Прионная болезнь что это
Прионная болезнь что это
Прионовые болезни – это прогрессирующие нейродегенеративные заболевания с летальным исходом. Механизм возникновения прионовых болезней изучен не до конца, однако в настоящее время считается, что заболевание развивается при накоплении в клетках центральной нервной системы избыточного количества патологического прионного белка.
Прионовые болезни встречаются очень редко – ежегодно регистрируется один случай на миллион человек. На данный момент известны 5 разновидностей этой патологии – спорадическая болезнь Крейцфельда-Якоба, новый вариант болезни Крейцфельда-Якоба, куру, синдром Герстманна-Штройслера-Шейнкера и фатальная семейная инсомния. Наиболее широко распространена спорадическая болезнь Крейцфельда-Якоба.
Болезнь может возникать попадании в организм патологического прионного белка извне (от человека или животного), иметь наследственную природу или возникать спонтанно как следствие генетических аномалий de novo. Течение определенных вариантов зависит от типа прионного белка. Инкубационный период может достигать 15 лет. Продолжительность жизни пациентов с прионными болезнями чаще всего составляет около года, реже – чуть более двух лет. Лечениесимптоматическое.
Трансмиссивная губчатая энцефалопатия.
Human prion diseases, transmissible spongiform encephalopathies, TSE.
Симптомыпатологии могут возникнуть в период от полугода до 10-15 лет после заражения. Проявления болезни могут развиваться постепенно, с неспецифических симптомов – бессонницы, вялости, апатии, заторможенности. В ряде случаев болезнь начинается внезапно и может напоминать делирий. Наиболее частыми проявлениями прионовых болезней являются:
Все проявления прионных болезней неуклонно прогрессирую, приводя в конечных стадиях болезни к акинетическому мутизму и коме.
Общая информация о заболевании
Прионные болезни встречаются как у человека, так и среди животных. Патогенез прионных болезней связывают с накоплением в организме патологического прионного белка. Прионный белок в норме присутствует в клетках организма животных и человека – это так называемый нормальный прионный белок. Он находится в наибольших количествах в нейронах и частично в клетках лимфоидной ткани. Прионный белок устойчив к высоким температурам, радиации, действию протеаз и химических веществ – алкоголя, формалина и других. Функции прионных белков неизвестны. Информация о структуре этих полипептидов закодирована в коротком плече 20 хромосомы у человека.
При изменении конфигурации нормальный прионный белок может превращаться в патологический. Патологический прионный белок, в свою очередь, способен запускать механизм преобразования нормального прионного белка в патологическую форму. Патологический прионный белок может возникать в организме спонтанно. В некоторых случаях накопление патологического прионного белка связано с наследственными генетическими нарушениями. На данный момент известно порядка 30 вариантов генетических нарушений, в результате которых меняется структура прионного белка. В ряде случае прионные болезни носят инфекционную природу. Это означает, что патологический прионный белок может попасть в организм человека извне – при пересадке роговицы, твердой мозговой оболочки, нейрохирургических операциях. В данном случае большое значение имеет устойчивость прионов к любым видам стерилизации. Известны случаи заражения патологоанатомов. Считается, что существует вероятность заражения человека при употреблении мяса коров, зараженных коровьим бешенством.
Несмотря на то, что часть прионных заболеваний имеет инфекционную природу, прионы отличаются от других инфекционных агентов – в их составе отсутствуют нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК). Это осложняет процесс изучения патогенеза прионовых болезней. Известно, что накопление патологического прионового белка приводит к разрушению клеток нервной системы, мультифокальным спонгиоформным (губкоподобным) повреждениям тканей нервной системы, астроглиозу при отсутствии признаков воспалительной реакции. В связи с устойчивостью к действию протеаз, патологический прионный белок не может быть выведен из организма. Около 85 % пациентов погибают в течение года после появления первых симптомов болезни.
Кто в группе риска?
К сожалению, на данный момент диагностика прионных болезней возможна лишь после возникновения клинических проявлений, то есть на этапе, когда болезнь зашла уже достаточно далеко. Раннее, пресимптоматическое выявление данной патологии невозможно. Схема диагностики прионных болезней не разработана окончательно.
