Трансмиссивные губчатые энцефалопатии ( TSE ), также известные как прионные заболевания , [1] представляют собой группу прогрессирующих, неизлечимых и смертельных состояний, которые связаны с прионами и поражают мозг и нервную систему многих животных , включая людей , крупный рогатый скот и овец . Согласно наиболее распространенной гипотезе, они передаются прионами , хотя некоторые другие данные предполагают участие инфекции Spiroplasma . [2] Умственные и физические способности ухудшаются, и в коре головного мозга появляется множество крошечных отверстий, из-за чего она выглядит как губка, когда мозговая ткань, полученная при вскрытии, исследуется под микроскопом . Расстройства вызывают нарушение функции мозга, что может привести к потере памяти, изменениям личности и ненормальным или нарушенным движениям, которые ухудшаются со временем. [3]
TSE у людей включают болезнь Крейтцфельдта-Якоба , синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкера , фатальную семейную бессонницу и куру , а также недавно обнаруженную вариабельную протеазо-чувствительную прионопатию и семейную губчатую энцефалопатию. Сама болезнь Крейтцфельдта-Якоба имеет четыре основные формы: спорадическую (sCJD), наследственную/семейную (fCJD), ятрогенную (iCJD) и вариантную форму (vCJD). Эти состояния образуют спектр заболеваний с перекрывающимися признаками и симптомами.
TSE у млекопитающих, не относящихся к человеку, включают скрепи у овец, губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота (BSE) у крупного рогатого скота, широко известную как «коровье бешенство», и хроническую изнуряющую болезнь (CWD) у оленей и лосей. Вариантная форма болезни Крейтцфельдта-Якоба у людей вызывается воздействием прионов губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота . [4] [5] [6]
В отличие от других видов инфекционных заболеваний, которые распространяются агентами с геномом ДНК или РНК (такими как вирусы или бактерии ), инфекционным агентом в TSE считается прион , таким образом, состоящий исключительно из белкового материала. Неправильно свернутые прионные белки переносят болезнь между людьми и вызывают ухудшение работы мозга . TSE являются уникальными заболеваниями, поскольку их этиология может быть генетической, спорадической или инфекционной через употребление инфицированных пищевых продуктов и через ятрогенные средства (например, переливание крови). [7] Большинство TSE являются спорадическими и возникают у животных без мутации прионного белка. Наследственная TSE возникает у животных, несущих редкий мутантный аллель приона , который экспрессирует прионные белки, которые сами по себе деформируются в конформацию , вызывающую заболевание. Передача происходит, когда здоровые животные потребляют зараженные ткани от других больных. В 1980-х и 1990-х годах губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота распространилась среди крупного рогатого скота в эпидемической манере. Это произошло из-за того, что крупный рогатый скот кормили переработанными останками другого крупного рогатого скота , что сейчас запрещено во многих странах. В свою очередь, потребление (людьми) продуктов питания, полученных от крупного рогатого скота, содержащих ткани, загрязненные прионами, привело к вспышке варианта формы болезни Крейтцфельдта-Якоба в 1990-х и 2000-х годах. [8]
Прионы не могут передаваться по воздуху, через прикосновение или большинство других форм случайного контакта. Однако они могут передаваться через контакт с инфицированными тканями, жидкостями организма или зараженными медицинскими инструментами. Обычные процедуры стерилизации , такие как кипячение или облучение материалов, не делают прионы неинфекционными. Однако обработка крепким, почти неразбавленным отбеливателем и/или гидроксидом натрия или нагревание до минимума 134 °C действительно уничтожает прионы. [9]
Различия в форме между различными формами прионных белков изучены недостаточно.
