Синдром коровьего бешенства или губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота
приблизительно из 254 аминокислот, включая 22-членный N-терминальный
сигнальный пептид. Прион PrP-с найден у всех млекопитающих. Его жизненный
полупериод составляет несколько часов, но он хорошо сохраняется в течение
развития. Прионы очень устойчивы к различным физико-химическим воздействиям
(табл. 1).
Таблица 1 Характеристика устойчивости прионов к различным воздействиям
|Ошибка!|Дозы |Эффект |
|Закладк| |воздействия |
|а не | | |
|определ| | |
|ена.Реа| | |
|ктивы | | |
|Физико-| | |
|химичес| | |
|кое | | |
|воздейс| | |
|твие | | |
|NH2OH |0,1-0,5 мM |Устойчив |
|Псорале|10-500 мг/мл |Устойчив |
|н | | |
|Фенол |100% |Инактивация |
|SDS |1-10% |Инактивация |
|Zn2+ |2 мM |Устойчив |
|Мочевин|3-8 M |Инактивация |
|а | | |
|Сода |1N в течение 1 |Инактивация |
| |часа при 20°C | |
|Гипохло|2,5% в течение |Инактивация |
|рид |1 часа при 20°C| |
|натрия | | |
|Обработ| | |
|ка | | |
|фермент| | |
|ами | | |
|ДНK-аза|0,1-100 мг/мл |Устойчив |
|A | | |
|ДНK-аза|100 мг/мл |Устойчив |
|Протеин|100 мг/мл |Инактивация |
|аза K | | |
|Трипсин|100 мг/мл |Инактивация |
|Физичес| | |
|кое | | |
|воздейс| | |
|твие | | |
|Автокла|136°C в течение|Инактивация |
|вирован|18 минут | |
|ие | | |
|Сухой |160°C в течение|Инактивация |
|жар |24 часов | |
|УФ |Сильные дозы |Устойчив |
Прионы устойчивы к кипячению в течение 30-60 мин, высушиванию до 2
лет, замораживанию в 3 раза больше, чем известные вирусы, химической
обработке спиртами, формальдегидом, кислотами, к УФ-облучению, гамма-
излучению, гидролизу ферментами. Наиболее эффективные воздействия
оказываются в дозах, которые денатурируют практически все белки. Иначе
говоря, из всего живого прион погибает последним.
PrP-с входит в состав наружных клеточных мембран, связан с внешней
поверхностью клеток якорем гликолипида и участвует в эндоцитозе и
катаболизме клеток. Несмотря на то, что самый высокий уровень концентрации
PrP выявлен в нейронах, его могут синтезировать и многие другие клетки
организма. Роль нормального прион-протеина (PrP) у здоровых индивидуумов
еще до конца неизвестна. Прион-протеин необходим для нормальной
синаптической функции. Предполагается, что прионы принимают участие в
межклеточном узнавании и клеточной активации. Некоторые считают, что их
функцией является подавление возрастных процессов и поэтому прионовые
болезни сходны по своим клиническим и морфологическим характеристикам с
геронтологическими заболеваниями.
Установлено также, что клеточный прионный белок поддерживает так
называемые "циркадианные ритмы" (от латинских слов "circa" - около и "dies"
- день), то есть околосуточные ритмы активности и покоя в клетках, тканях,
органах и в организме в целом. Те, кто совершал дальние перелеты (например,
из Москвы на Дальний Восток или в Вашингтон), хорошо знают: перелетев из
одного часового пояса в другой, трудно войти в новый ритм. Клеточный
прионный белок играет роль своеобразного успокоителя, с определенной
(околосуточной) периодичностью тормозя активность клеток, тканей и
организма в целом. В этом нетрудно убедиться, если искусственным образом
(такие опыты уже есть) снизить или вовсе лишить, к примеру, мышку,
способности вырабатывать в организме нормальный прионный белок. Спустя
некоторое время, у нее резко сокращается период сна, а затем животное и
вовсе погибает от развившейся бессонницы.
