住過英國住過英國超過超過6個月個月英

17、國英國170(4)3(0)173法國法國25(0)-1愛爾蘭愛爾蘭4(0)-2義大利義大利2(1)-0美國美國3(0)-2加拿大加拿大1(0)-1日本日本1(0)-0紐西蘭紐西蘭3(0)-0西班牙西班牙3(0)-0葡萄牙葡萄牙2(0)-0沙烏地阿沙烏地阿拉伯拉伯 1(0)-0全世界變異型庫甲氏症全世界變異型庫甲氏症(vCJD)的統計（截至的統計（截至2010.7）http:/www.eurocjd.ed.ac.uk/EUROINDEX.htm國內近年來庫甲氏病每年罹患人數統計圖國內近年來庫甲氏病每年罹患人數統計圖國內監測計畫執行現況國內監測計畫執行現況臺灣地區自臺灣地區自1997年起，透過臺灣

18、神經學學會建年起，透過臺灣神經學學會建立通報及監測系統。截至立通報及監測系統。截至2008年年12月止，經審月止，經審查入可能或極可能之病共查入可能或極可能之病共204（含（含1980年年至至1996年病歷回溯調查），其中年病歷回溯調查），其中1經腦組織採經腦組織採檢確認。檢確認。近十年來平均年發生約為近十年來平均年發生約為0.5人人/百萬人。百萬人。臨床上，並未發現新型庫賈氏病臨床上，並未發現新型庫賈氏病(與與BSE相關相關者者)。2007年為使監測機制更為完備，將庫賈氏病納入年為使監測機制更為完備，將庫賈氏病納入第四法定傳染病第四法定傳染病 消毒方法消毒方法 PrPSc對熱、紫外線、射照射

19、及消毒劑均有對熱、紫外線、射照射及消毒劑均有很強的抵抗性，一般常用的物理或化學方法無很強的抵抗性，一般常用的物理或化學方法無效。效。132以上，持續小時以上的高壓蒸氣消毒法以上，持續小時以上的高壓蒸氣消毒法（steam autoclave）是有效的消毒方式。）是有效的消毒方式。在化學消毒方面，可使用在化學消毒方面，可使用5.0次氯酸鈉次氯酸鈉（NaOCl）以或）以或1N2N的氫氧化鈉（的氫氧化鈉（NaOH）作用作用1小時，但仍可能消毒不完全。小時，但仍可能消毒不完全。最好的做法是先使用化學消毒處理，再用高壓最好的做法是先使用化學消毒處理，再用高壓蒸氣消毒法進行消毒。蒸氣消毒法進行消毒。狂牛症的

20、起因狂牛症的起因:人違反自然法則人違反自然法則 大自然的反撲？大自然的反撲？1980 飼料工廠添加動物性蛋白質於牛飼料中飼料工廠添加動物性蛋白質於牛飼料中1984 開始出現狂牛症案開始出現狂牛症案1988 英國政府禁止牛飼料添加動物性蛋白質英國政府禁止牛飼料添加動物性蛋白質1990 歐洲各國跟進歐洲各國跟進1995 英國出現第一英國出現第一vCJD病患病患1998 美國政府禁止牛飼料添加動物性蛋白質美國政府禁止牛飼料添加動物性蛋白質潛伏期：狂潛伏期：狂 牛牛 症症 -牛隻牛隻 4 4 5 5 年年？變異型庫甲氏症變異型庫甲氏症 人人 7 7 8 8 年年？文楊嘉慧文楊嘉慧審稿台灣大學獸醫系名譽

21、教授賴秀穗審稿台灣大學獸醫系名譽教授賴秀穗 感染狂牛症的牛隻在各國陸續禁止餵食肉骨粉給牛隻吃後，感染狂牛症的牛隻在各國陸續禁止餵食肉骨粉給牛隻吃後，病牛數逐漸下降。在第一病牛發現約病牛數逐漸下降。在第一病牛發現約1010年後，人也出現年後，人也出現新型庫賈氏症。（電腦繪圖：姚裕評）新型庫賈氏症。（電腦繪圖：姚裕評）人對狂牛症的感受性以人對狂牛症的感受性以1515歲以前最強，超過歲以前最強，超過4040歲即歲即使吃進帶有狂牛症的肉品，幾乎不太可能得新型庫賈使吃進帶有狂牛症的肉品，幾乎不太可能得新型庫賈氏症。（電腦繪圖：姚裕評）氏症。（電腦繪圖：姚裕評）文楊嘉慧文楊嘉慧審稿台灣大學獸醫系名譽教授賴

