Реферат: Прионы и прионовые заболевания
Оглавление
Введение 3
Происхождение прионов и патогенез прионовых инфекций 4
Современная классификация прионных болезней 5
Место прионных болезней в инфекционной патологии 5
Патология ЦНС при заболеваниях у человека 6
Лечение и профилактика прионных болезней человека 8
Диагностика прионных болезней человека 9
Заключение 11
Список литературы 12
Дата добавления на сайт: 24 ноября 2024
Скачать работу 'Прионы и прионовые заболевания':
МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА МИКРОБИОЛОГИИ, ВИРУСОЛОГИИ И ИММУНОЛОГИИ
Реферат
Прионы и прионовые заболевания
Исполнитель:
студент 3 курса 31 группы
Витебск, 2019
Оглавление
TOC \\o \"1-3\" \\h \\z \\u Введение PAGEREF _Toc25443357 \\h 3Происхождение прионов и патогенез прионовых инфекций PAGEREF _Toc25443358 \\h 4Современная классификация прионных болезней PAGEREF _Toc25443359 \\h 5Место прионных болезней в инфекционной патологии PAGEREF _Toc25443360 \\h 5Патология ЦНС при заболеваниях у человека PAGEREF _Toc25443361 \\h 6Лечение и профилактика прионных болезней человека PAGEREF _Toc25443362 \\h 8Диагностика прионных болезней человека PAGEREF _Toc25443363 \\h 9Заключение PAGEREF _Toc25443364 \\h 11Список литературы PAGEREF _Toc25443365 \\h 12
ВведениеПрионы – это уникальный класс инфекционных агентов, принципиально отличающийся от всех остальных известных возбудителей.
Прионы (от англ. proteinaceous infectious particle) представляют собой инфекционные частицы белковой природы. У человека они способны вызывать ряд нейродегенеративных заболеваний, известных как трансимиссивные губчатые (или спонгиформные) энцефалопатии.
Благодаря открытию прионов (С. Прузинер, 1982 г.) было доказано, что не только нуклеиновые кислоты, но в отдельных случаях и продукты генов – белки – могут выступать в роли носителей информации. Отличие прионов от вирусов и бактерий как возбудителей инфекций заключается в том, что прионовые частицы не имеют генома – в них отсутствуют ДНК или РНК.
Происхождение прионов и патогенез прионовых инфекций
Идентификация прионов стала возможной благодаря клонированию гена PRNP (PRioN Protein gene), картированного на коротком плече 20-й хромосомы. Этот ген в норме кодирует неизмененный прионовый белок PrPC.
Ген PRNP эволюционно стабилен. Он присутствует не только у человека, но также найден у млекопитающих, птиц; прионовые белки выявлены в клетках дрожжей и других грибов.
Неизмененный прионовый белок PrPC экспрессируется у человека в нейронах и глиальных клетках ЦНС, а также в лейкоцитах и некоторых других клетках. Функция белка до конца не выяснена; возможно, он играет роль в передаче сигнала в нервной системе, регулируя синаптическую активность.
Патология человека возникает из-за превращения нормального прионового белка PrPC в его патогенную форму PrPSc.
Установлено, что не имеющие гена PRNP организмы не заражаются прионами. Это определяется тем, что в отсутствие гена в клетках не имеется белка, подверженного конформационным изменениям и превращающегося в патологический.
В организме начальные количества измененных патогенных прионовых белков PrPSc образуются либо при мутации в гене PRNP (наследственные формы болезней), либо при заражении от больного организма (инфекционная форма заболеваний).
Патогенный прионовый белок PrPSc вызывает конформационную перестройку нормальной клеточной его изоформы PrPC. Процесс представляет собой цепную реакцию с вовлечением в нее все новых и новых прионовых молекул.
При использовании различных методов исследования в составе прионовых частиц не удалось обнаружить нуклеиновых кислот – ДНК или РНК. Вследствие этого они устойчивы к действию нуклеаз.
В целом прионы чрезвычайно резистентны к внешним воздействиям. Они устойчивы к действию протеаз, 10% раствору формалина, кипячению.
Прионовые молекулы обладают способностью к самоагрегации с образованием амилоидоподобных бляшек в тканях ЦНС (головном мозге). Это ведет к развитию нейродегенеративных заболеваний.
