陈如明、陈国柱
（…联勤部…医学研究院，山东济南）
摘要：疯牛病自发现以来，已从英国蔓延至整个欧洲，近来又蔓延至亚洲少数国家。科学家发现，疯牛病可传染给人，使人感染一种新型的克雅氏病。疯牛病研究取得突破性进展。本文就疯牛病的流行病学、病因、与克雅氏病的相关性以及有待探讨的问题作一综述。
关键词：疯牛病；流行病学；去病毒化；克雅氏病
中图分类号：S858.23 文献标识码：A 文章编号：0529-5130(2004)02-004l-04
疯牛病是牛海绵状脑病（BSE）的俗称。1986年11月，英国发现首例疯牛病，短短几年间，由英国传至法国、德国等西欧地区，继而于20世纪90年代蔓延至整个欧洲。近来，已蔓延至亚洲，日本、韩国相继确诊4例疯牛病和数例由疯牛病引起的“疯牛病”病例[1]。科学家已证实，动物传染性海绵状脑病具有相似的传染因素和共同病原体，其传播媒介为食物[2]。它不仅可以在牛群间传播，还可能传播给人，使人类感染一种新型的克雅氏病（CID）[3,4]。 本文简要介绍疯牛病的流行病学、病原学、疯牛病与克雅氏病的相关性以及其他研究进展和有待探讨的问题。
1 流行病学研究
1.1 疫情情况
疯牛病主要流行于欧洲，近来在少数亚洲国家也有发生。受疯牛病牵连的国家多达100多个，有明确疯牛病病例的国家有10个，其中我国卫生部和国家出入境检验检疫局已明确禁止进口感染疯牛病国家的产品，如英国、法国、德国、爱尔兰、瑞士、比利时、卢森堡、荷兰、葡萄牙、西班牙、丹麦、芬兰、意大利、列支敦士登、奥地利、波兰、斯洛伐克、阿曼、日本等国。因此，疯牛病实际上已成为继艾滋病之后世界上比艾滋病更难攻克的特殊传染病。加拿大农业部……范克利夫宣布，2003年5月20日，加拿大西部亨伯塔省北部费尔维尤市的一个家庭农场发现一头8岁大的奶牛患疯牛病。 这一消息震惊了整个加拿大，世界多个国家宣布暂停进口加拿大牛肉。这对还未完全走出非典型肺炎疫情阴影的加拿大来说，无疑是又一次沉重的打击。消息发布当天，美国有关部门随即宣布暂时禁止进口加拿大牛肉。随后，日本、墨西哥、澳大利亚、新西兰、韩国、中国香港等国家和地区也宣布暂时停止进口加拿大牛肉，这无疑将给加拿大畜牧业和食品业带来巨大的经济损失。
近日，疯牛病在美国再次引起轰动〔5、6〕。据报道，2003年12月25日，美国西北部的华盛顿州宣布，该州发现一头出现疯牛病症状的奶牛。26日，该病例被正式确诊为疯牛病。近日报道的基因检测结果显示，这头患疯牛病的奶牛来自加拿大。这头“疯”牛让美国感到不安，不仅其国内消费市场的前景难以预测，许多国家也对美国牛肉关上了大门。作为进口美国牛肉最多的三个国家，日本、韩国和墨西哥迅速作出反应，宣布停止从美国进口牛肉及相关产品。其他做出同样决定的国家还有新加坡、马来西亚、泰国、俄罗斯、乌克兰、南非、澳大利亚和巴西。25日，中国也宣布暂时禁止从美国进口牛及相关产品。这无疑给美国畜牧业造成了沉重打击。 预计美国经济可能因此遭受高达数十亿美元的巨大损失。
在疯牛病的发源地英国，已确认感染疯牛病的奶牛有头，涉及35181个农场，数百万头奶牛被屠宰焚烧，造成近百亿美元的经济损失，使西方经济危机雪上加霜。更令人不安和难以破解的是，疯牛病的病因和致病机理至今仍笼罩在神秘之中，它与人们所熟悉的微生物完全不同。
