Карагандинский Государственный медицинский

Карагандинский Государственный медицинский Университет Кафедра микробиологии и иммунологии СРС Возбудители медленных вирусных инфекций. Прионы - возбудители медленных инфекций Выполнил: студент группы 2 -093 ОМФ Заровный К. К. Проверила: старший преподаватель Шамбилова Н. А. Караганда, 2014

Цель: сформировать представление о роли белковых инфекционных агентов в развитии медленных летальных инфекций человека. Вопросы: 1. Возбудители медленных вирусных и прионных инфекций. 2. Особенности инкубационного периода медленных вирусных и прионных инфекций 3. Патогенез медленных летальных инфекций человека. 4. Сложности лабораторной диагностики медленных вирусных и прионных инфекций. Проблема лечения и профилактики.

Возбудители медленных вирусных и прионных инфекций. Термин «медленная инфекция» указывает на затяжной характер заболеваний, растягивающихся на месяцы и годы. Медленные инфекции имеют следующие особенности: üДлительный инкубационный период (месяцы и годы); üСвоеобразные и необратимые поражения тканей, преимущественно ЦНС; üМедленное прогрессирование болезни; üЛетальный исход. Медленные инфекции разделяют на две группы: первую вызывают вирусы, вторую — прионы.

Вирусный характер "медленных вирусных инфекций" подтверждает изучение и характеристику этих агентов: ü способность проходить через бактериальные фильтры с диаметром от 25 до 100 нм; ü неспособность размножаться на искусственных питательных средах; ü воспроизведение феномена титрования (гибель зараженных особей при высокой концентрации вируса); ü способность первоначально репродуцироваться в селезенке и других органах ретикулоэндотелиальной системы, а затем в мозговой ткани; ü возможность адаптации к новому хозяину, нередко сопровождающаяся укорочением инкубационного периода; ü генетический контроль чувствительности некоторых хозяев(например у овец и мышей); ü специфический круг хозяев для данного штамма возбудителя; ü изменение патогенности и вирулентности у разных штаммов для различного круга хозяев; ü возможность клонирования (селекция) штаммов из дикого типа; ü возможность персистенции в культуре клеток, полученных из органов и тканей зараженного организма.

Медленные вирусные инфекции По мере изучения этих болезней были установлены неожиданные, на первый взгляд, факты. Медленные инфекции могут вызывать возбудители острых вирусных заболеваний. • подострыи склерозирующий Корь послекоревой панэнцефалит • прогрессирующая врождённая Краснуха краснуха, прогрессирующий краснушный панэнцефалит • подострый герпетический энцефалит, Герпес хронический инфекционный мононуклеоз, цитомегаловирусное поражение мозга

Подострый склерозирующий панэнцефалит — прогрессирующее дегенеративное заболевание нервной системы. Возбудитель: вирус кори с изменёнными свойствами. Вызываемые изменения: репродукция вируса в клетках нейроглии происходит с образованием вирусных белков и РНК, но без формирования дочерних популяций. Репродуктивный цикл заканчивается гибелью нейронов и олигодендроцитов. Клиническая картина: умственные и двигательные нарушения, миоклонические судороги, электроэнцефалографические дизритмии. Наблюдают: у лиц в возрасте 2 -30 лет. Диагностика: основана на выявлении противокоревых AT в сыворотке крови и СМЖ (РСК, РТГА). Исход: смерть пациента в течение года.

Подострый склерозирующий панэнцефалит

Прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия — подостро протекающее демиелинизирующее заболевание, возникающее у пациентов с различными нарушениями иммунного статуса: СПИДом, лейкемиями, лимфомами и др. Возбудитель: полиомавирус JC Вызываемые изменения: избирательно повреждает клетки нейроглии (астроциты и олигодендроциты). Нейротропизм обусловливают специфические клеточные факторы, активирующие промоторы в геноме возбудителя. Основным механизмом, определяющим повреждение глиальных клеток, являются мутации гена-промотора, в результате которых репродукция вируса происходит более активно. Клиническая картина: Преобладают нарушения высших мозговых функций и расстройства сознания с последующей грубой деменцией; гемипарезы, нарушения зрения, афазия, дизартрия, расстройства чувствительности, дисфагия. Менее часто возникают атаксия и эпилептические припадки; спутанность сознания, изменения личности Наблюдают: больные с различными нарушениями иммунного статуса Диагностика: основные – КТ и МРТ; ПЦР; исследование СМЖ (РСК, РТГА); окончательный диагноз ставится на основании биопсии и аутопсии. Исход: смерть пациента в течение месяца- года.

