ОНКОГЕННЫЕ ВИРУСЫ МЕДЛЕННЫЕ ИНФЕКЦИИ Лекция 34

ОНКОГЕННЫЕ ВИРУСЫ. МЕДЛЕННЫЕ ИНФЕКЦИИ Лекция № 34

История развития представлений об этиологии опухолей • • • 1908 г. – «фильтрующиеся агенты» (вирусы) могут вызывать лейкозы у кур (В. Элерман) 1911 г. – «фильтрующийся агент» вызывает саркому у кур (П. Раус) 1933 г. – «фильтрующийся агент» - возбудитель папилломы у кролика (Р. Шоуп) 1936 г. – «фильтрующийся агент» - возбудитель рака молочной железы у мышей (Д. Биттнер) конец 40 -х – начало 50 -х гг. ХХ в. – «фильтрующиеся агенты» = вирусы 1951 г. – вирус лейкоза мышей способен передаваться от матери потомству (А. Гросс) 1957 г. – вирус полиомы (С. Стюарт) конец 50 -х гг. ХХ в. – вирусогенетическая теория опухолей (Л. А. Зильбер) начало 60 -х гг. ХХ в. – возможность онкогенной трансформации клеток in vitro 60 -е гг. ХХ в. – наличие ДНК вируса (провируса) в геноме опухолевых клеток 1974 г. – мутационная теория опухолей (Ф. Бернет)

Вирусогенетическая теория опухолей онкогенный вирус интеграция в хромосому клетки опухолевый фенотип

Мутационная теория опухолей • химические агенты • физические агенты • вирусы повреждение ДНК клетки мутации накопление мутаций опухолевая клетка опухоль (всегда моноклональна)

Современная теория происхождения опухолей: протоонкоген (нормальный ген) протеинкиназа фосфорилирование некоторых аминокислот пролиферация и дифференциация клеток

Современная теория происхождения опухолей: онкоген интеграция вируса рядом с протоонкогеном подчинение протоонкогена вирусному промотору онкоген • нарушение активности протеинкиназ • нарушение специфичности протеинкиназ превращение клетки в опухолевую (при условии соответствующего влияния других генов, т. е. генетической среды макроорганизма в целом)

Современная теория происхождения опухолей: судьба опухолевой клетки • в норме – уничтожение в ходе иммунного ответа • при снижении иммунитета – формирование опухоли

Современная теория происхождения опухолей: факторы, способствующие превращению протоонкогена в онкоген 1. Амплификация (усиление) протоонкогена вирусным промотором 2. Мутация (физические, химические мутагены) 3. Включение протоонкогена в вирусный геном (onc+- вирусы)

Современная теория происхождения опухолей: вирусные и клеточные онкогены онкоген (порядка 30) вирусный (v-onc) клеточный (c-onc) гомолог

Современная теория происхождения опухолей: механизмы вирусного канцерогенеза onc+-вирусы внесение в клеточный геном онкогена onc–-вирусы изменение протоонкогена без включения его в клеточный геном нарушение регуляторных процессов пролиферации и дифференциации клетки

Понятие «онкогенность вируса» Онкогенный вирус – хотя бы один из трёх процессов: • опухолевая трансформация клеток in vitro • опухолевая трансформация клеток in vivo • опухолевая трансформация клеток организма, не являющегося хозяином данного вируса

Онкогенные вирусы 1. 2. 3. 4. 5. 6. ДНК-геномные Papillomaviridae Polyomaviridae Herpesviridae Adenoviridae Poxviridae Hepadnaviridae РНК-геномные • Retroviridae – – – Alpharetrovirus Betaretrovirus Gammaretrovirus Deltaretrovirus Epsilonretrovirus

Ретротранспозоны РНК онкорнавирусов проникновение в клетку ДНК-транскрипт интеграция в геном изменение места локализации в нём (=транспозон)

Медленные инфекции: отличительные признаки 1. Необычно продолжительный (месяцы и годы) инкубационный период 2. Медленно прогрессирующий характер течения 3. Необычность поражения органов и тканей 4. Необратимые поражения ЦНС 5. Неизбежность смертельного исхода

Медленные инфекции: скрепи овцы, импортируемые в Исландию ч/з много лет после прибытия на остров поражения в легких поражения в ЦНС • многолетний инкубационный период • медленное неуклонное (без ремиссий) нарастание симптомов • летальный исход «медленные инфекции» (Бёрн Сигурдсон, 1954)

Медленные инфекции: скрепи • первые сообщения – сер. XVIII в. • передается через мозговую ткань – конец XIX в.

