Почему прионы называют «молекулами-зомби» и чем именно так опасны прионные заболевания?
Коронавирус грозит человечеству началом пандемии прионных болезней
это беспрецедентные инфекционные патогены, которые по новому механизму вызывают группу смертельных нейродегенеративных заболеваний. Эти уникальные прецеденты помогут переосмыслить связь между прионными заболеваниями и болезнью Альцгеймера. Описаны патоморфологические изменения и клинические проявления прионных заболеваний человека, дана их современная классификация. Почему прионы называют «молекулами-зомби» и чем именно так опасны прионные заболевания?
Учёные впервые создали в лаборатории искусственный штамм человеческих прионов
смертельное нейродегенеративное заболевание, которое может быть наследственным, приобретенным или спорадическим. У людей к прионным заболеваниям относят новогвинейскую куру, болезнь Герстмана-Штраусслера-Шейнкера, очень редкую болезнь — фатальную семейную бессонницу. поскольку прионные заболевания встречаются редко и начинаются с неспецифических симптомов, которые свидетельствуют о необычности поражения органов и тканей.
Лаборатории Франции остановили работу с прионами из-за заражения сотрудников
Через полтора десятка лет за изучение этой группы заболеваний была вручена первая Нобелевская премия. Потом еще несколько, но прионы все еще остаются во многом загадкой. Вместе с MedAboutMe попробуем заглянуть в лаборатории ученых, чтобы понять, что такое прионы и что с ними делать. Немного информации Первыми заговорили о прионах Джон С. Гриффит, математик, и Тиквах Альпер, радиобиолог. Они изучали некую инфекционную частицу, которая оказалась слишком мала для вируса, и слишком устойчива к ионизирующему излучению. Оказалось, что эти частицы представляют собой некий белок, обладающий особенными свойствами. Белки, как известно, представляют собой цепочку аминокислот, свернутую в трехмерную структуру. Прионный белок свернут неправильно, его структура отличается от нормальной белковой молекулы.
Но самое неприятное — прионы умеют «перекручивать» нормальные белки в такие же неправильные структуры, вызывая настоящую цепную реакцию. Эти белковые нити растут в обе стороны, а если их разорвать — каждый кусочек начинает расти с обеих сторон. Никакой собственной информации эти частицы в организм не привносят: просто изменяют структуру присутствующих, естественных, «родных» белков, в результате чего те также становятся инфекционными частицами.
Эта форма связана с бычьей губчатой энцефалопатией. Скорее всего, пациенты употребляли в пищу мясо, которое содержало патологические прионы мозга коров.
Такой формой болезни могут заразиться люди любого возраста. У пациентов с нБКЯ часто выявляют и психиатрические симптомы, потому порой она ошибочно диагностируется как психическое, а не неврологическое расстройство. Но причина кроется в когнитивных нарушениях, постоянных болях в конечностях, нарушениях адекватности ощущений, расстройствах речи или зрения. Летальная стадия новой формы похожа на летальную стадию спорадической формы болезни Крейтцфельда-Якоба, прогрессирует потеря контроля над мышцами, часто приводящей к состоянию акинетического мутизма. Деменция и БКЯ: больные могут даже не подозревать о своём смертельном заражении При БКЯ деменции могут развиваться в течение нескольких месяцев, недель и даже дней, а затем приводить к смерти.
Как правило, спорадическая форма БКЯ имеет сочетание деменции и нейродегенеративных или психиатрические симптомов. Быстро прогрессирующая деменция представляют собой одну из самых сложных неврологических проблем. Фатальная семейная бессоница Фатальная семейная бессонница — это редкое прионное заболевание, оно лишает сна, а также приводит к снижению всех нейро-двигательных и психических функций. Есть две формы этой болезни: генетическая и спорадическая.
