пріонні хвороби людини

О Г Л А В Л Е Н Н Я

Історична довідка ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 2

Поняття і терміни ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5

Сучасна класифікація пріонних хвороб ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 6

Місце пріонних хвороб в інфекційній патології ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7

Структура пріонних білків ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9

Фізико-хімічні властивості пріонів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11

Біологічні особливості пріонів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 13

Пріони ген ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14

Патологія центральної нервової системи при пріонних хворобах людини ... ... ...
17

Вивчення пріонних хвороб ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 26

Лікування та профілактика пріонних хвороб людини ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29

Діагностика пріонних хвороб людини і індикація пріонів білка ... ... ... ... 31

Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 33

Список літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34

ІСТОРИЧНА ДОВІДКА

Проблема пріонних хвороб народилася в рамках вчення про повільніінфекціях, коли в 1954 р. B. Sigurdsson виклав результати своїхбагаторічних дослідженні масових захворювань серед овець, завезених на о.
Ісландія з Німеччини в 1933 р. для розвитку каракулеводства. Незважаючи наявні клінічні відмінності і неоднакову локалізацію ушкоджень органів ітканин, B. Sigurdsson зумів виявити серед вивчених ним захворюваньпринципова подібність, яка в сучасному вигляді може бути підсумованіу вигляді чотирьох головних ознак, що відрізняють повільні інфекції:

• незвично тривалий (місяці й роки) інкубаційний період;

• повільно прогресуючий характер перебігу;

• незвичайність ураження органів і тканин;

• неминучість смертельного результату.

Серед вивчених B. Sigurdsson захворювань овець була докладнодосліджено давно і добре знайома в багатьох країнах хвороба цихтварин, відома під назвою "скрепі".

Три роки по тому в протилежному регіоні - на о. Нова Гвінея -
DCGajdusek і V. Zigas (1957) виявили й описали нове захворювання середпапуасів-канібалів, що відомо сьогодні під назвою "куру". Хворобаносила масовий характер і незабаром була доведена її інфекційна природа.

Завдяки дослідженням W. Hadlow (1959) було виявлено велику схожістьміж клінічними проявами, епідеміологічними показниками іпатоморфологічної картиною куру у людини і скрепі в овець, на підставічого стало очевидним, що повільні інфекції можуть вражати не тількитварин, а й людей.

Масового характеру повільних інфекцій, природно, ставив питання про їхетіології, і що почалися енергійні пошуки в цьому напрямку незабаромпринесли свої плоди.

За короткий час був накопичений великий і досить несподіванийфактичний матеріал: виявилося, що дуже багато вірусів, давно і добревідомі як збудники гострих захворювань, здатні за певнихумовах викликати в організмі повільний інфекційний процес, повністющо відповідає всім чотирьом ознаками повільних інфекцій. У числі таких вірусівнезабаром виявилися віруси кору, краснухи, герпесу, кліщового енцефаліту,лімфоцитарного хоріоменінгіту, африканської лихоманки свиней, інфекційноїанемії коней, бешества, віруси сімейства папова, грипу, імунодефіцитулюдини та ін

Слід особливо підкреслити, що, починаючи з повідомлень B. Sigurdsson, влітературі поступово накопичувались дані про особливу групи повільнихінфекцій людини і тварин, патоморфологічні ознаки яких вельмиістотно відрізнялися вираженою своєрідністю, що виявляється тільки вураженні центральної нервової системи, у якій на основі первинно -дегенеративних процесів (без ознак запалення) розвивається характернакартина формування так званого губкообразного стану сірого та/абобілої речовини головного, а іноді і спинного мозку, що можесупроводжуватися освітою амілоїдних бляшок і вираженим гліозу.

Подібне своєрідність патоморфологічної картини визначило іпервинне (і до цих пір використовується) назву всієї групи цих незвичайниххвороб - "трансмісивні губкообразние енцефалопатії" (ТГЕ). Саметрансмісивність губкообразних змін тільки в центральній нервовійсистемі і є їх патогномонічним ознакою.

Протягом кількох десятиліть всі спроби виявитизбудників ТГЕ закінчувалися невдачею, хоча інфекційна природа їх булаточно доведено численними дослідами передачі захворювань різнихтваринам і не викликала сумнівів.

