Вирусы прионы. Прионы

Открытие феномена прионов позволило обнаружить существование нового типа наследственности - наследственности на основе белка. Термин "прион" (proteinaceous infectious particle) появился в связи с исследованием ряда нейродегенеративных заболеваний с неизвестной этиологией, таких, как скрэйпи овец и болезнь Крейцфельда-Якоба у человека. И хотя эти болезни известны довольно давно, природа их оставалась загадкой достаточно долго. Объяснение столь медленного хода исследований заключалось в необычном способе возникновения этих болезней: они могут возникать спонтанно и в то же время могут и наследоваться и передаваться инфекционным путем. Долгое время комбинация этих трех свойств казалась необъяснимой.

В 1967 была предложена так называемая "белковая" гипотеза, согласно которой инфекционный агент, вызывающий эти заболевания и получивший позже название "прион", представляет собой обычный клеточный белок, принявший особое конформационное состояние. Проникновение прионов в клетку приводит к нарушению конформации синтезируемого клеткой прионного белка , нарушению функции клетки и дальнейшему накоплению прионов, способному самоподдерживаться за счет автокаталитического механизма. Фактически прионы являются генетическим детерминантом белковой природы.

На сегодняшний день эту гипотезу подтверждают как экспериментальные данные, так и тот факт, что до сих пор не удалось найти какую-либо нуклеиновую кислоту, связанную с этими инфекционными заболеваниями.

Прионная изоформа белка отличается от клеточной только по вторичной структуре, она имеет в основном бета-складчатую структуру, а клеточная форма - в основном альфа-спиральную [Тер-Аванесян ea 1999 ]. Это верно, как для белка млекопитающих PrP, так и для всех остальных найденных прионов, в том числе и Sup35 .

Основные свойства прионных белков - способность к агрегации и к возникновению de novо, наличие множества патологических конформационных вариантов и наследование патологической конформации. Для прионных полимеров характерна также устойчивость к денатурирующим агентам и некоторым протеазам (например химотрипсину). Последнее свойство проявляют и амилоидные агрегаты, однако они не наследуются и не инфекционны. Конформационных вариантов для них тоже пока не выявлено.

Изучение прионов в основном объяснялось патологией, которую они вызывают у человека и животных. Открытие прионоподобных белков у низших эукариот существенным образом расширило представления о прионах. Стало ясно, что это не просто принципиально новое, но и достаточно общее явление, встречающееся у различных организмов. Изучение дрожжевых прионов дало дополнительную информацию о явлении в целом, а также доказательства принципиального сходства прионов с амилоидными фибриллами . В настоящее время прионно-амилоидный феномен интенсивно изучается во многих лабораториях, возрастает список болезней, из числа известных ранее, для которых подтверждена амилоидная природа.

У дрожжей и грибов существование белков с прионными свойствами в основном имеет адаптивное значение. Кроме того, становится известно все больше и больше прионоподобных и амилоидных белков млекопитающих, участвующих в различных биологических процессах. И, скорее всего, подобные белки распространены еще шире, чем представляется сейчас.

Что же происходит, когда аномальный, прионный белок попадает в клетку или в систему, где есть нормальный клеточный белок - аналог приона? Структурно прионный белок отличается от клеточного только тем, что он обладает другой конформацией, т.е. измененной вторичной и третичной структурой. Для полной конверсии клеточного белка достаточно следового количества прионного белка (далее такое малое количество материала прионного белка будет называться "семенами"). На сегодняшний день практически установлено, что белок в прионной конформации представляет собой агрегат в виде высокоупорядоченных фибрилл, к концам которых может присоединяться нормальный клеточный растворимый белок, и само это связывание, по-видимому, и является тем фактором, который вызывает изменение конформации. При этом белок, находящийся в агрегированном состоянии, не способен далее осуществлять свою нормальную клеточную функцию. На дрожжах in vitro было показано, что при добавлении к лизату клеток семян происходит быстрая конверсия - образование агрегатов из всей клеточной формы этого белка. Если же затем взять семена этого агрегата и поместить их в следующую порцию нормального лизата, то опять произойдет конверсия и образование агрегатов. Эту процедуру можно осуществить неограниченное число раз [ Paushkin ea 1997 ].

Прионы дрожжей явились весьма удобной модельной системой для изучения прионного явления в целом. Они имеют неоспоримые преимущества перед животными системами по скорости постановки экспериментов, доступности и безопасности для исследователей. Можно надеяться, что результаты, полученные в дрожжевой системе, будут использованы в будущем для исследования прионных свойств патогенных белков, вызывающих прионные или амилоидные заболевания человека и животных, а также белков, полезных для жизнедеятельности клетки.

Прионные заболевания – это особый вид тяжелых нейродегенеративных болезней человека и животных, которые вызываются особыми возбудителями: прионами. Основные сведения о прионных болезнях нервной системы, то есть: что собою представляют прионы, как они вызывают поражение нервной системы, какие заболевания вызывают и как с ними бороться, - вы сможете узнать из этой статьи.

Что такое прионы?

Прионы – это белковые структуры. Эти белковые молекулы могут быть нормальными, входящими в состав тканей человека и животных, то есть содержащимися в организме здоровых людей и других млекопитающих, а могут быть патологическими, вызывающими заболевания.

Ранее было принято считать, что любая «живая» структура обязательно содержит нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), которые позволяют ей размножаться. Все вирусы, бактерии, грибы, птицы, животные, люди содержат нуклеиновые кислоты. И предполагалось, что отсутствие этих кислот означает невозможность размножения, однако открытие прионов перевернуло эти представления.

Прионы состоят только из белка, но при этом умеют размножаться. Попадая в организм, они вызывают превращение содержащегося в нем нормального приона в патологический, таким способом увеличивая свое количество. То есть все случаи столкновения с нормальными прионами организма заканчиваются образованием патологических прионов. На это требуется значительно большее количество времени, чем при размножении вирусов или бактерий, поэтому от момента попадания приона в организм до развития заболевания иногда проходят годы.

Прионы были открыты в 1982 году Стэнли Прузинером, за что в 1997 году он был удостоен Нобелевской премии.

До открытия прионов был описан ряд заболеваний человека и животных, причина которых никак не могла быть установлена. Еще в XVIII веке в Великобритании была зарегистрирована так называемая «почесуха» овец с симптомами в виде сильного зуда, нарушений движений в конечностях и припадков, которые свидетельствовали о поражении нервной системы. Так, в 1957 году американец Карлтон Гайдушек описал заболевание у племени Фор, обитающего на высокогорьях Папуа-Новой Гвинеи. Заболевание было связано с каннибализмом и передавалось, таким образом, от одного человека к другому. С 1986 года в Англии, а затем и в других странах было зарегистрировано заболевание крупного рогатого скота, названное «коровьим бешенством» (хотя к возбудителю бешенства оно не имело никакого отношения). «Коровье бешенство» приобрело масштабы эпидемии и вызывалось прионами. В 90-е годы была доказана передача «коровьего бешенства» человеку вместе с употребляемым мясом больного животного. На сегодняшний день изучение ряда заболеваний с неустановленными причинами привело к тому, что высказана гипотеза о прионной природе этих болезней (например, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и другие). Несмотря на успехи в этом направлении, еще очень многое остается за гранью постигнутого.

Свойства прионов

Прионы – это очень устойчивые соединения. Большинство способов обезвреживания и обеззараживания оказываются неэффективными при борьбе с ними. Они не погибают при кипячении в течение 2-3 часов, выдерживают холод до -40°С несколько лет, не чувствительны к ультрафиолетовому излучению и радиации, не инактивируются при обработке формалином.

Особое строение прионов приводит к тому, что организм не умеет бороться с ними. Человеческий организм не вырабатывает антитела (гуморальный иммунитет) против них, не атакует прионы лимфоцитами (клеточный иммунитет), как бы не замечает их. То есть попадание прионов в организм неизбежно влечет за собой развитие заболевания. Даже при 10-миллионном разведении прион оказывается заразным для человека.

Как можно заразиться прионами?