Для прионовых болезней характерны следующие общие гистологические изменения головного мозга: губчатая (спонгиоформная) дегенерация, атрофия и утрата нервных клеток, образование амилоидных бляшек, содержащих прионовый белок, пролиферация астроцитной глии.
Современная классификация прионных болезней
Как и любая другая, классификация прионных болезней представляет собой попытку искусственного группирования объектов с целью систематизации фактического материала для простоты его восприятия, обоснованности обобщений и эффективности дальнейших исследований.
По классу заболевшего:
Болезни человека - Болезнь Крейтцфельдта – Якоба, Куру, Синдром Герстманна – Штреусслера – Шейнкера, Фатальная семейная инсомния (смертельная семейная бессонница).
Болезни животных – Скрепи, Трансмиссивная энцефалопатия норок, Губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота.
Детальные исследования условий передачи прионных болезней у людей позволили в самое последнее время предложить еще один вариант классификации именно этой немногочисленной группы заболеваний, основанный на характере и особенностях их возникновения. Установлено, что в отличие от всех известных инфекционных заболеваний прионные болезни человека могут возникать как:
1) инфекционные – Куру, Ятрогенная БКЯ
2) спорадические – БКЯ, Атипичная БКЯ
3) наследственны - Наследственная БКЯ, СГШШ, ФСИ
Место прионных болезней в инфекционной патологииМесто прионных болезней в инфекционной патологии человека и животных определяется особенностями, присущими этим заболеваниям.
Первая из них связана с необычностью возбудителей, свойства которых резко отличают их от всех известных инфекционных агентов. Именно это обстоятельство выделяет прионные болезни в особую категорию болезней, абсолютно \"безразличных\" к средствам как лекарственной терапии, так и к разнообразным средствам и методам иммунотерапии. Эти особенности заставляют переносить основное внимание в борьбе с прионными болезнями на меры предупредительные, нежели лечебные. Хотя справедливости ради заметим, что даже абсолютная фатальность прионных болезней не может и не должна служить основанием для прекращения поисков эффективных лекарственных средств
Что же касается средств иммунотерапии и иммунопрофилактики, то здесь пока не существует реальных оснований, которые позволяли бы рассчитывать на успех по крайней мере в обозримом будущем, в связи с тем что инфекционный прионный белок PrPSc иммунологически не отличим от нормального прионного белка PrPC.
Вторая особенность прионных болезней обусловлена тем, что они представляют собой неотъемлемую часть теперь уже достаточно обширной (около 40 нозологических форм) группы медленных инфекций человека и животных. Как известно, подавляющее большинство этих заболеваний вызывают вирусы, известные как возбудители острых инфекций. Это лишний раз подчеркивает справедливость утверждения о том, что большинство вирусов в зависимости от условий заражения (или пребывания) способствует развитию в организме различных форм инфекционного процесса.
В связи с этим прионные болезни занимают особое положение, так как их возбудители не способны к столь выраженной универсальности, как у вирусов, и они (инфекционные прионные белки - PrPSc) не формируют и не поддерживают в организме иные процессы, кроме медленного и бессимптомного.
Отмеченная особенность, т.е. неспособность вызывать острую форму инфекционного процесса, по-видимому, обусловлена особенностями самих возбудителей прионных болезней, так как уже давно обнаружено, что сам процесс накопления инфекционного прионного белка PrPSc в различных органах и тканях экспериментально зараженного лабораторного животного протекает весьма медленно. Можно полагать, что низкая скорость накопления инфекционного агента в данном случае обусловлена событиями, лежащими в основе механизма превращения клеточного прионного белка (PrPC) в инфекционный прионный белок (PrPSc).
Собственно механизм накопления инфекционного белка в зараженном организме сегодня точно неизвестен.
Патология ЦНС при заболеваниях у человекаПрионовые заболевания человека достаточно редки (наследственные формы встречаются с частотой 1 случай на 1 млн), однако существуют более распространенные нейродегенеративные заболевания человека с неясной этиологией, причина развития которых также может иметь прионную природу.
Различают наследственные (спорадические, семейные) и инфекционные (приобретенные ) формы прионовых заболеваний. Все они проявляются как губчатые энцефалопатии.
В настоящее время известны следующие болезни человека, вызываемые прионами:
– болезнь Крейтцфельда-Якоба (БКЯ), которая существует в виде спорадической, смешанной и ятрогенной форм, а также «нового варианта» болезни Крейтцфельда-Якоба;
– синдром Герстманна-Штраусслера-Шейнкера;
– фатальная семейная инсомния (бессонница);
– болезнь куру.