Разом з тим протягом цих років накопичувалися дані, які непрямо, але опосередковано дозволяли судити принаймні про деякі властивостізбудників ТГЕ. І перші ж позитивні результати підтвердилиправильність або у всякому випадку ефективність вірусологічного підходу ввивченні етіології ТГЕ.

Не маючи можливості працювати з самим етіологічним агентом,дослідники зробили різнобічне вивчення інфікованої мозковоїтканини, найвище зміст інфекційного агента в якій було давновстановлено. При цьому виявилося, що можливий інфекційний агентволодіє наступними властивостями:

• здатний проходити через бактеріальні фільтри з діаметром пір від 25до 100 нм;

• не здатний розмножуватися на штучних поживних середовищах;

• відтворює феномен титрування (викликає загибель зараженихтварин при високих значеннях ІД5о);

• накопичується до титрів 105 - 1011 на 1 г мозкової тканини;

• здатний спочатку репродукуватися в селезінці та іншихорганах ретикулоендотеліальної системи, а потім в мозковій тканині;

• здатний до адаптації до нового хазяїна, що нерідко супроводжуєтьсяукороченням інкубаційного періоду;

• характеризується наявністю генетичного контролю чутливості удеяких господарів (наприклад, в овець і мишей для збудника скрепі);

• є специфічним колом господарів для даного штаму збудника;

• може реєструватися зміна патогенності і вірулентності врізних штамів для різного кола господарів;

• можлива селекція штамів з дикого типу;

• можливе відтворення феномена інтерференції (наприклад, повільнорепродукується штаму збудника скрепі з швидко репродукуєтьсяштамом в організмі мишей);

• можлива персистенція в культурі клітин, отриманих з органів ітканин зараженого організму.

Однак поряд з наведеними ознаками у збудників ТГЕ буливиявлені властивості, які відрізнялися від таких у відомих вірусів.
Так, збудники ТГЕ виявилися стійкими до дії бета-пропіолактона,формальдегіду, глутаральдегіда, ЕДТА, Нуклеази (РНКази А і III, ДНКази I),псораленов, нагрівання до 80 ° С (при неповному інактивації в умовахкип'ятіння), УФ-променів, іонізуючої радіації, ультразвуку. Більш того, ніодним з інфекційних матеріалів, отриманих від тварин або людей,загиблих від ТГЕ, довгий час не вдавалося заразити інтактні клітиннікультури.

Перераховані своєрідні властивості дали підставу розглядатизбудників ТГЕ як "незвичайні віруси". У зв'язку з цим і самі захворюваннядеякий час підрозділяється на дві групи: повільні інфекції, які викликаютьсязвичайними вірусами, і повільні інфекції, які викликаються незвичайними вірусами.

Однак на початку 80-х років ці нечіткі визначення були значноконкретизовані, а згодом і уточнені, що цілком і повністюпов'язано з успіхами в розшифровці природи збудників ТГЕ. Американськийбіохімік Стенлі Прузінер, використовуючи нові підходи до накопичення й очищенняінфекційного початку в мозковій тканині заражених хом'яків, показав, щозбудником найбільш поширеною в природі ТГЕ - скрепі (захворювання,яке в природі зустрічається серед овець і кіз) - є безнуклеіновийнизькомолекулярний (27-30 кДа) білок, який він назвав "інфекційнийпріонних білок ". Як інфекційної одиниці С. Прузінер запропонувавнайменування "пріони". Термін "пріони" утворено як анаграма англійськихслів "білкова інфекційна (частка)" - "proteinaceous infectious
(particles )".

Пріони як інфекційна одиниця складається з молекул інфекційногопріонів білка.

Результати досліджень останніх 15 років повністю підтвердилипріонних природу збудників ТГЕ, і на цій підставі ці захворюванняпозначають тепер як "пріонні хвороби.

ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ

Поняття і терміни. Поступове накопичення фактів, все більш повнохарактеризують особливості пріонних хвороб і їх збудників,природно, породжували поява нових термінів і понять, які, звичайнож, будуть використані при подальшому викладі матеріалів у цій книзі ітому мають потребу в спеціальному поясненні.

Пріони - мала білкова інфекційна частка, стійка доінактивуючої впливів, які модифікують нуклеїнові кислоти.
Пріони здебільшого або виключно складаються з молекул інфекційногопріонів білка і викликають ТГЕ у людини і тварин.

PrP - пріонних білок.

