<<
>>

Глава 28. ПРИОННЫЕИНФЕКЦИИ

Таблица 28.1.

Реактивы ____________ Дозы Эффект
Физико-химическое воздействие
NHOH 0,1-0,5 мМ Устойчив
Псорален 10-500 мг/ мл Устойчив
Фенол 100% Инактивация
SDS 1-10% Инактивация
Zn2i 2 мМ Устойчив
Мочевина 3-8 M________________________ Инактивация
Сода______________ IN в течение 1 ч при 20°С Инактивация
Гипохлорид

натрия

2,5% в течение 1 ч при 20° C Инактивация
Обработка ферментами
ДНК-аза A 0,1-100 мг / мл Устойчив
ДНК-аза 100 мг/ мл Устойчив
Протеиназа K 100 мг/ мл Инактивация
Трипсин 100 мг/ мл Инактивация
Физическое воздействие
Автоклавирова

ние

136°С в течение 18 мин Инактивация
Сухой жар 1б0°С в течение 24 часов Инактивация
УФ Большие дозы Устойчив

Актуальность проблемы

Одним из выдающихся научных достижений XX века в области биологии и медицины стало открытие в 1982 году американским молекулярным биологом, профессором Стенли Прюзинером нового типа инфекци- онныхагецтов— прионов.

Это не просто важный этап в развитии молекулярной биологии.
Это новая эра развития биологии и медицины, поскольку выявлен принципиально новый тип инфекционных заболеваний, отличающийся своей природой возникновения и развития. По степени сложности строения прионы относятся к наиболее простым из известных на сегодняшний деньиіфекционнымагентам.

Мотивационная характеристика темы. Знание темы необходимодля изучения прионныхзаболеваний на многих кафедрах института, таких как инфекционные болезни, психиатрия, эпидемиология, нервные болезни, педиатрия, внутренние болезни. B практической деятельности врача оно необходимодля клинико-анатомической дифференциальной диагностики с медленными вирусными инфекциями и некоторыми соматическими заболеваниями нервной и мышечной систем.

Цель обучения —уметь определять по макро- и микроскопической картине признаки прионных инфекций, объяснить причины и механизм их развития, оценить вероятный исход и определить значение осложнений для организма.

Для реализации этой цели необходимоуметь:

' — определитьотличительныеморфологические

признаки прионных инфекций от вирусных инфекций;

— объяснить морфогенез трансмиссивных спон- гиоформных энцефалопатий человека;

— объяснить морфогенез трансмиссивных спон- гиформных миопатий человека;

— оценить значение осложнений и определить возможные причины смерти.

Прионы — представляютсобой беспрецедентный класс инфекционных агентов, составленных только из измененных белковых молекул хозяина. Прионы не содержат нуклеиновых кислот и,таким образом, отличаются от всех известных микроорганизмов,таких как бактерии, грибки, вирусы и вирусоподобные частицы. После многократных пассажей в культуре было доказано, что патогенные прион-протеины, способные к трансмиссии, являются мутантами клеточной изоформы нормального приона протеина. K настоящему времени установлено 18 различных мутаций гена PrP человека, которые связаны с различными прионовыми болезнями.

Протеин-прион (PrP) представляетсобой сиалог- ликопротеидсмолекулярной массойЗЭООО-35000 дальтон, или 33-35 kD, кодируемый единственным геном, расположенным у человека в 20 хромосоме.

Он состоит у человека приблизительно из 254 аминокислот, включая 22-членный N-терминальный сигнальный пептид. Прион PrP(c) найден у всех млекопитающих. Его жизненный полупериод составляет несколько часов, но он хорошо сохраняется в течение развития. Прионы очень устойчивы к различным физико-химическим воздействиям (табл. 28.1).

Прионы устойчивы к кипячению в течение 30-60 мин, высушиванию до 2 лет, замораживанию в 3 раза большемучем известные вирусы,химической обработке спиртами, формальдегидом, кислотами, к УФ-облу-

Характеристика устойчивости прионов к различным воздействиям

чению,гамма-излучению,гидролизуферментами. Наиболее эффективные воздействия оказываются в дозах, которые денатурируют практически все белки. Иначе говоря, из всего живого прион погибает последний.

PrP-c входит в состав наружных клеточных мемб- ран,связан с внешней поверхностью клетокякорем гликолипида и участвует в эндоцитозе и катаболизме клеток. Несмотря на то, что самый высокий уровень концентрации PrP выявлен в нейронах, его могут синтезировать и многие другие клетки организма. Роль нормального протеин — приона (PrP) у здоровых индиви- дуумовещедо конца неизвестна. Прион протеин необходим для нормальной синаптической функции. Предполагается, что прионы принимаютучастие в межклеточном узнавании и клеточной активации. Некоторые считают, что их функцией является подавление возрастных процессов и поэтому прионовые болезни сходны по своим клиническим и морфологическим характеристикам с геронтологическими заболеваниями.

Протеин-прион (PrP) существует в двух формах:

— в виде нормальной, неинфекционной формы, которая встречается в головном мозге, как в норме, так и у инфицированных больных. Эта форма обозначается как клеточный протеинприон, или PrPc;

— изоформа, или PrPsc (от «scrapie» болезнь овец), которая является патологической, инфекционной формой и накапливается в головном мозге только у больных людей И ЖИВОТ-. ных, страдающих спонгиформной трансмиссивной энцефалопатией.

Классификация. 6 настоящее времяучеловека известны две группы заболеваний, вызываемые прионами:

— спонгиформные трансмиссивные энцефалопатии;

— спонгиформный миозит с прион-ассоцииро- ванными включениями.

Наиболее изученными на сегодняшний день являются спонгиформные трансмиссивные энцефалопатии.

Патогенез прионных энцефалопатий. Исходя из установленного факта, что прионные болезниуникаль- ны с генетической и с инфекционной точки зрения, PrusinerS.B. предложил в 1991 годусовременную концепцию патогенеза спонгиформных трансмиссивных энцефалопатий. Суть ее состоит в том, что человек может быть инфицирован прионами двумя способами:

1. Наследственная передача по-Менделю (ауто- сомно-доминантный тип наследования). Однако, это не prima facie наследование, а последовательное — через предварительную генную ауторепликацию инфекционного агента.

2. Трансмиссия инфекционного агента алиментарным или ятрогенным путем.

Прионные заболевания являются одновременно и инфекционными, и наследственными болезнями. Они могутбыть и спорадическими втом смысле,что имеются случаи, в которых не выявляют никакого известного фактора риска,хотя наиболее вероятно, что инфекция была приобретенаодним издвух ранееуказанныхспо- собов. Исходя из современных знаний, трансмиссия прионных энцефалопатий определяется тремя факторами: дозой инфекта, путем инфицирования, видовым барьером.

Доза инфекционного агента, полученная хозяином, зависит от количества ткани инфекта и его вирулентной способности (инфекционный титр). Ho необходимо всегда помнить,что при повторной экспозиции обязательно существует риск кумулятивного эффекта.

Путь инфицирования прионами играет важную роль в развитии заболеваний и имеетсвою определенную иерархию. По степени значимости его можно оп- ределитьвтакой последовательности:

— интрацеребральный;

— интравенозный;

— интраперитонеальный;

— подкожный;

— оральный.

B качестве примера зависимости дозы и пути поступления инфекта служатэксперименты, которые показали, что доза, необходимая для заражения прионами мышей при оральном пути должна быть в 200 000 раз выше, чем при интрацеребральном.

Видовой барьер.Трансмиссия прионныхспонги- формныхэнцефалитовулабораторныхидиких животных длительное время является предметом многочисленных 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. B 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». Установлено, что для преодоления видового барьера и распространения заражения внутри самого вида необходимы очень высокие дозы инфекта. Однако исследователи обратили внимание на тот факт, что при одинаковой дозе инфекта трансмиссивность подострых спонгиформных энцефалитов в одних случаях (например, скрапи овец) зависит от источников агента, а в других — сразу и от вида донора, и от вида реципиента.

Обнаружено, что при различных способах введения патологических прионов через различные периферические пути, включая брюшную полость, желудок, инфекционныйагентсначалапоявляется в клеткахлим- форетикулярной системы миндалин, тимуса,лимфати- ческихузлов и особенно селезенки. B первую очередь инфектопределяется в В-клеточных зонах. Авторы показали, что дифференцированные B—лимфоциты принимают участие в нейроинвазии прионов. Это, по их мнению, может иметь значение для предупреждения болезни, и использовановтерапевтических целях.

При алиментарном заражении, прионы в Пейе- ровыхбляшкахтонкой кишки проникаютчерез клеточные мембраны во внутренние структуры лимфоидных клеток, откуда в дальнейшем они попадают в другие органы иммунной системы: лимфоузлы,селезенку, миндалины и др. B этих органах возможна частичная репликация прионов. Предполагается, что дендритные клетки являются пермиссивными для периферической репродукции прионов. Из органов иммуногенеза прионы по нервам достигают ближайших аксонов.

B области аксона можетпроисходить ихзначительнаярепли- кация. При достижении критической концентрации прионы продвигаются по направлению к спинному, а затем головному мозгу.