На сегодняшний день известны три способа заражения:

• трансмиссивный: при передаче приона от одного вида млекопитающего к другому. Причем если ранее говорилось о существовании межвидовых барьеров, то есть передача от коровы или овцы к человеку отрицалась, то на сегодняшний день считается, что прионы могут передаваться от любого инфицированного животного или человека (теоретически), и доказана возможность заражения человека от коров и другого человека. Причиной попадания патологического приона может быть употребление в пищу мяса больного животного, использование биологических тканей животных и человека (препараты крови, пересадка роговицы или твердой мозговой оболочки и тому подобное). Считается, что различные биоматериалы обладают разной степенью патогенности. Так, наиболее заразными являются ткани мозга и мозговых оболочек ввиду наибольшего содержания в них прионов, затем – кровь и ее препараты. Попадание возбудителя под кожу и через рот (с пищей) относят к наименее заразным способам. Это означает определенную дозозависимость прионных заболеваний;
• наследственный: когда заболевание развивается в результате генной мутации, возникающей в определенной области 20-й хромосомы. Особый участок 20-й хромосомы человека отвечает за наличие в организме нормального прионного белка. Функции его до конца так и не изучены. При возникновении генных нарушений вместо нормального приона синтезируется патологический, вызывающий заболевание;
• спорадический: спонтанное возникновение аномального белка в организме человека.

Таким образом, становится понятно, что прионные заболевания могут быть как инфекционными, так и наследственными. Каким бы путем прион не возник в организме человека, он может стать причиной заражения другого человека. Это означает, что даже случайным образом возникшая прионная болезнь может передаться другому человеку трансмиссивно. Предполагается различная степень инфекционности прионов, возникших в результате мутации или спонтанно, а также полученных от другого вида млекопитающих.

Что вызывают в организме прионы?

Прионы способны вызывать так называемые губчатые (спонгиозные) энцефалопатии, то есть поражение центральной нервной системы. Морфологически это означает:

• образование в клетках мозга полостей («дырок», отчего и сформировалось понятие «губчатости»);
• гибель (дегенерацию) нейронов;
• разрастание соединительной ткани вместо погибших нервных клеток;
• атрофию мозга;
• формирование амилоидных бляшек (последние образуются из скоплений патологических прионов).

И все это возникает на фоне полного отсутствия каких-либо воспалительных реакций.

Какие болезни являются прионными у человека?

На сегодняшний день точно известно несколько заболеваний человека, виною которых являются прионы:

• болезнь Крейтцфельда-Якоба;
• болезнь Герстманна-Штреусслера-Шейнкера;
• болезнь куру;
• (бессонница);
• хроническая прогрессирующая спонгиозная энцефалопатия детского возраста (болезнь Альпера).

Болезнь Крейтцфельда-Якоба

Эта разновидность прионной инфекции довольно многообразна, потому что в настоящее время принято выделять несколько ее форм:

• спорадическую (классическую);
• семейную (наследственную);
• ятрогенную;
• новую атипичную форму, возникающую в результате инфицирования мясом крупного рогатого скота, пораженного «бешенством коров», то есть эта форма представляет собой аналог «коровьего бешенства» у людей.

Спорадическая форма с момента описания этого заболевания в 20-х годах прошлого столетия была наиболее часто встречающейся (около 85-90% всех случаев болезни Крейтцфельда-Якоба). Она возникает преимущественно в пожилом возрасте, первые признаки появляются после 55 - 60 лет. Однако в последние годы статистика изменилась после возникновения эпидемии «коровьего бешенства». Все чаще и чаще стали регистрироваться случаи новой атипичной формы в результате заражения от коров. Для этой формы характерно более раннее появление: заболевают молодые люди. Заболеваемость спорадической формой составляет 1 случай на 1 миллион населения в год. Характерно постепенное появление различных симптомов, которые делятся на две группы: неврологические и психические. Появление тех или иных изменений обусловливается областью поражения в головном мозге. Начальными симптомами могут быть: головная боль, головокружение, нарушение сна, снижение полового влечения, расстройство аппетита, общая слабость и повышенная утомляемость. Постепенно развиваются ухудшение памяти и внимания, нарушение мышления, потеря зрения, депрессия, эмоциональная лабильность. Психические нарушения могут протекать и довольно остро в виде эпизодов дезориентации, галлюцинаций и бреда. Из неврологических симптомов формируется мышечная слабость во всех конечностях (парезы), нарастает мышечный тонус, нарушается речь вплоть до полной утраты, возникает выраженная координаторная неустойчивость (атаксия), могут появляться непроизвольные движения в конечностях (особенно характерны миоклонии: быстрые неритмичные малоамплитудные сокращения небольших мышц), а также судорожный синдром. Болезнь неуклонно прогрессирует и в конечной стадии приводит к обездвиженности, утрате контроля над функцией тазовых органов, деменции и кахексии. Продолжительность жизни с момента появления первых симптомов составляет не более 2-х лет. Исход заболевания – смерть в 100% случаев.

Семейная форма связана с генными мутациями в области 20-й хромосомы. Составляет около 5-6% всех случаев болезни Крейтцфельда-Якоба. Заболевание носит аутосомно-доминантный характер, что означает, что оно не связано с полом, а также то, что патологический ген проявляет себя всегда, независимо от того, нормален ли второй аналогичный ген (все гены человека – парные). Первые признаки заболевания возникают приблизительно на 5-10 лет раньше, чем при спорадической форме. В остальном течение заболевания сходно с предыдущей формой.

Ятрогенная форма возникает в результате заражения человека во время медицинских вмешательств. Статистика этой формы заболевания отсутствует, поскольку довольно сложно проследить и доказать именно такой путь заражения. Существуют подтвержденные документально случаи заражения при использовании твердой мозговой оболочки, роговицы, стереотаксических операциях на головном мозге (в основном, эти случаи относятся к Франции и Австралии). Инкубационный период (время от заражения прионами до появления первых признаков заболевания) колеблется от 7 месяцев до 12 лет. Длительность инкубационного периода зависит от нескольких факторов: места и способа проникновения прионов в организм, дозы возбудителя, исходного генотипа организма человека. Быстрее всего болезнь развивается при непосредственном попадании прионов в ткань мозга при проведении оперативных вмешательств, чуть более длительный инкубационный период при инфицировании в результате пересадки твердой мозговой оболочки и роговицы. Попадание прионов в организм при введении инфицированных препаратов (например, человеческого гонадотропина) сопровождается развитием заболевания через 5-10 лет. Для этой формы заболевания характерно преобладание неврологических симптомов над психическими. Также развиваются выраженная мозжечковая атаксия, нарушения речи, изменения мышечного тонуса, миоклонии. Неизменно развивается деменция. Больные погибают в течение одного - максимум 2-х лет.

«Коровье бешенство» у людей, или новая атипичная форма болезни Крейтцфельда-Якоба стала приобретать актуальность после эпидемии прионной инфекции у крупного рогатого скота в Англии в 90-х годах. Употребление в пищу мяса пораженных животных стало причиной инфицирования прионами. Для этой формы заболевания характерно гораздо более раннее начало: регистрируются случаи и в 30, и в 40 лет. Как и при ятрогенной форме, неврологические проявления преобладают над психическими. Однако на прогноз это не влияет. Эта форма заболевания также смертельна для человека.

Болезнь Герстманна-Штреусслера-Шейнкера

Этот вариант прионного заболевания относится к наследственному. Встречается довольно редко: 1 случай на 10 000 000 населения. Передается по аутосомно-доминантному типу. Обычно заболевание проявляет себя в возрасте пациента около 40 лет. Первыми и доминирующими в клинической картине являются мозжечковые расстройства. Вначале появляется головокружение и шаткость при ходьбе. Координаторные нарушения прогрессируют, произвольные движения становятся избыточными и «промахивающимися», постепенно самостоятельная ходьба становится невозможной. Наряду с этими симптомами возникают нарушения мышечного тонуса, снижение слуха вплоть до глухоты, снижение зрения до слепоты, парез взора вверх (когда человек не может посмотреть вверх одновременно двумя глазами), проблемы с глотанием и звуковоспроизведением. Деменция появляется в терминальной стадии заболевания. Средняя продолжительность жизни составляет от 2-х до 10 лет. Исход заболевания – смерть.