Прионные болезни
Прионные болезни – это медленно прогрессирующее поражение головного мозга, связанное с инфекционными белками (прионами). Патогномоничные симптомы данных заболеваний заключаются в развитии деменции, поведенческих, двигательных нарушений, экстрапирамидных расстройств, мозжечковых проявлений, миоклонии, других неврологических и психопатических признаков. Диагностика нозологий включает клинические, лабораторные, инструментальные критерии. Этиотропное лечение на современном этапе не разработано, обычно применяется патогенетическая и симптоматическая терапия.
МКБ-10
Общие сведения
Прионные инфекции относят к медленным инфекциям человека и животных. Впервые подобную патологию описали немецкие неврологи Якоб и Крейцфельдт в 1920-1923 г.г. Лишь в конце ХХ века американским молекулярным биологом Прузинером были открыты возбудители – белки прионы. Прионные болезни регистрируются во всех странах мира с частотой около 1-15 случаев на 1 млн. человек в год. Заболеванию подвержены все возрасты, при этом из-за длительного периода инкубации расстройства обычно регистрируют на 3-4 десятилетии жизни.
Причины
Причина заболеваний – инфекционные белковые соединения. Прионы представляют собой новый класс патогенов, состоящих только из измененных белковых молекул человека, никогда не содержат нуклеиновых кислот. Источником является больной человек либо животное. Прионные мутации нормального белка могут передаваться по наследству. Основные пути заражения:
Факторы риска
Группу высокого риска по заболеваемости составляют врачи (хирурги, акушеры-гинекологи, патологоанатомы), сотрудники лабораторной службы, ветеринары, работники мясоперерабатывающей промышленности, повара, потребители инъекционных наркотиков. Факторы риска:
Патогенез
Изучение патогенеза прионных болезней продолжается. Считается, что в норме прионный протеин содержится в головном мозге, участвует в межнейронной передаче импульса. Предполагают его существенную роль в регуляции возрастных изменений нейроцитов. Во время контакта с патологической формой приона возникает трансформация обычного протеина в измененный белок. Выявляется множество овальных вакуолей серого вещества мозга.
Вакуоли обнаруживаются в любом слое церебральной коры, как отдельно, так и в виде групп, разделенных на участки. Иногда вакуоли сливаются в микроцисты (более 200 микрон), что значительно искажает цитоархитектонику серого вещества. Кроме коркового слоя, спонгиозные изменения нейропиля и вакуолизация цитоплазмы нейронов наблюдается по ходу всех полей аммоновых рогов, по ходу зубчатой фасции, в области подкорковых ядер, таламусе и коре мозжечка.
Классификация
Прионные болезни представляют собой группу разнородных по способу заражения и клиническим проявлениям болезней, поэтому общепринятой классификации для них на сегодняшний день не существует. Возможно разделение нозологий по спорадическим, наследственно-сцепленным и инфекционным формам, а также в зависимости от преимущественно поражаемого органа:
Симптомы прионных болезней
Прионные болезни отличаются длительным инкубационным периодом – от момента заражения до первых симптомов проходят десятилетия. Нередко первой при данных состояниях регистрируется прогрессирующая деменция. Пациенты теряют критику к себе, навыки самообслуживания, страдают нарушениями памяти, когнитивных функций, становятся раздражительны, требовательны к окружающим. На поздних стадиях присоединяются симптомы нарушений мочеиспускания, тотальная ригидность мышц.
Болезнь Крейцфельдта-Якоба
Одним из первых проявлений служит быстро прогрессирующая деменция, период распада личности редко занимает более 2-х лет. Пациенты апатичны, страдают депрессией, головными болями, часто – нарушениями зрения, слуха, бессонницей. Возникают шаткость походки, спастический парез, миоклония. В трети случаев наблюдаются эпилептические приступы.
