卫生生物化学
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【案例】

1. 一位15岁的美籍非洲妇女到急诊室就诊,主诉双侧大腿和臀部疼痛1天,并且不断加重,服用对乙酰氨基酚(扑热息痛)和布洛芬不能解除其疼痛症状。患者否认最近有外伤和剧烈运动史。但她最近感觉疲劳和小便时尿道经常有灼烧感。患者既往有症状,有时需要住院。检查发现,患者体温正常,没有急性疼痛。其家族其他成员没有类似的表现。患者结膜和口腔稍微苍白,双侧大腿外观正常,但有非特异性的大腿前部疼痛,其他体征正常。患者的白细胞计数升高到17 000/mm 3,而其血红蛋白含量为71g/L。尿液分析显示有大量的白细胞。
问题讨论:
(1) 该疾病的初步诊断是什么?
(2) 进一步确诊需要做什么检查?
(3) 该疾病的生化机制是什么?
2. 疯牛病与朊病毒
朊病毒(prion)是一类能够感染哺乳动物和人并在宿主细胞内复制的、不含核酸的、小分子无免疫性疏水蛋白质。朊是蛋白质的旧称,朊病毒是目前发现的唯一不用DNA或RNA作遗传物质的病毒,具有传染性,可使被感染的动物和人的中枢神经系统发生退行性海绵状脑病,其中最引人注目的就是“疯牛病”,也称牛海绵状脑病。
朊病毒蛋白(prion protein,PrPc)有两种构象:正常型(PrP c,c代表cellular)和致病型(PrP sc,sc代表scrapie),后者就是朊病毒。二者的一级结构相同,只是二级结构不同。正常型PrP c二级结构仅存在α-螺旋,在脊椎动物细胞中广泛存在,但以中枢神经系统表达最高;致病型PrP sc二级结构中出现多个β-折叠,其溶解度较PrP c显著下降。PrP sc能迫使PrP c的α-螺旋转变为β-折叠,而生成新的致病型PrP sc,实现朊病毒的自我复制。这些新生成的致病型PrP sc,又继续攻击其他正常型PrP c,大量生成的致病型PrP sc因疏水而聚集、沉淀,导致中枢神经细胞损伤,进而死亡、消失,最后脑组织呈现海绵状病理改变,患者死亡。这种中枢神经系统退行性改变是很缓慢的,但目前尚无有效的治疗手段。
朊病毒病的传染有3种可能方式:一是遗传性,即人家族性朊病毒传染。患病个体因自身某些遗传因素异常,导致其正常型PrP c的α-螺旋不稳定,容易转变为致病型PrP sc。二是医源性,如角膜移植、使用污染的外科器械或注射取自人垂体的生长激素等,这是属于人与人之间的间接传染。目前没有发现人与人之间直接传染的证据。三是动物源性,食用受到致病型PrP sc感染的牛肉和羊肉等,但人与动物之间的具体传染途径目前还不清楚。
朊病毒的传播、复制和朊病毒蛋白构象改变导致疾病这一现象的发现,对遗传信息传递的“中心法则”提出了挑战。朊病毒的研究,不仅对探索生命起源和认识生命本质带来新的启迪,而且对揭示老年性痴呆症、帕金森病等痴呆性疾病的发生机制有很大帮助。
问题讨论:从遗传信息传递及蛋白质结构的角度上,比较疯牛病与镰状细胞贫血病发病机制的异同点。

(黄炜)