О прионах впервые заговорили не так давно: в 1960 году. Через полтора десятка лет за изучение этой группы заболеваний была вручена первая Нобелевская премия. Потом еще несколько, но прионы все еще остаются во многом загадкой.
Вместе с MedAboutMe попробуем заглянуть в лаборатории ученых, чтобы понять, что такое прионы и что с ними делать.
Немного информации
Первыми заговорили о прионах Джон С. Гриффит, математик, и Тиквах Альпер, радиобиолог. Они изучали некую инфекционную частицу, которая оказалась слишком мала для вируса, и слишком устойчива к ионизирующему излучению.
Оказалось, что эти частицы представляют собой некий белок, обладающий особенными свойствами.
Белки, как известно, представляют собой цепочку аминокислот, свернутую в трехмерную структуру. Прионный белок свернут неправильно, его структура отличается от нормальной белковой молекулы. Но самое неприятное — прионы умеют «перекручивать» нормальные белки в такие же неправильные структуры, вызывая настоящую цепную реакцию. «Перекрученные» прионами белки собираются в амилоидные комплексы, в которых они укладываются плотными «пачками», образующими белковые волокна — фибриллы. Эти белковые нити растут в обе стороны, а если их разорвать — каждый кусочек начинает расти с обеих сторон.
Никакой собственной информации эти частицы в организм не привносят: просто изменяют структуру присутствующих, естественных, «родных» белков, в результате чего те также становятся инфекционными частицами.
На сегодняшний день известно несколько заболеваний, вызываемых прионами. Это почесуха овец (скрейпи), губчатая энцефалопатия коров (коровье бешенство), хроническую изнуряющую болезнь (CWD) лосей и оленей у животных.
У людей к прионным заболеваниям относят новогвинейскую куру, болезнь Герстмана-Штраусслера-Шейнкера, очень редкую болезнь — фатальную семейную бессонницу, и наиболее распространенную, но при этом тоже очень редкую болезнь Крейтцфельдта-Якоба. Недавно появилась информация о том, что прионные молекулы белка обнаружены также в растительном мире — у растения Arabidopsis thaliana.
Нобелевская премия 1976 года была вручена именно за работу по изучению болезни куру и доказательство ее прионной природы. Это заболевание было распространено среди коренных обитателей Новой Гвинеи. Оказалось, что заражение происходило при ритуальных актах каннибализма: у этого народа было принято поедать мозг умерших. Прекращение практики антропофагии привело к исчезновению болезни.
Все формы заболевания имеют длительный инкубационный период, во время которого не проявляется никаких симптомов. А когда признаки появляются — помочь больному уже ничем нельзя. Прионы постепенно разрушают мозг, превращая его в некое подобие старой губки со множеством дырочек. Человек или животное постепенно утрачивают контроль за телом, оказываются не в состоянии двигаться, питаться. Болезнь заканчивается полным распадом личности и гибелью.
Все известные ныне проявления прионных болезней у млекопитающих вызваны одним и тем же белком PrP. Хотя структура этого белка похожа у разных видов животных и у человека, некоторые различия все-таки существуют, что объясняет наличие так называемого «видового барьера». Это означает, что обычно не происходит передачи прионов от жиотвных одного вида другим. Обычно — не означает никогда. Так, например, губчатая энцефалопатия коров и болезнь Крейтцфельдта-Якоба у человека вызывается одним и тем же прионом. Передача инфекции возможна при употреблении в пищу мяса больного животного.
Откуда берутся прионы?
Эти загадочные «неправильные белки» могут передаваться от родителей детям, и долгое время вести себя тихо и никак не проявляться. На долю наследственной передачи приходится около 10% зафиксированных случаев.
Прионы могут передаваться различными путями от зараженных животных и людей, доказана алиментарная форма передачи инфекции. Так происходит примерно в 5 случаях из 100. Нормальный белок может «перекрутиться» в прион спонтанно, после чего начнется патологический процесс, в который будут вовлекаться все новые и новые молекулы белка PrPC, превращаясь в искаженную форму PrPSc. Именно так возникает 85% случаев заболевания.
Две эти формы абсолютно идентичны по последовательности аминокислот, но имеют разные пространственные формы. При этом патологическая форма чрезвычайно устойчива к денатурации химическими веществами и физическому воздействию, включая радиацию.
Накопление прионов в клетке нарушает ее работу, а затем приводит к гибели.
Причины спонтанного изменения нормального белка все еще остаются загадкой, хотя некоторые факторы, вызывающие превращение, уже известны. В частности, запустить прионную болезнь может перенесенное заболевание коронавирусной инфекцией, о чем сообщили в ноябре 2021 года врачи из Санкт-Петербурга. О том же сообщается в статьях ученых из разных стран: постковидные осложнения вызывают запуск прионной болезни. Высказываются опасения, что пандемия коронавируса может стать началом другой эпидемии — прионной болезни, и это уже очень серьезно.
До пандемии частота случаев болезни Крейтцфельдта-Якоба не превышала 1: 1000000000. Как будет после — пока не может сказать никто.
Чем опасны прионы?
Эти инфекционные частицы очень малы даже для вирусов. Они не несут в себе генетической информации, не вызывают образования антител. Их очень сложно обнаружить до того, как начнут появляться симптомы, а тогда уже мало что можно сделать.
Прионы легко передаются.
Летом 2021 года во Франции сразу пять лабораторий остановили программы изучения прионов после того, как произошло несколько случаев заражения сотрудников. Такие случаи были и прежде: например, в 2010 году в одной из лабораторий нечаянно поранилась Эмили Жоме, работавшая с прионами. Первые симптомы болезни Крейтцфельдта-Якоба появились через 7 лет, а в 2019 году женщина скончалась.
В описанном случае болезнь не проявлялась в течение нескольких лет, все это время в организме происходили необратимые изменения. И все это время опасным заболеванием могли заразиться окружающие люди.
Как правило, заболевание представляет собой прогрессирующую деменцию, сопровождающуюся миоклонусом и атаксией. В начале заболевания могут отмечаться также различные зрительные расстройства, эпилептиформные приступы, изменения поведения (агрессия, бессонница, тревожность, галлюцинации и т. д.)
Можно ли справиться с инфекцией?
Определенные подвижки есть. Американским исследователям удалось «сбить с толку» прионы, подсунув им так называемые «антисмысловые олигонуклеотиды», мешающие прионам воспроизводить себе подобные молекулы. В результате инъекций у лабораторных мышей развитие болезни замедлилось на 98%, что можно считать очень хорошим результатом.
Тем не менее, замедлить — не означает победить. Изучение прионов необходимо продолжать, с соблюдением всех мер безопасности. Потому что если существует вероятность распространения опасной инфекции, человечество должно быть готовым противостоять ей.
Рекомендуем также к прочтению статью «Болезни с самым большим инкубационным периодом».