Синдром Альперса
Возникает в младенческом возрасте, обычно манифестирует с генерализованных судорожных припадков, задержки психомоторного и физического развития и прогрессирующего слабоумия. Дети с ранней формой патологии рождаются с микроцефалией, деформацией костно-суставной системы, нарушениями внутриутробного развития, низкой массой тела. Иногда болезнь начинает развиваться в 16-18 лет.
Фатальная семейная бессонница
Дебютирует с панических атак, фобий, тревожности, повышенного потоотделения. У пациентов нарушаются циркадные ритмы, появляются галлюцинаторные, двигательные нарушения. Позже возникает период полного отсутствия сна, резкого похудания, появления и прогрессирования симптомов слабоумия. На терминальной стадии больные не реагируют на обращенную к ним речь, не способны вставать с кровати.
В начале болезни симптомы куру включают головную и суставную боль. Затем к ним присоединяется сильная слабость, дрожание головы и конечностей, вследствие чего больные передвигаются только с опорой либо на инвалидной коляске. Возникает атетоз, миоклонические судороги. Прогрессирование куру приводит к деменции. В поздней стадии пациенты прикованы к постели, нередко значительно худеют из-за невозможности жевать и глотать пищу, не контролируют мочеиспускание и дефекацию.
Прогрессирующая болезнь мышечного истощения у пожилых
Характеризуется медленно нарастающей слабостью в мышцах, миалгиями, не купирующимися стероидными средствами. Заболевание начинается с эпизодов падений, спотыканий, невозможности застегивания одежды, затруднения проглатывания пищи. Далее возникает атрофия мышечных волокон, обездвиживание пациентов. Существует опасность асфиксии при приеме пищи и воды из-за слабости пищеводной мускулатуры.
Синдром Герстманна-Штраусслера-Шейнкера
При синдроме Герстманна-Штраусслера-Шейнкера деменция возникает реже и прогрессирует медленнее, чем при других прионных болезнях (до 5-10 лет). Характерными симптомами считаются мозжечковые нарушения ходьбы и произвольных движений, расстройства ориентации в пространстве, глотания и звукопроизношения. В терминальной стадии заболевания развивается глубокое слабоумие, дизартрия.
Осложнения
Одними из частых осложнений прионных заболеваний являются пневмонии, дыхательная недостаточность из-за гипотонии межреберных мышц. При ненадлежащем уходе за лежачими больными возникают пролежни, абсцессы, сепсис. Пожилые люди могут получать различные травмы в пределах собственного жилья и на улице.
Пренебрежение пациентами гигиеническими процедурами увеличивает вероятность гнойных кожных заболеваний, нередки восходящие инфекции мочеполовых путей. Неадекватное питание (монодиета), отказ от приема медикаментов приводит к декомпенсации хронической патологии, высокому риску гипертензионного криза, диабетической комы, острой сердечно-сосудистой недостаточности.
Диагностика
Диагностика прионных болезней преимущественно осуществляется неврологами. Врачи других специальностей привлекаются при наличии показаний. Обязательно обследование всех половых партнеров больных, особенно при имеющихся незащищенных сексуальных контактах. Основные лабораторно-инструментальные и клинические исследования:
Дифференциальная диагностика
Дифференциальная диагностика проводится с болезнями Паркинсона, при которой происходит поражение нейронов ствола головного мозга, и Альцгеймера, сопровождающейся выраженной деменцией, но практически всегда без поражения мозжечка. Для нейросифилиса характерны маниакально-депрессивные эпизоды с прогрессирующим слабоумием, для герпетического энцефалита – нарушения работы черепно-мозговых нервов, геми- и парапарезы.
Лечение прионных болезней
Лица, имеющие симптомы, подозрительные на прионные болезни, должны быть госпитализированы. Назначается постельный либо полупостельный режим. В случае тяжелых психопатических расстройств необходимо обеспечивать безопасность пациента и персонала. Диеты не предусмотрено, кроме исключения сырого мяса из рациона. Многие пациенты с прионными инфекциями отказываются от еды, поэтому может быть назначена парентеральная нутритивная поддержка.