PrPSc _ інфекційний пріонних білок, який викликає скрепі (scrapie)в овець та кіз і інші пріонні хвороби тварин і людини. Однак,враховуючи, що скрепі є найбільш поширеною в природі пріонівхворобою, для позначення інфекційності пріонів білка використаніперші літери назви захворювання - "Sc" (scrapie).

PrPC - неінфекційний пріонних білок, який носить найменування
"клітинний" і в цьому випадку "С" - початкова буква англійського слова cell
(клітка). Неінфекційний (клітинний) пріонних білок є життєвонеобхідним білком, що виявляється в організмі всіх ссавців, включаючиі людини. Однією з відмінних рис клітинного пріонів білка єйого висока чутливість до перетравлюємо дії протеази До, піддією якої PrPC повністю руйнується.

PrP 27 (30 - інфекційний пріонних білок, що зберігається в результатіпереварюючу впливу протеази К на вихідний інфекційний пораненихбілок PrPSc. Його молекулярна маса в результаті гідролітичноговпливу протеази До знижується лише незначно і зберігається на рівні
27-30 кДа.

PRNP-ген, який кодує синтез клітинного пріонів білка (PrPC ворганізмі людини, локалізований на хромосомі 20.

Prnp - ген, що кодує синтез клітинного пріонів білка (PrPC ворганізмі миші, локалізований на хромосомі 2.

пріонні палички - білкові структури, які виявляються в мозковій тканинізаражених тварин або людини і являють собою головним чином абовиключно агреговані молекули інфекційного пріонів білка (PrP
27-30), сформовані в результаті екстракції детергентами і обмеженогопротеолізу вихідного інфекційного пріонів білка (PrPSc). Морфологічноі гістохімічно пріонні палички відрізнити від багатьох амілоїдних структур.

PrP-амілоїдні бляшки - амілоїдні бляшки, що складаються з пріонівбілка, які виявляються в мозковій тканині тварин або людей, які загинули відпріонних хвороб.

конформаційні білки - білки, у яких в результаті змінтретинної або навіть четвертинної структури змінюються деякі властивості.

СУЧАСНА КЛАСИФІКАЦІЯ

Пріони ХВОРОБ

Як і будь-яка інша, класифікація пріонних хвороб представляєсобою спробу штучного групування об'єктів з метою систематизаціїфактичного матеріалу для простоти його сприйняття, обгрунтованостіузагальнень і ефективності подальших досліджень хоча б у найближчійперспективі. Звідси зрозуміло, що великі успіхи, досягнуті за останні
10 - 15 років в області вивчення пріонів і спричинених ними захворювань,обгрунтували природну потребу в систематизації накопичених даних.

Список пріонних хвороб людини очолює хвороба
Крейтцфельдта-Якоба, яка хронологічно хоча й була включена в числоінфекційних ТГЕ пізніше куру, проте є як би основнимзахворюванням, у той час як куру і синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкерарозглядаються як особливі її форми.

Серед поранених хвороб тварин основним захворюванням є скрепіу зв'язку з тим, що саме ця хвороба розглядається як прототип всіхпріонних хвороб людини і тварин. Зазначене вище подвоєння числапріонних хвороб тварин пов'язано з вибухнула з 1986 р. в
Великобританії епізоотією губкообразной енцефалопатії великої рогатоїхудоби (ГЕКРС).

Детальні дослідження якості передачі пріонних хвороб у людейдозволили аж останнім часом запропонувати ще один варіант класифікаціїсаме цієї нечисленної групи захворювань, заснований на характері іособливості їх виникнення. Встановлено, що на відміну від всіх відомихінфекційних захворювань пріонні хвороби людини можуть виникати як:

1) інфекційні,

2) спорадичні,

3) спадкові.

МІСЦЕ Пріони ХВОРОБ У ІНФЕКЦІЙНІЙ ПАТОЛОГІЇ

Місце пріонних хвороб в інфекційній патології людини і тваринвизначається особливостями, властивими цим захворюванням.