После подкожного заражения грызунов прионы выделяются из селезенки (1-я неделя после заражения), изселезенкиилимфатическихузлов (5—13-я неделя), из спинного мозга (13—17-я неделя) и из головного мозга (17—19-я неделя). Установлено,что патологические изменения в мозге появляются на 25-й неделе, а клинические проявления начинают регистрироваться с 34-й недели. Bce пораженные органы содержатдо 10 млн. инфекционных единиц на 1 г, однако в них, за исключением головного мозга, не обнаруживается никаких патологических изменений. По некоторым данным, максимум инфекционностидостигается к40-мудню,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 вытекаюттрудности ранней диагностики и опасность передачи цИфекции с продуктами питания.

Экспериментальнодоказано,что репликация при- онового агента может происходить как в нейронах,так и в глиальных элементах. Некоторые авторы считают, что астроциты и другие глиальные клетки, возможно, играютключевую роль в патогенезе прионовой инфекции. Это подтверждается высоким уровнем цитокинов на поздней стадии заболевания. K тому же на линейных мышах,укоторых инфицированы былитолько глиальные клетки, получена морфологическая картина спонгиозной энцефалопатии.

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

После внутрицеребрального внедрения B животный организм прион-протеина PrP-Sc,oH начинает избирательно накапливаться в мозге. Имеются доказательства существования транспорта PrP-c и PrP-Sc вдоль аксонов. Большинство клеточных прионов протеина присоединяются к внешней поверхности мембраны клеток якорем гликопротеидов после прохождения через комплекс Гольджи. Подобно другим протеинам, изоформа прион протеина PrP Sc проходит внутрь клетки через фиссуры, находящиеся на поверхности клетки. B отличие от клеточной изоформы прион протеина PrP Sc накапливается в клетке.

Иммуноэлектронно-микроскопические исследования указывают на то, что накопление PrP(Sc) происходит в структурах вторичных лизосом, содержащих фигуры миелина, богатые фосфолипидами. После повреждения лизосом и гибели клетки прионы заселяют другие клетки. Внутриклеточное накопление PrP-Sc в головном мозге проявляется спонгиформной дистрофией нейронов, гибелью нервной клетки и реактивным астроцитозным глиозом, что и определяетнейроморфо- логию прионовых заболеваний.

Патоморфология прионных энцефалопатий. Нейропатология прионных болезней человека характеризуется 4 классическими микроскопическими признаками:

— спонгиознымизменениями;

— потерей нейронов;

— астроцитозом;

— формированиемамилоидныхбляшек.

Макроскопически во всех случаях прионных энцефалопатий отмечено незначительное уменьшение массы головного мозга, в отдельных наблюдениях отмечена умеренная атрофия извилин, главным образом улиц с пролонгированным течением заболевания.

Микроскопически прионная спонгиформная энцефалопатия характеризуется наличием множества овальных вакуолей (спонгиоз) от 1 до 50 микрон в диаметре в нейропиле серого вещества конечного мозга. Эти вакуоли выявляются в любом слое коры мозга. Они могутбытьотдельными или группами, разделенными на участки. Напарафиновыхсрезах вакуоли выглядятоп- тически пустыми, однако, в некоторых из них при окраске гематоксилином и эозином нередко выявляется мелкая зернистость. Вакуоли могутсливаться в микрокисты (200 микрон и более), в результате чего существенно искажается цитоархитектоника коры. B цитоплазме больших нейронов коры также может выявляться вакуолизация.

Помимо коры спонгиозные изменения нейропи- ля и вакуолизация цитоплазмы нейронов отмечаются по ходу всех полей аммоновых рогов, по ходу зубчатой фасции, в области подкорковых ядер, таламусе и коре мозжечка. Вовлечение в патологический процесс мозжечка является наиболее характерным проявлением этой болезни,хотя степень спонгиоза в нем очень вариабельна. Слияние вакуолей не характерно для мозжечковых повреждений. Спонгиоз чаще представлен микровакуолями диаметром 1-50 микрон, расположенными в молекулярном слое.

Спонгиформные изменения постоянносопровож- даются уменьшением числа нейронов различныхотде- лов коры. B основном страдают нейроны III-VI слоя. B отдельныхсохранившихся нейронах отмечается вакуолизация цитоплазмы, некоторые нейроны сморщены, гиперхромны. Степень выпадения нейронов коррелирует с выраженностью спонгиформных изменений и соответствует длительности заболевания. Описанные признаки сочетаются с пролиферацией клеток астроглии. B пролиферирующих астроцитах обнаружены различные дистрофические изменения, начиная с вакуо-

лизации цитоплазмы и кончая появлением тучныхформ с последующим клазматодендрозом. Миелиновые волокна коры остаются сохранными.