Консервативная терапия
Протоколов ведения пациентов с прионными болезнями в настоящее время не разработано. Поиски этиотропных препаратов находятся в стадии активных исследований и экспериментов с обнадеживающими результатами. Медикаментозное сопровождение преимущественно складывается из симптоматической, патогенетической терапии; нередко пациенты нуждаются в реанимационной, паллиативной помощи.
Экспериментальная терапия
Опубликованные в 2019 году результаты опытов над лечением прион-инфицированных мышей показали, что наблюдается терапевтический эффект от липосомно-малых интерферирующих РНК-пептидных комплексов (LSPCs) в виде нарушения репликации прионов в мозге у 90% подопытных и увеличения их выживаемости (22%). Сходные результаты были получены при интрацеребральном применении лентивирусов. Исследования продолжаются.
Перспективным направлением считается изучение влияния искусственно созданных непатогенных прион-подобных белков, которые могут самораспространяться, при этом снижать репликацию инфекционных единиц, задерживая и подавляя нейродегенеративные процессы. Существует концепция моноклональных антител, распознающих прионные соединения, ингибирующих их репликацию и задерживающих развитие болезни у животных.
Предполагается положительный профилактический эффект доксициклина в доклинический период у пациентов, являющихся носителями генов фатальной семейной бессонницы. В ряде экспериментов животные, получавшие гетерологичный прионный белок, демонстрировали замедленное начало клинических симптомов, значительное увеличение среднего времени выживаемости по сравнению с контрольной группой.
Прогноз и профилактика
Прогноз для пациентов из-за отсутствия этиоропных препаратов крайне неблагоприятный. Летальность при прионных болезнях достигает 100%, продолжительность жизни после установления диагноза зависит от формы прионной инфекции и составляет от четырех месяцев при куру до 4-10 лет (синдром Герстманна-Штраусслера-Шейнкера).
Специфической профилактики не разработано. Неспецифические методики – соблюдение правил дезинфекции и стерилизации в стационарах, при эндоскопических процедурах, в патологоанатомических бюро. Важным является обеспечение безопасности пищевых продуктов, отказ от употребления сырого мяса. Учитывая половой путь инфицирования, необходимо использовать барьерные средства контрацепции. Предложены методы генодиагностики прионных болезней.
КАК ПРИОНЫ ВТОРГАЮТСЯ В МОЗГ? ПОЧЕМУ ВЫМЕРЛИ КАННИБАЛЫ И ЧЕМ СТРАШНО КОРОВЬЕ БЕШЕНСТВО?
Ученые установили, что в головной мозг прионы распространяются подобно рабдовирусам и герпесвирусам.
Прионы — название, предложенное нобелевским лауреатом профессором неврологии и биохимии Стенли Прузинером в 1982 году, происходит от английского «protein» (белок) + «infection» (инфекция).
Neuron synapse — 3d rendered image on black background Synapse and Neuron cells sending electrical chemical signals.
Прионы составляют отдельный класс инфекционных агентов; они имеют белковую основу и не содержат генома, состоящего из нуклеиновых кислот. Концепция существования прионов включает в себя идею о новой, белковой наследственности — измененных формах белков в организме-хозяине, которые при переносе в новый организм могут вызвать в получателе изменение фенотипа. Большинство прионов являются патогенами, но по сравнению с другими классами патогенов (например, вирусами, бактериями, грибами, паразитами) они уникальны тем, что распространяются внутри и между хозяевами без переноса или репликации собственных ДНК или РНК. Прион — это белок с аномальной третичной структурой, способный катализировать конформационное превращение гомологичного ему нормального клеточного белка в себе подобный (прион). Как правило, при переходе белка в прионное состояние его α-спирали превращаются в β-слои.
29 ноября 2018 года в журнале PLOS Pathogens было опубликовано новое исследование швейцарских ученых Кафедры Нейрохирургии и нейропатологии University Hospital Zürich: доктора Annika Keller и ее коллег. Согласно исследованию распространение прионов в мозг не происходит путем прямого преодоления гематоэнцефалического барьера. Как отмечают авторы, понимание того, как прионы попадают в мозг, может привести к разработке эффективных стратегий предотвращения нейродегенерации даже после того, как инфицирование вне нервной системы (за пределами головного мозга) уже началось.
Прионовая болезнь или трансмиссивная губчатая энцефалопатия является неизлечимым заболеванием головного мозга, вызванным модификациями белка приона. Прионы передаются через хирургические инструменты, кровь и зараженные продукты питания.
Например, «медленные вирусы» — прионы, стали причиной вымирания последнего племени каннибалов Новой Гвинеи от эпидемии болезни Куру и принесли ее исследователю Карлтону Гайдузеку нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1976 году. Болезнь Крейтцфельдта — Якоба (псевдосклероз спастический, синдром кортико-стриоспинальной дегенерации, трансмиссивная спонгиоформная энцефалопатия, коровье бешенство) передается людям от крупного рогатого скота. Это прогрессирующее дистрофическое заболевание коры большого мозга, базальных ганглиев и спинного мозга считается основным проявлением губчатой энцефалопатии со смертностью в 85 % случаев при лёгкой форме, и невозможностью излечения – при тяжёлой форме.
Для разработки лекарств, предотвращающих распространение прионов в мозг после воздействия пищи или медицинских процедур, необходимо получить представление о том, как прионы распространяются от места проникновения уже в мозг.
В ходе исследования ученые попытались выяснить, могут ли прионы из крови проникнуть в головной мозг через кровеносные сосуды. Исследователи использовали генетически модифицированных мышей с высокопроницаемым гематоэнцефалическим барьером. Показатели выживаемости после заражения были схожи у генетически модифицированных и немодифицированных мышей. Данные результаты демонстрируют, что проникновение прионов в головной мозг через гематоэнцефалический барьер может не являться значимым для развития заболевания. Ученые полагают, что, подобно рабдовирусам и герпесвирусам, прионы достигают головного мозга, передвигаясь по нервам из других участков организма.
Авторы исследования отмечают, что полученные ими результаты могут стать основой для разработки методов эффективной вторичной профилактики прионовой болезни.
Читайте больше интересного и нового о головном мозге на страницах сайта медицинского центр ЭВО, например, здесь.
Источники: ScienceDaily, How prions invade the brain
PLOS/ Prion pathogenesis is unaltered in a mouse strain with a permeable blood-brain barrier
Патогенез прионных заболеваний состоит из двух стадий — инфекционной и токсической
Патологический прионный белок, попадая в нейрон, заставляет неправильно складываться нормальные прионы; переродившиеся белки слипаются в смертоносные агрегаты и убивают клетку. Выяснилось, что количество плохих прионов растет до одного и того же уровня независимо от исходного количества хороших, зато следующая фаза болезни — фаза плато — тем короче (и тем быстрее наступает смерть), чем больше хороших прионов было в клетке.
Прионные заболевания (см. прионы) — один из самых коварных и загадочных типов нейродегенеративных болезней. Сюда относятся болезнь Крейтцфельдта–Якоба, от которой страдают люди; коровье бешенство, которое поражает крупный рогатый скот (и которое напугало человечество 20 лет назад, когда в Великобритании началась эпидемия этой болезни); скрейпи, от которой умирают козы и овцы; страшное наследственное заболевание человека под названием фатальная семейная бессонница и некоторые другие болезни.
Но самое ужасное то, что, оказавшись в клетке, патологический, вредоносный PrP Sc заставляет «хороший» PrP C сложиться «по-своему», неправильным образом. В результате в клетке нарастает количество неправильно сложенных белков, которые слипаются в смертоносные агрегаты и убивают ее.
Нейроны гибнут; неправильно сложенные PrP Sc из мертвых клеток заражают живые и их тоже доводят до смерти. Всё это приводит к тяжелым поражениям определенных областей мозга, и через некоторое время организм погибает.