Из этих болезней вследствие инфекционного процесса развивается только куру, ятрогенная форма и новый вариант болезни Крейтцфельда-Якоба, остальные являются наследственными болезнями.
Инфекционные формы прионовых болезней передаются алиментарным путем и посредством медицинских манипуляций, включая трансплантацию органов и тканей.
Интерес к прионовым болезням значительно возрос вследствие эпидемии трансмиссивной спонгиоформной энцефалопатии коров («коровье бешенство») в Великобритании в 1980-1990-х гг.
Во время эпидемии было зарегистрировано около 30 спорадических случаев нового варианта болезни Крейтцфельда-Якоба, возникшего в молодом возрасте, что является нетипичным для данного заболевания.
Гистологические исследования мозга умерших пациентов выявили изменения, характерные для спонгиоформной энцефалопатии коров. Возникло предположение о возможности заражения людей через продукты, полученные из этих животных. Кроме того прионовые заболевания стали обнаруживаться у животных (кошек, живущих в неволе обезьян и др.), для которых данная патология несвойственна. Это, по-видимому, также связано с кормлением животных зараженными продуктами.
Для каждого заболевания в отдельности выделяют некоторые клинические и морфологические особенности.
Болезнь Крейтцфельда-Якоба обычно начинается в возрасте 50-65 лет. Симптомы в начальном периоде заболевания неспецифичны: астения, нарушение сна, снижение массы тела, нарушение памяти, головные боли, головокружения.
Впоследствии деменция прогрессирует, выявляются характерные изменения на энцефалограмме, ликвор остается нормальным. Затем присоединяются экстрапирамидные и пирамидные нарушения. Летальный исход наступает чаще в течение первого года болезни, иногда через 2 и более лет.
Ятрогенная форма заболевания связана с передачей болезни при пересадке тканей, через зараженный инструмент, при лечении экстрактами тканей; при этом инкубационный период может быть достаточно длительным – свыше 10-ти лет.
Новый вариант болезни Крейтцфельда-Якоба, связанный с употреблением зараженного мяса (говядины), характеризуется более ранним началом, возраст больных колеблется от 16 до 40 лет. Клинически при этом варианте заболевания отмечаются психические нарушения, неврологическая мозжечковая симптоматика. Затем присоединяется деменция, миоклонические судороги.
Куру – болезнь, выявленная среди коренных жителей восточных высокогорий Новой Гвинеи. Болезнь развивалась среди племен, практикующих ритуальный каннибализм.
Проявляется деменцией, тремором, атаксией. Смертельный исход наступает в течение года после заражения. В связи с ликвидацией каннибализма это заболевание сейчас представляет только исторический интерес.
Синдром Герстманна-Штраусслера-Шейнкера – это наследственная патология, которая в популяции встречается крайне редко (1 случай на 10000000 населения).
Носит семейный характер с аутосомно-доминантным типом наследования. Длительность заболевания составляет около 5 лет. В начале болезни преобладают мозжечковые нарушения, затем присоединяется деменция, может развиваться глухота, слепота, экстрапирамидные нарушения. Летальный исход наступает через несколько лет от начала заболевания.
Фатальная семейная бессонница также имеет аутосомно-доминантный тип наследования. Характеризуется прогрессирующей бессоницей, гипертензией, гипертермией, тахикардией, гипергидрозом, тремором, атаксией, миоклоническими судорогами, нарушением памяти. Развивается в молодом возрасте, сопровождается нарушением секреции мелатонина, пролактина, соматотропного и адренокортикотропного гормонов. Чаще она выявляется в итальянских и итало-американских семьях.
Не исключено, что различие клинических проявлений прионных болезней связано с существованием различных штаммов прионов.
Также предполагается, что ряд широко распространенных заболеваний, приводящих к инвалидизации пациентов и последующему летальному исходу, может иметь прионовую этиологию.
К таким расстройствам, в первую очередь, относят болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и амилоидоз.
Лечение и профилактика прионных болезней человекаВ настоящее время не существует эффективной этиологической и патогенетической терапии прионных болезней, несмотря на достигнутый в последние годы прогресс в изучении этой группы медленных инфекций.