22、秀穗審稿台灣大學獸醫系名譽教授賴秀穗 The efficiencies of these heterologous conversion reactions were similar but much lower than those of relevant homologous conversions.Thus the inherent ability of these infectious agents of BSE and scrapie to affect humans following equivalent exposure may be finite but similarly

23、low.Twenty cases of a clinically and pathologically atypical form of CreutzfeldtJakob disease(CJD),referred to as new variant CJD(vCJD),have been recognized in unusually young people in theUnited Kingdom,and a further case has been reported in France10.This has raised serious concerns that BSE may h

24、ave spread to humans,putatively by dietary exposure.Here we report the interim results of transmissions of sporadic CJD and vCJD to mice.Our data provide strong evidence that the same agent strain is involved in both BSE and vCJD.BSE vs vCJD新型庫賈氏病（new variant form of CJD）臨床病徵免疫反應 有 無1982年發表於Science的

25、論文1942 美國中西部出生 1972 擔任神經科住院醫師1982年 Prusiner發現Scrapie之傳染物質為潛伏期 依病毒 長These findings represent the first time that PrPSc has been detected biochemically in blood,offering promise for developing a noninvasive method for early diagnosis of prion diseases.檢測感染性蛋白質的方法腦電圖未顯示典型的週期性棘波（電腦繪圖：姚裕評）uk/EUROINDEX.Pr

26、PC:Prion Protein Cytosol 正常的蛋白質Here we report the interim results of transmissions of sporadic CJD and vCJD to mice.福馬林 Yes No克魯症 kuru disease 顫抖症Here we show that the protein misfolding cyclic amplification(PMCA)technology can be automated and optimized for high-efficiency amplification of PrPSc.文楊

27、嘉慧審稿台灣大學獸醫系名譽教授賴秀穗http:/www.DNA 有點突變point mutation，具有遺傳性輸血會感染變異型庫甲氏症嗎？輸血會感染變異型庫甲氏症嗎？猴子的動物實驗證據顯示可以透過輸血感染變異型庫甲氏症猴子的動物實驗證據顯示可以透過輸血感染變異型庫甲氏症檢測感染性蛋白質的方法檢測感染性蛋白質的方法Published online:28 August 2005;|Detection of prions in bloodJoaqun Castilla1,Paula Sa1,2&Claudio Soto1 Prion diseases are caused by an unconv

28、entional infectious agent termed prion,composed mainly of the misfolded prion protein(PrPSc).The development of highly sensitive assays for biochemical detection of PrPSc in blood is a top priority for minimizing the spread of the disease.Here we show that the protein misfolding cyclic amplification

29、(PMCA)technology can be automated and optimized for high-efficiency amplification of PrPSc.We show that 140 PMCA cycles leads to a 6,600-fold increase in sensitivity over standard detection methods.Two successive rounds of PMCA cycles resulted in a 10 millionfold increase in sensitivity and a capabi

30、lity to detect as little as 8,000 equivalent molecules of PrPSc.Notably,serial PMCA enables detection of PrPSc in blood samples of scrapie-afflicted hamsters with 89%sensitivity and 100%specificity.These findings represent the first time that PrPSc has been detected biochemically in blood,offering p

31、romise for developing a noninvasive method for early diagnosis of prion diseases.DNA 有點突變point mutation，具有遺傳性Here we show that the protein misfolding cyclic amplification(PMCA)technology can be automated and optimized for high-efficiency amplification of PrPSc.Fore族特殊葬禮儀式1980 1996住過英國超過6個月This has r

32、aised serious concerns that BSE may have spread to humans,putatively by dietary exposure.感染性蛋白質的分子特性scrapie prion protein(PrPSc).1957 參與Kuru研究工作加熱 大部分 NoPrusiner 1997年諾貝爾醫學獎得主PrPC:Prion Protein Cytosol 正常的蛋白質庫甲氏症與變異型庫甲氏症的比較形狀確定（TEM）Yes No1990 歐洲各國跟進古氏曼症 Gerstmann-Straussler-Scheninker,GSS1995 英國出現第一

33、例vCJD病患生長地區（是否為狂牛正疫區）1942 美國中西部出生 1972 擔任神經科住院醫師病原分佈 腦組織 腦組織+淋巴組織免疫反應 有 無Two successive rounds of PMCA cycles resulted in a 10 millionfold increase in sensitivity and a capability to detect as little as 8,000 equivalent molecules of PrPSc.Prion diseases are caused by an unconventional infectious age

34、nt termed prion,composed mainly of the misfolded prion protein(PrPSc).臨床治療的契機？臨床治療的契機？1.1.感染方式？若透過食物感染，則感染人數應該更多感染方式？若透過食物感染，則感染人數應該更多2.2.物種的屏障？羊搔癢症未證實會傳給人物種的屏障？羊搔癢症未證實會傳給人3.3.僅有特定品種實驗鼠會被感染僅有特定品種實驗鼠會被感染4.4.感染的劑量？感染的劑量？僅有特定品種實驗鼠會被感染1942 美國中西部出生 1972 擔任神經科住院醫師uk/EUROINDEX.感染性蛋白質的檢測方法漸消瘦步不穩，不自主顫抖、痙笑，一年

35、內死亡(狂牛症)Thus the inherent ability of these infectious agents of BSE and scrapie to affect humans following equivalent exposure may be finite but similarly low.病原分佈 腦組織 腦組織+淋巴組織“Prion”protein”文楊嘉慧審稿台灣大學獸醫系名譽教授賴秀穗We show that 140 PMCA cycles leads to a 6,600-fold increase in sensitivity over standard

36、detection methods.Joaqun Castilla1,Paula Sa1,2&Claudio Soto1Published online:28 August 2005;|132以上，持續小時以上的高壓蒸氣消毒法（steam autoclave）是有效的消毒方式。傳染物質一直未被分離，歸屬為非傳統病毒。克魯症 kuru disease 顫抖症發病至死亡(月)6-18 9-35致命的家族性失眠症 fatal familial insomnia,FFIGajdusek研究小組轉研究老人癡呆症致病機轉。Prusiner 1997年諾貝爾醫學獎得主PrPSc:Prion Protein

37、Scrapie 不正常蛋白質有70%的病患腦電波圖（EEG）會顯示出週期性的棘波5-2年收集實驗數據（需一年才發病）Gajdusek研究小組轉研究老人癡呆症致病機轉。感染性蛋白質的基本性質文楊嘉慧審稿台灣大學獸醫系名譽教授賴秀穗牛隻年齡（30、20個月以內）（電腦繪圖：姚裕評）Here we show that the protein misfolding cyclic amplification(PMCA)technology can be automated and optimized for high-efficiency amplification of PrPSc.顯現焦慮、憂鬱、退

38、縮等精神方面的症狀及其他行為上的改變，並出現神經學上的異常UV Yes No在第一例病牛發現約10年後，人類也出現新型庫賈氏症。CJD vCJD(variant)1957 參與Kuru研究工作潛伏期：狂 牛 症-牛隻 4 5 年？，使PrPC是變成PrPSc，1988 英國政府禁止牛飼料添加動物性蛋白質變異型庫甲氏症 人類 7 8 年？132以上，持續小時以上的高壓蒸氣消毒法（steam autoclave）是有效的消毒方式。身體到處刮擦，因而稱為Scrapie。症狀：步態失衡，顫抖，終而死亡1956 Gajdusek以流行病學研究免疫反應 有 無需60隻老鼠、慢、冗長乏味、貴CJD病理變化與

39、Scrapie，Kuru相似-海棉狀腦病變感染方式？若透過食物感染，則感染人數應該更多加熱 大部分 No免疫反應 有 無，使PrPC是變成PrPSc，使PrPC是變成PrPSc，病症首次證實Kuru為傳染性的疾病。庫甲氏症與變異型庫甲氏症的比較PrPC PrPSc無感染症狀，無發炎反應，1980 飼料工廠添加動物性蛋白質於牛飼料中症狀：步態失衡，顫抖，終而死亡病毒與Prions的比較uk/EUROINDEX.病毒 Prion在第一例病牛發現約10年後，人類也出現新型庫賈氏症。羊的一種漸進性神經系統退化症。結語：結語：吃牛肉安全嗎？吃牛肉安全嗎？生長地區（是否為狂牛正疫區）生長地區（是否為狂牛正疫區）屠宰方式（不同部位不同器械）屠宰方式（不同部位不同器械）牛隻年齡（牛隻年齡（3030、2020個月以內）個月以內）食用數量（？）食用數量（？）食用部位（非腦、脊髓、內臟）食用部位（非腦、脊髓、內臟）