К медленно протекающим инфекциям относят также: ü лихорадку Ласса, ü рассеянный склероз, ü амиотрофический боковой склероз, ü болезнь Паркинсона, ü прогрессирующую многоочаговую лейкоэнцефалопатию, ü прогредиентную форму клещевого энцефалита, ü синдром приобретенного иммунодефицита, ü лимфоцитарный хориоменингит.

Прионные болезни (губкообразные энцефалопатии) Сходные по признакам медленных вирусных инфекций заболевания вызывают прионы – возбудители прионных инфекций. Прионные болезни – группа прогрессирующих нарушений ЦНС человека и животных. У людей нарушается функция ЦНС, наступают изменения личности, расстройства движений.

Историческая справка → 1954 г. – Б. Сигурдсон сформулировал основные положения о медленных инфекциях; изучил ранее неизвестное заболевание овец и выделил его главные характеристики → 1957 г. – К. Гайдушек описал новое заболевание среди папуасов-каннибалов, названное им «куру» → 1959 г. – В. Хадлоу отметил схожесть клинической картины болезней куру и скрепи → 1982 г. – С. Прузинер постепенно очищая мозговую ткань зараженных хомяков, установил, что её инфекционность связана с низкомолекулярным белком, не содержащим никакой нуклеиновой кислоты. Он назвал их прионами → 1985 г. – стал началом эпидемии губкообразной энцефалопатии в Великобритании → 1997 г. – С. Прузинеру за открытие прионов присуждена Нобелевская премия

Прионы – белковые инфекционные частицы. Прионный белок обозначается как Pr. P (англ. prion protein ), он может быть в двух изоформах: клеточной - нормальной ( Pr. P C ) и измененной – патологической (Pr. PSc).

Стенли Прузинер

На основании имевшихся к 1982 г. экспериментальных данных С. Прузинер сформулировал прионную концепцию. Эта концепция подразумевала следующее: – инфекционным агентом является белок Pr. PSc, – инфекционный агент Pr. PSc может реплицировать себя в отсутствие нуклеиновой кислоты, – превращение белка из нормальной формы (Pr. PC) в инфекционную (Pr. PSc) происходит путем конформационного перехода, – конформационный переход Pr. PC в Pr. PSc может происходить спон танно, приводя к спорадическим формам прионных болезней. Он может быть вызван поступлением в организм патологической фор мы Pr. PSc извне (приобретенные формы прионных заболеваний). Наконец, переход может произойти из-за мутаций в гене Prnp, способствующих образованию Pr. PSc из Pr. PC (наследственные формы прионных заболеваний).

Структура нормальной (а) и патологической (б) форм прионного белка. альфа-спирали выделены зеленым цветом, бета-цепи — синим.

Схема пролиферации прионов

Предполагаемый механизм «размножения» прионов

Схема «Цепная реакция» накопления инфекционных прионов в нервной клетке (по В. А. Зуеву). Pr. PC – нормальные прионы; Pr. PSc – инфекционные прионы

Общие свойства прионных белков → Молекулярная масса около 50 к. Да или менее; → Отсутствие нуклеиновых кислот; → Высокая устойчивость; → Изменение вторичной и третичной структуры, сопровождающееся коренным изменением функционирования этих белков; → Разные формы кодируются одним генном – PRNP; → Для прионной патологии существует видовой барьер; → Могут вызывать заболевания спорадически.

Функции белка Pr. P C в здоровой клетке — поддержание качества миелиновой оболочки, которая в отсутствие этого белка постепенно истончается. В норме белок Pr. P C ассоциирован с клеточной мембраной, гликозилирован остатком сиаловой кислоты. При попадании в здоровую клетку, Pr. P Sc катализирует переход клеточного Pr. P C в прионную конформацию. Накопление прионного белка сопровождается его агрегацией, образованием высокоупорядоченных фибрил (амилоидов), что в конце концов приводит к гибели клетки. Высвободившийся прион, по-видимому, оказывается способен проникать в соседние клетки, также вызывая их гибель.

До конца механизм спонтанного возникновения прионных инфекций не ясен. Считается, что прионы образуются в результате ошибок в биосинтезе белков. Мутации генов , кодирующих прионный белок (Pr. P), ошибки трансляции , процессы протеолиза — считаются главными кандидатами на механизм возникновения прионов. Согласно недавно проведённым исследованиям прионы способны к дарвиновской эволюции за счёт действия естественного отбора. Есть данные, дающие основание считать, что прионы являются не только инфекционными агентами, но и имеют функции в нормальных биопроцессах. Так, например, существует гипотеза, что через прионы осуществляется механизм генетически обусловленного стохастического старения.