Болезнь куру

Эта разновидность прионной инфекции изучена благодаря племени людоедов, живущих на высокогорьях Папуа-Новой Гвинеи. До 1956 года среди населения этой географической зоны были распространены традиции ритуального каннибализма: поедание мозга умерших родственников. Предполагается, что у одного из членов племени спорадически возникла прионная инфекция, которая потом распространилась из-за съедения его мозга соплеменниками. После отмены традиций каннибализма заболевание стало регистрироваться значительно реже, на сегодняшний день практически не встречается. Инфекционное начало болезни и заразность были доказаны Гайдушеком путем заражения шимпанзе вытяжкой из мозга больных людей.

«Куру» на языке этого племени означает «смеющийся» или «дрожащий от страха». Такое название не случайно. После инкубационного периода длительностью от 5 до 30 лет появляются мозжечковые расстройства вместе с дрожанием отдельных частей тела и неконтролируемым смехом, смазанной речью, нарушениями движений глазами, дисфункцией глотания, мышечной слабостью. Мышление вначале не нарушается, деменция развивается уже в терминальную стадию. Больные живут от 4 до 36 месяцев с момента появления первых симптомов.

Семейная фатальная инсомния

Это прионное заболевание известно науке с 1986 года. Очень редко встречается. Относится к наследственным заболеваниям с аутосомно-доминантным типом передачи. К 2003 году было описано 26 семей с семейной фатальной инсомнией. Имеет довольно вариабельный возраст начала заболевания: от 25 лет до 71 года. Продолжительность жизни с момента появления первых признаков составляет от 6 до 48 месяцев.

Самым главным признаком заболевания становится бессонница. Человеческий организм утрачивает способность регулировать циклы бодрствования и отдыха, вообще не может спать. Помимо бессонницы возникают двигательные нарушения в виде миоклоний, дрожания, мышечной слабости. Характерны вегетативные расстройства, проявляющиеся повышением артериального давления, повышением температуры тела, потливостью, учащенным сердцебиением. Из психических нарушений возможны зрительные галлюцинации, панические страхи, эпизоды спутанности сознания. На фоне полного отсутствия сна наступает истощение и больной погибает.

Хроническая прогрессирующая спонгиозная энцефалопатия детского возраста (болезнь Альпера)

Эта разновидность прионных заболеваний развивается у детей (до 18 лет). Характеризуется передачей по наследству по аутосомно-рецессивному типу (не связана с полом и проявляется только в случае совпадения двух патологических генов от отца и от матери). Поражение нервной системы заключается в нарушении зрения, развитии эпилептических припадков. Возможны периодические острые состояния, протекающие по типу . Кроме поражения нервной системы, это заболевание сопровождается и поражением печени. Довольно быстро развивается хронический гепатит, который переходит в цирроз. Больные погибают от интоксикации из-за выраженной печеночной недостаточности в течение 12 месяцев от начала заболевания.

Лечение прионовых заболеваний

К сожалению, в настоящее время все прионовые болезни не излечимы. Больные получают симптоматическую терапию (например, противосудорожные препараты при эпилептических приступах), которая может только облегчить страдания, но никаким образом не влияет на прогноз. А он весьма неутешителен: все известные в настоящее время прионные инфекции смертельны для человека.

Как уберечься от прионных инфекций?

От развития спонтанных и наследственных форм прионовых инфекций обезопасить себя нельзя. Теоретически некоторые наследственные формы можно исключить (имеется ввиду определить, имеется ли подобное генетическое нарушение у конкретного человека), пройдя генетическую диагностику. Однако осуществить это весьма затруднительно, поскольку лаборатории, осуществляющие подобные анализы, можно найти преимущественно за рубежом.

Для того, чтобы хоть как-то обезопасить себя от болезни Крейтцфельда-Якоба, в первую очередь, необходимо не употреблять в пищу мясо и мясные продукты из регионов, где зарегистрированы случаи заболевания крупного рогатого скота (в основном, это страны Европы. В России действует запрет на ввоз подобной продукции из «опасных» регионов). Также не следует принимать лекарственные препараты, изготовленные из крови человека и животных (необходима замена на синтетические аналоги), по возможности избегать переливания крови.

Таким образом, прионные заболевания – это недостаточно изученные формы инфекционных и наследственных нарушений, возникающих в организме человека в результате появления патологических прионов. В большинстве случаев прионные заболевания поражают нервную систему. Результат заболевания всегда один: смерть. Пока современная медицина не располагает эффективными средствами борьбы с этими заболеваниями.

Телеканал «Россия-24», научно-познавательная передача «Прионы - маленькие убийцы». Рассказывает Адриано Агуцци - директор Швейцарского института невропатологии, занимающийся исследованием прионов.

Прионные болезни — это особый вид тяжелых нейродегенеративных недугов человека и животных. Они характеризуются прогрессирующим поражением головного мозга, в большинстве случаев заканчиваются скорым летальным исходом.

Что такое прионы?

Это особые белковые структуры. Они могут быть как нормальными и входить в состав тканей здоровых людей и животных, так и патологическими, вызывая различного рода заболевания. Еще несколько десятилетий назад считалось, что живая структура обязательно должна содержать так называемые нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК. Благодаря им появляется возможность размножаться. Вирусы, грибы, птицы, животные «содержат» нуклеиновые кислоты. Ранее предполагалось, что их отсутствие в тканях означает невозможность полноценного размножения. Прионные белки полностью перевернули эти представления.

Эти молекулы состоят только из белка, но при этом отличаются возможностью размножаться. Проникая в организм, они провоцируют превращение содержащихся в нем нормальных прионов в патологические, тем самым увеличивая свое количество. Этот процесс требует больше времени, чем размножение бактерий или вирусов, поэтому от момента попадания молекулы в организм до развития заболевания может пройти несколько лет.

Свойства прионов

Прионы и прионные болезни характеризуются высокой устойчивостью. Большинство способов обеззараживания оказываются неэффективны в борьбе с ними. Прионы не погибают при кипячении, могут выдерживать холод до -40 градусов по Цельсию. Они не проявляют чувствительность к УФ-излучению и радиации, сохраняют свои свойства при обработке формалином.

Особенное строение белковых молекул приводит к тому, что организм человека не может с ними бороться. Он не способен продуцировать антитела против прионов, не атакует их лимфоцитами, словно не замечает. Это значит, что проникновение таких молекул в организм человека влечет за собой возникновение того или иного заболевания.

Прионные болезни: история открытия

В 1982 году Стэнли Прузинер впервые описал прионные заболевания, за что позднее был удостоен Нобелевской премии.

Задолго до их открытия ученые в своих работах исследовали ряд патологий человека и животных, причину которых долгое время не могли установить. В XVIII веке на территории Великобритании была зарегистрирована «почесуха» овец. Животные страдали от сильного зуда, нарушения движения и припадков, которые указывали на поражение ЦНС. В 1957 году Карлтон Гайдушек описал недуг у племени Фор, жители которого обитали в высокогорьях Папуа— Новой Гвинеи. Патология была связана с каннибализмом и передавалась от одного человека к другому.

С 1986 года в Англии, а затем и во многих других странах, ученые зафиксировали несколько вспышек заболевания, получившего позднее название «коровье бешенство». Оно преимущественно поражало «Коровье бешенство» через небольшой отрезок времени приобрело масштабы эпидемии, а причиной его возникновения стали прионы. В 90-е годы специалисты доказали передачу этого недуга человеку вместе с молоком и мясом крупного рогатого скота.

В настоящее время подробное изучение заболеваний с невыявленными причинами поспособствовало тому, что ученые высказали ряд предложений относительно прионной природы развития. К их числу относится патология Крейтцфельдта-Якоба, болезнь Альцгеймера. Симптомы и признаки этих недугов имеют много общего. Несмотря на масштабные успехи в изучении этих расстройств, многое еще остается за гранью постижимого.

Как происходит заражение?

В современной медицине выделяют три способа заражения.

1. Трансмиссивный. Прионы передаются от одного вида млекопитающего к другому. Ранее говорилось о существовании так называемых межвидовых барьеров. Это значит, что передача от коровы к человеку невозможна. Сегодня ученые опровергают эту точку зрения. Белковые молекулы могут передаваться от инфицированного животного или человека. Причины возникновения прионных болезней обусловлены употреблением в пищу мяса/молока зараженного животного, использование его биологических тканей (пересадка роговицы, препараты крови и т. д.). Различные биоматериалы обладают неодинаковой степенью патогенности. Наибольшую заразность проявляют ткани мозга, следующую ступень занимают кровь и ее препараты.
2. Наследственный. Заболевание развивается на фоне генной мутации, формирующейся в области 20-й хромосомы. Именно этот участок отвечает за наличие нормального прионного белка. Его функционирование до сих остается малоизученным. В случае генных мутаций вместо здорового приона синтезируется патологический, что неминуемо приводит к развитию недугов.
3. Спорадический (спонтанное появление аномального белка).