Ткань головного мозга больного болезнью Крейтцфельдта — Якоба под микроскопом У больных наблюдается изменение поведения, нарушение координации, расстройства внимания и памяти, судороги. Часто все это сопровождается психическими нарушениями, например, галлюцинациями и различными маниями. Также у многих заболевших отмечают нарушение зрения. Состояние больного ухудшается стремительно и очень скоро он теряет возможность обслуживать себя и передвигаться. От момента появления первых симптомов болезни Крейтцфельдта-Якоба до смерти человека проходит не более года. Максимальный срок жизни пациента, зафиксированный официально, составил полтора года. Клиническая картина очень схожа с болезнью Крейтцфельдта-Якоба — у больного также нарушается координация движений и речь, развивается деменция, глухота и нистагм неконтролируемые движения глаз. Больной теряет социальные навыки и требует специального ухода и поддерживающей терапии. Такие больные в среднем умирают спустя пять лет после появления первых признаков синдрома. Прион выглядит вполне безобидно Фатальная инсомния Второе название этой болезни — фатальная бессонница. Фатальная инсомния может быть семейной, то есть передающейся по наследству или спорадической, возникшей внезапно. При наследственной форме отмечается мутация всего одного гена, из-за которой человек умирает в муках через несколько месяцев или лет. Проявиться наследственное заболевание может в любом возрасте, обычно в интервале от 20 до 70 лет. Сначала фатальная инсомния напоминает обычную бессонницу. Но она прогрессирует и проблемы с засыпанием и поддержанием сна начинают беспокоить человека с каждым днем все сильнее. Совсем скоро появляются первые когнитивные нарушения: ухудшение памяти и способности сосредотачиваться. Позже к ним присоединяются психические расстройства и другие нарушения, такие как тахикардия, потливость и гипертермия.
Как бы то ни было, конкретный механизм развития прионных болезней по сей день неизвестен. Прионная форма белка стабильна, накапливается в пораженной ткани, вызывая ее повреждение и в результате смерть. Прион может самостоятельно размножаться и менять нормальные клетки на дефектные — данный аномальный белок, встречаясь со своим здоровым сородичем, переводит его в такую же аномальную форму. Прионных заболеваний несколько. В эту группу входят синдром Герстманна — Штраусслера — Шайнкера, фатальная семейная бессонница, а также болезнь куру, так называемая «смеющаяся смерть», — прогрессирующее нарушение координации движений, которое сопровождается приступами беспричинного смеха и заканчивающееся летальным исходом. Причиной распространения такого состояния был признан ритуальный каннибализм в диких племенах. Одно из самых известных прионных заболеваний — болезнь Крейтцфельдта-Якоба — прогрессирующее дистрофическое поражение коры большого мозга, базальных ганглиев и спинного мозга. Вылечиться от него невозможно. Даже вскрытие после смерти является огромным риском для патологоанатома, потому что известны случаи ятрогенного заражения от скончавшихся больных. Хотя, например, ею можно было заразиться, поев говядины от коровы, которая была инфицирована коровьим бешенством. Даже правильное приготовление мяса не могло дать стопроцентной гарантии устранения риска заражения. Под воздействием вируса сами коровы теряли контроль над своим телом и поведением, не могли выйти на выгул или в принципе ориентироваться в пространстве. При вскрытии инфицированных животных и людей можно увидеть характерные трансформации, которые вызывают подобные расстройства поведения. В тканях мозга специалисты обнаруживали крошечные отверстия, от чего мозг становился похожим на дырявую губку.
Учёные впервые создали в лаборатории искусственный штамм человеческих прионов
Два американских охотника, возможно, стали первыми людьми, которые заразились хронической изнуряющей болезнью — прионным заболеванием оленей — и умерли от нее. В качестве примера прионного заболевания можно привести Болезнь Крейтцфельдта-Якоба (БКЯ). "Я хочу поделиться новостью о том, что Кентукки присоединился к длинному списку штатов по всей стране – с подтвержденным случаем хронического истощающего заболевания.
