Наш организм необычайно интересен своей сложностью. В нем все взаимосвязано и любой сбой может привести к различным последствиям. Изучение этих сбоев и их устранение помогают человечеству избежать огромного количества летальных исходов, которые вызваны поражением какой-либо структуры.
Прионы-это новый класс возбудителей инфекций, входящих в число смертельных и неизлечимых. Для данных заболеваний характерны очень длительный инкубационный период, своеобразное поражение структур организма и летальный исход.
Изучение данного класса началось еще в 20 веке. Ученые изучали такие болезни, как Куру, Скрепи и выявили похожее течение патологий. С. Б. Прузинер провел аналогии между этими двумя заболеваниями, выявив их возбудитель и установив истинную природу патологий.
Прионы представляют собой молекулу белка PrPС, который приобрел аномальную структуру. Этот белок есть в каждом организме млекопитающего и человека. Ученые предполагают, что данный белок принимает участие в ионных обменах, передаче нервных импульсов, поддержании циклов бодрствования и отдыха, в регуляции деления стволовых клеток костного мозга, входят в состав наружных клеточных мембран, в межклеточном узнавании и клеточной активации, в формировании памяти. И лишь единственная ошибка в синтезе белка PrPС может привести к образованию аномального белка PrPSc. В таком случае, прионный белок, обладающий аномальной структурой, отличающийся пространственной организацией третичной структуры, способен катализировать превращение нормального белка в себе подобный, присоединяясь к нему и вызывая конформацию. В результате этого на нервной клетке появляются токсические белковые бляшки, после чего она погибает и на ее месте образуется пустота, заполненная жидкостью-вакуоль. С исчезновением нервных клеток в мозге образуется все больше пустых мест вследствие чего он напоминает губку.
Таким образом, для начала заболевания необходимо повреждение одного белка, после которого начинается поражение и остальных нормальных белков. Паталогический процесс начинается лишь там, где содержится достаточное количества PrP. Аномальные прионы, попав в кишечник, следуют в кровь и лимфу, после чего накапливаются в селезенке, аппендиксе, миндалинах и т. д. Затем они переносятся в мозг через периферические нервы, накапливаясь в разных областях ЦНС и вызывая невропатологические расстройства.
Почему же происходит изменение нормального белка? У людей причины прионных заболеваний могут быть вызваны различными механизмами:
– Генетический механизм подразумевает собой специфическую мутацию гена, который находится в 20 хромосоме, в ее коротком плече, и кодирует PrP и 253 аминокислоты. Мутированный ген так же может быть унаследован от родителей.
– Приобретенный механизм обусловлен попаданием в организм инфицированных продуктов животного происхождения, пищевые добавки, которые содержат ткани, несущие патологические молекулы прионного белка. Также механизм может быть вызван передачей аномального белка при гемотрансфузии, введении препаратов животного происхождения, использованием зараженных хирургических инструментов.
– Спорадический механизм до конца не известен, возникает из-за спонтанной перестройки PrP.
– По одной из версий, в здоровом организме постоянно возникает небольшое количество белковых образований, которые за короткие сроки распадаются в результате процесса самоочищения. Если же процесс нарушается, белки неправильной формы накапливаются и вызывают заболевания.
Аномальные белки PrPSc очень устойчивы к дезинфекции, кипячению, замораживанию, к обработке спиртами, облучению ультрафиолетовыми лучами, к биохимическим соединениям, например, ферментам, отвечающим за утилизацию старых, пораженных белковых молекул.
При исследовании мозга больных, погибших от прионных инфекций, выявлены схожие черты. Прионные инфекции объединяет то, что для них характерны общие нейропатологические признаки. Макроскопически определяется атрофия головного мозга, а гистологически выявляется его губкообразная дегенерация, атрофия и утрата нервных клеток, амилоидные бляшки, содержание PrPSc. Интересно то, что воспалительные процессы и изменение крови не является клиническим проявлением прионных заболеваний.
Значит, в группу прионных инфекций на основе общей этиологии и патогенезе входят ряд трансмиссивных губкообразных энцефалопатий животных и человека. В число болезней, встречающихся у человека, входят Куру, болезнь Крейтцфельда-Якоба, синдром Герстманна—Штрейслера—Шейнклера, семейная фатальная бессонница, амиотрофический лейкоспонгиоз. В группу заболеваний, поражающих животных входят Скрепи овец и коз, ГЭКРС и т. д. Наиболее подвержены к прионным инфекциям работники пищевой промышленности, ветеринары, хирурги, патологоанатомы, каннибалы, лица, которым предстоит трансплантация органов или тканей.