1.2 感染来源
从一般流行病学角度看，疯牛病的主要传染源是疯牛。疯牛的脑和脊髓中含有大量的致病因子，是主要的传播因素；疯牛的其他组织器官，如肝脏、淋巴结等，是次要的传播因素[6]。但病牛脑和脊髓中的病原体在自然状态下很难感染健康牛，只有用一定数量的病牛这些危险组织作为饲料喂养健康牛，才会感染疯牛病。因此，当英国实施了禁止用某些内脏喂牛的法律后，英国疯牛病的发病率就开始下降。这种情况和库鲁病的传播有些相似，即当地的土著民族有食用死人脑的习俗，这也是这种疾病能在该地区传播的原因[7]。在禁止食用人脑的陋习之后，库鲁病现在已经基本被消灭。 此外，还有人提出，患痒病的羊可作为疯牛病的传染源。
1.3 传输方式及通道
病毒的传播途径主要有三种，即垂直传播、水平传播和异源传播。2000年3月，英国一位刚满3个月的女婴阿曼塔被确诊为“人疯牛病”。医生得出结论，阿曼塔是从母亲身上感染的，说明病毒可以通过胎盘屏障垂直传播。阿曼塔的感染结束了“疯牛病是否垂直传播”的争论，也为疯牛病的防控提出了新的挑战。众所周知，感染羊痒病的羊的胎盘传染性最强，羊吃下自己的胎盘，可将传染因子传播到牧场，使羊痒病成为群体性疾病。那么疯牛病也会成为群体性疾病吗？关于羊痒病病毒的水平传播，学术界已达成共识，认为疯牛病可通过食物链在人和其他动物中交叉感染。 在自然条件下，病毒可能通过易感动物的消化道，经肠壁进入肠系膜淋巴结增殖，经血液、组织液进入神经组织，最后进入脑部引起各种病变。这是一个极其缓慢的过程，也是疾病潜伏期长的主要原因。人若食用感染疯牛病的牛肉或被瘤胃病毒污染的相关食品，可能发病，甚至死亡。另外，由于病毒对一些消毒剂有很强的抵抗力，常规的消毒设备可能使病毒传播。同时，硬脑膜移植、角膜移植、细胞波电极植入等手术，也可引起病毒的传播[8]。研究表明，疯牛病因素还可在胃肠道外感染牛、羊、山羊、猪、猴、貂和小鼠。 绵羊、山羊、水貂和老鼠均可经口成功感染，但潜伏期较长，感染量也较大[9]。
2.病因研究
研究表明，疯牛病的病原是一种蛋白质感染因子——朊病毒（PrP）。目前理论认为，该病原是人体和动物体内固有的蛋白质发生了构象转变，主要由α折叠变为β折叠，由无害变为致病。学术上称之为“构象转化”，或译为改变，由牺牲性蛋白质变为恶性蛋白质。即正常蛋白质（PrP）在未知因素作用下转变为感染性蛋白质（PrPSC）〔1〕。
2.1 朊病毒（PrP）对物理和化学因素有很强的抵抗力
该病毒用134 ℃～138 ℃高压蒸汽处理18 min不能完全灭活。对紫外线(波长254 nm)的抵抗力比一般病毒高40～22倍，比马铃薯纺锤块茎病毒高10倍，对250 nm和280 nm紫外线的抵抗力强于237 nm紫外线。对电离辐射和超声波的抵抗力也很强，37 ℃下用200 ml/L福尔马林处理18 h或3.5 ml/L福尔马林处理3个月不能完全灭活，室温下在100～120 mt/L福尔马林溶液中可存活28个月。对戊二醇、丙内酯、EDTA和各种核酸酶(RNA和DNA酶)有超强的抵抗力，对电离辐射(γ射线)和超声波的抵抗力也很强[10]。
2.2 PrPSC 的形成
