Возбудители медленных инфекций

Группа медленных инфекций характеризуется длительным латентным периодом (от нескольких месяцев до нескольких лет), медленным нарастанием клинической симптоматики и тяжести заболевания, включением в процесс заболевания и необратимым поражением центральной нервной системы, что приводит к летальному исходу.

Возбудители медленных инфекций могут быть разделены на две группы: к 1-й группе отнесены известные вирусы, представители отдельных семейств. Некоторые из них могут вызывать и острые инфекционные заболевания. Медленный характер развития инфекции связан, возможно, с иммунодефицитным состоянием организма. К этой группе относятся вирус кори - возбудитель подострого склеролизирующего панэнцефалита человека, лентивирусы, паповавирусы, вирус Вилюйского энцефалита. Вилюйский энцефалит поражает только аборигенов Центральной Якутии. Заболевание может протекать в острой и хронической форме, как медленная инфекция. В последнем случае смерть наступает при явлениях глубокого поражения нервной системы, чаще всего через 2 - 5 лет от начала заболевания.

Ко 2-й группе относятся возбудители, структура и свойства которых принципиально отличаются от всех известных в наше время микроорганизмов. Это - прионы . В соответствии с концепцией Prusiner S.B. (1991) человек может быть инфицирован прионами двумя способами:

1. Наследственная передача по Менделю. (аутосомно-доминантный тип наследования).

2. Трансмиссия инфекционного агента алиментарным или ятрогенным путем.

Прионовые заболевания являются одновременно и инфекционными и наследственными болезнями. Исходя из современных знаний, трансмиссия прионовых энцефалопатий определяется тремя факторами: дозой инфекционного агента, путем инфицирования, видовым барьером.

Доза инфекционного агента зависит от количества ткани, в которой он содержится и его вирулентной способности (инфекционного титра). Однако постоянно следует учитывать. Что при повторном поступлении инфекционного агента в организм всегда существует вероятность кумулятивного эффекта.

Путь инфицирования прионами играет важную роль в развитии заболевания и имеет определенную иерархию. По степени значимости его можно определить в такой последовательности:

интрацеребральный;

интравенозный;

интраперитонеальный;

подкожный;

оральный.

Например, доза, необходимая для заражения прионами мышей должна быть в 200000 раз выше, чем при интрацеребральном заражении.Оральная передача приона спонгиоформной энцефалопатии коров (СЭК) – «коровьего бешенства» _ возможна у овец, коз, мышей, норок и у кошачьих. В то же время свиньи, макаки и обезьяны- уистити могут быть инфицированы только интрацеребральным путем. Следовательно, путь инфицирования зависит от вида животных. Открытие английскими исследователями (1997 г.) структурного сходства нормальных прионов человека и животных разрушило существующую филогенетическую дистанцию, которая разделяла эти виды животного мира. Консультативный Совет по Спонгиозной Энцефалопатии (SEAC) Великобритании пришел к заключению, что что наиболее вероятная причина развития нового варианта болезни Крейтцфельда-Якоба (БКЯ) – употребление инфицированной говядины.

Видовой барьер. Трансмиссия прионовых спронгиоформных энцефалитов у лабораторных и диких животных долгое время является предметом исследований. Замечено, что при первом проявлении болезни у определенного вида животных время инкубации очень длительное, тогда как после первого же пассажа новому хозяину в пределах этого же вида, оно сокращается. В последующих пассажах оно уменьшается еще больше до тех пор, пока не достигнет стабильного периода, характерного для данного вида. Эта устойчивость к прионовой инфекции у различных видов получила название «видовой барьер». Для преодоления видового барьера необходимы очень высокие дозы инфицирующего агента.

Клиника прионовых энцефалопатий представлена разнообразной неврологической симптоматикой, обусловленной вакуолизацией и гибелью нейронов практически в любом отделе серого вещества мозга, включая мозжечок. Типичным является:

1. Расстройства чувствительной сферы: амнезия различной степени, потеря и извращение чувствительности, выпадение функций органов чувств.

2. Нарушения в двигательной сфере: атрофия мышц, в том числе дыхательных, параличи.

3. Нарушения психики: утрата профессиональных навыков, депрессия, сонливость, агресивность, снижение интеллекта вплоть до полного слабоумия.

Клинический диагноз подтверждается только при гистопатологическом изучении ЦНС.

В настоящее время считается, что для установления точного диагноза прионового заболевания человека требуется, чтобы был выявлен один из четырех дополнительных критериев:

• наличие PrP амилоидных бляшек;

• способность ткани к заражению спонгиоформной энцефалопатией животных;

• наличие изоформ прион-протеина PrP-CJD;

• или наличие патогенного мутированного гена PRNP.

Молекулярные механизмы патогенеза прионовых инфекций.