Патогенез всех прионных заболеваний состоит из длинного инкубационного периода (у человека он может длиться до 50 лет!), во время которого не проявляется никаких признаков болезни; вслед за ним идет короткая (обычно в несколько месяцев длиной) клиническая фаза, когда уже невозможно ничего сделать. Надо отметить, что у разных людей инкубационный период может занимать совершенно разное время. Что конкретно происходит на этих двух стадиях заболевания в нейронах и с чем связано столь резкое проявление болезни, до настоящего времени было изучено слабо.
Однако в 2003 году такая методика была предложена. Исследователи из Института неврологии Университетского колледжа в Лондоне использовали ее, чтобы понять, что происходит в нейроне, зараженном неправильно сложенными прионными белками.
В своих экспериментах они использовали несколько инбредных линий мышей:
1. Prnp null (Prnp o/o ), не экспрессирующие PrP C вовсе.
4. Tg20, экспрессирующие уровень PrP C в восемь раз больше нормального.
Экспериментальные группы мышей каждой линии были заражены прионным заболеванием, а контрольные получили «пустой укол»; после этого исследователи регулярно измеряли уровень инфекционных частиц в нейронах подопытных животных и следили за их состоянием.
Но когда исследователи попробовали измерить уровень прионов в мозге больных мышей, то результаты оказались гораздо более интересными.
Выяснился еще один интересный момент. Оказалось, что уровень PrP C у мышей обратно пропорционален продолжительности фазы плато (рис. 2). Для фазы роста такой зависимости не было выявлено, хотя небольшие различия по ее продолжительности между тремя линиями всё-таки наблюдались.
Результат, мягко говоря, неожиданный. Гораздо логичней было бы, если бы фаза роста коррелировала с количеством PrP C в клетках (чем больше вокруг «хороших» прионов, тем быстрее они превращаются в «плохие»), а фаза плато, наоборот, нет (тогда бы можно было объяснить ее появление тем, что количество «плохих» прионов в клетке достигло максимально возможного, и теперь они постепенно будут разрушать все вокруг).
Но то, что после достижения прионами фазы плато животные живут разное время, ставит всё с ног на голову. Эти результаты объяснить трудно, если только.
Патогенез болезни тогда выглядит так: в клетку попадает патогенный PrP Sc ; окружающие молекулы PrP C меняют конформацию и сами превращаются в PrP Sc (на графике это выглядит как фаза роста); затем достигается максимально возможный уровень PrP Sc (начинается фаза плато), теперь уже PrP Sc запускает образование PrP L из PrP C (фаза плато продолжается). Длительность фазы плато обратно пропорциональна количеству в клетке PrP C — если его много, то она будет короткой, если мало — наоборот, длинной. Иными словами, болезнь состоит из двух стадий — инфекционной (когда «работает» PrP Sc ) и токсической (когда за дело берется PrP L ).
В пользу этого предположения говорит многое — прежде всего то, что, действительно, помимо двух хорошо изученных конформаций прионного белка существует еще множество слабоисследованных. (Вполне возможно, что на самом деле в патогенезе участвуют даже не три, а больше форм белка.) Два главных автора обсуждаемой статьи еще в 2007 году высказывали сходную теорию, и эти результаты служат отличным подтверждением их идей.
Однако возможны и другие интерпретации полученных данных. Может быть, всё дело просто в особенностях измерения концентрации PrP Sc (методика появилась недавно, и многие ее подводные камни еще не известны). Кроме того, показано, что PrP С служит рецептором для PrP Sc и за счет запускаемых в результате их взаимодействия каскадов реакций в клетке возникают токсические эффекты. Если дело в этом, то понятно, почему продолжительность фазы плато зависит от уровня PrP С — чем его больше, тем быстрее «работает» PrP Sc и тем быстрее доводит клетку до смерти (и тем меньше длится фаза плато). В любом случае, полученные результаты очень интересны и явно требуют дальнейших исследований.
Источник: Malin K. Sandberg, Huda Al-Doujaily, Bernadette Sharps, Anthony R. Clarke, John Collinge. Prion propagation and toxicity in vivo occur in two distinct mechanistic phases // Nature. 24 February 2011. V. 470. P. 540–542.