Прионные болезни
Чаще всего это происходит спонтанно, либо по причине генетической мутации. Редко патологический белок можно занести в организм, съев полусырое мясо, зараженное прионами например, говядину , или же из-за плохо обработанных хирургических инструментов. Исследователи за более чем 40 лет успели достаточно хорошо изучить строение прионов, но зафиксировать само перерождение удавалось редко, и этот процесс пока известен плохо, поскольку переходные формы крайне неустойчивы. Международной группе ученых удалось изучить все стадии перерождения мутантной формы белка T183A huPrP, которая может становиться прионной и обнаруживается у людей с наследственной формой болезни Крейтцфельдта-Якоба. С помощью ЯМР-спектроскопии и вычислительного анализа они смогли обнаружить «слабые места» в молекуле, с которых начинаются конформационные перестройки.
Изменения во вторичной форме белка, обусловленные мутацией, дестабилизируют дальнейшее сворачивание белка в третичную форму и обуславливают его переход в промежуточную форму, которая имеет тенденцию превращаться затем в патологическую прионную T183A huPrPSc.
Конец каждого волокна служит своего рода затравкой, к которой могут прикрепляться свободные белковые молекулы, в результате чего фибрилла растёт. В большинстве случаев присоединяться могут только молекулы PrP, идентичные по первичной структуре PrPSc поэтому обычно передача прионов видоспецифична [9].
Однако, возможны и случаи межвидовой передачи прионов [36]. Механизм размножения прионов[ править править код ] Гетеродимерная модель размножения прионов Фибриллярная модель размножения прионов Первой гипотезой, объясняющей размножение прионов без участия других молекул, в частности, нуклеиновых кислот, была гетеродимерная модель [37]. Согласно этой гипотезе, одна молекула PrPSc присоединяется к одной молекуле PrPC и катализирует её переход в прионную форму.
Однако модель размножения репликации прионов должна объяснять не только механизм размножения прионов, но и то, почему спонтанное появление прионов столь редко. Манфред Эйген лат. Manfred Eigen показал, что гетеродимерная модель требует, чтобы PrPSc был фантастически эффективным катализатором: он должен повышать частоту обращения нормального белка в прионную форму в 1015 раз [38].
Такой проблемы не возникает, если допустить, что PrPSc существует только в агрегированной например, амилоидной форме, где кооперативность выступает как барьер для спонтанного перехода в прионную форму. Вдобавок к этому, несмотря на приложенные усилия, выделить мономерный PrPSc так и не удалось. Если бы это было только так, то численность прионов возрастала бы линейно.
Однако по мере развития прионного заболевания наблюдается экспоненциальный рост количества PrPSc и общей концентрации инфекционных частиц [39] [40] [41]. Это можно объяснить, если принять во внимание разлом фибрилл [42]. В организме разламывание фибрилл осуществляется белками- шаперонами , которые обычно помогают очистить клетку от агрегированных белков [43].
Скорость роста числа инфекционных частиц прионов в значительной мере определяется величиной квадратного корня из концентрации PrPSc [4]. Продолжительность инкубационного периода определяется скоростью роста, и это подтверждается исследованиями in vivo на трансгенных мышах [4]. Такая же коренная зависимость наблюдается в экспериментах с различными амилоидными белками in vitro [44].
Механизм репликации прионов имеет значение для разработки лекарств. Поскольку инкубационный период прионных заболеваний чрезвычайно долог, эффективному лекарству вовсе необязательно уничтожить все прионы, достаточно лишь снизить скорость экспоненциального роста их количества.
В социальных сетях он написал, что любая прионная болезнь является медленно прогрессирующим поражением головного мозга.
Он также добавил, что пациенты теряют критику к себе, навыки самообслуживания, страдают нарушениями памяти, когнитивных функций, становятся раздражительными и требовательными по отношению к окружающим.
В этом случае молекулы белка передаются от одного вида млекопитающего к другому - например, от инфицированной коровы или овцы человеку. Заражение происходит при употреблении в пищу мяса или молока заражённого животного, либо использовании его тканей роговицы, препаратов крови и т. Заболевание развивается на фоне генетической мутации, затрагивающей область 20-й хромосомы.
Несмотря на слабую изученность функционирования этого участка генома, достоверно известно его участие в синтезе нормального прионного белка. В случае генных мутаций вместо здорового приона образуется патологический, а это приводит к развитию болезней. При этом аномальный белок появляется в организме спонтанно, без видимых причин. Вне зависимости от способа появления аномальный белок может стать причиной заражения других людей.