Таким образом, прионные болезни могут носить как наследственный, так и инфекционный характер. Вне зависимости от способа проникновения аномального белка в организм, он может стать причиной заражения других людей.

Что вызывают в организме прионы?

Патологические белки отличаются способностью вызывать губчатые энцефалопатии, то есть поражение ЦНС. С морфологической точки зрения это означает формирование в клетках мозга полостей, гибель нейронов, разрастание на их месте соединительной ткани и конечную На фоне скопления прионов наблюдается формирование амилоидных бляшек. Все эти процессы возникают при отсутствии явных признаков воспаления.

Какие заболевания относятся к прионным?

На сегодняшний день ученые могут точно назвать несколько недугов, причиной развития которых являются аномальные белковые структуры:

• болезнь Крейтцфельдта-Якоба;
• болезнь куру;
• болезнь Альперса (прогрессирующая спонгиозная энцефалопатия);
• семейная фатальная инсомния;
• болезнь Герстманна-Штреусслера-Шейнкера.

Заболевание Крейтцфельдта-Якоба

Болезнь Крейтцфельдта-Якоба отличается своим разнообразием, поэтому специалисты разделели ее на несколько форм:

• спорадическая;
• семейная;
• ятрогенная;
• новая атипичная форма.

Спорадический вариант заболевания ранее считался самым распространенным. Первые его симптомы появляются в возрасте после 55 лет. Однако за последние несколько лет статистика изменилась. После появления сведений об эпидемии «коровьего бешенства» все чаще стали фиксировать случаи атипичной формы вследствие заражения КРС. Для этого вида характерно ранее появление. В большинстве случаев страдают молодые люди. Симптомы заболевания подразделяются на две условные группы: неврологические и психические. Первоначально у заразившихся отмечается головная боль, нарушение сна, снижение аппетита. Постепенно к этим симптомам прибавляется ухудшение памяти, потеря зрения. Психические нарушения проявляются в форме галлюцинаций и бреда. Заболевание отличается стремительным развитием, в последней стадии характеризуется полной обездвиженностью тела. Человек утрачивает контроль над функцией тазовых органов. С таким диагнозом люди живут не более двух лет.

Появление семейной формы обусловлено мутациями на генном уровне в зоне 20-й хромосомы. Заболевание отличается аутосомно-доминантным характером. Первые признаки возникают примерно на 5 лет раньше, чем при спорадической варианте.

Ятрогенная форма развивается вследствие инфицирования человека во время хирургического вмешательства. по этому варианту недуга отсутствует, поскольку сложно доказать патогенез прионных болезней. Продолжительность инкубационного периода варьируется от 7 месяцев до приблизительно 12 лет. Он определяется совокупностью нескольких факторов: способа проникновения аномальных белков в организм, их количества, исходного генотипа человека. Быстрее всего недуг развивается при непосредственном проникновении прионов в ткани мозга в результате оперативного вмешательства. Больше времени требуется при инфицировании на фоне трансплантации роговицы или твердой мозговой оболочки. У пациентов постепенно развивается мозжечковая атаксия, нарушение речи и мышечного тонуса, деменция.

«Коровье бешенство» стало приобретать актуальность после эпидемии у КРС в 90-х годах. Прионная болезнь, симптомы которой проявляются в возрасте от 30 до приблизительно 40 лет, смертельна для человека. Как и при ятрогенном варианте, неврологические признаки преобладают над психическими.

Семейная фатальная инсомния

Это заболевание аутосомно-доминантного характера, которое передается исключительно по наследству. Фатальная инсомния встречается редко. Она известна в науке начиная с 1986 года. Первые ее симптомы проявляются в возрасте от 25 лет до приблизительно 71 года.

Эпидемиология прионных болезней этого типа малоизученна. Главным признаком семейной фатальной инсомнии является бессонница. Организм постепенно утрачивает возможность полноценно регулировать фазы бодрствования и сна. Также у пациентов появляются нарушения двигательной активности и мышечная слабость. Известны случаи вегетативных расстройств, которые проявляются повышением АД, чрезмерным потоотделением. Из психических нарушений можно отметить панические атаки, зрительные галлюцинации и кратковременные эпизоды спутанности сознания. Вследствие постоянной бессонницы наступает истощение организма, больной умирает.

Болезнь Куру

Инфекционные формы прионов были детально изучены благодаря этому заболеванию, точнее, До 1956 года среди жителей Папуа — Новой Гвинеи были распространены традиции так называемого ритуального каннибализма — употребление в пищу мозга умершего человека. Считается, что у одного из членов этого племени возникла инфекция, которая впоследствии распространилась на других людей после совершения ритуала. С момента отмены этой традиции случаи заболеваемости стали фиксироваться в несколько раз реже, сегодня этот недуг практически не встречается.

Продолжительность инкубационного периода составляет от 5 до приблизительно 30 лет. Именно поэтому болезнь Куру относят к категории «медленные вирусные инфекции». Недуг проявляется мозжечковыми расстройствами вместе с неконтролируемым смехом, дисфункцией глотания и мышечной слабостью. В терминальной стадии развивается деменция. Люди с таким диагнозом живут не более 30 месяцев.

Болезнь Альперса

Заболевание преимущественно развивается у детей младшего возраста (до 18 лет). Недуг передается по аутосомно-рецессивному типу, в случае совпадения двух патогенных генов папы и мамы. Среди основных симптомов можно выделить нарушение зрения и В медицинских справочниках встречаются описания острых состояний заболевания, протекающие по типу инсульта. Болезнь Альперса также характеризуется поражением печени, которое быстро перерастает в хронический гепатит и заканчивается циррозом. Пациенты умирают из-за интоксикации организма в течение 12 месяцев с момента диагностирования первых симптомов.

Синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкера

Данный вариант заболевания причисляется к наследственному типу. Встречается очень редко (один случай примерно на 10 000 000 населения). Появление первых признаков обычно отмечают у пациентов после 40 лет. Развитие синдрома начинается с мозжечковых расстройств. Первоначально появляется головокружение. По мере развития недуга прогрессируют координаторные нарушения, постепенно самостоятельное передвижение становится невозможным. Наряду с перечисленными симптомами появляются нарушения тонуса мышц, наблюдается снижение зрения и слуха, проблемы с глотанием и звуковоспроизведением. В терминальной стадии врачи фиксируют проявления деменции. Продолжительность жизни больных с таким диагнозом составляет до 10 лет.

Синдром Альцгеймера и болезнь Паркинсона

Синдром Альцгеймера и болезнь Паркинсона, симптомы и признаки которых имеют общую природу, развиваются по схожему с прионными недугами пути. Молекулы бета-амилоида, белка тау и прочие структуры так же формируют отложения патогенной природы в мозговых тканях. Однако, заразиться этими недугами невозможно. Это значит, что амилоидные фибриллы формируются за счет испорченных белковых молекул, но на «здоровые» действие «больных» не распространяется.

Совсем недавно ученые провели ряд исследований на мышах, которые опровергли это предположение. После введения патогенных белков в мозг абсолютно здорового животного у него появлялись характерные амилоидные бляшки. Это значит, что болезнетворный белок все же может заражать здоровые структуры. Данное открытие принадлежит специалистам из Техасского университета. В ближайшем будущем выйдет еще одна работа ученых из Лондона, которая доказывает, что болезнь Альцгеймера, симптомы и признаки недуга в полной мере могут передаваться от одного человека к другому.

Напомним, что болезнь Паркинсона характеризуется постепенной гибелью нейронов, вырабатывающих медиатор дофамин. Из-за этого у человека нарушается регуляция движений и мышечного тонуса, что проявляется тремором, общей скованностью. От паркинсонизма страдает каждый сотый человек, перешагнувший шестидесятилетний рубеж. Заболевание начинает свое развитие с замедленности движений, что особенно заметно, когда человек одевается или принимает пищу. Впоследствии нарушается речь, глотательные рефлексы. К сожалению, сегодня медицина не может рекомендовать эффективное лечение людям с диагнозом «болезнь Паркинсона». Симптомы и признаки этого недуга можно смягчить благодаря симптоматической терапии. Однако большая часть таких препаратов вызывает ряд побочных эффектов.