Прион-протеин (PrP) существует в двух формах:
. в виде нормальной, неинфекционной формы, которая встречается в головном
мозге как в норме, так и у инфицированных больных. Эта форма обозначается
как клеточный прион-протеин, или PrPc;
. изоформа, или PrP-Sc (от "scrapie" — болезнь овец), которая является
патологической, инфекционной формой и накапливается в головном мозге
только у больных людей и животных, страдающих губкообразной
трансмиссивной энцефалопатией.
Классификация. В настоящее время у человека известны две группы
заболеваний, вызываемых прионами:
. губкообразные трансмиссивные энцефалопатии;
. губкообразный миозит с прион-ассоциированными включениями.
Наиболее изученными на сегодняшний день являются губкообразные
трансмиссивные энцефалопатии.
Патогенез прионовых энцефалопатий.
Исходя из установленного факта, что прионовые болезни уникальны с
генетической и инфекционной точки зрения, Прюзинер предложил в 1991г.
современную концепцию патогенеза губкообразных трансмиссивных
энцефалопатий. Суть ее состоит в том, что человек может быть инфицирован
прионами двумя способами:
. наследственная передача по Менделю (аутосомно-доминантный тип
наследования). Однако это не prima facie наследование, а последовательное
через предварительную генную ауторепликацию инфекционного агента
. трансмиссия инфекционного агента алиментарным или ятрогенным путем.
Прионовые заболевания являются одновременно и инфекционными, и
наследственными болезнями. Они могут быть и спорадическими в том смысле,
что имеются случаи, в которых не выявляют никакого известного фактора
риска, хотя наиболее вероятно, что инфекция была приобретена одним из двух
ранее указанных способов. Исходя из современных знаний, трансмиссия
прионовых энцефалопатий определяется тремя факторами: дозой инфекта, путем
инфицирования, видовым барьером.
Доза инфекционного агента, полученная хозяином, зависит от количества
ткани инфекта и его вирулентной способности (инфекционный титр). Но
необходимо всегда помнить, что при повторной экспозиции обязательно
существует риск кумулятивного эффекта.
Путь инфицирования прионами играет важную роль в развитии заболевания
и имеет свою определенную иерархию. По степени значимости пути
инфицирования можно распределить в такой последовательности:
. интрацеребральный
. интравенозный
. интраперитонеальный
. подкожный
. оральный
В качестве примера зависимости от дозы и пути поступления инфекта
служат эксперименты, которые показали, что доза, необходимая для заражения
прионами мышей при оральном пути должна быть в 200 000 раз выше, чем при
интрацеребральном.
При попадании инфекционного прионного белка в здоровый организм в нем
начинается следующее (рис.3): в результате соединения одной молекулы
инфекционного прионного белка (РrРSс) с одной молекулой клеточного
(нормального) прионного белка (РrРС) в молекуле последнего происходят
пространственные изменения. А именно: две из четырех спирально завитых
структур в молекуле клеточного прионного белка (А) вытягиваются. Именно это
пространственное изменение приводит к тому, что молекула такого белка
становится инфекционной: РrРSс + РrРС = 2 РrРSс и так далее...
[pic]
рис.3. Размножение прионов в клетках
Таким образом, в отличие от всех известных инфекционных агентов,
инфекционный прионный белок не синтезируется заново, а накапливается
исключительно за счет превращения нормального клеточного белка в
инфекционный.
Видовой барьер.
Трансмиссия прионовых губкообразных энцефалитов у лабораторных и диких
животных длительное время является предметом многочисленных исследований.
Замечено, что при первом проявлении болезни у определенного вида животных
время инкубации очень длительное, тогда как после первого же пассажа новому
хозяину в пределах этого же вида, оно сокращается. В последующих пассажах
оно уменьшается еще больше до тех пор, пока не достигнет стабильного
периода, характерного для данного вида. Эта устойчивость к прионовой
инфекции у различных видов получила название "видовой барьер". Установлено,
что для преодоления видового барьера и распространения заражения внутри
самого вида необходимы очень высокие дозы инфекта. Однако исследователи
обратили внимание на тот факт, что при одинаковой дозе инфекта
трансмиссивность подострых губкообразных энцефалитов в одних случаях
(например, скрепи овец) зависит от источников агента, а в других — сразу и
от вида донора, и от вида реципиента.