Дегенеративное повреждение тканей, вызванное прионными заболеваниями человека (CJD, GSS и kuru), характеризуется четырьмя признаками: губчатое изменение (наличие множества мелких отверстий), гибель нейронов , астроцитоз (ненормальное увеличение числа астроцитов из-за разрушения близлежащих нейронов) и образование амилоидных бляшек. Эти признаки являются общими с прионными заболеваниями у животных, и признание этих сходств побудило первые попытки передать прионное заболевание человека (kuru) примату в 1966 году, за которыми последовали CJD в 1968 году и GSS в 1981 году. Эти нейропатологические признаки легли в основу гистологической диагностики прионных заболеваний человека в течение многих лет, хотя было признано, что эти изменения чрезвычайно изменчивы как от случая к случаю, так и в пределах центральной нервной системы в отдельных случаях. [14]
Клинические признаки у людей различаются, но обычно включают изменения личности, психиатрические проблемы, такие как депрессия , отсутствие координации и/или неустойчивая походка ( атаксия ). Пациенты также могут испытывать непроизвольные подергивания, называемые миоклонусом , необычные ощущения, бессонницу , спутанность сознания или проблемы с памятью. На поздних стадиях заболевания у пациентов возникают серьезные умственные нарушения ( деменция ) и они теряют способность двигаться или говорить. [15]
Ранние нейропатологические отчеты о прионных заболеваниях человека страдали от путаницы в номенклатуре, в которой значимость диагностического признака губчатого изменения иногда упускалась из виду. Последующая демонстрация того, что прионные заболевания человека являются трансмиссивными, усилила важность губчатого изменения как диагностического признака, что нашло отражение в использовании термина «губчатая энцефалопатия» для этой группы расстройств.
Прионы, по-видимому, наиболее заразны при прямом контакте с пораженными тканями. Например, болезнь Крейтцфельдта-Якоба передавалась пациентам, которым делали инъекции гормона роста, полученного из гипофиза человека , из аллотрансплантатов твердой мозговой оболочки трупа и из инструментов, используемых для операций на головном мозге (Brown, 2000) (прионы могут выдерживать процесс стерилизации в « автоклаве », используемый для большинства хирургических инструментов). Также считается [ кем? ] , что употребление в пищу пораженных животных может привести к медленному накоплению прионов, особенно когда каннибализм или подобные практики позволяют белкам накапливаться в течение более чем одного поколения. Примером является куру , которое достигло масштабов эпидемии в середине 20-го века у народа форе в Папуа-Новой Гвинее , которые употребляли своих мертвецов в пищу в качестве погребального ритуала. [16] Законы в развитых странах в настоящее время запрещают использование переработанных белков жвачных животных в кормах для жвачных в качестве меры предосторожности против распространения прионной инфекции среди крупного рогатого скота и других жвачных животных. [ необходима ссылка ]
Обратите внимание, что не все энцефалопатии вызваны прионами, как в случаях ПМЛ (вызванной вирусом JC ), CADASIL (вызванной аномальной активностью белка NOTCH3 ) и болезни Краббе (вызванной дефицитом фермента галактозилцерамидазы ). Прогрессирующая губчатая лейкоэнцефалопатия (ПСЛ), которая является губчатой энцефалопатией, также, вероятно, не вызвана прионом, хотя примесь, вызывающая ее у курильщиков героина , еще не идентифицирована. [17] [18] [19] [20] Это, в сочетании с крайне изменчивой природой патологии прионных заболеваний, является причиной того, что прионное заболевание нельзя диагностировать исключительно на основании симптомов пациента.
Мутации в гене PRNP вызывают прионную болезнь. Семейные формы прионной болезни вызываются наследственными мутациями в гене PRNP. Однако лишь небольшой процент всех случаев прионной болезни передается по наследству. Большинство случаев прионной болезни являются спорадическими, что означает, что они возникают у людей без каких-либо известных факторов риска или мутаций генов. В редких случаях прионные болезни также могут передаваться при воздействии загрязненных прионами тканей или других биологических материалов, полученных от людей с прионной болезнью.
Ген PRNP обеспечивает инструкции по созданию белка, называемого прионным белком (PrP). В нормальных условиях этот белок может участвовать в транспортировке меди в клетки. Белок также может участвовать в защите клеток мозга и помогать им общаться. [21] [22] Точечные мутации в этом гене заставляют клетки вырабатывать аномальную форму прионного белка, известную как PrP Sc . Этот аномальный белок накапливается в мозге и разрушает нервные клетки, что приводит к признакам и симптомам прионной болезни.
Семейные формы прионных заболеваний наследуются по аутосомно-доминантному типу, что означает, что одной копии измененного гена в каждой клетке достаточно, чтобы вызвать заболевание. В большинстве случаев больной человек наследует измененный ген от одного из больных родителей.
У некоторых людей семейные формы прионной болезни вызваны новой мутацией в гене PRNP. Хотя у таких людей, скорее всего, нет пораженного родителя, они могут передать генетическое изменение своим детям.
Белок может быть инфекционным агентом, вызывающим собственную репликацию, вызывая конформационные изменения нормального клеточного PrP C в PrP Sc . Доказательства этой гипотезы:
Хотя прионы не содержат геном нуклеиновой кислоты, они могут состоять не только из белка. Очищенный PrP C , по-видимому, не способен преобразоваться в инфекционную форму PrP Sc , если не добавлены другие компоненты, такие как РНК и липиды. [27] Эти другие компоненты, называемые кофакторами, могут составлять часть инфекционного приона или служить катализаторами для репликации приона, состоящего только из белка.