Синдром Альцгеймера — это заболевание, характеризующееся отмиранием нейронов, в результате чего у пациентов развивается старческое слабоумие. Первые симптомы этого недуга могут проявиться уже в возрасте 40 лет. Его диагностируют в большинстве случаев у малообразованных людей. У человека с высоким уровнем интеллекта больше шансов справиться с проявлениями Альцгеймера ввиду многочисленных связей между нейронами.

Заболевание начинает свое развитие с нарушений памяти. Первичная стадия обычно остается незамеченной для окружающих. Начальные симптомы часто пытаются скрыть или списывают на стрессы и чрезмерную загруженность на работе. По мере прогрессирования недуга клиническая картина видоизменяется. Больной перестает ориентироваться в пространстве, из его памяти выпадают приобретенные ранее навыки письма, чтения. Сначала забываются ближайшие по времени события. Когда патология начинает прогрессировать, необходимо использовать любую возможность для поддержания способности человека к самостоятельному обслуживанию, постараться предупредить возникновение депрессии. В решении этой проблемы может помочь более сильный слуховой аппарат или правильно подобранные очки. Специфического лечения синдрома Альцгеймера не существует. При появлении первичных ее симптомов важно пройти полное обследование у невролога. Специалисты для лечения обычно рекомендуют препараты, облегчающие течение недуга и сдерживающие его развитие.

Диагностика прионных болезней

Специфических мер диагностики в настоящее время не представлено. Например, похожие результаты ЭЭГ, что и при болезни Крейтцфельдта-Якоба, бывают при других патологиях мозга. МРТ характеризуется невысокой диагностической значимостью, так как у 80% обследованных выявляют неспецифические сигналы. Однако, данное исследование позволяет распознать атрофию мозга. Ее выраженность усугубляется по мере того, как прогрессируют прионные болезни человека.

Дифференциальная диагностика проводится со всеми патологиями, одним из проявлений которых является деменция (болезнь Альцгеймера, васкулиты, нейросифилис, герпетический энцефалит и другие).

Подходы к лечению

К сожалению, в настоящее время все прионные болезни неизлечимы. Пациентам назначается симптоматическая терапия с использованием противосудорожных средств, которая только облегчает страдания. Прогноз неутешителен. Все известные заболевания прионной природы смертельны для человека.

В настоящее время ученые со всего мира занимаются активным поиском универсального лекарства. Проводятся исследования с использованием животных. Предполагается, что в борьбе с такими недугами впоследствии будут применяться стволовые клетки, а также самые обычные дрожжи. Экспериментальные препараты в настоящее время не отличаются высокой эффективностью, поэтому их назначение считается нецелесообразным.

Профилактические мероприятия

От развития спорадических и наследственных вариантов прионных заболеваний обезопасить себя практически невозможно. Некоторые патологии можно исключить, пройдя специальную генетическую экспертизу. Однако это в нашей стране весьма затруднительно, поскольку лаборатории, выполняющие подобного рода диагностику, находятся преимущественно за рубежом.

В случае наследственных заболеваний перед беременностью рекомендуется проконсультироваться с врачом-генетиком. Это поможет в будущем избежать проблем со здоровьем ребенка.

Для того чтобы обезопасить себя от болезни Крейтцфельдта-Якоба, рекомендуется отказаться от употребления в пищу мяса из регионов, где зафиксированы случаи заболевания крупного рогатого скота. В первую очередь речь идет о европейских странах. Также не следует использовать в лечении препараты, изготовленные из крови животных или человека. Лучше их заменять синтетическими аналогами.

Прионные болезни — это недостаточно исследованные формы инфекционных и наследственных поражений, которые возникают в организме человека на фоне проникновения аномальных белков. В большинстве случаев они поражают ЦНС. Клиническая картина отличается схожей симптоматикой. Первоначально у человека пропадает аппетит и зрение, нарушается координация в пространстве. На заключительной стадии развивается деменция, когда больной не может самостоятельно о себе позаботиться. Результат любого заболевания всегда одинаковый — смерть. В настоящее время медики не располагают эффективными средствами против патологий такой природы.

ГЛАВА 29 ПРИОННЫЕ БЕЛКИ И ПРИОННЫЕ БОЛЕЗНИ

ГЛАВА 29 ПРИОННЫЕ БЕЛКИ И ПРИОННЫЕ БОЛЕЗНИ

Характеристика белков-прионов

Термин «прион» впервые появился в середине XX в. Природа этого фактора долгое время оставалась неизвестной. Только в 1966 г. было обнаружено, что агент, вызывающий болезнь скрэйпи у овец, обладает необычными свойствами: устойчив к ионизирующей радиации и ультрафиолетовому свету. Это поставило под сомнение популярную тогда гипотезу, что болезнь скрэйпи вызывается вирусом.

В 1967 г. Д. Гриффит высказал предположение, что прион как инфекционный агент не приносит новый генетический материал, а представляет собой измененную форму одного из клеточных белков, самоподдерживающихся за счет автокаталитического механизма.

В 1982 г. С. Прузинер и соавторы выделили такой агент из мозга больных животных и описали его. Выяснилось, что этот белок обладает необычными свойствами: устойчив к нагреванию, сохраняет активность после обработки мочевиной, протеиназой К, разными веществами, повреждающими ДНК (нуклеазы и псоралены). Однако он чувствителен к ионизирующей радиации в присутствии кислорода, т.е. проявляет свойства, характерные для гидрофобных белков, связанных с липидами.

В дальнейшем белок, вызывающий болезнь скрэйпи, получил название «прион» (prion - proteinacious infectious particle) или PrP (Prion Protein). Затем на основе определения первичной структуры PrP был идентифицирован кодирующий его ген - PRNP, который присутствует в геномах всех млекопитающих, птиц и рыб.

У человека такой ген локализован в коротком плече хромосомы 20 (20р), имеет протяженность 16 тыс. н.п. и содержит 2 экзона. Его белок PrP входит в состав клеточных мембран и экспрессируется в разных тканях (в основном ЦНС и лимфоретикулярной ткани).

Нормальная форма белка PrP обозначается как PrP^ Пространственная структура рекомбинантного PrP была впервые определена методом ядерного магнитного резонанса.

Аминоконцевой район нормального белка PrP в растворе не был структурирован, а его карбоксиконцевая часть формировала гло-

булу и состояла из трех б-спиралей (42%) и короткого участка с в-структурой (3%).

Патологическая форма белка, обусловливающая его инфекционность, была названа PrP Sc (форма scrapie). Его глобула содержит 30% б-спиралей и 43% в-структур.

Как установлено, и нормальная, и патологическая формы прионного белка неотличимы друг от друга по аминокислотной последовательности, но имеют разную конформацию.

В результате обработки PrP Sc протеиназой К образовывался протеазоустойчивый фрагмент с молекулярной массой 27-30 кДа. Молекулярная масса PrP c варьировала от 33 до 35 кДа в зависимости от степени гликозилирования. Вследствие указанных различий было предположено, что приобретение нормальным белком PrP c инфекционных свойств связано с его конформационным переходом в патологическую форму с образованием в-складчатого слоя.

Концепция прионов

На основании полученных С. Прузинером экспериментальных данных была сформулирована концепция прионов.

Ее положения: инфекционным агентом является белок PrPSc, который реплицирует себя при отсутствии нуклеиновой кислоты; превращение белка из нормальной формы PrPc в инфекционную форму PrPSc происходит путем конформационного перехода, идущего разными путями: спонтанно (спорадические формы), на основе поступления извне патологической формы PrPSc (приобретенные формы), в результате мутаций в гене PRNP, обусловливающих образование PrPSc из PrPc (наследственные формы).