Болезнь Куру впервые была описана в 1957 году К.Гайдушеном, который обнаружил ее у папуасов-каннибалов Новой Гвинеи. Проявляется данная патология прогрессирующей мозжечковой атаксией, психическими расстройствами, дрожанием, адинамией. Смерть наступает примерно через 12 месяцев, а инкубационный период составляет 5–30 лет. Распространение болезни происходило из-за ритуалов-поедание недостаточно термически обработанного инфицированного мозга погибших
Болезнь Крейтцфельда-Якоба встречается повсеместно. Характеризуется прогрессирующей деменцией и поражением нервных путей. Патология связана с тем, что животных стали кормить пищевыми добавками, полученными из мясных отходов зараженных коров и овец. Инфицирование животного приводило и к инфицированию человека, употребившего в пищу плохо обработанное мясо. Способами передачи заболевания так же могут быть трансплантации тканей, например, роговицы глаза, переливание крови, а также употребление биологически активных веществ животного происхождения и гормоны. Патология включает в себя астению, нарушению аппетита и сна, снижение массы тела, расстройство памяти, изменение поведения. Первыми же признаками является нарушение зрения, головные боли. Чаще болеют мужчины. Так же распространен семейных характер из-за генетической предрасположенности к данному заболеванию.
Синдром Герстманна—Штрейслера—Шейнклера- наследственное прионное заболевание, которое характеризуется деменцией, нарушением глотания, дизартрией, гипотонией. Отсутствуют сухожильные рефлексы на нижних конечностях. Во всем мозге появляется образование амилоидных бляшек. Возникает в возрасте 50–60 лет.
Наследственная смертельная бессонница — это аутосомное заболевание, проявляющееся в резком нарушении сна, нарушении секреции мелатонина, пролактина, гормона роста, кортизола, в гиперреактивности (гипертензия, гиперемия, тахикардия), треморе, атаксии, в расстройстве координации движений. Была открыта в 1986 году у итальянской семьи. Это заболевание с аутосомно-доминантным типом наследования.
Амиотрофический лейкоспонгиоз — прионная медленная инфекция человека, характеризующаяся прогрессирующим развитием атрофии мышц конечностей и туловища, нарушением дыхания.
Скрепи — прионное заболевание овец и коз, которое протекает с поражением ЦНС, с нарушением координации движений, сильным кожным зудом, что приводит к гибели животного. Распространено повсеместно, кроме Австралии. В России от данного заболевания страдает Романовская порода овец. Заражение животных происходит через зараженную кожу и слизистую оболочку после контакта с инфицированным животным, перорально, в результате поедания плаценты, респираторно.
Диагностика прионных заболеваний заключается в том, что мозг окрашивают на амилоид, в цереброспинальной жидкости выявляют белковые маркеры прионных нарушений мозга, так же применяют ПЦР для выявления PrP.
В настоящее время осуществляются мероприятия по профилактике прионных инфекций. Вводятся ограничения на использование лекарственных препаратов животного происхождения, на трансплантацию твердой оболочки мозга, прекращение использование гормонов гипофиза животных. Также профилактика включает в себя дезинфекцию хирургических инструментов, использование резиновых перчаток при работе с биологическими жидкостями больных.
Лечение на данный момент не разработано до конца. Противовирусные средства, пассивная иммунизация и вакцинация неэффективны. Существуют предложения превентивной терапии, заключающаяся в введении измененной РНК прионного белка, которая не способна давать патогенные формы. Другими способами лечения являются извлечение гена, кодирующего PrP.
Почему же прионные инфекции представляют интерес в настоящее время? Как известно, болезнь Альцгеймера поражает мозг, вызывая появление бляшек различной структуры. Белок измененной формы, который накапливается в нервных клетках, разрушает их, что напоминает прионную инфекцию и ее механизм. Поэтому ученые занимаются исследованиями взаимосвязей возникновения болезни Альцгеймера и прионных заболеваний. С таким же интересом рассматривают болезнь Паркинсона.
Таким образом, в скором времени можно ожидать появление новых методов лечения и профилактики данных заболеваний. Также изучение прионов может помочь найти лекарство от различных злокачественных опухолей или ВИЧ-инфекций. Если понять механизм получения аномального белка из нормального, можно научиться превращать патологические белки в здоровые, тем самым устраняя заболевание органов и тканей.
Литература:
- Абрамова З. И. Исследование белков и нуклеиновых кислот. Казань: Казанский государственный университет, 2006. — 157 с.;
- Прудникова С. В. Микробиология с основами вирусологии. Красноярск: ИПК СФУ, 2008
- Григорьев В. Б. Прионные болезни человека и животных // Вопросы вирусологии. — 2004. — № 5. — Т. 49. — С. 4–12.
- Зуев В. А. Медленные вирусные инфекции человека и животных. М.: Медицина; 1988.
- Зуев В. А., Завалишин И. А., Ройхель В. М. Прионные болезни человека и животных. Руководство для врачей. М.: Медицина; 1999.
- S. B. Prusiner. (2012). A Unifying Role for Prions in Neurodegenerative Diseases. Science. 336, 1511–1513;