При различных способах введения инфекционных прионов в организм лабораторных животных (алиментарный путь, желудок, брюшную полость, подкожно) инфекционный агент сначала появляется в клетках лимфо-ретикулярной системы миндалин, тимуса, лимфатических узлов, селезенки. В первую очередь инфект определяется в дифференцированных В-лимфоцитах. В органах иммунной системы возможна частичная репликация прионов. Из органов иммуногенеза прионы по нервам достигают ближайших аксонов. В области аксона может происходить их значительная репликация. При достижении критической концентрации прионы продвигаются к спинному, а затем головному мозгу.

Патологический процесс, связанный с прионовыми инфекциями начинается с аккумуляции инфекционных прионов (PrP-Sc) в нейронах, а затем приводит к их вакуолизации. После внутрицеребрального внедрения PrP-Sc в животный организм он начинает избирательно накапливаться в мозге. Имеются доказательства избирательного транспорта прион-протеинов вдоль аксонов. Внутрь клеток PrP-Sc проходят через микропоры, подобно другим протеинам.

Изучение культур клеток, инфицированных трансмиссивной спонгиозной энцефалопатией овец и коз, показали, что преобразование PrP-c в PrP-Sc вероятно происходит при эндоцитозе. PrP-Sc, проходя в нормальную клетку, вызывает преобразование PrP-c в PrP-Sc. В отличие от клеточной изоформы PrP-Sc накапливается в клетке.

В экспериментах на грызунах показано, что максимум инфекционности достигается к 40 дню после инфицирования, т.е. задолго до клинического заболевания, у внешне совершенно здорового животного, когда еще нельзя распознать болезнь и принять меры по профилактике и лечению. Из этого обстоятельства вытекают трудности ранней диагностики и опасность передачи инфекции с продуктами питания.

Экспериментально показано, что репликация прионового агента может происходить как в нейронах, так и в глиальных элементах. Некоторые авторы считают, что астроциты и другие глиальные клетки, возможно, играют ключевую роль в патогенезе прионовой инфекции. Это подтверждается высоким уровнем цитокинов на поздней стадии заболевания.

Инфицированность органов иммуногенеза подразумевает перенос инфекционного агента с кровью. Однако, ни в инкубационном периоде, не в преклинической стадии, ни даже в разгар болезни пока не находят биологических сдвигов в периферической крови.

В качестве одной из версий предполагается возможное участие В-лимфоцитов в качестве «транспортера» инфекционного приона.

Диагностика прионовых инфекций.

Основой в диагнозе прионовых заболеваний на протяжении многих лет остается нейропатогистологическая оценка изменений в центральной нервной системе. Нейропатология прионовых болезней человека характеризуется 4 классическими микроскопическими признаками:

спонгиозными изменениями,

астроцитозом,

потерей нейронов,

формированием амилоидных бляшек.

Новые методы обнаружения прионов включают Вестерн-блоттинг, гистоблоттинг, иммуноблоттинг, электроиммуноцитохимический анализ.

Прионовая спонгиоформная энцефалопатия микроскопически характеризуется наличием множества овальных вакуолей от 1 до 50  в диаметре в нейропиле серого вещества конечного мозга. Эти вакуоли могут выявляться в любом слое коры мозга, Они могут быть отдельными или собранными в группы. На парафиновых срезах толщиной до 10  вакуоли выглядят оптически пустыми, однако в некоторых из них при окраске гематоксилин-эозином выявляется мелкая зернистость.

При болезни Крейтцфельда-Якоба помимо коры вакуолизация цитоплазмы нейронов отмечается а полях аммоновых рогов, в области подкорковых ядер, таламусе и коре мозжечка.

Одним из морфологических признаков прионовых энцефалопатий является наличие прион-протеиновых (PrP) бляшек. Количество, локализация и микроскопические признаки бляшек арьируют в различных формах и типах прионовых энцефалопатий.

При отсутствии амилоидных бляшек одним из достоверных критериев диагностики прионовых болезней является иммуногистохимическое типирование протеиназо-устойчивого прион-протеина PrP-CJD или PrP-Sc (метод гистоблоттинта).

Куру. Заболевание имеет строгую географическую и генетико-этнографическую локализацию: поражает представителей племени Форе и их ближайших соседей в Новой Гвинее. Заболевание связано с практикой ритуального каннибализма (расчленение и съедание трупов), характеризуется расстройством вестибулярной системы, нарушениями артикуляции, речи, координации движений и пр. Частота заболеваний женщин и детей в 2-3 раза выше, чем частота заболеваний у мужчин. Эта характеристика болезни объясняется тем, женщинам и детям обычно доставались мозг и внутренние органы, тогда как мышцы предназначались мужчинам. После прекращения ритуалов каннибализма новые случаи заболевания не регистрируются.