Перша з них пов'язана з незвичністю збудників, властивості якихрізко відрізняють їх від всіх відомих інфекційних агентів. Саме цеобставина виділяє пріонні хвороби в особливу категорію хвороб,абсолютно "байдужих" до засобів як лікарської терапії, так і дорізноманітних засобів та методів імунотерапії. Ці особливості змушуютьпереносити основну увагу в боротьбі з хворобами пріонами на заходипопереджувальні, ніж лікувальні. Хоча задля справедливості зазначимо, щонавіть абсолютна фатальність пріонних хвороб не може і не повинна служитипідставою для припинення пошуків ефективних лікарських засобів.
Саме тому в 1998 р. у Москві на V Російському конгресі "Людина іліки "було організовано і з успіхом проведено спеціальний симпозіум,цілком присвячений пріонних хвороб людини і тварин.

Що ж до засобів імунотерапії і, природно,імунопрофілактики, то тут поки що не існує реальних підстав, якідозволяли б розраховувати на успіх принаймні в доступному для огляду майбутньому, взв'язку з тим що інфекційний пріонних білок PrPSc імунологічно НЕвідрізнити від нормального пріонів білка PrPC.

Друга особливість пріонних хвороб обумовлена тим, що вониявляють собою невід'ємну частину тепер вже достатньо великою (близько
40 нозологічних форм) групи повільних інфекцій людини і тварин. Яквідомо, переважна більшість цих захворювань викликають віруси,відомі як збудники гострих інфекцій. Це зайвий раз підкреслюєсправедливість твердження про те, що більшість вірусів в залежності відумов зараження (або перебування) сприяє розвитку в організмірізних форм інфекційного процесу.

У зв'язку з цим пріонні хвороби займають особливе положення, так як їхзбудники не здатні до настільки вираженою універсальності, як у вірусів,і вони (інфекційні пріонні білки - PrPSc) не формують і не підтримуютьв організмі інші процеси, крім повільного і (як це було встановлено вжедавно і згодом неодноразово підтверджувалося експериментально)безсимптомного.

Зазначена особливість, тобто нездатність викликати гостру формуінфекційного процесу, очевидно, зумовлено особливостями самихзбудників пріонних хвороб, тому що вже давно виявлено, що сампроцес накопичення інфекційного пріонів білка PrPSc в різних органахі тканинах експериментально зараженого лабораторного тваринного протікаєдуже повільно. Можна вважати, що низька швидкість накопиченняінфекційного агента в даному випадку обумовлена подіями, що лежать воснові механізму перетворення клітинного пріонів білка (PrPC) вінфекційний пріонних білок (PrPSc).

Власне механізм накопичення інфекції?? ного білка в зараженомуорганізмі сьогодні достеменно не відомий. Разом з тим, виходячи з визначення,що це посттрансляційних процес, очевидно, що інфекційний пораненихбілок викликає у здоровому організмі трансформацію нормального пріонівбілка в інфекційну форму за рахунок його (нормального білка) конформаційних
(тобто просторових) змін. У цьому випадку мова йде про змінутретинної або навіть четвертинної структури вихідного білка PrPC. Такимчином, процес накопичення інфекційного пріонів білка відбувається не врезультаті синтезу в зараженому організмі молекул PrPSc de novo, авнаслідок конформаційних змін вже синтезованих перед цимнормальних молекул PrPC під впливом інфекційного пріонів білка PrPSc
(схема). Процес накопичення інфекційного пріонів білка обумовлений першза все необхідністю контакту двох молекул. У результаті під впливом однієїмолекули PrPSc відбувається трансформація однієї молекули PrPC в їїінфекційну форму PrPSc. Наступний етап, як видно на схемі, включає всебе вже наявність впливу двох молекул PrPSc, під впливом якихутворюються вже чотири молекули PrPSc і т.д. Таким чином, як видно знаведеної схеми, процес накопичення інфекційного пріонів білка носитьлавиноподібне.

Процес накопичення молекул інфекційного пріонів білка

СТРУКТУРА Пріони БІЛКІВ

Встановлені незвичайні властивості збудників ТГЕ послужили підставоюдля висунення великої кількості різноманітних теорій, що намагаютьсяпояснити структуру і хімічну природу цих агентів, багато з якихтепер мають лише історичне значення. Різкий стрибок вперед у розумінніприроди збудників ТГЕ був зроблений у результаті розробок ефективнихметодів очищення і концентрації агента скрепі. Істотний внесок урозробку таких методів внесла група Стенлі Прузінер з Каліфорнійськогоуніверситету (США). Розроблена ним багатоступенева система очищеннядозволила отримати препарати, очищені в 100 - 1000 разів. На підставівивчення високоочищених препаратів автори прийшли до висновку про те, щозбудник скрепі є білком. Цей висновок був зроблений у результатіаналізу інактивації агента при його обробці протеази К, модифікації привпливі діетілпірокарбонатом, додецилсульфату натрію,гуанідінтіоціанатом, фенолом і сечовиною. Агент залишався стійким дообробці поруч реагентів, інактивуючої нуклеїнові кислоти, щовказувало на їх відсутність в його складі. Вивчення очищеного препаратузбудника скрепі показало, що він володіє молекулярною масою близько абоменше 50 000 Так.