Обнаружено, что при различных способах введения патологических прионов
через различные периферические пути, включая брюшную полость, желудок,
инфекционный агент сначала появляется в клетках лимфоретикулярной системы
миндалин, тимуса, лимфатических узлов и, особенно, селезенки. В первую
очередь инфект определяется в B-клеточных зонах.
Авторы показали, что дифференцированные B-лимфоциты принимают участие
в нейроинвазии прионов. Это, по их мнению, может иметь значение для
предупреждения болезни и использовано в терапевтических целях.
При алиментарном заражении прионы в Пейеровых бляшках тонкой кишки
проникают через клеточные мембраны во внутренние структуры лимфоидных
клеток, откуда в дальнейшем они попадают в другие органы иммунной системы:
лимфоузлы, селезенку, миндалины и др. В этих органах возможна частичная
репликация прионов. Предполагается, что дендритные клетки являются
пермиссивными для периферической репродукции прионов. Из органов
иммуногенеза прионы по нервам достигают ближайших аксонов. В области аксона
может происходить их значительная репликация. При достижении критической
концентрации прионы продвигаются по направлению к спинному, а затем
головному мозгу.
После подкожного заражения грызунов прионы выделяются из селезенки (1-
я неделя после заражения), из селезенки и лимфатических узлов (5-13-я
неделя), из спинного мозга (13-17-я неделя) и из головного мозга (17-19-я
неделя). Установлено, что патологические изменения в мозге появляются на 25-
й неделе, а клинические проявления начинают регистрироваться с 34-й недели.
Все пораженные органы содержат до 10 млн. инфекционных единиц на 1 г,
однако в них, за исключением головного мозга, не обнаруживается никаких
патологических изменений. По некоторым данным, максимум инфекционности
достигается к 40-му дню, т.е. задолго до клинического заболевания у внешне
совершенно здорового животного, когда еще нельзя распознать болезнь и
принять меры по профилактике и лечению. Из этого обстоятельства вытекают
трудности ранней диагностики и опасность передачи инфекции с продуктами
питания.
Экспериментально доказано, что репликация прионового агента может
происходить как в нейронах, так и в глиальных элементах. Некоторые авторы
считают, что астроциты и другие глиальные клетки, возможно, играют ключевую
роль в патогенезе прионовой инфекции. Это подтверждается высоким уровнем
цитокинов на поздней стадии заболевания. К тому же на линейных мышах, у
которых инфицированы были только глиальные клетки, получена морфологическая
картина губкообразной энцефалопатии.
Инфицированность органов иммуногенеза подразумевает перенос
инфекционного агента с кровью. Однако ни в инкубационном периоде, ни в
преклинической стадии, ни даже в разгар болезни пока не находят
биологических сдвигов в периферической крови.
После внутрицеребрального внедрения в животный организм прион-протеина PrP-
Sc, он начинает избирательно накапливаться в мозге. Имеются доказательства
существования транспорта PrPC и PrPSc вдоль аксонов. Большинство клеточных
прионов протеина присоединяются к внешней поверхности мембраны клеток
якорем гликопротеидов после прохождения через комплекс Гольджи. Подобно
другим протеинам, изоформа прион протеина PrPSc проходит внутрь клетки
через фиссуры, находящиеся на поверхности клетки. В отличие от клеточной
изоформы прион-протеина PrPSc накапливается в клетке.
Иммуно-электронномикроскопические исследования указывают на то, что
накопление PrPSc происходит в структурах вторичных лизосом, содержащих
фигуры миелина, богатые фосфолипидами. После повреждения лизосом и гибели
клетки прионы заселяют другие клетки. Внутриклеточное накопление PrPSc в
головном мозге проявляется губкообразной дистрофией нейронов, гибелью
нервной клетки и реактивным астроцитозным глиозом, что и определяет
нейроморфологию прионовых заболеваний.
Патоморфология прионовых энцефалопатий.
Нейропатология прионовых болезней человека характеризуется 4
классическими микроскопическими признаками:
. губкообразными изменениями
. потерей нейронов
. астроцитозом
. формированием амилоидных бляшек
Макроскопически во всех случаях прионовых энцефалопатий отмечено
незначительное уменьшение массы головного мозга, в отдельных наблюдениях
отмечена умеренная атрофия извилин, главным образом у лиц с
пролонгированным течением заболевания.