Влияние прионов на ЦНС В течении развития заболевания прионовые белки накапливаются в клетках ЦНС , вызывая следующие повреждения: → Увеличение количества астроцитов; → Истощение дендритов; → Формирование в коре мозжечка многочисленных вакуолей (губчатая энцефалопатия); → Амилоидозис - образование амилоидных бляшек в коре мозжечка, таламусе, спинном и головном мозге, в просветах кровеносных сосудов мозга. Эти бляшки состоят из зернистой стекловидной массы покрытой радиально расположенными амилоидными фибриллами.

Вирусы и прионы. Принципиальные сходства и отличия ВИРУСЫ ПРИОНЫ Мелкие размеры, способность к размножению, инфекционность, патогенность Сложные, мультимолекулярные Простой белок – модифицированная комплексы, от нуклеопротеинов до изоформа нормального белка липидсодержащих оболочечных структур. организма-хозяина Обладают первичными свойствами живой материи Имеют собственный геном, кодирующий Не содержат генетического материала. вирусное потомство, включая Белок приона кодируется генами структурные белки организма-хозяина Чувствительны к денатурирующим и Чрезвычайно устойчивы к обычным модифицирующим факторам процедурам Дезинфекции (в том числе (нагревание, детергенты, облучение, к высоким температурам, факторам, алкилирование, органические разрушающим генетический растворители) материал) Вирусные белки-антигены вовлекаются в Иммунного ответа на прионный белок иммунный ответ организма-хозяина нет

Классификация прионных заболеваний Название Pr. P Заболевание Носитель приона изоформа Скрейпи Овцы и козы Прион скрейпи Ov. Pr. PSc Трансмиссивная энцефаломиопатия Норки Прион ТЭН Mk. Pr. PSc норок (ТЭН) Chronic wasting disease (CWD) Олени и лоси CWD прион MDe. Pr. PSc Губчатая энцефалопатия крупного рогатого Коровы Прион ГЭКРС Bov. Pr. PSc скота(ГЭКРС) Губчатая энцефалопатия кошачьих (ГЭК) Кошки Прион ГЭК Fe. Pr. PSc Губчатая энцефалопатия экзотических Антилопы и EUE прион Nya. Pr. PSc копытных (EUE) большой куду Куру Люди Прион куру Hu. Pr. PSc Болезнь Крейцфельда-Якоба (БКЯ) Люди Прион БКЯ Hu. Pr. PSc Новый вариант болезни Крейцфельда-Якоба Люди v. CJD прион Hu. Pr. PSc (v. CJD, nv. CJD) Синдром Герстманна—Штройслера— Люди GSS прион Hu. Pr. PSc Шейнкера (GSS) Фатальная семейная бессонница (ФСБ) Люди Прион ФСБ Hu. Pr. PSc

Болезнь Куру Форе — народ в Папуа-Новой Гвинее. Численность составляет 20 тыс. человек. Народ форе вошёл в историю не только по причине своей самобытности, но и в угоду другим, достаточно плачевным событиям, а в частности он известен как народ, пострадавший от эпидемического неврологического заболевания куру или «хохочущая смерть» . От этой болезни в период с 1957 по 1960 -е года погибло примерно 1000 человек. Хотя форе уже отказались от проведения акта ритуального каннибализма, однако всё ещё появляются отдельные случаи, потому что инкубационный период может длиться более 30 лет.

Болезнь Крейтцфельда-Якоба (коровье бешенство) Темно-зеленым отмечены страны, где были случаи заболевания людей, светло-зеленым — случаи коровьего бешенства.

Есть три пути возникновения болезни Крейтцфельдта-Якоба 1. Спонтанное заболевание 3. Заражение от больных 2. Генетическая мутация Начальные симптомы БКЯ включают: • Изменение личности. Диагностика • Беспокойство. 1. Электроэнцефалография (ЭЭГ). • Депрессия. 2. Магнитно-резонансная томография • Потеря памяти. (МРТ). • Ухудшение интеллекта. 3. Анализ спинномозговой жидкости. • Нечеткое зрение. 4. Биопсия миндалин. • Бессонница. • Нарушение речи. • Проблемы с глотанием. Не существует ни одного способа • Резкие внезапные вылечить классическую болезнь движения. Крейтцфельдта-Якоба или ее варианты.

Пути распространения в организме Существует несколько гипотез о том, как распространяется в организме прионный возбудитель: → первичное проникновение в различные отделы симпатической и парасимпатической системы, эндокринные железы с последующим попаданием в ЦНС; → первичное попадание в спинной мозг (гематогенным путем), затем ортоградным и ретроградным транспортом в головной мозг; → перенос непосредственно в головной мозг макрофагами и моноцитами; → первичное попадание и накопление в селезенке и последующее распространение в ЦНС.

Симптомы прионовых заболеваний → Длительный инкубационный период (несколько лет). → Потеря мышечной координации, приводящей к проблемам с хождением, и другими сложными движениями. → Слабоумие, связанное с потерей памяти. → Бессонница.