Слід зазначити, що подання про пріонів природу збудникаскрепі, висунута С. Прузінер, виявилося дуже плідним і послужилопідставою для більш детального розпізнавання природи збудників ТГЕ. Урезультаті подальшого очищення пріона було показано, що його основнимкомпонентом є мажорний білок з молекулярною масою 27000 - 30000
Так, що позначається як РrР 27-30. Цей білок є складовою частиною скрепі -асоційованих фібрил, причому отримані структурні та біохімічнісвідчення того, що складання цих фібрил відбувається in vivo, і вивченідеякі молекулярні механізми їх утворення. За своєю фізико-хімічноїхарактеристиці РrР являє собою сіалоглікопротеін і є першимідентифікованим структурним компонентом пріона скрепі. Поява РrР
27-30 на етапі розвитку інфекції до розвитку гістопатологічного змінвказувало на те, що цей білок не є вторинним продуктомпатологічної реакції. Був зроблений висновок про те, що РrР 27-30 граєцентральну роль в патогенезі скрепі.

При подальшому вивченні пріонів, виділених з головного мозкускрепі заражених тварин, була виявлена наявність у ЦНС часток у виглядістрижнів діаметром 10 - 20 нм і довжиною 100 - 200 нм. Ультраструктурному вонинагадували амілоїд і, мабуть, являли собою полімерну формупріона скрепі; кожен стрижень містив близько 1000 молекул пріона. Бувпроаналізовано амінокислотний складу PrP 27-30 і визначенапослідовність 15 амінокислотних залишків у його поліпептидного ланцюга. Уподальшому з головного мозку заражених скрепі хом'яків був виділениймажорний білок з молекулярною масою 33-37 кДа, позначений як HaSp
33-37; його виділення проводилося без етапу обробки протеазами. Обробка
HaSp 33-37 протеази До приводила до одержання продукту, електрофоретичноїневідмітне від РrР 27-30. Була визначена послідовність 22амінокислотних залишків HaSp 33-37. Автори вважали, що HaSp 33-37являє собою інтактних форму білка збудника скрепі. Були вивченітакож деякі інші характеристики пріонів скрепі і хвороби
Крейтцфельдта-Якоба. Зокрема, при вивченні ліпосом було підтвердженоприпущення про те, що інфекційна частка скрепі містить 2 молекули
PrPSc і показано наявність вставок в ген пріона при сімейних випадках хвороби
Крейтцфельдта-Якоба та синдрому Герстманна-Штреусслера-Шейнкера.

Важливим кроком, що має як теоретичне, так і методичне значення, було отримання антитіл при використанні в якості антигенів високоочищених пріонів скрепі. У сироватках кроликів, імунізованих РrР
27-30, визначали антитіла, специфічно реагують з РrР 27-30 і з кількома білками з більш низькою молекулярною масою, очевидно, що мають загальну антигенну детермінанту з РrР 27-30 або які є продуктами його розщеплення. Отримані антисироватки не взаємодіяли з відповідними білками, виділеними з головного мозку нормальних незаражених тварин. Використовуючи отриману антисироватки з пероксидазного міткою, вдалося показати локалізацію пріонів в певних відділах головного мозку заражених тварин. У відповідності з раніше отриманими даними структури, пов'язані з міченої антисироватки, мали характеристикою амілоїдних бляшок.При цьому позитивні результати були отримані на ранніх етапах інкубаційного періоду скрепі.