Эта гипотеза постулирует, что причиной заболевания является пока не обнаруженный инфекционный вирусный агент. Хотя когда-то это была ведущая гипотеза, сейчас это мнение меньшинства. Доказательства этой гипотезы следующие:
По-прежнему существует очень практическая проблема с диагностикой прионных заболеваний, включая губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота (ГЭКРС) и болезнь Крейтцфельда-Якоба (БКЯ). У них инкубационный период от нескольких месяцев до десятилетий, в течение которого нет никаких симптомов, даже несмотря на то, что путь преобразования нормального белка PrP мозга в токсичную, связанную с заболеванием форму PrP Sc уже запущен. В настоящее время практически нет способа надежно обнаружить PrP Sc , кроме как путем исследования мозга с использованием нейропатологических и иммуногистохимических методов после смерти. Накопление аномально свернутой формы PrP Sc белка PrP является характеристикой заболевания, но она присутствует в очень низких уровнях в легкодоступных жидкостях организма, таких как кровь или моча. Исследователи пытались разработать методы измерения PrP Sc , но до сих пор нет полностью принятых методов для использования в таких материалах, как кровь. [ необходима цитата ]
В 2010 году группа из Нью-Йорка описала обнаружение PrP Sc , даже если изначально он присутствовал в концентрации всего лишь одной части на сто миллиардов (10 −11 ) в мозговой ткани. Метод сочетает в себе усиление с новой технологией, называемой Surround Optical Fiber Immunoassay (SOFIA), и некоторыми специфическими антителами против PrP Sc . После усиления и последующего концентрирования любого PrP Sc образцы маркируются флуоресцентным красителем с использованием антитела для специфичности, а затем загружаются в микрокапиллярную трубку. Эта трубка помещается в специально сконструированный аппарат таким образом, чтобы она была полностью окружена оптическими волокнами для захвата всего света, испускаемого после возбуждения красителя с помощью лазера. Этот метод позволил обнаружить PrP Sc после гораздо меньшего количества циклов преобразования, чем другие, что существенно снижает вероятность артефактов, а также ускоряет анализ. Исследователи также протестировали свой метод на образцах крови внешне здоровых овец, у которых впоследствии развилась скрепи. Мозг животных анализировался, как только становились очевидными какие-либо симптомы. Таким образом, исследователи смогли сравнить результаты мозговой ткани и крови, взятых после того, как у животных проявились симптомы заболеваний, с кровью, полученной ранее в жизни животных, и от незараженных животных. Результаты очень ясно показали, что PrP Sc можно было обнаружить в крови животных задолго до появления симптомов. [29] [30]
В настоящее время не существует известных способов лечения или профилактики прионной болезни. [31] Некоторые лекарства могут замедлить прогрессирование заболевания. [32] Но в конечном итоге поддерживающая терапия в настоящее время является единственным вариантом для инфицированных людей.
Трансмиссивные губчатые энцефалопатии (TSE) встречаются очень редко, но могут достигать масштабов эпидемии. [ необходимо уточнение ] Очень сложно составить карту распространения заболевания из-за сложности идентификации отдельных штаммов прионов. Это означает, что если животные на одной ферме начинают демонстрировать заболевание после вспышки на соседней ферме, очень сложно определить, является ли это одним и тем же штаммом, поражающим оба стада, что предполагает передачу, или вторая вспышка произошла из совершенно другого источника. [ необходимо цитирование ]
Классическая болезнь Крейтцфельдта-Якоба (БКЯ) была обнаружена в 1920 году. Она спорадически встречается по всему миру, но встречается очень редко. Ежегодно ею заболевает около одного человека на миллион. Как правило, причина этих случаев неизвестна. Было обнаружено, что в некоторых случаях она передается генетически. 250 пациентов заразились болезнью ятрогенным путем ( при использовании зараженного хирургического оборудования). [33] Это было до того, как в 1976 году стала обязательной стерилизация оборудования, и с тех пор не было никаких других ятрогенных случаев. Чтобы предотвратить распространение инфекции, Всемирная организация здравоохранения создала руководство, в котором говорится о том, что делать при появлении БКЯ и как утилизировать зараженное оборудование. [34] Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) ведут наблюдение за случаями БКЯ, в частности, просматривая информацию из свидетельств о смерти. [35]