Медленные инфекции: куру 1957 г. – о. Новая Гвинея К. Гайдушек и В. Зигас – куру Сходство со скрепи: • клиника (двигательные расстройства) • характер поражений (только ЦНС) медленные инфекции поражают не только животных, но и человека

Медленные вирусные инфекции • 1960 г. – висна (заболевание овец) вызывается онкорнавирусом • ПСП (известен с 1933 г. ) – вирус кори очень многие вирусы обычно определенные условия острые медленные заболевания инфекции

Вирусы, вызывающие медленные инфекции • • • вирус кори вирус краснухи вирус герпеса вирус клещевого энцефалита вирус лимфоцитарного хориоменингита вирус африканской лихорадки свиней вирус инфекционной анемии лошадей вирус бешенства паповавирусы (JC – ПМЛ) вирус гриппа ВИЧ другие

Медленные инфекции, вызываемые прионами (прионные болезни): сущность патологического процесса первично-дегенеративные изменения мозговой ткани (без признаков воспаления) головного мозга спинного мозга (иногда) медленное развитие вакуолизации серого и/или белого вещества губкообразное состояние = спонгиоз (spongia – губка) сопровождается: • образование амилоидных бляшек в мозге • разрастание глиозной ткани

Трансмиссивные губкообразные энцефалопатии (ТГЭ) спонгиоз + амилоидоз + глиоз в ЦНС

Особенности прионных болезней 1. Практически полное отсутствие значимых иммунных реакций 2. Формирование в ткани мозга амилоидных скоплений 3. Генерализованная гипертрофия астроцитов 4. Выраженная губчатая дегенерация

Типичные неврологические симптомы прионных заболеваний человека 1. Расстройство сенсорной сферы – – – потеря и извращение чувствительности выпадение функций органов чувств амнезия различной степени 2. Нарушения в двигательной сфере – – – атаксия обездвижение атрофия мышц (в т. ч. дыхательных) 3. Нарушения психики – – депрессия сонливость агрессивность снижение интеллекта вплоть до полного слабоумия

БКЯ. Мозжечок. Амилоидные бляшки. ИГХТ с моноклональными антителами к Рr. Р-sc. Х 400.

БКЯ. Мозжечок – спонгиоз молекулярного слоя, глиоз и “выпадение” клеток Пуркинье.

Открытие С. Прусинера 1982 г. больные скрепи овцы мозг хомяков накопление и очищение безнуклеиновый низкомолекулярный белок

Прионы: расшифровка термина prion = proteinaceous infectious (particle) прион = белковая инфекционная (частица) протеиновые инфекционные нуклеолы

Прионы: формы существования Формы существования прионного белка Pr. PC (Pr. PC) норма Pr. PSc (Pr. PSc) мутация ген PRNP (короткое плечо 20 хромосомы) контроль над процессом старения

Pr. PC (Prion Protein of Cell) • • • нормальная клеточная форма организм всех млекопитающих ген – в коротком плече 20 хромосомы наиболее высокие уровни его экспрессии – в нейронах, более низкие – в глии, еще ниже – в других тканях роль: 1. участие в передаче нервных импульсов 2. поддержание циркадианных ритмов

Механизм трансформации Pr. PC в Pr. PSc Pr. PC Pr. PSc посттрансляционный процесс (ДНК и РНК белок инфекционный б-к) конформационное изменение (третичной и четвертичной структуры: разрушение α-спиралей и образование β-тяжей)