Розвиток уявлень про пріонів природу збудника скрепі дозволилозробити ще один вирішальний крок у пізнанні природи цих незвичайних агентів. У
1985 групі дослідників вдалося виділити і охарактеризувати ген,кодує PrP 27-30. Виявилося, що цей ген міститься в ДНК, виділеноїз мозку як скрепі-інфікованих, так і нормальних тварин;відповідно м РНК для PrPC була виявлена в головному мозку та в іншихтканинах як інфікованих скрепі, так і нормальних тварин. Використовуючивідповідну антисироватки, вдалося показати, що в тканинах незараженихтварин міститься білок, антигенно споріднений PrP 27-30, але відрізняєтьсявід нього чутливістю до обробки протеази К. Були отриманідокази того, що PrPC не кодують гіпотетичної нуклеїновоїкислотою агента. Ця точка зору підтримується в роботах RMRidley,
H. F. Barker (1997). На основі цих даних були вивчені біогенезу ітрансмембранний орієнтація клітинної ізоформи білка пріона скрепі.

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ Пріони

Фізико-хімічні властивості пріонних білків особливо інтенсивновивчалися в останні роки, в результаті чого були сформованіподання та отримані нові дані щодо первинної, вторинної та третинноїструктурі PrP. Так, при аналізі первинної структури PrPC різних видівтварини було виявлено, що 80% послідовностей PrPC у різних видівтварин були ідентичними. Виняток становив курячий PrPC, деідентичність послідовностей по відношенню до інших видів становилавсього 30%. Тим не менше 24 амінокислотні послідовності,розташовані між 112-м і 135-м амінокислотними залишками, євисококонсерватівнимі для всіх видів ссавців, а також курей. УЗокрема, було доведено, що конверсія нормального пріонів білка PrPC вйого інфекційну форму (PrPSc) є посттрансляційних процесом.
Аналіз вторинної структури PrPSc виявив, що цей перехід характеризуєтьсявеликими структурними змінами самого пріона. Продемонстровано, що
PrPC містить 42% (-спіралей і майже не містить (-тяжів (близько 3%), у тойчас як в його інфекційної формі PrPSc виявляється 30% (-спіралей і 43% (--тяжів. В експериментальних дослідженнях було підтверджено, що обробканормального PrPC реагентами, що зменшують освіта (-тяжів, такожпризводить до зменшення інфекційності пріона; одночасно знижується істійкість до дії протеази К, чутливість до якої ємаркером, що відрізняє PrPC від PrPSc.

Проведений порівняльний аналіз показав, що конформаційні відмінностіміж нормальним і інфекційним пріонних білком полягають у тривимірноїконформації. Перехід нормального PrPC в його патологічну форму має всвоїй основі перебудову укладання білка. Кореляція змін у вториннійструктурі PrP із змінами його інфекційності разом зі зміноюконформації PrP дає підстави зробити висновок, що конформація пріонів білкаможе мати головне значення для прояву його патогенних властивостей.

Були вивчені деякі закономірності переходу клітинної форми пріона
PrPC в його інфекційну форму і виявлено, що ефективність цієї конверсіївизначається видовий гомології PrPC і PrPSc і, отже, в умовахгетерологічності обох форм пріонів білка ефективність конверсіїзнижується. Цим і пояснюється механізм низькою інфекційності пріонів вгетерологічной системі (наприклад, тварини - людина). Значення цієїконверсії в розвитку інфекційного процесу було підкреслено векспериментальні дослідження, які показали, що миші, не експресуються
PrPC, стійкі до інфекції пріонами.

У дослідженнях in vitro, проведених на моделі агентів ТГЕ, такожбула встановлена кореляція між ефективністю конверсії PrPC в PrPSc іздатністю до трансмісії агентів скрепі, губкообразной енцефалопатіїкорів і хвороби Крейтцфельдта - Якоба. Було продемонстровано, щоконверсія PrPC в PrPSc в гетерологічной системі значно знижена запорівняно з гомологічною системою. Автори роблять зі своєї сутоекспериментальної роботи практично важливий висновок про те, що здатністьагентів скрепі і губкообразной енцефалопатії корів вражати людей післявідповідної експозиції є обмеженою і низькою.

Таким чином, в результаті різнобічних досліджень, особливоінтенсивно проводилися в 90-і роки, були отримані і систематизованощо мають принципове значення дані про структуру та фізико-хімічнихвластивості пріонних білків. Отримання та аналіз цих відомостей створилинеобхідні передумови для подальшого поглибленого вивчення біологічнихособливостей пріонних білків і механізму розвитку викликаються нимизахворювань людей та тварин.

БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ Пріони

В останні роки питання про біологічному значенні PrPC був підданийревізії. На мишах, гомозиготних по втраті гена PrPC, було показано, що цітварини після народження росли нормальними, але через 70 тижнів у нихрозвивалися прогресуючі симптоми атаксії, порушувалася моторнакоординація і відзначалася екстенсивна втрата клітин Пуркіньє. Авторизробили висновок про те, що PrPC відіграє важливу роль у виживанні клітин
Пуркіньє. Крім цього, вказується на роль PrPC в регуляції ціркадіаннихритмів, на можливу участь PrPC в активації лімфоцитів і на його роль уяк трофічного фактора для деяких популяцій нейронів. Збереження
PrPC має значення для реалізації нормальної функції синапсів. В останніроки опубліковані дані, що свідчать про роль PrPC у регуляції сну іпродемонстровано значення порушення нормальної функції PrPC ввиникненні смертельної сімейної безсоння. У дослідженнях in vitroбуло також показано, що PrPC втягується в процеси регулювання змістувнутрішньоклітинного Са2 + в нейронах, Інтенсивні дослідження біологічноїролі PrPC дозволили прийти до висновку про значення нормального пріона PrPCу збереженні резистентності нейронів і астроцитів до окислювального стресу.

Таким чином, за останні роки були значно розширеніуявлення про біологічну значущості PrPC. Було встановлено, що PrPCсинтезується в ендоплазматичної мережі і досить швидко деградує:тривалість його напіврозпаду складає всього 5 - 6 ч. Синтезований
PrPC, проходячи через апарат Гольджі, транспортується на поверхнюклітини, де він зв'язується з глікофосфатіділінозітолом. Синтезований
PrPC надалі переноситься уздовж аксона за допомогою комбінаціїантероградна транспорту. На відміну від PrPC інфекційний пріонних білок
PrPC первинно акумулюється в клітинах, накопичуючись в цітоплазменнихвезикул. Подальше накопичення PrPSc в синаптичних структурах іпов'язана з цим дезорганізація синапсів, можливо, є причиноюрозвитку глибоких неврологічних дефектів і деменції.

Нагадаємо, що захворювання, що викликаються пріонами, характеризуються поручознак, поєднання яких визначається біологічними особливостями їхзбудників, це перш за все тривалий інкубаційний період (від місяцівдо десятків років), відсутність запальних змін, хронічнопрогресуюча патологія, відсутність ремісій та одужання. Дляпріонних хвороб характерний ряд негативних ознак, які неспостерігаються при захворюваннях, спричинених вірусами. До них відносятьсявідсутність продукції інтерферону та нечутливість до інтерферону,відсутність у складі збудника інфекційних нуклеїнових кислот інездатність пріонів інтерферувати з вірусами. Для пріонних хворобхарактерні нечутливість до іммуносупрессірующему абоіммунопотенцірующему дії АКТГ, кортизону, циклофосфаміду, (-променів,антилімфоцитарну сироватки, тімектоміі і спленектомії, відсутність впливуад'ювант. Для пріонних хвороб характерна також інтактною В-і Т -клітин. Комбінація всіх перерахованих ознак, кожен з яких неє чимось унікальним, і визначає своєрідність пріонних хвороб.

Отримання нових даних стосовно біологічних особливостей пріонівдозволило зробити висновок, що пріонні хвороби є нейродегенеративнимизахворюваннями, у виникненні яких фундаментальну роль відіграютьконформаційні зміни, а сам механізм розвитку хвороби єбезпрецедентним.

Результати проведених досліджень дозволили з нових позицій підійтидо питання про природу агентів ТГЕ, а вся сума отриманих нових знань пропріони послужила підставою для оптимістичного висловлювання С. Прузінерпро те, що "ера чорного ящика біології скрепі і хвороби Крейтцфельдта -
Якоба, можливо, підходить до кінця ". У 1997 р. за свої багаторічнідослідження повільних інфекцій, що викликаються пріонами, американський біохімік
С. Прузінер був удостоєний Нобелівської премії з біології та медицині. Такимчином, ми зустрічаємося з не дуже частим випадком, коли Нобелівська преміяприсуджується двічі протягом 20 років за дослідження однієї і тієї жпроблеми, що, безумовно, свідчить про значимість самої проблеми і протемпах її вивчення.