Интересно, что у соседних с Форе племен, также практикующих практику каннибализма, не наблюдалось развитие заболевания , поскольку в поддержании болезни играют роль два определяющих фактора – инфекционный и генетический. Генотип племени Форе исключительно благоприятствует данному заболеванию. Инкубационный период от 2 лет до 30 лет. Продолжительность заболевания от 9 месяцев до 2 лет, после чего наступает смерть. С момента первого описания этой болезни Гайдушеком и Зигасом в 1957 году до настоящего времени от болезни погибло более 2500 человек.

Клинически болезнь куру проявляется прогрессирующим поражением мозжечка, проявляющимся в дрожанием и некоординированными движениями.

Гистологически, при исследовании мозговых полушарий и мозжечка, выявляется классическая картина подострой спонгиоформной энцефалопатии с вакуолизацией и гибелью нейронов. Наиболее характерно для куру наличие прион-протеиновых (PrP) амилоидных бляшек.

Болезнь куру была первой из прионовых болезней человека, экспериментально воспроизведенных в лабораторных условиях на приматах путем введения в головной мозг шимпанзе фильтрата из тканей головнгого мозга аборигена, погибшего от куру.

Болезнь Крейтцфельда-Якоба. Заболевание широко распространено и представлено четырьмя формами:

• спорадическая форма (источник патогенного приона не установлен: возможна мутация PRNP геналибо самопроизвольное преобразованиеиприон-протеина в инфекционный прион в одном или нескольких нейронах) – 85-90% всех случаев;

• семейная форма – 10-15%;

• ятрогенная (вызванная внешним вмешательством, например, лечением дериватами гипофиза человека – гормонами роста и гонадотропинами или недостаточно обеззараженным хирургическим инструментарием, при трансплантации роговицы, твердой мозговой оболочки) - % окончательно не установлен;

• новая атипичная форма болезни Крейтцфельда-Якоба (нв-БКЯ).

Болезнь относится к числу редких заболеваний (0,5-1,0 случай на 1 млн жителей). Распространена на всех континентах. На земном шаре встречаются районы, где по неустановленным причинам уровнень заболеваемости значительно выше, чем можно было бы ожидать (Чехословакия, Венгрия Израиль на границе с Ливаном – от 5 до более 100 случаев заболеваний в год на миллион жителей. Встречается во всех возрастных (от17 до 82 лет) группах, в зависимости от формы заболевания. Продолжительность заболевания от нескольких недель не 8 лет. Средняя продолжительность жизни от начала клинического проявления болезни – шесть месяцев. Прежде всего у больных наблюдается гиперстезия конечностей, нарушается зрение. Далее развиваются паркинсонизм, явления бокового амиотрофического склероза, психические нарушения, в конечных стадиях – деменция. Большинство больных БКЯ умирают от пневмонии или истощения.

При ятрогенной форме заболевания, в случае, когда внедрение агента происходило непосредственно в ЦНС, инкубационный период составлял 10-30 месяцев. Когда инфекция поступала в организм из периферии, например, при введении гормонов роста или гонадотропинов, инкубационный период удлинялся до 5 лет и более, достигая иногда 35 лет.

Синдром Герстмана-Страусслера-Шейнкера (GSS) – исключительно редкое семейное заболевание, передающееся по аутосомно-доминантному типу. Первоначально считали, что это заболевание наследственное, но теперь известна также спорадическая форма. Это эаболевание встречается в 2% случаев по отношению к болезни Крейтцфельда-Якоба. Наблюдаются мутации гена PrP в кодонах 102 (замена пролина на лейцин), 117, 198 (замена серина на фенилаланин) и 219 (замена глутаминовой кислоты на лизин). ГСШ отличается от БКЯ тем, что синдром ГСШ обычно развивается в 40-50 лет,(БКЯ в типичных случаях встречается десятилетием позже) характеризуясь, главным образом, поражениями мозжечка, расстройствами глотания, прогрессирующей деменций на протяжении от 6 до 10 лет (при средней продолжительности болезни – 50 месяцев), после чего наступанет смерть.

Морфологические изменения при этом синдроме аналогичны обычным подострым спонгиоформным энцефалопатиям.

Фатальная семейная бессонница (FFI) – наследственно обусловленная, неизлечимая прионовая болезнь, описанная в 1986 году. Встречается очень редко.Имеет аутосомно-доминантный тип наследования, т.е. поражаются оба пола и отсутствуют носители.Если человек имеет патологический ген, то заболевание обязательно развивается, однако степень его выраженности может значительно варьировать.

Болезнь имеет множество проявлений в результате дистрофических изменений в центральной части головного мозга – в таламусе. Наблюдается формирование амилоидных бляшек, представляющих собой воскообразное вещество, состоящее из белков, соединенных с полисахаридами.