В настоящее время концепция прионов подтверждена новыми доказательствами. Перечислим их:

Организмы, лишенные PrP c , устойчивы к инфицированию;

С помощью системы циклической амплификации (формирование PrPS c in vitro) показана инфекционность прионного белка;

Образование патологической формы PrP Sc в первом цикле амплификации происходит на его матрице, а в последующих циклах дальнейшему превращению PrP c в патологическую форму способствует уже полученная форма PrP Sc ;

Конформационный переход нормальной формы PrPc в патологическую форму PrPSc нарушается под действием ультразвука;

Свойства патологической формы PrP Sc у экспериментальных животных соответствуют свойствам патологической формы PrP Sc , полученной из мозга больных животных;

Интрацеребральное введение патологической формы PrP Sc здоровым хомякам индуцирует у них болезнь скрэйпи со смертельным исходом;

Губчатая дегенерация нервной ткани у умерших животных не отличима от таковой у животных, зараженных патологической формой PrP Sc , продуцированной in vivo;

полученная in vitro патологическая форма PrP Sc менее инфекционна, чем форма, полученная in vivo;

Передача «прионной инфекции» между млекопитающими ограничена межвидовыми барьерами, хотя эти барьеры не абсолютны, что объясняется различиями в первичной структуре PrP у млекопитающих разных видов; однако возможность заражения хомяков болезнью овец скрэйпи, а коз - болезнью Крейтцфельда-Якоба доказана;

Губчатые энцефалопатии передаются между организмами одного или близкородственных видов (болезнь Крейцфельда-Якоба передается от человека к человеку, от человека к шимпанзе; болезнь скрэйпи передается среди овец и коз, но не передается к шимпанзе);

Случаи заражения человека болезнью овец скрэйпи не установлены;

Передача «прионной инфекции» ограничена различиями в первичной структуре белка PrP и его штаммовой принадлежностью.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ

Прионные болезни (ПБ) - это «конформационные» болезни человека и животных. Они обусловлены нарушениями процессов формирования пространственной структуры прионных белков, приводящими к изменениям внутриклеточной и межклеточной физиологии. К «конформационным» болезням также относятся амилоидные заболевания, например болезни Альцгеймера, Паркинсона и хорея Гентингтона, при которых происходит внутри- и внеклеточное накопление патологических фибриллярных белков.

ПБ известны давно. Первые упоминания о болезни скрэйпи у овец появились в середине XVIII в., а первые сообщения о губча-

той энцефалопатии у быков или «коровьем бешенстве», относятся к XIX в. В свою очередь, некоторые тяжелые нейродегенеративные болезни человека, такие, как болезнь куру или «смеющаяся болезнь», выделены в середине XX в. (в племени каннибалов Новой Гвинеи). Болезни Герстмана-Штраусслера-Шейнкера, Крейтцфельда-Якоба, а также семейная фатальная инсомния (бессонница) впервые описаны в конце XX в.

Все известные в настоящее время ПБ человека считаются смертельными: летальный исход после их манифестации наступает спустя 6 мес-5 лет.

Как отмечено выше, ПБ делятся на спорадические (80-85%), наследственные (около 15-20%) и приобретенные (менее 1%).

Инфекционность ПБ показана Р.Л. Чандлером (1961), заразившим лабораторных мышей болезнью овец скрэйпи. Позднее Д.К. Гайдушеку и соавторам (1966) удалось передать от человека к шимпанзе болезнь куру (см. ниже). Заражение человека и животных белками-прионами обычно происходит при употреблении в пищу мяса больного животного (особенно мозга) или другими путями.

Экспериментально заражение животных производится путем интраперитонеального или интрацеребрального введения здоровому животному гомогената мозга больного животного.

Этиология

ПБ развиваются в результате мутаций в гене, кодирующем экспрессию прионного белка, или при передаче патологической формы белка, находящегося в чужеродном биологическом материале, человеку при инфицировании. Во втором случае изучены пути инфицирования. Ими оказались: потребление в пищу мяса коров, страдающих бешенством, каннибализм, переливание крови, трансплантация органов и тканей, прием лекарств, содержащих гормоны человека (гипофизарный гонадотропин, соматотропин), и ятрогенный путь через недостаточно стерилизованные нейрохирургические инструменты.

При образовании новых мутаций или наследовании от предыдущих поколений уже имеющихся у человека точковых мутаций в гене PRNP характерен аутосомно-доминантный тип передачи гена, локализованного в хромосоме 20р - это 15-20% случаев ПБ.

В больном организме запускается механизм (до периода манифестации первых признаков) синтеза патологической формы PrP Sc ,

кодируемой геном PRNP, который обычно производит нормальную форму PrP c , транспортируемую через аппарат Гольджи на поверхность клеточных мембран нервных клеток. При развитии патологического процесса в везикулах цитоплазмы нейронов накапливается форма PrP Sc .

Всего идентифицировано около 25 точковых мутаций в гене PRNP (аллельных вариантов), приводящих к разным нозологиям ПБ. В числе мутаций гена PRNP выделены: миссценс- и нонсенсмутации кодирующей области гена и инсерции дополнительных копий октапептидкодирующих повторов проксимальной части гена. Как оказалось, основные нозологии ПБ - болезни Герстмана- Штраусслера-Шейнкера, Крейтцфельда-Якоба и фатальная семейная инсомния - относятся к аллельной серии гена PRNP.

В последние годы выделена вторая патологическая форма прионного белка - PrP27-30. Однако ее ген пока не локализован. Вместе с тем, вторая форма белка присутствует в специфических структурах пораженных клеток, называемых «прионными палочками»; морфологически и гистохимически они не отличаются от амилоидных структур, накапливаемых в нервных синапсах при развитии неврологической симптоматики и деменции.

Механизмы патогенеза

Механизмы патогенеза ПБ изучены недостаточно. Согласно концепции прионов, образование патологической формы PrP Sc в первом цикле амплификации происходит на матрице PrP Sc , а в последующих циклах превращению нормальной формы PrP c в патологическую форму способствует уже сформировавшаяся патологическая форма PrP Sc , вызывая экпоненциальный (неконтролируемый) рост числа патологических молекул PrP Sc , т.е. своеобразную цепную реакцию.

Следовательно, пусковой механизм ПБ - это момент конформации, начало которой имеет общее сходство, во-первых, с началом неконтролируемого деления клеток опухоли при ОГБ (см. главы 17 и 25), во-вторых, с началом неконтролируемого роста (экспансии) числа нуклеотидных повторов ДНК при БЭ (см. главу 27) и, в-третьих, с началом инфекционного процесса, пусть и контролируемого организмом, например, при вирусных заболеваниях.

В-четвертых, нельзя не отметить сходство феномена прионизации с появлением и последующим сохранением геномной памяти о патологической форме PrP Sc , на основе которой бесконтрольно копируют-

ся новые копии PrP Sc , приводя к манифестации (пороговый эффект), развитию ПБ и гибели организма.

Таким образом, ПБ, ОГБ, БЭ, БГП и инфекционный процесс имеют общие механизмы развития, связанные с началом патологического процесса в организме.

Немаловажное значение имеет отсутствие иммунного ответа на «прионную инфекцию» в случае губчатых энцефалопатий, что, скорее всего, объясняется наличием в клетках и тканях (включая Т- и В-лимфоциты) нормальной формы PrP c , а иммунные клетки организма не распознают конформационно отличающуюся от нее патологическую форму PrP Sc , принимая ее за нормальную форму.

Основные признаки ПБ

Основные признаки ПБ отличаются высокой вариабельностью неврологических расстройств. Для наследственных вариантов ПБ характерно проявление признаков в возрасте 45-75 лет и быстро прогрессирующее течение, приводящее к преждевременной смерти.

Наиболее выражены: атаксия, парезы и параличи, прогрессирующая деменция, снижение остроты зрения, эпилептические приступы. Для фатальной инсомнии, кроме того, характерны: гипертермия, дезориентация в пространстве и времени, нарушение ритмов сна и бодрствования.

ОТДЕЛЬНЫЕ НОЗОЛОГИИ

Болезнь Крейтцфельда-Якоба

Выделяют основной (панэнцефалический) I тип и дополнительный II тип болезни.

Клинические признаки при панэнцефалическом типе: выраженные неврологические нарушения в виде нарастающей диспраксии, нейродегенеративного регресса, прогрессирующей деменции и другой симптоматики вплоть до постановки диагнозов атипичной деменции, болезни Альцгеймера, Паркинсона, Пика, миоклонусэпилепсии, хореи Гентингтона (см. ниже).