Хроническая изнуряющая болезнь (ХИБ) — прионная болезнь, обнаруженная в Северной Америке у оленей и лосей. Первый случай был идентифицирован как фатальный синдром истощения в 1960-х годах. Затем в 1978 году она была признана трансмиссивной губчатой энцефалопатией. Исследования надзора показали, что эндемия ХИБ у свободно пасущихся оленей и лосей распространилась на северо-востоке Колорадо, юго-востоке Вайоминга и западе Небраски. Было также обнаружено, что ХИБ могла присутствовать у части свободно пасущихся животных за десятилетия до первоначального признания. В Соединенных Штатах открытие ХИБ вызвало обеспокоенность по поводу передачи этой прионной болезни человеку. Во многих очевидных случаях БКЯ предполагалась передача ХИБ, однако доказательства были недостаточными и неубедительными. [36]
В 1980-х и 1990-х годах губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота (ГЭКРС или «коровье бешенство») распространялась среди крупного рогатого скота с эпидемической скоростью. Общее предполагаемое количество инфицированных голов крупного рогатого скота составило приблизительно 750 000 в период с 1980 по 1996 год. Это произошло из-за того, что скот кормили переработанными останками другого крупного рогатого скота. Затем употребление в пищу человеком инфицированного скота вызвало вспышку человеческой формы БКЯ. После введения запретов на кормление наблюдалось резкое снижение ГЭКРС. 20 мая 2003 года в Северной Америке был подтвержден первый случай ГЭКРС. Источник не удалось точно определить, но исследователи подозревают, что он произошел из-за импортированного мяса коров, инфицированного ГЭКРС. В Соединенных Штатах Министерство сельского хозяйства США приняло меры предосторожности, чтобы свести к минимуму риск заражения людей ГЭКРС. [37]
Вариант болезни Крейтцфельдта-Якоба (vCJD) был обнаружен в 1996 году в Англии. Существуют веские доказательства того, что vCJD был вызван тем же прионом, что и губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота. [38] Всего было зарегистрировано 231 случай vCJD с момента его первого обнаружения. Эти случаи были обнаружены в 12 странах: 178 в Великобритании, 27 во Франции, пять в Испании, четыре в Ирландии, четыре в США, три в Нидерландах, три в Италии, два в Португалии, два в Канаде и по одному в Японии, Саудовской Аравии и Тайване. [39]
В V веке до нашей эры Гиппократ описал болезнь, похожую на TSE, у крупного рогатого скота и овец, которая, как он считал, встречалась и у людей. [40] Публий Флавий Вегеций Ренатус регистрирует случаи заболевания с похожими характеристиками в IV и V веках нашей эры. [41] В 1755 году вспышка скрепи обсуждалась в британской Палате общин и, возможно, присутствовала в Британии в течение некоторого времени до этого. [42] Хотя в 1759 году были неподтвержденные заявления о том, что болезнь заразна, в целом считалось, что она вызвана инбридингом, и контрмеры, по-видимому, были успешными. Эксперименты начала XX века не смогли показать передачу скрепи между животными, пока не были приняты чрезвычайные меры, такие как внутриглазная инъекция инфицированной нервной ткани. Никакой прямой связи между скрепи и болезнью человека не подозревали тогда и не обнаружили с тех пор. TSE была впервые описана у людей Альфонсом Марией Якобом в 1921 году. [43] Открытие Дэниела Карлтона Гайдусека , что куру передается путем каннибализма, сопровождавшееся обнаружением повреждений, подобных скрепи, в мозге жертв куру, настоятельно предполагало инфекционную основу TSE. [44] Потребовалось смещение парадигмы в сторону ненуклеарной инфекционной сущности, когда результаты были подтверждены с объяснением того, как прионный белок может передавать губчатую энцефалопатию. [45] Только в 1988 году невропатология губчатой энцефалопатии была должным образом описана у коров. [46] Тревожное усиление BSE в британском стаде крупного рогатого скота усилило страх передачи человеку и укрепило веру в инфекционную природу TSE. Это было подтверждено с выявлением заболевания, похожего на куру, названного новым вариантом болезни Крейтцфельдта-Якоба , у людей, подвергшихся воздействию BSE . [47] Хотя модель инфекционного заболевания TSE была подвергнута сомнению в пользу модели трансплантации прионов , которая объясняет, почему каннибализм способствует передаче, [48] поиск вирусного агента продолжался в некоторых лабораториях по состоянию на 2007 год. [49] [50]
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )