Прионные болезни

Размещено на http://allbest.ru

Прионы - представляют собой беспрецедентный класс инфекционных агентов, составленных только из измененных белковых молекул хозяина. Прионы не содержат нуклеиновых кислот и, таким образом, отличаются от всех известных микроорганизмов, таких как бактерии, грибки, вирусы и вирусоподобные частицы. После многократных пассажей в культуре было доказано, что патогенные прион-протеины, способные к трансмиссии, являются мутантами клеточной изоформы нормального приона протеина. К настоящему времени установлено 18 различных мутаций гена PrP человека, которые связаны с различными прионовыми болезнями.

Прионные болезни - группа нейродегенеративных заболеваний, характеризующихся прогрессирующим поражением головного мозга и летальным исходом.

Причина прионных болезней человека и животных - белок, названный прионом - конформер (конформационная форма) нормального клеточного белка, обнаруживаемого в организме всех млекопитающих и человека. В организме человека ген, кодирующий синтез клеточного прионного белка, обозначают как PRNP. Неинфекционный, «клеточный» прионный белок принято обозначать как РrР^с (индекс «С» - начальная буква англ. слова cell - клетка). «Клеточный» прионный белок участвует в передаче физиологических сигналов, взаимодействуя с компонентами синапсов, то есть принимает участие в функционировании сигнальных систем клеток, в частности нейронов. Полупериод жизни РrР^с составляет 4-6 ч.

Для обозначения конформационной формы клеточного прионного белка, имеющей инфекционные свойства, используют обозначение PrP^Sc. Инфекционность прионного белка обозначают первые буквы наиболее распространённой прионной болезни - скрепи - «Sc» (от англ. scrapie). Инфекционные формы прионов - низкомолекулярные (молекулярная масса 27-30 кДа) белковые частицы, иногда обозначаемые как РrР27-30. длина их полипептидной цепи составляет 253-254 аминокислотных остатка.

Процесс накопления инфекционного прионного белка обусловлен контактом двух молекул - исходного белка РrР^с и инфекционного прионного белка PrP^Sc. В процессе взаимодействия с нормальным клеточным белком РrР^c инфекционный белок индуцирует в нём структурные (конформационные) изменения и превращает его в себе подобный, необратимо инфекционный белок. Таким образом, процесс накопления инфекционного прионного белка происходит не в результате синтеза в заражённом организме молекул PrP^Sc, а вследствие конформационных изменений уже присутствующих в организме нормальных молекул РrР^с. Процесс накопления инфекционного прионного белка носит лавинообразный характер.

Если клетки инфицируются одиночными инфекционными молекулами, число молекул РrР^Sс. образующихся в течение суток, достигает 500-1000, в течение года - до полумиллиона. Это неизмеримо меньше по сравнению со скоростью размножения бактерий и вирусов (многие миллионы частиц в течение часов), что объясняет большую длительность инкубационного периода прионовых болезней.

Прионы различных видов животных имеют серьёзные отличия в первичной структуре. Поскольку инфекционный прион только инициирует процесс конверсии нормального клеточного гомолога в PrPS в результате инфекционного процесса появляются прионы со свойственной только этому виду первичной структурой. Получены молекулярно-биологические доказательства преодоления прионами межвидовых барьеров и способности адаптироваться к новому хозяину, то есть доказана возможность передачи возбудителя прионных инфекций от животных к человеку.

1.Морфология прионов

Прионы в инфицированных клетках обнаруживают преимущественно в микросомальной фракции. Морфологически прионы в тканях организма представлены полимерной формой (агрегированные молекулы инфекционного прионного белка РrР27-30) и выглядят как палочковидные элементы (фибриллы). По ультраструктурным и гистохимическим свойствам они идентичны амилоиду, но этот амилоидоподобный материал неинфекционен, так как инфекционными свойствами обладают только индивидуальные молекулы прионов.

2.Физико-химические свойства прионов

Для прионов характерен необычно высокий уровень резистентности к химическим и физическим факторам, нетипичный даже для термостабильных белков. Прионы стабильны при температуре 90 °С в течение 30 мин и инактивируются только при автоклавировании в течение 30 мин при 135 °С. Инфекционные молекулы прионов гидрофобны и имеют выраженную тенденцию к агрегации между собой и с клеточными белками и структурами. Прионы (PrPSc) резистентны к следующим физическим воздействиям и реагентам: альдегидам, нуклеазам, органическим растворителям, неионным и ионным детергентам, ультрафиолетовому облучению и ионизирующей радиации.

3.Патогенез прионных болезней

Первично репродукция прионов осуществляется в дендритных клетках, лимфатических железах, селезёнке и тимусе. PrPSc аккумулируется в клетках, накапливаясь в цитоплазматических везикулах. Прионы могут распространяться путём аксонального транспорта, из селезёнки через грудной лимфатический проток и далее по нервным стволам, наступает поражение головного мозга и верхних отделов спинного мозга. Штаммовые различия проявляются в длительности инкубационного периода, топографии поражаемых структур мозга, специфичности по отношению к хозяину.

Характерно полное отсутствие иммунного ответа и воспалительной реакции организма-хозяина на инфекцию, что предопределяет хроническое, прогрессирующее без ремиссий, течение болезни.

Прионы индуцируют апоптоз инфицированных клеток. Доказана способность молекул PrPSc создавать блокаду репликации генома митохондрий и вызывать их дегенерацию. Накопление PrPSc в синаптических структурах и связанная с этим дезорганизация синапсов, возможно, служат причиной развития глубоких неврологических дефектов и деменции. В морфологическом плане отмечают общие черты у всех прионных болезней. Вследствие повреждающего действия прионов происходит вакуолизация и гибель нейронов, в результате чего мозг визуально выглядит подобно губке (спонгиоформное перерождение). Макроскопически определяют атрофию головного мозга. Гистологически выявляют спонгиоформную дегенерацию, атрофию и утрату нервных клеток, разрастание глии (астроцитарный глиоз), гибель волокон белого вещества (лейкоспонгиоз), амилоидные бляшки, содержащие прионный белок, а также отсутствие воспалительных реакций. Заболевания данной группы патогистологически отличаются соотношением интенсивности спонгиоза, амилоидоза и глиоза в мозговой ткани, кроме того, у каждой из этих болезней имеются существенные клинико-эпидемиологические особенности. В отличие от вирусных медленных инфекций отсутствует процесс демиелинизации.

Классификация. В настоящее время у человека известны две группы заболеваний, вызываемые прионами:

-- спонгиформные трансмиссивные энцефалопатии;

-- спонгиформный миозит с прион-ассоциированными включениями.

Наиболее изученными на сегодняшний день являются спонгиформные трансмиссивные энцефалопатии.

4. Патоморфология прионовых энцефалопатий

Нейропатология прионовых болезней человека характеризуется 4 классическими микроскопическими признаками:

-- спонгиозным изменениями;

-- потерей нейронов;

-- астроцитозом;

-- формированием амилоидных бляшек.

Клиника всех форм прионовой энцефалопатии может быть представлена разнообразной неврологической симптоматикой, обусловленной вакуолизацией и гибелью нейронов (основной механизм действия прионов на клеточном уровне) практически в любом отделе серого вещества мозга, включая мозжечок. Типичным является:

1. Расстройства чувствительной сферы: амнезия различной степени, потеря и извращение чувствительности, выпадение функций органов чувств.

2. Нарушения в двигательной сфере: атаксия, обездвижение, атрофия мышц, в том числе дыхательных, параличи.

3. Нарушения психики: утрата профессиональных навыков, депрессия, сонливость, агрессивность, снижение интеллекта вплоть до полного слабоумия.

При развитии клинических проявлений нет ни признаков воспаления, ни биологических аномалий в крови или в энцефало-арахноидальной жидкости, ни тестов неинвазивных, ни прямых, ни косвенных, позволяющих уверенно поставить диагноз. Электроэнцефалограмма сомнительна. Клинический диагноз подтверждается только при гистопатологическом изучении центральной нервной системы: спонгиоз с вакуолизацией нейронов, пролиферация астроцитов и глии без признаков воспаления и демиелинизации.

Группа прионовых подострых трансмиссивных спонгиформных энцефалопатий человека включает:

-- болезнь Крейтцфельда-Якоба (БКЯ);

-- синдром Герстмана-Страусслера-Шейнкера, (ГСШ);

-- синдром “фатальной семейной бессонницы” (ФСБ);

-- болезнь Куру;

5.Синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкера

Синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкера - редкое семейное заболевание, которое относят к генетически обусловленным формам спонгиозных энцефалопатии с аутосомно-доминантным типом наследования (мутации гена PRNP). Заболевание регистрируют с частотой 1 случай на 10 млн населения. Клинические проявления болезни регистрируют на 3-м или 4-м десятилетии жизни. В отличие от болезни Крейтцфельда-Якоба деменция может не проявляться. Начальные проявления болезни - мозжечковые нарушения. В зависимости от локализации мутации в PRNP, в развернутой стадии болезни могут доминировать мозжечковые или экстрапирамидные расстройства, паралич взора или глухота и слепота. Продолжительность болезни 4-5 лет.

6.Семейная смертельная бессонница

Синоним: фатальная семейная инсомния.

Впервые описана в 1986 г. Семейная смертельная бессонница - редкое заболевание, наследуемое по аутосомно-доминантному типу. При этом заболевании регистрируют мутацию в 178-м кодоне, которую также регистрируют и у больных болезнью Крейтцфельда-Якоба. Какое заболевание будет развиваться, зависит от того, какая аминокислота находится в положении 129: если метионин, то развивается семейная смертельная бессонница, если валин, то развивается болезнь Крейтцфельда-Якоба. Описана семья, в которой зарегистрирована мутация в 183-ем кодоне. К 2003 г. описано 26 семей из итальянских и итало-американских семей. Заболевание может дебютировать в возрасте от 25 лет до 71 года и имеет вариабельное по длительности течение (от 6-13 мес до 24-48 мес). Основные симптомы заболевания: некурабельная бессонница, утрата циркадных ритмов, двигательные расстройства и деменция. К ранним симптомам относят вегетативные нарушения: изменения потоотделения и саливации, запоры, гипертензию, тахикардию, тахипноэ, иногда лихорадки. Спонгиозные поражения в коре головного мозга встречают редко, преимущественно они локализуются в ядрах таламуса.

7.Куру

Симптомы куру

Куру была первой болезнью из группы прионных, инфекционность которой была доказана экспериментальным заражением обезьян биологическим материалом, полученным от людей. Куру - эндемическая медленная инфекция, встречающаяся в восточной части о. Новая Гвинея. Впервые болезнь была обнаружена в 1953 г., а затем описана американским исследователем D, Gajdusek в 1957 г. Заболевание было выявлено у племён народности форе, которые практиковали обычаи ритуального каннибализма. Представители данных племён, включая детей, употребляли в пищу мозг своих предков без термической обработки. Когда традиции каннибализма были упразднены законодательным порядком, заболеваемость на острове резко упала, и в конце XX века случаи заболевания регистрировались только у лиц, родившихся до 1956 г., когда произошла официальная отмена каннибализма. Заболевание может начаться в возрасте от 5 до 60 лет и старше. Инкубационный период длительный, от 5 до 30 лет (в среднем 8,5 лет). Центральный клинический симптом этого заболевания - прогрессирующая мозжечковая атаксия. Затем присоединяются дизартрия, тремор головы, неконтролируемый смех («куру» переводится как «смеющийся» или «дрожащий от страха»). Заболевание длится от 4 мес до 3 лет. Больные погибают от дыхательной недостаточности или бронхопневмонии на фоне выраженной мышечной гипотонии и мышечной слабости. Деменция наступает только на поздних стадиях болезни. ЭЭГ обычно не изменена. На вскрытии выявляют атрофию мозжечка, преимущественно червя. Микроскопически также наибольшие изменения локализуются в мозжечке. Они выражаются в утрате нейронов, глиозе и амилоидных бляшках. В коре большого мозга изменения представлены неярко выраженным спонгиозом нейроглии.

8.Как диагностируются прионные болезни

Диагностика прионных болезней не разработана.

ЭЭГ. Однако негативный результат ЭЭГ не может служить основанием для отмены диагноза болезни Крейтцфельда-Якоба.

МРТ имеет невысокую диагностическую значимость, так как у 80% обследованных регистрируют неспецифические сигналы. Тем не менее МРТ позволяет выявить атрофию мозга, выраженность которой усугубляется по мере прогрессии заболевания.

Исследование ликвора. Возможно проведение теста на наличие нейроспецифического белка 14-3-3. Данное исследование методом ИФА или вестерн-блоттинга демонстрирует хорошую чувствительность и специфичность при спорадических случаях болезни Крейтцфельда-Якоба как на ранних, так и на поздних стадиях заболевания. При семейных формах и ятрогенной болезни Крейтцфельда-Якоба этот метод менее информативен (специфичность около 50%).

Исследование крови. Возможна идентификация прионов методом иммуно-блоттинга в периферических лимфоцитах.

Молекулярно-генетические исследования. В настоящее время разработаны методы иммуноблоттинга с применением моноклональных антител (МКА-15ВЗ), позволяющих распознавать PrPSc и РrРс.

Применяют методы ПЦР, позволяющие проводить секвенирование генома человека и анализ локализации мутаций гена PRNP.

Исследование аутопсийного материала. Выявляют Status spongiosis (формы вакуолизации нервной ткани), признаки церебрального амилоидоза, образование характерных амилоидных бляшек.

Биологические методы диагностики. Трансгенные мыши, несущие ген. кодирующий нормальный РrР человека, рекомендованы ВОЗ для тестирования инфекционной активности материалов, подозрительных на контаминацию прионами.

прионный болезнь энцефалопатия

9. Лечение прионных болезней

Лечение прионных болезней не разработано.

Больные с клиническими проявлениями нетрудоспособны. Прионные болезни имеют неблагоприятный прогноз, заболевание заканчивается летальным исходом.

Как предотвратить прионные болезни?

Методы дезинфекции, рекомендованные в практической деятельности стационаров и направленные на инактивацию прионов

В отношении прионов эффективность способа инактивации можно считать доказанной только после обработки инфекционного материала инактивирующими агентами с последующим заражением интрацеребрально лабораторных животных этим обработанным образцом. Поскольку до сих пор не достигнуто единого мнения по вопросу о максимальной продолжительности инкубационного периода, пока невозможно и судить об отсутствии остаточной инфекционной активности обработанного инактиваторами образца. В настоящее время нет законодательно принятой методики титрования инфекционной активности прионов.

Размещено на Allbest.ru