В ранних стадиях применяется симптоматическая терапия, корригирующая поведенческие нарушения, расстройства сна и миоклонии (амфетамины, барбитураты, антидепрессанты, бензодиазепины, другие нейролептики); в поздних - поддерживающая терапия.
Вместе с тем на современном этапе проблема разработки эффективной терапии прионных болезней считается задачей первостепенной важности, поскольку имеются прогнозы, не исключающие возможность значительной эпидемии нового варианта БКЯ в ближайшие 10 15 лет. Создание адекватного этиологического и патогенетического лечения больных актуально также в связи с наличием групп риска развития семейных и ятрогенных вариантов указанных заболеваний, которые могут быть выделены уже в настоящее время.
Безусловно, успехи в создании этих методов лечения зависят от существующих представлений о свойствах не только PrPSc, но и PrPC которые позволяют уже на данном этапе обсуждать некоторые из этих подходов.
Одним из наиболее перспективных путей лечения представляется предотвращение преобразования PrPC в PrPSc путем стабилизации структуры PrPC связующим активным веществом или изменением действия протеина X, который может функционировать как молекулярный шаперон. Остается определить, какой из препаратов будет более действенным: связывающий PrPC или имитирующий структуру PrPC с основными полиморфными остатками, который, возможно, предотвращает скрепи и БКЯ. Следует отметить, что средства, призванные воспрепятствовать образованию прионов, должны проникать через гематоэнцефалический барьер.
Возможным терапевтическим подходом при лечении прионных болезней может быть снижение уровня PrPC у человека без нанесения ему вреда в результате уменьшения содержания PrP мРНК с помощью олигонуклеотидов, что может отсрочить появление симптомов болезни.
Рекомендуется проводить генетический анализ прионного гена у лиц, в семьях которых были зарегистрированы больные с патологией. Более сложной является проблема пренатальной ДНК-диагностики и связанное с этим решение вопроса о прерывании беременности в случае наличия у одного из родителей наследственной прионной болезни, поскольку неполная пенетрантность некоторых из этих заболеваний делает сомнительным предсказание будущего для носителя мутантного гена.
Осуществляется ряд мероприятий по профилактике прионных инфекций. Наряду с ограничением использования лекарственных средств, приготовленных из тканей коров, прекращено производство гормонов гипофиза животного происхождения, предпочтение отдается генно-инженерным препаратам. В ряде стран введены ограничения на трансплантацию твердой мозговой оболочки. Разрабатываются запретительные положения на трансплантацию тканей, переливание крови и назначение препаратов крови от индивидуумов с деменцией.
Поскольку передача прионных болезней от человека человеку предполагает прямую инокуляцию инфекционного материала, при работе с больными в процессе инвазивных процедур, а также при контакте с их биологическими жидкостями необходимо придерживаться правил, предусмотренных при работе с больными со СПИДом. При вскрытии умерших больных применяют те же правила.
Инструменты, используемые у больных БКЯ при нейрохирургических манипуляциях, а также, по-видимому, при производстве тонзиллярной биопсии, и внутримозговые электроды должны быть уничтожены.
Еще одним путем предупреждения прионных болезней может быть разведение домашних животных, не передающих прионов. Такие примеры в природе существуют, в частности есть породы овец, генетически резистентные к скрепи. В настоящее время имеются возможности для выведения генетически резистентных пород крупного рогатого скота.
Диагностика прионных болезней человекаОдним из сложных вопросов является диагностика прионных заболеваний. При этом диагноз ставится клинически (при спорадической БКЯ), а морфологическая диагностика этих болезней проводится на основании исследования биопсийного или аутопсийного материалов.
Важное значение в диагностике БКЯ имеет ЭЭГ-исследование. При этом на ранних этапах болезни наблюдается замедление биоэлектрической активности.
Состав цереброспинальной жидкости при прионных болезнях обычно нормальный, воспалительная реакция в ней отсутствует. В последние годы в цереброспинальной жидкости больных БКЯ идентифицированы различные необычные белки, причем одному из них (14-3-3) придается значение при диагностике всех прионных болезней человека и животных. Следует, однако, отметить, что этот белок иногда выявляется у больных с энцефалитом и инсультом. В далеко зашедших случаях БКЯ в цереброспинальной жидкости больных регистрируется нейрональная энолаза.
В ряде исследований показано, что у больных БКЯ и у зараженных животных в сыворотке крови определяют высокие титры аутоантител к нейрофиламентам.
