《Science》期刊最新研究:細菌也有Prion蛋白 狂牛症威脅仍在

分類 腦與神經 - 健康必知

諮詢/陳佩燁(中央研究院生物化學研究所副研究員)

撰稿/梁惠雯

引發狂牛症的是一種蛋白質叫Prion,估計在英國人口中每兩千人就有一人為潛伏的prion帶原者,即使沒有狂牛進入人類的食物鏈,Prion也可能經由輸血在人群中傳染新變異型庫賈氏症。

Prion是一種特殊的蛋白質。一般來說傳染病是病毒、細菌等造成,但Prion是蛋白質,不但會在不同個體中傳染,甚至會跨物種傳染,這是Prion最特殊之處,也讓科學家從此對蛋白質的結構有全然不同的理解。近來科學家發現,在細菌身上,也有類似Prion的蛋白質型態存在,對於未來揭開Prion的作用之謎,將有更多啟發。

Science》期刊在20171月刊登了一篇關於Prion的相關研究結果。研究人員發現,將肉毒桿菌中的某蛋白質的一部份,表現在酵母菌和大腸桿菌細胞中時,也會出現類似Prion形成的蛋白聚集狀態。這是科學家首次在細菌中發現有這樣的蛋白質,被視為是一項重大發現。細菌出現這種蛋白質聚集現象,科學家們大膽推論,可能是為了適應環境壓力,所出現的一種演化情形,未來可望幫助我們瞭解更多關於Prion的作用機制。

Prion會造成腦細胞損傷引發死亡

十八世紀的羊搔癢症(Scrapie)、二十世紀末在歐洲流行的狂牛症(Bovine Spongiform Encephalopathy,縮寫為BSE)、北美洲的狂鹿症(Chronic Wasting Disease,縮寫為CWD)、人類的庫賈氏病(Creuzfeldt-Jacob disease,縮寫為CJD)等,可統稱為「傳染性海綿狀腦病變」,引發這些腦部病變的「病原體」,就是Prion

病理特徵:腦組織海綿狀空洞

Prion為什麼會造成腦細胞的損傷?Prion Protein(簡稱為PrP)主要位於神經細胞表面,是一種糖蛋白。PrP有兩種型態,一種是正常的PrPC,另一種為不正常或突變型PrPSc(也叫Prion),兩者最大差異就是PrPSc有自動聚集的傾向,正常的PrPC是不會致病的。如果PrPC發生結構上的轉變形成PrPScPrPSc的結構仍為未解之謎),PrPSc會聚集成澱粉樣蛋白纖維,並誘使其他PrPC也結構轉變,這就是Prion具有傳染性的原因。

如果PrPC有基因突變,或是經由食物、注射、移植等途徑,接觸到帶有PrPSc的感染物質,正常的PrPC就可能逐漸轉變成為PrPSc,並且進行聚集成澱粉樣蛋白纖維。最後腦細胞因這種不正常的蛋白聚集而死亡,就會造成腦組織中的「海綿狀空洞」,這就是狂牛症等疾病的重要病理特徵。不過,Prion的傳染有兩大必要條件,一是要有PrPSc,二是時間要夠長,才足以發病。如果是跨物種傳染,Prion的蛋白質序列需要與被感染者的PrPC的蛋白質序列相近,不然就會有「跨種障礙」,例如牛可以傳染給人或貓,但是不會傳染給狗。

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阿茲海默症治療仍待突破

人類跟腦的退化症有關的疾病,都會有蛋白質變性聚集的現象,例如阿茲海默症,因此有不少研究試圖去探討Prion跟阿茲海默症的關係,但研究結果不一,至今未有定論。就目前來說,腦部神經退化性疾病仍很難被阻止或治療,即使有些藥物在動物實驗上出現療效,但實際運用到人體卻都失敗,所以想要在這領域獲得進展實屬艱難。

不過,中央研究院針對阿茲海默症,最近也有突破,研究人員設計出一種「R8-Aβ(25-35-PEI胜肽」,可透過鼻腔以鼻噴劑形式進行治療,老鼠實驗的結果顯示可減輕老鼠的失智情形及病理進程,對於預防或延緩阿茲海默症發病帶來一線曙光。此外,去年也曾在動物實驗中發現,薑黃中的「多羥基薑黃素衍生物」能增進腦中的腦啡肽酶活性,有助於清除腦中有害的胜肽,可望應用於阿茲海默症的預防。此兩項研究成果分別榮獲國際專業期刊《歐洲分子生物組織之醫學生物》(EMBO Molecular Medicine)及《科學報導》(Scientific Reports)刊登。若能有廠商接手接續進行臨床前及臨床測試,就有機會開發成產品普遍運用。

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陳佩燁

(中央研究院生物化學研究所副研究員)