Диагностика → Клиническая (при спорадической БКЯ); → Морфологическая – на основании исследования биопсийного или аутопсийного материалов; → ЭЭГ-исследование (замедление электрической активности); → Иммуноцитохимическая (выявление в биоптате отложений Pr. PSc) – самый надёжный метод; → Иммуноблотинг (определение аутоантител к нейрофиламентам).

Лечение прионных болезней не разработано. Традиционные противовирусные средства, такие, как амантадин, интерфероны, пассивная иммунизация и вакцинация человека и животных, оказались неэффективными. По лимитированным данным, амфотерицин, НРА-23 (ингибитор синтеза вирусного гликопротеида) и кортикостероиды увеличивают инкубационный период при экспериментальном скрепи, а некоторые антибиотики несколько удлиняют жизнь больных животных. Брефелдин А, разрушая аппарат Гольджи, препятствует синтезу Pr. PSc в инфицированной культуре клеток. Блокаторы кальциевых каналов, в частности NMDA-рецепторов, способствуют более длительному выживанию инфицированных нейрональных культур.

Подходы к лечению прионных болезней Основной направленный поиск эффективных методов лечения прионных болезней ведется в трех направлениях: → попытка выключить продукцию прионного белка у человека с помощью антисмысловых олигонуклеотидов к PRNP; → попытка предотвратить конформационные изменения нормального Рr. Р (стабилизировать его); → попытка связать активный центр патогенного прионного белка, т. е. предотвратить его поверхностное взаимодействие с нормальным клеточным Рr. Р.

Профилактика → Генетический анализ прионного гена у лиц, в семьях которых были зарегистрированы больные с патологией; → Прерывание беременности в случае наличия у одного из родителей наследственной прионной болезни; → Ограничение использования лекарственных препаратов, приготовленных из тканей крупного рогатого скота; → Не использовать гормоны гипофиза животного происхождения. Предпочтение – генно-инженерным препаратам; → Ограничения на трансплантацию твердой мозговой оболочки; → При работе с больными в процессе инвазивных процедур, а также при контакте с биологическими жидкостями необходимо придерживаться правил, предусмотренных при работе с ВИЧ - инфицированными; → Использование одноразового медицинского инструментария при работе с больными.

Заключение Динамика научных публикаций по теме «прионы и прионные инфекции» до начала 90 -х годов. По вертикальной оси – годы, по горизонтальной – количество

Необходимость дальнейшего изучения проблемы обусловлена чрезвычайным клиническим и патологоанатомическим полиморфизмом прионных болезней, что подтверждается все возрастающим числом описаний вариантов этих заболеваний Именно поэтому эксперты ВОЗ рекомендуют публиковать все случаи этих заболеваний и прежде всего БКЯ, которая, возможно, в скором времени будет иметь эпидемическое значение. Недостаточно разработан вопрос ранней диагностики прионных болезней. Так, достоверным диагноз БКЯ является только в случае обнаружения в мозговой ткани, полученной при секции или в результате прижизненной биопсии, Pr. PSc. В остальных случаях диагноз этого заболевания трактуется как возможный. В литературе последних лет наблюдается резкое увеличение публикаций по всем направлениям изучения прионных болезней, но реальных результатов по разработке прикладных аспектов этой проблемы пока не получено.

Используемая литература 1. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология в 2 -х т. Т. 2/ Под ред. В. В. Зверева, М. Н. Бойченко. – М. : ГЭОТАР – Медиа, 2010. – 480 с. 2. Поздеев О. К. Медицинская микробиология/ Под ред. акад. РАМН В. И. Покровского – М. : ГЭОТАР – Медиа, 2001. – 736 с. 3. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учебное пособие для студентов медицинских вузов/ Под ред. А. А. Воробьева, А. С. Быкова – М. : Медицинское информационное агенство, 2003. – 236 с. : ил. 4. Вирусология: В 3 -х т. Т. 3: Пер. с англ. / Под ред. Б. Филдса, Д. Найпа при участии Р. Ченока, Б. Ройзмана, Дж. Мелника, Р. Шоупа. – М. : Мир, 1989. – 452 с. , ил. 5. Е. П. Шувалова: Инфекционные болезни – Учебная литература для студентов медицинских вузов. – М. : Медицина, 2001. – 695 с. , ил. 6. Клиническая микробиологии и антимикробная химиотерапия. И. А. Завалишин, И. Е. Шитикова, Т. Д. Жученко – Прионы и прионные болезни Выпуск № 2, Том 2, - М. : М-Вести, 2000. – 110 с. , ил. 7. Научный журнал «Троицкий вариант. Наука» ; № 16 от 14 августа 2012 г. , 10 фактов о прионах и амилоидах – В. Кушниров