Пріони ГЕН

Сучасний етап у дослідженні молекулярних основ пораненихзахворювань людини і тварин пов'язаний з ідентифікацією гена, що кодуєпріонних білок. Розшифровка амінокислотної послідовності цього білка,дозволила з'ясувати структуру кодує області відповідного гена. Цейген, що отримав назву PRNP, був незабаром виділено та досліджено влабораторії Ч. Вейссманна. Виділення гена PRNP дозволило використовувати длядослідження етіології і патогенезу пріонних захворювань весь арсеналсучасних методів молекулярно-генетичного аналізу. В даний часструктура білка PrP і відповідного гена відома для багатьох організмів.
Ген PRNP виявився еволюційно-консервативним: він знайдений у багатьохссавців і птахів. У структурному відношенні гени PRNP ссавців тежсхожі: в генах всіх ссавців область, кодує PrP, локалізованатільки в одному екзонів (екзонів - області гена, представлені в структурізрілої іРНК). У людини цей ген локалізований на хромосомі 20, у мишей - нахромосомі 2. Ген PRNP присутній і експресується не тільки у хворих,але й у здорових тварин. При цьому, незважаючи на те, що іРНК гена PRNP втканинах мозку дорослих тварин експресується конститутивний, у молодихтварини її кількісних?? про змінюється з віком. Найбільша кількість іРНК
PRNP зареєстровано в нейронах.

Приблизно 10% всіх пріонних захворювань людини належать до такзваним сімейним формам або хвороб зі спадковоюсхильністю. Ідентифікація пріонів гена дозволила зв'язатисімейні форми цих захворювань з конкретними мутаціями в гені PRNP. Так,наприклад, мутація, що викликає заміну проліну на лейцин в 102-му положенні
PrP виявилася пов'язана з розвитком синдрому Герстманна-Штреусслера-Шейнкера.
Цікаво, що ця мутація призводить до захворювання не тільки людей, а ймишей. Мутація в 178-м кодоні може бути пов'язана як з розвитком хвороби
Крейтцфельдта-Якоба (БКЯ), так і смертельною сімейної безсоння.
Цікаво, що обидва випадки пов'язані із заміною аспарагінової кислоти нааспарагін. Різниця, як видно, полягає в тому, що мутантнааллель при смертельної сімейної безсонні в 129-м положенні несе кодондля метіоніну, у той час як у випадку БКЯ це положення займає кодон длявалін. Спадкова схильність до пріонних захворювань можебути пов'язана не тільки з певними амінокислотними замінами в PrP, а йз його набагато більш істотними змінами. Так, у аміноконцевом районі
PrP є 5 розташованих підряд ідентичних послідовностей з 8амінокислот. Деякі форми сімейної БКЯ виявилися пов'язаними ззбільшенням кількості таких повторів. Механізм утворення цих повторівнеясний. Однак зрозуміло, що на відміну від випадків, описаних раніше, вонивиникли не за рахунок точкових мутацій, а в результаті рекомбінаційнихподій. Усього в даний час в гені PRNP людини відомо близько 20мутацій, пов'язаних із сімейними формами пріонних захворювань.

У тварин алельних поліморфізм по гену PRNP теж пов'язаний зімовірністю розвитку пріонних хвороб. Проте питання про те, впливаютьЧи є зміни в структурі цього гена на ймовірність спонтанного захворюваннятварин або вони пов'язані з схильністю тварин пріонних інфекцій,залишається відкритим.

Важливою особливістю пріонів як інфекційних агентів є наявністьміжвидових бар'єрів на шляху їх передачі, хоча PrP лише незначновідрізняється по первинній структурі в різних видів ссавців. Убільшості випадків ці бар'єри не абсолютні, іншими словами, вони неперешкоджають, а лише значно ускладнюють передачу інфекції від особинодного виду особинам іншого виду. Разом з тим відомо принаймні одневиняток з цього правила: у кроликів не вдається викликати захворюванняпісля зараження їх інфекційним пріонних білком, виділеним з мозку самихрізних тварин. Хоча причина стійкості кроликів до пріонних інфекційточно невідома, аналіз структури гена, що кодує PrP кролика, показав,що вона може бути пов'язана з деякими особливостями первинної структурицього білка.

Істотний прогрес у дослідженні пріонів став можливим післяпередачі скрепі мишам і хом'якам. Як вже було згадано, ділок гена PRNPне призводить до негайної смерті тварин. Це твердженням