98. История открытия прионов. Заболевания, вызываемые прионами у человека и животных. Методы выявления прионов и их диагностика.

История открытия

Первое заболевание из списка прионных описанных человеком является скрейпи – овечья почесуха. В 1700-м году, в Англии (в стране с самой большой популяцией домашних овец на тот момент) были описаны следующие симптомы – сильнейший зуд, боли в конечностях при движении, судорожные припадки; болезнь прогрессировала за неделю; вспышки возникали в разных графствах. Все симптомы указывали на поражение мозга. И вот, в 1920-х, годах Ганс Герхард Крейцфельдт и Альфонс Мария Якоб отдельно друг от друга (при чем оба в 1920-м году, но Крейцфельдт раньше) описали неизлечимое поражение нервной системы человека, названное впоследствии их именами.

В 1957 году Карлтон Гайдушек и Винсент Зигас открыли заболевание, схожее по клинической картине с болезнью Крейцфельдта-Якоба (заболевание теперь носило имена этих двух врачей). Новое заболевание поражало представителей одного племени Новой Гвинеи. Предположили, что данная патология вызывается вирусом, она характеризовалась тремором, судорогами, головной болью. На основе того, что соседние племена не практиковали каннибализм и поедание головного мозга и не страдали схожими патологиями, стали появляться теории о том, что вирус находится в мозговой ткани и может передаваться алиментарно. В 1967 году был проведен первый удачный эксперимент с заражением подопытных мышей биологическими жидкостями больных скрейпи овец. Результат оказался положительным. У мышей развивались те же симптомы, что и у «доноров». Доводов в пользу заразности заболевания стало больше. В 1976 году Гайдушек удостоился Нобелевской премии за открытия, касающиеся новых механизмов происхождения и распространения инфекционных заболеваний, связанную с изучением болезни племени форе. До конца жизни он был уверен, что её вызывают вирусы.

Основы знаний о прионах заложил Стенли Прузинер. В 1970 впервые встретился с болезнью Крейтцфельдта — Якоба. У пациента, находившегося на лечении у Прузинера, никак не выявлялся возбудитель. Плотно занявшись этим исследованием, невролог обратился к трудам другого врача – Сиггурдсона, выявившего определенные закономерности у непонятных на тот момент болезней. Эксперименты упорно свидетельствовали, что он состоял из одиночного белка, который Прузинер назвал прионом. Несмотря на огромную доказательную базу, собранную за годы исследований, теория не получила всеобщей признательности. Большинство вирусологов того времени (а шел уже 1982 год) отнеслись к заявлению с недоверием. Основной причиной этого было отсутствие у возбудителя своего генотипа. Были только аминокислоты, нуклеиновых кислот не было. Не потеряв воодушевления, Сиггурдсон продолжил изучение странного агента. Была выявлена его аминокислотная последовательность. Далее получение антител к прион-белку сделало возможным определение его локализации в клеточной мембране. Всеобщее признание врач и ученый получил в 90-е годы. В 1997 году он получил Нобелевскую премию «За открытие прионов, нового биологического принципа инфекции». Еще одна причина увеличения интереса к данной патологии – эпидемия коровьего бешенства, или Губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота, захлестнувшая Великобританию (насчитывалось 179 тыс. голов крупного рогатого скота с симптомами заболевания).

Заболевания

Прионы вызывают заболевания — трансмиссивные губчатые энцефалопатии (ТГЭ) у различных млекопитающих, в том числе губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота («коровье бешенство»). У человека прионы вызывают болезнь Крейтцфельдта — Якоба, вариант болезни Крейтцфельдта — Якоба (vCJD), синдром Герстмана — Штраусслера — Шейнкера, фатальную семейную бессонницу и куру. Все известные прионные заболевания поражают головной мозг и другие нервные ткани, в настоящее время неизлечимы и в конечном итоге смертельны.

Потенциальное лечение и диагностика

Благодаря компьютерному моделированию учёным удалось найти соединения, которые могут быть лекарством против прионных заболеваний. Например, одно соединение может связываться с углублением в PrP^C и стабилизировать его структуру, снижая количество вредоносных PrP^Sc.

Недавно были описаны антитела к прионам, способные проходить через гематоэнцефалический барьер и действующие на цитозольные прионы.

В последнее десятилетие XX века был достигнут некоторый прогресс в инактивации инфективности прионов в мясе при помощи сверхвысокого давления.

В 2011 году было открыто, что прионы могут разлагаться лишайниками.

Большое практическое значение имеет проблема диагностики прионных заболеваний, в частности, губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота и болезни Крейтцфельдта — Якоба. Их инкубационный период составляет от месяца до десятилетий, в течение которых человек не испытывает никаких симптомов, даже если процесс превращения нормальных мозговых белков PrP^C в прионы PrP^Sc уже начался. В настоящее время фактически нет способа обнаружить PrP^Sc, кроме как при помощи проверки ткани мозга нейропатологическими и иммунногистохимическими методами уже после смерти. Характерной чертой прионных заболеваний является накопление прионной формы PrP^Sc белка PrP, однако в легко получаемых жидкостях и тканях тела, как кровь и моча, он содержится в очень низких концентрациях. Исследователи пытались разработать метод измерения доли PrP^Sc, но сейчас по-прежнему нет полностью признанных методов по использованию для этих целей таких материалов, как кровь.

В 2010 году группа исследователей из Нью-Йорка описала способ обнаружить PrPSc даже тогда, когда его доля в ткани мозга равна одной на сто миллиардов (10−11). Этот метод сочетает амплификацию с новой технологией, называемой Surround Optical Fiber Immunoassay (SOFIA[en]) («оптический иммунологический анализ прилежащих волокон»), и некоторыми специфическими антителами против PrPSc. После амплификации с концентрированием всех PrPSc, возможно содержащихся в образце, образец помечается флуоресцентным красителем с антителами для специфичности и в конце загружается в микрокапиллярную трубку. Потом эта трубка помещается в специальный аппарат так, что она оказывается полностью окружённой оптическими волокнами и весь свет, испускаемый на трубку, поглощается красителем, предварительно возбуждённым лазером. Эта техника позволяет обнаружить PrPSc даже после небольшого количества циклов перехода в прионную форму, что, во-первых, снижает возможность искажения результата артефактами эксперимента, и, во-вторых, ускоряет ход процедуры. Исследователи проверяли по этой технике кровь кажущихся здоровыми овец, в действительности заражённых скрепи. Когда болезнь стала очевидной, был исследован и их мозг. Таким образом, исследователи получили возможность сравнить анализы крови и мозговой ткани животных с симптомами болезни, со скрытой болезнью и неинфицированных. Результаты наглядно показали, что вышеописанная техника позволяет обнаружить PrP^Sc в организме задолго до появления первых симптомов.

Антиприонная активность была обнаружена у астемизола - блокатора H1-гистаминовых рецепторов 2 поколения.