PrmP基因表达的蛋白质部分通过胞吐系统从细胞运输到细胞外空间，通过C端GPI锚定在神经元质膜上富含胆固醇、鞘脂和糖脂的去污剂抗性微区（DRM）上[11]。留在细胞内的PrPC部分折叠成PrPSC，但二者最初仅处于平衡状态[12]。而且，PrPSC只稳定在结晶或聚集状态，一般没有外界PrPSC的推动，不会聚集。虽然有些可能自发聚集，但这只是低概率事件。一旦进入外部PrPSC颗粒，PrPC立即不可逆地转化为PrPC。首先，两个PrPSC分子发生轴向聚合疯牛病，形成反向平行的-β-螺旋形原纤维蛋白二聚体。 二聚体表面的疏水基团还能促使原纤维蛋白侧链聚集，形成非病毒性的棒状结构。当二聚体逐渐解旋时，1～2条肽链可堆叠在外围，形成更高级的寡聚体。部分未聚集的PrPSC分子分泌到细胞表面的腔状结构域中，进入淋巴-静脉循环或与之相连的神经。
2.3 PrPSC 在牛体内的传播途径
经口感染与非胃肠道感染的途径不同。若是经口感染，病原体首先在Peyer淋巴结和肠系膜淋巴结的树突状细胞中复制，树突状细胞通过细胞因子向淋巴细胞传递信号。由于Peyer淋巴细胞与肠道上皮直接接触，且与流入肠系膜淋巴结的淋巴管相连，因此腹腔内的淋巴细胞可通过毛细血管进入血流，携带病原体至网状淋巴系统（如脾脏及消化道外淋巴结），随后病毒在脾脏树突状细胞内进行第二次复制[12]。若是腹腔内感染，脾脏是初始复制部位，其次是Peyer淋巴结和肠系膜淋巴结以及消化道外淋巴结（如腋窝淋巴结）。 就这样，PrP病原在肠道相关淋巴组织（GALT）内扩散，进入与其相连的支配肠道神经丛，这些神经丛与迷走神经内的副交感神经相连，就这样，PrP沿着肠神经轴突进入迷走神经背核、孤束核及胸段脊髓。此时，病原已经从内脏经迷走神经传播到中枢神经系统，最终到达复制终点站——大脑。在上述传播过程中，PrPSC每到达一个复制位点，就会触发神经细胞或膜DRM[11]中的PrPC转化为PrPSC。
2.4 PrPSC 的致病作用
PrPSC具有潜在的神经毒性，其中PrP[106-126]被称为神经肽，这种小肽单独存在下即可引起体外培养的神经元凋亡〔13〕。中枢神经系统尤其是脑内大量PrPSC的蓄积，可抑制Cu2+与SOD（超氧化物歧化酶）或其他酶的结合，从而降低神经元的抗氧化作用；PrPSC还能抑制星形胶质细胞摄取可诱导其增殖的Glu〔14〕；此外，细胞内的PrPSC还可能抑制tan调控的微管蛋白聚合，导致I型钙通道改变，进而导致细胞骨架失去稳定性。上述原因以及其他未知原因最终可导致神经元凋亡，形成空泡结构，从而引起各种信号转导紊乱，行为表现包括自主运动障碍、恐惧、昼夜节律紊乱等症状。
3.疯牛病与克雅氏病相关性研究
1986年疯牛病爆发后，英国发生了多起克雅氏病死亡病例，而且自1990年以来，英国克雅氏病发病率持续上升。尤其是近年来英国出现了一种变异型克雅氏病（vCJD），其发病年龄、病理现象、临床症状均与以往的克雅氏病不同。变异型克雅氏病平均发病年龄为28岁，症状为运动障碍，病理改变为出现大块淀粉样物质，未发现PrP（蛋白感染因子）基因改变。迄今为止，全球已发现140多例VCJD病例，大部分发生在英国和欧洲，这些人中大部分已经死亡[1]。 1994年初变异型克雅氏病的出现，与1986年首次暴发疯牛病相隔8年，这能算是疯牛病的潜伏期吗？自1996年3月20日英国宣布疯牛病可感染人以来，立即引起世界范围的恐慌。为此，英国及世界各国科学家对疯牛病与克雅氏病的关系进行了广泛的研究，并取得了突破性进展。越来越多的证据表明，疯牛病很可能是新型变异型克雅氏病的病原体〔15-17〕。