Манифестация I типа болезни начинается в возрасте 20-50 лет с нарушения походки, затрудненного глотания, миоклоний, повышения тонуса и рефлексов, далее развиваются прогрессирующая деменция и нейродегенеративный регресс, нарастает диспраксия,

постепенно утрачиваются навыки чтения, письма и счета. На ЭЭГ выявляется спайк-волна, а на ЭНМГ - электрофизиологическая картина демиелинизации. При патоморфологических исследованиях обнаруживается спонгиозная дегенерация ЦНС, фокальный или диффузный глиоз.

Для II типа болезни характерны тот же возраст манифестации и прогрессирующая деменция. Продолжительность жизни от момента появления первых симптомов - не более 2 лет. Основные признаки: апатия, депрессия, миоклонии мышц нёба и скелетной мускулатуры, мозжечковые нарушения в виде атаксии и тремора, нарушения глотания, сна и произношения звуков, повышение рефлексов с выявлением патологических стопных знаков, поражение бульбарной группы черепно-мозговых нервов, проксимальные мышечные атрофии со снижением всех видов чувствительности, ригидность мышц, супрануклеарная офтальмоплегия, тики, фасцикуляции, хореитические гиперкинезы, эмоциональная лабильность.

При электрофизиологическом исследовании обнаруживаются: низкая активность на ЭЭГ, снижение скорости проведения нервных импульсов по двигательным волокнам на ЭНМГ, переднероговая активность при ЭМГ. При патоморфологическом исследовании выявляются: спонгиозная дегенерация (полости, кисты) во фронтальной области коры, стриатуме и таламусе, а также генерализованная церебральная атрофия и кальцинаты в базальных ганглиях. Кроме того, в мозге обнаруживаются амилоидоподобные бляшки, характерные для болезни куру.

При болезни Крейтцфельда-Якоба идентифицировано 11 точковых мутаций (замены одного нуклеотида на другой) с образованием аллельных вариантов гена PRNP, в том числе вариантов тандемных октапептидных кодирующих повторов, расположенных между кодонами 51 и 91, в связи с чем патологию называют болезнью октопептидных кодирующих повторов. Тип наследования аутосомнодоминантный.

Болезнь Герстмана-Штреусслера, или прионная болезнь 3 типа

Болезнь Герстмана-Штреусслера, или прионная болезнь 3 типа, плохо диагностируется.

Характеризуется возрастом манифестации 20-50 лет. В этот период у больных начинает прогрессировать интеллектуальная недо-

статочность, мозжечковая атаксия, дизартрия, миоклонии мышц нёба и скелетных мышц, супрануклеарная офтальмоплегия, нистагм, спастичность, хореитические гиперкинезы, гиперестезия, полинейропатия, парестезии.

При морфологическом исследовании выявляются: спонгиозная дегенерация ЦНС, глиоз, амилоидные включения и нейрофибриллярные клубочки.

Генетически выделяют пять аллельных вариантов, связанных с заменой тимина на цитозин.

Болезнь телец Леви

Болезнь телец Леви, или паркинсонизм, сочетающийся с деменцией и клиническими проявлениями, сходными с таковыми при болезни Паркинсона. Возраст манифестации - 10 лет и старше.

В неврологическом статусе: атрофии мышц конечностей, галлюцинации, нарастающая дисфагия, ортостатическая гипотензия и/или гипертензионные кризы, прогрессирующая деменция, ригидность, спастичность, тремор, туловищная атаксия, фасцикуляции.

При морфологическом исследовании в субкортикальных областях мозга обнаруживаются тельца Леви.

В основе болезни лежит точковая мутация MET232ARG, обусловливающая появление конформационной формы прионного белка: мет232арг (M232R-мутация). Описан также один больной, у которого наблюдалась комбинация этой мутации с мутацией V180I.

Синдром Стила-Рихардсона-Олсцевски

Синдром Стила-Рихардсона-Олсцевски, или прогрессирующий супрануклеарный паралич (субкортикальный глиоз PSP1), манифестирует в возрасте 20-50 лет с нарушений речи, затем проявляются: агрессивное поведение, брадикинезия, деменция, диспраксия, дисфагия, миоклонии, мозжечковая атаксия, мышечная спастичность и ригидность, нарастающая акинезия, нистагм, супрануклеарная офтальмоплегия, тремор, хореитические гиперкинезы, эмоциональная лабильность.

При морфологическом исследовании выявляются неспецифические изменения в головном и спинном мозге и внутриклеточные включения в виде нейрофибриллярных клубочков или аргирофильных включений Пика и телец Леви.

Болезнь Пика

Болезнь или деменция Пика трудно диагностируется. Манифестирует в возрасте 20-50 лет с нарушений речи, сопровождается апатией и/или депрессией, нейродегенеративным регрессом и прогрессирующей деменцией.

При морфологическом исследовании выявляются: генерализованная или локальная (фронтальная или темпоральная) атрофия коры мозга, спонгиозная дегенерация, глиоз и внутриклеточные включения в виде нейрофибриллярных клубочков (аргирофильные включения).

Болезнь Куру

Болезнь Куру, или «смеющаяся болезнь» выделена в племени каннибалов, населяющих джунгли Новой Гвинеи. Характеризуется прогрессирующей дегенерацией нервных клеток, участвующих в формировании двигательного центра головного мозга. В результате спонгиоматозных нарушений изменяется контроль за мышечной активностью, развивается тремор туловища, конечностей и головы. Болеют преимущественно женщины и дети. Смерть наступает через 9-12 мес.

Семейная фатальная инсомния

Впервые описана в 1979 г. И. Ройтером, который наблюдал смерть от бессонницы двух родственниц своей жены. Всего в мире насчитывается 28 семей с этим заболеванием.

Болезнь дебютирует в возрасте 30-60 лет. Клинически выделяют 4 периода течения: первый период (длится 4 мес): больной начинает страдать от бессонницы, появляются приступы панических атак, фобии; второй период (5 мес): панические атаки учащаются, присоединяются галлюцинации; третий период (3 мес): развивается полная бессонница, больной теряет в весе; четвертый период (6 мес): пациент перестает говорить, не реагирует на окружающих, у него постепенно развивается коматозное состояние и наступает смерть.

Продолжительность жизни от момента манифестации: 7 мес - 3 года.

При морфологическом исследовании обнаруживается дегенерация в ядрах таламуса.

В 1990 г. при этом заболевании впервые удалось идентифицировать точковую мутацию, наследуемую по аутосомно-доминантному типу.

Мутация в кодоне 178 гена PRNP проявляется заменой аспарагина на аспарагиновую кислоту в конформационной форме прионного белка, что вызывает появление в таламусе амилоидных бляшек и соответствующей симптоматики - бессонницы.

Болезнь Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера, или старческое слабоумие - самостоятельное наследственное заболевание, обусловленное точковыми мутациями в генах, локализованных в локусах разных хромосом: 1q31-q42 - ген PS1, 17q11.2 - ген PS2, 19q13.2 - ген PS3 и 21q21.3-q22.05 - ген PS4, т.е. всего 4 генокопии болезни (см. главы 4, 9, 10 и 13).

Болезнь Альцгеймера проявляется в возрасте 20-50 лет акинезией, генерализованными судорожными приступами, дисфазией (афазией), миоклониями (в том числе мышц мягкого нёба), нарастающей мышечной ригидностью, прогрессирующей деменцией, тремором. В дальнейшем присоединяется старческое слабоумие.

При морфологических исследованиях выявляются генерализованная атрофия мозга, клубочки нейрофибрилл, сенильные бляшки (тельца Хирано) и тельца Леви.

Как установлено, при болезни Альцгеймера в головном мозге снижется активность фосфолипаз - это вынужденная компенсация в ответ на снижение скорости потери фосфолипидов. Наблюдаемые при этом рост количества глицерофосфорилхолина и увеличение активности лизофосфолипид-ацетилтрансферазы тесно связаны с изменением метаболизма холин-содержащих фосфолипидов и участием в этих реакциях амилоидных пептидов, что позволяет рассматривать болезнь Альцгеймера как прионное заболевание. Целесообразность рассмотрения этого заболевания в группе ПБ подтверждается выделением у одного больного с болезнью Альцгеймера точковой мутации MET129VAL, которая связана с заменой аденина на гуанин в первом нуклеотиде кодона 129 гена PRNP, что обусловливает появление конформационной формы прионного белка: мет129вал (М129^мутация); были выделены ее гомо- и гетерозиготные состояния по аллелям: met129 и val / met129.