Принципиальные отличия Pr. Sc от нормальной изоформы (Pr. PC) 1. конформационные 1. Pr. PC 1. ок. 42% – альфа-спирали 2. ок 0% – бета-тяжи 2. Pr. PSc 1. 43% – бета-тяжи 2. 30% – альфа-спирали 2. инфекционность (в организме людей и животных, страдающих прионными болезнями) 3. уникальные физико-химические свойства 1. устойчивость к физическим и химическим факторам внешней среды

Процесс накопления молекул Pr. PSc + Pr. PC Pr. PSc + 1 Pr. PSс + N Pr. PC = N Pr. PSc

Механизмы возникновения прионных болезней 1. Заражение Pr. PSc – прионная инфекция 2. Мутация гена PRNP – спорадическая прионная болезнь 3. Передача мутированного гена PRNP по наследству – наследственная прионная болезнь

Особенности патогенеза прионных инфекций • Pr. PSc локализуется внутриклеточно, полимеризуясь в палочковидные структуры – внутриклеточная локализация и резистентность к действию протеаз обуславливает отсутствие у прионов иммуногенных свойств • проникновение в нейрон приона изменение кода структуры Pr. PC накопление Pr. PSc дегенеративный процесс

БКЯ. Эндоцитоз Рr. Р-sc в нейронах (А). Б и В – Рr. Р-sc внутри эндосом. Электронная ИГХТ (иммунозолочение) к Рr. Р-sc. Х 100 000

Прионные болезни человека Пять мутаций гена PRNP – пять болезней: 1. болезнь Крейцфельдта-Якоба (БКЯ), 2. синдром Герстмана-Штраусслера. Шейнкера, 3. синдром фатальной бессонницы, 4. куру, 5. хроническая прогрессирующая энцефалопатия детского возраста = болезнь Альперса.

Частота прионных болезней у человека 1 : 1 000 Выше: – Словакия – Израиль – Чили • спонгиоз соотношение клинические • амилоидоз интенсивности разновидн. • глиоз БКЯ

Типы БКЯ – 85 % - спорадическое заболевание (как правило, у 40 -69 летних) – 10 -15 % - наследственное заболевание (семейные формы) – < 1 -5 % - инфекционное заболевание (в результате типичного внешнего заражения – в т. ч. ятрогенного характера) – новый вариант (конец ХХ в. ), с более коротким инкубационным периодом, у людей моложе 40 лет

Схема общей естественной истории спонгиозных энцефалопатий по Д. Гайдушеку ЖИВОТНЫЕ ЭН скрепи ЧЕЛОВЕК БКЯ куру БКЯ СГШ СЭ в зоопарке в Бристоле хронич. истощение оленей и лосей скрепи у коз (синдром Гертмана. Штраусслера)

Ятрогенные факторы передачи БКЯ • иглы • имплантируемые электроды • стоматология (блокада нерва, операция на нервном канале) • пересадка роговицы • др. виды трансплантаций • донорская кровь и препараты крови

Профессиональный риск заражения БКЯ • • • невропатологи нейрохирурги обычные хирурги татуировка, прокалывание и т. п. микротравмы при половых сношениях

Новый вариант БКЯ (конец ХХ в. ) овцы (скрепи) коровы ( «коровье бешенство» ) человек (атипичная форма БКЯ) кошки, пумы, оцелоты, гепарды, антилопы прионы успешно проходят через ЖКТ

Лабораторная диагностика прионных болезней • выявление прионного белка и амилоида в биоптатах мозговой ткани и глоточной миндалины (гистологические и иммуноцитохимические исследования) • выявление в ликворе белковых маркеров прионных мозговых нарушений (ИФА, иммуноблотинг с моноклональными антителами) • выявление мутированного гена PRNP (ПЦР) • [выявление инфекционности ткани (биоптатов мозга и глоточной миндалины)]

Эпохальные открытия • А. Левенгук (конец XVII в. ) – бактерии • Д. И. Ивановский (1892 г. ) – вирусы • С. Прусинер (1982 г. ) – прионы

Гипотеза старения как прионной болезни изменения в мозговой ткани прионных = при старении инфекциях

Гипотеза старения как прионной болезни гипотетический белок (~ прион) конформационные изменения нормальных белков старение

Спасибо за внимание