3.1 疯牛病与克雅氏病关系密切
由于疯牛病会使许多动物易感，促使科学家们开始利用疯牛病感染灵长类动物，以证明物种间的差异。近日，英国和法国科学家组成的研究小组发现，向猕猴脑部注射疯牛病病灶，可导致猕猴感染海绵状脑病。在解剖动物尸体并与克雅氏病患者进行对比后，人们认为疯牛病可能感染人类。这是迄今为止发现的疯牛病可能感染人类的最直接证据。
通过物种相关PrP氨基酸序列分析，发现氨基酸序列越靠近PrP中间的PrPSC（基因编码蛋白），感染效率越高。将牛和人的PrP基因与羊、小鼠和猴的PrP基因进行比较后发现，牛、人、黑猩猩和大猩猩的PrP基因序列有两处惊人的相似性，而其他动物则无相似性。因此可以认为疯牛病的病原体（PrPBC）是羊痒病的PrPSC跨越了种间屏障而传染给牛，而形成特异性的PrPBC更容易传染给人，这是不可否认的。而人食用感染疯牛病的牛肉后，有可能被感染，发展成一种新型的克恩氏病。
同时有研究表明，表达人PrP基因的转基因小鼠在感染克雅氏病后，可以产生人PrPSC并发展为人克雅氏病。因此利用这种转基因小鼠研究克雅氏病与疯牛病的关系也不失为一种有效的方法。印迹和ELISA分析结果显示，转基因表达水平与转基因拷贝数呈正相关，而与疾病潜伏期呈负相关。很可能PrP的一级结构决定了感染率，表达水平决定了PrP的合成率和疾病的进展。
3.2 疯牛病可感染人类并引起新的克雅氏病
英国科学家发现，食用感染疯牛病的牛肉后，人会患上新型克雅氏病，留下的化学迹象与疯牛病十分相似。“分子标记”也能为这种致命的脑部疾病提供检测手段。他们从死于各种克雅氏病和新型克雅氏病的人的脑部提取PrPSC，并相互比较，并与从感染疯牛病和克雅氏病的小鼠中分离出的PrPSC进行比较。结果表明，从新型克雅氏病中分离出的PrPSC与从感染疯牛病的小鼠中分离出的PrPSC十分相似，但又不像从感染克雅氏病的小鼠中分离出的PrPSC。这一研究结果让人们更加确信，Will等人报道的10名死于克雅氏病的年轻人，是因食用感染疯牛病和新型克雅氏病的牛肉而导致的。 因为其中9人在过去10年中吃过牛肉或牛肉制品，但没有人吃过牛脑。
4 有待探讨的几个问题
由于潜伏期极长（5至50年），难以找到有效的检测方法，目前最有效的细菌和病毒检测方法如PCR和ELISA对BSE无能为力。
多器官、多途径传播，防控难度加大，已知除呼吸道外，其他途径均可传播，如消化道、血液、皮肤黏膜等，这也是为什么牛（特别是骨髓、内脏、眼球等）和牛血清、胶原蛋白（包括药物胶囊）受到严格管控的原因。
需要进一步研究评估含牛成分的化妆品（包括美白霜、口红、祛斑霜、抗衰老霜、胶原蛋白面膜以及各种洗发水和沐浴露，尤其是常用的牛胎盘制剂）传播疯牛病的风险。
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