Патогенез ФСБ связан с мутацией в кодоне 178 PrP, результатом чего является замена аспарагиновой кислоты на аспарагин. Поражается таламус, который является коммуникатором связей между корой полушарий и телом. Функции таламуса заключаются, в частности, в пропускании сигналов в обои направления в различные части коры головного мозга или части тела. При фатальной семейной бессоннице происходит нарушение функций пропускания импульсов через таламус. Нарушаются также и другие циркадные ритмы, влияющие на кровяное давление, частоту сердечных сокращений, температуру тела и гормональные ритмы. Отсутствует выработка слезной жидкости, снижается болевая чувствительность и рефлекторная активность, развивается деменция. Нарушение сна может привести к галлюцинациям и коме. От момента проявления первых признаков заболевания (развивается панический страх и фобии) до гибели больных от истощения или пневмонии проходит в среднем 18 месяцев.

Хроническая прогрессирующая энцефалопатия детского возраста или болезнь Альперса.

Болезнь Альперса – редчайшая хроническая прогресирующая энцефалопатия, которая сочетается с поражением печени, развивается от рождения до 18 лет и длится в среднем 8 месяцев (до 1 года). Также описаны случаи развития заболевания в период внутриутробного развития. Заболевание является наследственным и имеет актосомно-рецессивный тип наследования.

Клиника характеризуется сильными головными болями, нарушениями зрения, множественными инсультоподобными состояниями (с эпилептоподобными припадками), прогрессивной гипотонией, поражением печени (хронический гепатит с исходом в цирроз. Смерть обычно наступает в результате печеночной недостаточности.

Гистологически выявляется спонгиоз, близкий по морфологии к болезни Крейтцфельда-Якоба.

Болезнь трансмиссивна. Она была воспроизведена на хомячках при внутрицеребральном введении субстрата, полученного от больных детей.

Теоретическое обоснование лечения прионовых заболеваний.

Известно, что экспрессия PrP необходима для развития заболевания. Высокий уровень экспрессии PrP облегчает развитие прионовых болезней. Из этого можно предположить, что препараты, которые стабилизируют и связывают структуру PrP-с, могут уменьшить экспрессию PrP, а значит задерживать начало прионовых болезней. С другой стороны могут быть эффективными агенты, дестабилизирующие структуру PrP-Sc.

Имеется сообщение (1997), что амфотерицин задерживает развитие прионовой болезни у хомяков.

Список сокращений

АГ – антиген

АТ – антитело

ВИЧ – вирус иммунодефицита человека

ИФА – иммуноферментный анализ

МФА – метод флюоресценции антител

NP - нуклеопротеид

N - нейраминидаза

H –гемагглютинин

РГА – реакция гемагглютинации

РГ_адс – реакция гемадсорбции

РИА – радиоиммунный анализ

РН – реакция нейтрализации

РТГА – реакция торможения гемагглютинации

РСК реакция связывания комплемента

ЦПД – цитопатическое действие

D –дальтон

S – сведберг

РНК = рибонуклеиновая кислота

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

HвsAg – поверхностный антиген вируса гепатита В

аnti-HBs – антитела к поверхностному антигену вируса гепатита В

HВeAg – антиген инфекционности вируса гепатита В

аnti-Hbe –антитела к агтигену HВe

Литература

1. Багдасарьян Г.А и др. Основы санитарной вирусологии. - М. - Медицина. - 1977. - 200 с. (8).

2. Вирусология. Методы/ под ред. Б. Мейхи. - М. - Мир. – 1988. 344 с.

3. Вирусология / под ред. Филдс и Найпа. - М. - Мир. - 1989. - Т. 1. - С. 156-274. (5).

4. Вирусология / под ред. Филдс и Найпа. - М. - Мир. - 1989. - Т. 2. - С. 56-126, 254-310. (5).

5. .Вирусология / под ред. Филдс и Найпа. - М. - Мир. - 1989. - Т. 3. - С. 96-178, 210-279, 300-318. (5).

6. Кочемасова З.Н. и др. Санитарная микробиология и вирусология. - М.: Медицина, 1987. - С. 64-117.

7. Медицинская микробиология/ под ред. В.И. Покровского, О.К. Поздеева. М.- ГЭОТАР Медицина.. - 1998.- С. 1183.

8. Посібник з медичної вірусології / за ред. акад. В.М. Гіріна. - Київ. - Здоров’я. - 1995. - 367 с. (11).

9. Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования / Под ред. М.О. Биргера. - М.: Медицина, 1982. - С. 399-406. (15).

10. Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования / Под ред. Л.В. Григорьевой. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1981. - С. 42-87.

11. Шлопов В.Г. Прионовые заболевания: медико-биологическая проблема XXI века. – Донецк. – Донецкий государственный медицинский университет. – 1998. – 119 с.