Микроскопически прионовая губкообразная энцефалопатия характеризуется
наличием множества овальных вакуолей (спонгиоз) от 1 до 50 микрон в
диаметре в нейропиле серого вещества конечного мозга. Вакуоли могут
выявляться в любом слое коры мозга. Это могут быть отдельные вакуоли или
группы, разделенные на участки. На парафиновых срезах вакуоли выглядят
оптически пустыми, однако в некоторых из них при окраске гематоксилином и
эозином нередко выявляется мелкая зернистость. Вакуоли могут сливаться в
микроцисты (200 микрон и более), в результате чего существенно искажается
цитоархитектоника коры. В цитоплазме больших нейронов коры также может
выявляться вакуолизация.
Помимо коры губкообразные изменения нейропиля и вакуолизация
цитоплазмы нейронов отмечаются по ходу всех полей аммоновых рогов, по ходу
зубчатой фасции, в области подкорковых ядер, таламусе и коре мозжечка.
Вовлечение в патологический процесс мозжечка является наиболее характерным
проявлением этой болезни, хотя степень спонгиоза в нем очень вариабельна.
Слияние вакуолей не характерно для мозжечковых повреждений. Спонгиоз чаще
представлен микровакуолями диаметром 1-50 микрон, расположенными в
молекулярном слое.
Губкообразные изменения постоянно сопровождаются уменьшением числа
нейронов различных отделов коры. В основном страдают нейроны III-VI слоя. В
отдельных сохранившихся нейронах отмечается вакуолизация цитоплазмы,
некоторые нейроны сморщены, гиперхромны. Степень выпадения нейронов
коррелирует с выраженностью губкообразных изменений и соответствует
длительности заболевания. Описанные признаки сочетаются с пролиферацией
клеток астроглии. В пролиферирующих астроцитах обнаружены различные
дистрофические изменения, начиная с вакуолизации цитоплазмы и кончая
появлением тучных форм с последующим клазматодендрозом. Миелиновые волокна
коры остаются неизменными.
При длительном течении заболевания наиболее выражены вакуолизация и
выпадение нейронов, что сопровождается спонгиозным статусом, с широко
распространенной во всех отделах грубой вакуолизацией, полным коллапсом
коры головного мозга в виде нерегулярно искаженного каркаса глиальной ткани
с небольшими вкраплениями сохранившихся нейронов. Вообще, чем дольше длится
течение болезни, тем более явными будут микроскопические изменения. В
базальных ганглиях и таламусе выраженная гибель нейронов может сочетаться с
глиозом и атрофией. В мозжечке наблюдаются резкие дистрофические изменения
вплоть до гибели зернистых клеток и клеток Пуркинье. Сохранившиеся клетки
Пуркинье гиперхромные, набухшие, с явлениями тигролиза и лизисом ядер.
Миелиновые волокна, прилежащие к коре и ядерным группам мозжечка, часто
варикозно вздуты, с явлениями фрагментации. Вместе с тем, необходимо
подчеркнуть, что демиелинизация волокон при всех формах прионовых болезней
не наблюдается.
Одним из морфологических признаков прионовых энцефалопатий является
наличие прион-протеиновых (PrP) бляшек, которые обычно видны как
округленные эозинофильные структуры. Изучение структуры и топографии PrP
бляшек имеет большое как теоретическое, так и практическое значение.
Количество, локализация и даже микроскопические признаки бляшек варьируют
при различных формах и типах прионовых энцефалопатий. Такие бляшки
характерны для болезни Куру. Многие авторы их так и называют Куру-бляшки.
Реже они встречаются при спорадической и семейной болезни Крейтцфельда-
Якоба, но очень часто (более 70%) — при ее новой форме. В единичных
наблюдениях их описывают при семейной фатальной бессоннице.
Очень часто PrP амилоидные бляшки локализуются в клетках зернистого
слоя коры мозжечка, но могут также располагаться в молекулярном слое и в
белом веществе. Они, как правило, окружены бледно-розовым ореолом.
Интенсивность окрашивания бляшек различна. Возможно, поэтому их не всегда
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|