Подходы к диагностике

Для диагностики ПБ в качестве биологического материала используется ткань из соскоба миндалевидных желез человека, в которой

после обработки протеинкиназой К выявляется протеазоустойчивый фрагмент PrP Sc с молекулярной массой 27-30 кДа.

В случае губчатых энцефалопатий для диагностики применяется метод циклической амплификации, позволяющий выявить патологическую форму PrP Sc в тканях и биологических жидкостях человека на ранних стадиях развития болезни.

Подходы к лечению

ПБ считаются неизлечимыми. Их терапия - в основном симптоматическая, и подходы к радикальной терапии только начинают разрабатываться.

В последние годы появились предпосылки к лечению ПБ антителами.

Например, in vitro показано, что антитела против некоторых эпитопов PrP ингибируют размножение патологической формы PrPSc. В связи с этим было продемонстрировано, что вакцинация рекомбинантными PrP (перед или сразу после инфицирования) и пассивная иммунизация антителами против эпитопов PrP приводили к подавлению экспрессии прионного гена, что подтверждало обоснованность вмешательства в иммунную систему как способа лечения. Было также предположено, что размножение конформационной формы PrPSc можно остановить с помощью блокаторов «в-структур» или пептидов, обогащенных пролином и имеющих гомологию с нормальной формой PrPc С этой целью был разработан второй подход, основанный на полиморфизме гена PRNP и учитывающий, что мутации в этом гене могут блокировать образование патологической формы PrPSc.

Третий подход основан на использовании дрожжей в качестве модели для поиска и изучения факторов, способных излечивать клетки от прионов (изгонять их).

Дрожжи как модель использовались для поиска соединений, «изгоняющих» из клеток такие прионы, как, например, PSI+ и URE3. В частности, проверили 2500 химических соединений и выделили 6 соединений, элиминирующих PSI+, в том числе 5 принадлежали к новому классу молекул - кастеллопаолитинам, а шестым был фенантридин - они «изгоняли» URE3 и ингибировали образование PrPSc в культуре клеток нейробластомы мыши.

Кроме того, изучены два соединения, антиприонная активность которых проявлялась в культуре клеток млекопитающих: кинакрин

(используется для лечения малярии) и хлорпромазин (антипсихотическое средство). Соединения излечивали клетки дрожжей от PSI+

В целом показано: кастеллопаолитины, кинакрин, фенантридин и хлорпромазин действуют не на прионные агрегаты, а на механизмы, поддерживающие конформационное патологическое состояние прионных белков.

При некоторых дегенеративно-дистрофических заболеваниях человека длительное время выявить причину их возникновения выяснить не удавалось. Лишь с конца XX века были опубликованы первые сообщения, что эту патологию вызывает инфекционный агент белковой природы, который не содержит в себе ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая) кислота. Такие белки были названы прионами (от английского сокращения слов белок и инфекция), а заболевания - прионная инфекция.

Этиология (причины) прионной инфекции

Организм человека состоит в большей степени из белков. Они являются синтетическим материалом для построения клеточных мембран, внутриклеточных структур, большинства ферментов и гормонов. Информация о том, какой белок будет синтезироваться в клетке, содержится в геноме (ДНК или РНК) и определяется последовательностью нуклеотидов. Свойства белка в свою очередь зависят от последовательности его аминокислот. После синтеза белковой молекулы со строго заданным количеством и последовательностью аминокислот, происходит упаковка линейной молекулы белка в трехмерную структуру. Прионы - это белки с измененной трехмерной структурой. Нормальный их аналог представляет собой белок, входящий в состав нейроцитов (клетки нервной системы). Именно поэтому прионная инфекция поражает нервную систему - измененные белки, нарушают нормальную структуру клеточных мембран и приводят к образованию скоплений аномальных белков в межклеточном веществе с разрушением (дегенерация) нейроцитов. Белковые молекулы прионы обладают рядом свойств, которые приводят к развитию патологии и дают ей сходство с любой другой инфекцией:

• При попадании в клетку, они постепенно приводят к изменению упаковки синтезированного белка в правильную трехмерную структуру.
• Обладают способностью к распространению и увеличению количества аномальных белковых молекул - этот процесс происходит постоянно, в определенной прогрессии.
• Имеют возможности к заражению - процесс начинается после попадания в клетку прионов.

В отличие от инфекций, представителей живой материи, прионы являются очень устойчивыми в окружающей среде. Они не разрушаются под действием дезинфицирующих веществ, ультрафиолетового или ионизирующего облучения, высокой температуры.

Эти механизмы и особенности прионов приводят к развитию дегенеративно-дистрофической патологии нервной системы, в первую очередь головного мозга.

Прионы до сих пор вызывают оживленную дискуссию, относительно их положения в природе. Отсутствие генетического материала относит их к неживой материи. Тем не менее, способность к заражению и увеличению количества патологических белковых молекул, указывает на схожесть прионов с живой инфекцией.

Пути возникновения прионной инфекции

Дегенеративно-дистрофическая патология нервной системы, вызванная прионами, может развиваться несколькими путями, к которым относятся:

• Спонтанное развитие - прионы возникают спонтанно, без видимых причин или провоцирующих факторов, причем подвержен их появлению, может быть любой человек, независимо от возраста, пола или расовой принадлежности. Считается, что патология развивается из-за ошибочной трехмерной упаковки единственной молекулы, которая запускает процесс прионной инфекции.
• Заражение - этот путь заболевания реализуется при попадании приона в организм человека.
• Генетическая предрасположенность - изменения в гене, который несет информацию о структуре белков клеток нервной системы, передаются по наследству от родителей детям.

Это основные пути развития патологии, самым частым из них является генетическая предрасположенность, несколько реже заражение и очень редко дегенеративно-дистрофическая патология развивается спонтанно.

Об инфекционной природе прионной инфекции свидетелсьтвует частое развитие патологии нервной системы, вызванной прионами, среди некоторых племен аборигенов Новой Гвинеи, где имели место случаи каннибализма. При этом прионы попадали в организм здоровых людей. При устранении каннибализма в этих племенах, заболеваемость прионных инфекций резко снизилась.

Симптомы прионной инфекции

Период времени от образования или попадания в организм человека единственной молекулы специфического патологического белка приона до развития клинической симптоматики (инкубационный период) составляет около 30-50 лет. У женщин этот период несколько короче. Известны случаи развития патологии в течение нескольких лет. Дегенеративно-дистрофическое заболевание нервной системы проявляется изменениями ее функционирования с появлением таких проявлений:

• Нарушение двигательной функции - развитие тремора (дрожание) рук и атаксия (нарушение походки, при этом она напоминает человека в состоянии алкогольного опьянения).
• Деменция - выраженное снижение умственных способностей человека.
• Бессонница - нарушение биологического ритма человека, при котором он не может уснуть длительный период времени. Причем применение снотворных средств при этом не оказывает практически никакого эффекта. Такая бессонница значительно изматывает человека и может привести к смерти (в литературе такой симптом имеет название - смертельная бессонница).
• Дизартрия - нечленораздельная речь при поражении речевого центра головного мозга.
• Непроизвольный смех и немотивированная эйфория. Одной из форм прионной инфекции является заболевание «гуру» в племенах Новой Гвинеи, что в переводе означает - «трясущийся смех».

Все эти симптомы указывают на постепенное разрушение нейроцитов различных центров головного мозга. По мере прогрессирования патологии, прионные белки откладывают в сосудисто-двигательном и дыхательном центре продолговатого мозга с последующей смертью от остановки дыхания и сердечной деятельности.

От момента появления первых признаков, до летального исхода промежуток времени значительно меньше, в сравнении с инкубационным периодом, составляет от 1-го года до нескольких лет.

Диагностика

К сожалению, на сегодняшний день эффективных методик ранней диагностики этой патологии нет. Обычно заболевание диагностируется на стадии клинических симптомов, при появлении характерных признаков дегенеративно-дистрофических процессов в головном мозгу.

Лечение прионной инфекции

Терапевтические мероприятия, при этой патологии являются сугубо симптоматическими. Остановить или хотя-бы замедлить процесс изменения белков в нервной системе пока не удается.

Многие ученые пытаются разработать вакцину для профилактики и лечения прионной инфекции, ее суть заключается в выключении гена, отвечающего за синтез белка в организме, который может стать предшественником прионов.