В настоящее время самым надежным и достоверным методом диагностики БКЯ и других прионных заболеваний является иммуноцитохимический метод выявления в биоптате отложения PrPSc. Инфекционная изоформа PrPSc откладывается в синапсах коры большого мозга и мозжечка, а также в амилоидных бляшках. Отложение PrPSc является наиболее ранним этапом в развитии БКЯ и определяется еще до развития структурных изменений в ткани мозга. Однако эта методика (иммуноцитохимическое исследование и иммуноблоттинг) находится уже за рамками чисто морфологических методов и требует специальных реактивов и оборудования.
Весьма серьезной методической стороной морфологической диагностики, будь то биопсия или аутопсия, является возможность заражения исследуемым материалом: при БКЯ опасность представляют все внутренние органы, биологические жидкости больных и особенно ткани головного и спинного мозга, а также глазные яблоки. Менее постоянно удавалось передавать заболевание с помощью введения животным цереброспинальной жидкости, ткани легких, печени, почек, селезенки и лимфатических узлов больных людей. Возникновение ятрогенных случаев БКЯ после пересадки твердой мозговой оболочки и роговицы свидетельствует о том, что прионы накапливаются не только в самом мозге, но и в связанных с ним соединительнотканных образованиях. Имеются единичные экспериментальные сообщения о том, что на определенном этапе развития БКЯ прионы могут содержаться и в крови больных.
В литературе описаны случаи заражения нейрохирурга, терапевта, стоматолога, патологоанатома и лаборантов. Следует отметить, что ткани погибших от прионных болезней остаются заразными даже после их фиксации формалином. В связи с этим работа с материалом требует особых мер предосторожности и должна выполняться специально обученным персоналом. Учитывая опасность заражения БКЯ во время хирургических вмешательств и аутопсий, важно знать, что в значительной степени опасность заражения зависит от пути проникновения инфекции. Экспериментально доказано, что наивысшей она является при интрацеребральном введении инфекционного агента, значительно уменьшается - при интраперитонеальном и становится еще более низкой при пероральном заражении. При проведении хирургических манипуляций и аутопсий должны быть предприняты меры предосторожности при работе с тканями, жидкостями и другими материалами от больных с подозрением на БКЯ во избежание возможного заражения.
ЗаключениеИзучение прионов и вызываемых ими заболеваний является новой, быстро развивающейся областью биомедицинских исследований. Проблема этих болезней, оставаясь до последнего времени экзотической в связи с их большой редкостью в человеческой популяции, в последние годы приобрела важное научно-практическое значение.
Практический интерес связан прежде всего с разразившейся эпизоотией губкообразной энцефалопатии коров в Великобритании, а также с выявлением, в основном в Великобритании, молодых людей с болезнью Крейтцфельдта-Якоба (новый вариант БКЯ) и доказательством возможности передачи этого заболевания людям в результате употребления в пищу мясопродуктов, полученных из зараженных животных. И хотя для населения Беларуси нет прямой угрозы заражения инфекционным прионным белком, на современном этапе важным является налаживание в общегосударственном масштабе работы по регистрации прионных болезней человека и животных на всей территории страны с обращением особого внимания на группы риска (работники скотоводческих и звероферм, боен, мясокомбинатов и др.).
Постоянно увеличивающийся теоретический интерес к проблеме обусловлен результатами молекулярно-биологических исследований прионов, позволивших собрать и уже в большой мере систематизировать значительный фактический материал о структуре, функции и накоплении в зараженном организме этих новых и необычных возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных.
Именно результаты молекулярно-биологических исследований структуры прионных белков дали основание наметить новые направления в дальнейших подходах к терапии прионных болезней.
В заключение следует подчеркнуть, что все возрастающий мировой интерес к прионам и прионным болезням обусловлен в первую очередь тем, что прионы представляют собой совершенно новый класс инфекционных агентов, открытие которых без преувеличения можно сравнить по своему значению с открытием А.Левенгуком мира микроорганизмов или с открытием Д.И.Ивановским царства вирусов.
Список литературы
Медицинская вирусология: учебное пособие / И.И. Генералов, Н.В. Железняк, В.К. Окулич, А.В. Фролова, И.В. Зубарева, А.М. Моисеева, С.А. Сенькович, В.Е. Шилин, А.Г. Генералова. Под ред. И.И. Генералова. - Витебск, ВГМУ, 2017.
Борисов Л.В. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. – М., 2001.