Подавляющее большинство прионных заболеваний человека являются спорадическими и имеют семейный характер наследования. Куру, синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкера, болезнь Крейтцфельдта-Якоба, скрэпи — прионы вызывают заболевания, сопровождаемые поражением центральной нервной системы. Для них характерны такие признаки как деменция слабоумие , зрительные и мозжечковые нарушения.
#прионные болезни
Людям никто даже не скажет, что, скорее всего, родственники уже заразились такой смертельной болезнью. Никто не говорит, например, что нельзя пробовать сырой мясной фарш или есть сырое мясо, тем более мозги. Также есть опасность заражения прионной болезнью при пересадке органа от больного, имеющего такое смертельное заболевание. Более того, заражение может произойти и через хирургический инструмент, и такие случаи уже были. Болезнь Крейтцфельда — Якоба Болезнь Крейтцфельда — Якоба БКЯ встречается во всем мире, и статистика показывает, чт во всем мире заболевает 1 из миллиона человек.
Прионные болезни ведут себя по-разному, и поэтому они еще скрытнее. Спорадическая форма БКЯ — человек начинает болеть от мутации, его мучает кашель, головная боль, а затем начинаются провалы в памяти. Болезнь протекает быстро, обычно больной после появления первых признаков проживает не более 6 месяцев. Больше всего заболевают люди в возрасте 60—70 лет.
Эпидемиологические исследования показали, что связи спорадической формы БКЯ с экологическими факторами нет. Эта форма связана с бычьей губчатой энцефалопатией.
Самая известная — болезнь Крейтцфельдта-Якоба. Также в эту группу входят синдром Герстманна — Штраусслера — Шайнкера, фатальная семейная бессонница и болезнь куру.
Головная боль врачей Прионные заболевания известны давно, но еще со времен СССР их почти не регистрируют в стране. И даже не потому, что они такие редкие хотя это на самом деле так. К примеру, болезнь Крейтцфельдта-Якоба в доковидное время встречалась у одного человека из миллиона , но еще и потому, что болезнь считается заразной — передается не воздушно-капельным путем, а через кровь. Для врача это риск, потому что нужно делать люмбальную пункцию введение иглы в пространство спинного мозга на поясничном уровне, — прим.
Помня истории о том, как у кого-то порвалась перчатка, психологически это делать сложно и неприятно. Поэтому, как правило, их выписывают с какой-нибудь стандартной энцелофапатией домой, и они там тихо умирают», — признался «Доктору Питеру» врач одной из петербургских больниц. В итоге люди оказываются без диагноза, не зная от чего умирают, а родственники не понимают, что они в огромной опасности. Кроме того, по требованию Роспотребнадзора врач обязан известить о пациенте с прионным заболеванием в течение двух часов после постановки диагноза, и утилизировать то есть уничтожить все медицинское оборудование, с которым соприкасался пациент.
По логике — если ему делали МРТ, то аппарат утилизируют тоже.
Также в эту группу входят синдром Герстманна — Штраусслера — Шайнкера, фатальная семейная бессонница и болезнь куру. Головная боль врачей Прионные заболевания известны давно, но еще со времен СССР их почти не регистрируют в стране. И даже не потому, что они такие редкие хотя это на самом деле так. К примеру, болезнь Крейтцфельдта-Якоба в доковидное время встречалась у одного человека из миллиона , но еще и потому, что болезнь считается заразной — передается не воздушно-капельным путем, а через кровь. Для врача это риск, потому что нужно делать люмбальную пункцию введение иглы в пространство спинного мозга на поясничном уровне, — прим. Помня истории о том, как у кого-то порвалась перчатка, психологически это делать сложно и неприятно. Поэтому, как правило, их выписывают с какой-нибудь стандартной энцелофапатией домой, и они там тихо умирают», — признался «Доктору Питеру» врач одной из петербургских больниц. В итоге люди оказываются без диагноза, не зная от чего умирают, а родственники не понимают, что они в огромной опасности. Кроме того, по требованию Роспотребнадзора врач обязан известить о пациенте с прионным заболеванием в течение двух часов после постановки диагноза, и утилизировать то есть уничтожить все медицинское оборудование, с которым соприкасался пациент.
По логике — если ему делали МРТ, то аппарат утилизируют тоже. Поэтому врачи предпочитают не ставить такой диагноз, считая, что для пациента он уже не имеет особого значения — финал в любом случае печальный.
Немного истории… Впервые термин спонгиозная губкообразная энцефалопатия был применен в 1957 году исландским ученым В.
Sigurdsson при описании заболевания овец на острове Исландия, которые отличались от всех известных заболеваний четырьмя признаками: необычно продолжительным до нескольких лет инкубационным периодом; медленно прогрессирующим месяцы и годы характером течения; необычностью поражения органов и тканей; неизбежным смертельным исходом. Сигурдссон объединил такие заболевания под общим названием «медленные инфекции». Три года спустя впервые было описано куру - неизвестное ранее заболевание людей с привычками ритуального каннибализма на острове Новая Гвинея, проявляющееся мозжечковой атаксией и дрожанием.
Болезнь обнаруживала сходства между клинической симптоматикой, морфологией и эпидемиологией куру у человека и скрепи у овец известной с 1700 года. В 1966 году Гайдушеком была доказана инфекционная природа куру на обезьянах шимпанзе. В 1967 году эти же исследователи опубликовали данные, при которых в морфологическом исследовании мозга зараженных вирусом куру шимпанзе были обнаружены: губчатость серого вещества головного мозга, пролиферация астроглии, гибель центральных нейронов и особенно клеток Пуркинье в мозжечке.
Эти морфологические признаки с вариантами локализации изменений в мозге характерны для всех прионных болезней человека и животных. В конце прошлого столетия эксперты ВОЗ прогнозировали возможность значительной эпидемии нового варианта БКЯ в ближайшие 10 лет. Несмотря на это, в последние 3 года, наметилось прогрессирующее снижение прироста заболевания.
К 2005 году, однако, зарегистрировано около 140 случаев нового варианта болезни Крейтцфельда-Якоба в Англии, Франции и Италии. Заболевание характеризуется более ранним, чем обычно, началом. Возраст больных колебался от 16 до 40 лет, клинически в дебюте отмечены психические нарушения в виде тревоги, депрессии, изменений поведения, спустя недели и месяцы присоединялись неврологические нарушения.
На поздних этапах, как и при других прионных болезнях — нарушения памяти, деменция, могут быть мышечные подергивания или хорея, пирамидные нарушения, заболевание заканчивается смертельным исходом в течение 0, 5 года-2 лет. В России данных о появлении этого заболевания нет. Большую загадку и, соответственно, интерес представляет то, что из известных 4 прионных болезни у человека: болезни Крейтцфельдта-Якоба БКЯ , синдрома Герстманна-Штреусслера-Шейнкера СГШШ , фатальной семейной инсомнии ФСИ и куру, 3 из них — новый вариант БКЯ, куру и ятрогенная БКЯ вызвана пересадкой твердой мозговой оболочки, лечении экстрактами тканей, содержащих гормон роста и гонадотропин, и др.
Основное число больных составляют спорадические случаи БКЯ. Во всех случаях виновником заболеваний является собственный ген, синтезирующий по неизвестным причинам дефектный белок, который в дальнейшем при накоплении его в клетке приводит к разным формам заболеваний, естественно, с учетом собственного генома. Дефектный прионный белок обладает уже другими свойствами, он контагиозен независимо от причин его возникновения и вызывает сходные морфологические и клинические изменения у больных.
Прионные болезни: виды, симптомы, диагностика
Вообще, добавил Охлопков, все прионные болезни связаны с медленно прогрессирующим поражением мозга. читайте в нашей статье. Прионные болезни – это передающиеся, прогрессирующие и смертельные нейродегенеративные заболевания, связанные с агрегацией неправильно сформированного.