При длительном течении заболевания наиболее выражены вакуолизация и выпадение нейронов, что сопровождается спонгиозным статусом, с широко распространенной во всех отделах грубой вакуолизацией, полным коллапсом цитоархитектоники коры головного мозга в виде нерегулярного искаженного каркаса глиальной ткани с небольшими вкраплениями сохранившихся нейронов. Вообще, чем длительнее течение болезни, тем более явными будут микроскопические изменения. B базальных ганглиях и таламусе выраженная гибель нейронов может сочетаться с глиозом и атрофией. B мозжечке наблюдаются резкие дистрофические изменения вплоть до их гибели в зернистых клетках и клетках Пуркинье. Сохранившиеся клетки Пуркинье гиперхромные, набухшие, сявлениями тигролиза и лизисом ядер. Миелиновые волокна, прилежащие к коре и ядерным группам мозжечка, часто варикозно вздуты, с явлениями фрагментации. Вместес тем, необходимо подчеркнуть, что демиелинизация волокон при всех формах прионных болезней не наблюдается.

Одним из морфологических признаков прионных энцефалопатий является наличие прион-протеиновых (PrP) бляшек, которые обычно видны как округленные эозинофильные структуры. Изучение структуры и топографии PrP бляшек имеет большое как теоретичес- кое,так и практическое значение. Количество,локали- зация и даже микроскопические признаки бляшек ва- риируют в различных формах и типах прионных энцефалопатий. Такие бляшки характерны для болезни Куру. Многие авторы ихтак и называют Kuru-бляшки. Реже они встречаются при спорадической и семейной БКЯ, но очень часто (более 70%) при ее новой форме. B единичных наблюдениях их описывают при семейной фатальной инсомнии.

Очень часто PrP амилоидные бляшки локализуются в клетках зернистого слоя коры мозжечка, но могут также локализоваться в молекулярном слое и в белом веществе. Они, как правило,окружены бледно-розовым ореолом. Интенсивность окрашивания бляшек различна. Возможно, поэтому их не всегда удается обнаружить. Для этого используютстандартные иммуногистохимические методы с PrP антителами. B обнаруженных полимерах протеина, после окраски Конго-рот, при поляризационной микроскопии выявляется зеленоедвой- ное лучепреломление.

Спинной мозг практически визуально сохранен. Лишь иногда отмечаютзначительноеуменьшениечисла мотонейронов. Ни в одном из наблюдений не было выявлено демиелинизации белого вещества спинного мозга. Несмотря на относительно высокую концентрацию прионов, выявляемую в периферических нервах, выраженных структурных изменений в них не наблюдается.

Клиника всех форм прионной энцефалопатии мо- жетбыть представлена разнообразной неврологической симптоматикой, обусловленной вакуолизацией и гибелью нейронов (основной механизм действия прионов на клеточном уровне) практически влюбом отделе серого вещества мозга, включая мозжечок. Типич- нымявляется:

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

2. Нарушения в двигательной сфере: атаксия, обездвижение, атрофия мышц, в том числе дыхатель- ных.параличи.

3. Нарушения психики: утрата профессиональных навыков,депрессия,сонливость,агрессивность,сниже- ние интеллекта вплоть до полного слабоумия.

При развитии клинических проявлений нет ни признаков воспаления, ни биологических аномалий в крови или в энцефало-арахноидальной жидкости, ни тестов неинвазивных, ни прямых, ни косвенных, позволяющих уверенно поставить диагноз. Электроэнцефалограмма сомнительна. Клинический диагноз подтверждается только при гистопатологическом изучении центральной нервной системьк спонгиоз с вакуолизацией нейронов, пролиферация астроцитов и глии без признаков воспаления и демиелинизации.

Группа прионных подострых трансмиссивных спонгиформных энцефалопатий человека включает:

— болезнь Крейтцфельдта-Якоба (БКЯ);

— синдром Герстмана-Страусслера-Шейнкера, (ГСШ);

— синдром «фатальной семейной бессонницы» (ФСБ);

— болезнь Куру;

— хроническуюпрогрессирующую энцефалопатию детского возраста или болезнь Альперса.

<< | >>
Источник: Шлопов В.Г.. Патологическая анатомия: Учебник. — Донецк: Каштан,2010. — 472 с.. 2010

Еще по теме Глава 28. ПРИОННЫЕИНФЕКЦИИ:

  1. Глава 28. ПРИОННЫЕИНФЕКЦИИ
- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -