Прионные инфекции

1. Прионные инфекции

2. Принципиальные различия между вирусами и прионами

Вирусы
Прионы
1. Сложные
1. Простой белок –
мультимолекулярные
модифицированная
комплексы от
изоформа
нуклеопротеинов до
нормального белка
липосодержащих
организма хозяина
оболочечных структур.
Обладают первичными
свойствами живой
материи

3.

2. Имеют
собственный геном,
кодирующий
вирусное потомство,
включая
структурные белки
3. Чувствительны к
денатурирующим и
модифицирующим
факторам
4. Вирусные белкиантигены
вовлекаются в
иммунный ответ
2. Не содержит
генетического
материала, белок приона
кодируется генами
организма хозяина
3. Чрезвычайно
устойчивы к обычным
процедурам
4. Иммунного ответа на
прионный белок нет

4.

5.

6.

7.

Протеины образуются с помощью рибосом.
Тысячи рибосом считывают инструкции с так
называемых шаблонов РНК, содержащихся в
ядре и связывают аминокислоты в заданном
порядке. Этот порядок обусловливает форму
и функцию протеина
Свертывание протеина в природе происходит
менее, чем через минуту после
формирования протеина автоматически в
определенную форму
Форма протеина определяет его функцию.
Некоторые из них переносят молекулы
внутри тела, другие являются частью
рецепторов и каждый тип имеет свою
специфическую функцию.

8.

9. Прионные болезни

Категория трансмиссивных
нейродегенеративных болезней животных и
человека, объединенных на основе общности
этиологии патогенетических признаков: их
возбудителями являются прионы, а
основными патогенетическими
характеристиками – длительный
инкубационный период, медленно
прогрессирующее течение, пат. изменения
только в нервной ткани, отсутствие
признаков инфекционного воспаления и
иммунного ответа, неизбежно летальный
исход.

10. Определение прион

Предложено в 1982 году
Слово – акроним, образовано по
аналогии со словом вирион от анг.
proteinacous infection particle
(белковая инфекционная частица)
PrP (англ. Prion protein) – общее
обозначение прионного белка

11.

12. Прион

Как термин обозначает белковоподобную
частицу очень маленького размера и
представляет собой инфекционный белок –
сиалогликопротеид сходный по строению с
амилоидом (патологическим белком
человека, накопление которого ведет к
амилоидозу) с молекулярной массой 3300035000 дальтон, 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-с найден у
всех млекопитающих.

13. Прионный белок

Синтезируется во многих органах и
тканях человека и животных. Однако,
наибольшее его количество выявляют в
ЦНС.
Он образуется на мембранах
шероховатого эндоплазматического
ретикулума и быстро трансформируется
в секреторных везикулах на наружную
поверхность клетки.
Предполагают, что прионный белок
необходим для регулирования динамики
суточных циклов многих гормонов и
ритмов в целом.

14.

PrP-с входит в состав наружных
клеточных мембран, связан с внешней
поверхностью клеток якорем
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 прион-протеина (PrP) у
здоровых индивидуумов еще до конца
неизвестна. Прион-протеин необходим
для нормальной синаптической
функции.

15.

Предполагается, что прионы
принимают участие 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.

16.

Установлено также, что клеточный прионный
белок поддерживает так называемые
"циркадианные ритмы" (от латинских слов
"circa" - около и "dies" - день), то есть
околосуточные ритмы активности и покоя в
клетках, тканях, органах и в организме в
целом.
Клеточный прионный белок играет роль
своеобразного успокоителя, с определенной
(околосуточной) периодичностью тормозя
активность клеток, тканей и организма в
целом. В этом нетрудно убедиться, если
искусственным образом (такие опыты уже
есть) снизить или вовсе лишить, к примеру,
мышку, способности вырабатывать в
организме нормальный прионный белок.
Спустя некоторое время, у нее резко
сокращается период сна, а затем животное и
вовсе погибает от развившейся бессонницы.

17.

Синтезируется в 2-х изоформах:
нормальной (клеточной) и
аномальной.
Их различия не зависят от
аминокислотной
последовательности.
Свойства изоформ обусловлены
модификацией клеточной формы,
которая происходит в процессе
инфекции.

18.

19. Гипотезы о природе прионов

1. Вирусная – базируется на малых размерах
возбудителя, его инфекционности,
фильтруемости, неспособности расти на
питательных средах. Главным возражением
против служит высокая устойчивость
возбудителя к УФЛ, ионизирующей радиации
и нуклеазам
2. Вироидная – предложена после того, как
были открыты возбудители ряда болезней
растений. Вироиды-односпиральные
циркулярные РНК, они не кодируют белок, а
размножаются с помощью клеточных ДНКзависимых РНК-полимераз

20.

Важным аргументом против является
высокая устойчивость возбудителей к
рибонуклеазам, которые легко разрушают
вироиды
3. Белковая – основана на том, что агент
является саморегулирующимся белком. В
клетке нет механизмов с помощью которых
бы белок обеспечивал синтез белка без
участия нуклеиновой кислоты
4. Полисахаридная и мембранная –
предполагают, что агент представляет собой
вид полисахарида или часть измененной
клеточной мембраны.

21. Патогенез прионных инфекций

Исходя из установленного факта, что
прионные болезни уникальны с генетической
и инфекционной точки зрения, Прюзинер
предложил в 1991г. современную концепцию
патогенеза губкообразных трансмиссивных
энцефалопатий. Суть ее состоит в том, что
животное может быть инфицировано
прионами двумя способами:
наследственная передача
трансмиссия инфекционного агента
алиментарным или ятрогенным путем.

22.

Прионные заболевания являются
одновременно и инфекционными, и
наследственными болезнями. Они могут
быть и спорадическими в том смысле,
что имеются случаи, в которых не
выявляют никакого известного фактора
риска, хотя наиболее вероятно, что
инфекция была приобретена одним из
двух ранее указанных способов.
Исходя из современных знаний,
трансмиссия прионных энцефалопатий
определяется тремя факторами: дозой
инфекта, путем инфицирования,
видовым барьером.

23.

Доза инфекционного агента, полученная
хозяином, зависит от количества ткани
инфекта и его вирулентной способности
(инфекционный титр). Но необходимо всегда
помнить, что при повторной экспозиции
обязательно существует риск кумулятивного
эффекта.
Путь инфицирования прионами играет
важную роль в развитии заболевания и
имеет свою определенную иерархию. По
степени значимости пути инфицирования
можно распределить в такой
последовательности:
интрацеребральный
интравенозный
интраперитонеальный
подкожный
оральный

24.

При попадании инфекционного прионного
белка в здоровый организм в нем начинается
следующее: в результате соединения одной
молекулы инфекционного прионного белка
(РrРSс) с одной молекулой клеточного
(нормального) прионного белка (РrРС) в
молекуле последнего происходят
пространственные изменения. А именно: две
из четырех спирально завитых структур в
молекуле клеточного прионного белка (А)
вытягиваются. Именно это пространственное
изменение приводит к тому, что молекула
такого белка становится инфекционной:
РrРSс + РrРС = 2 РrРSс и так далее...

25.

26.

Таким образом, в
отличие от всех
известных
инфекционных агентов,
инфекционный
прионный белок не
синтезируется заново,
а накапливается
исключительно за счет
превращения
нормального
клеточного белка в
инфекционный.

27. Устойчивость

Прионы устойчивы к кипячению в
течение 30-60 мин, высушиванию до 2
лет, замораживанию в 3 раза больше,
чем известные вирусы, химической
обработке спиртами, формальдегидом,
кислотами, к УФ-облучению, гаммаизлучению, гидролизу ферментами.
Наиболее эффективные воздействия
оказываются в дозах, которые
денатурируют практически все белки.
Иначе говоря, из всего живого прион
погибает последним.

28. Видовой барьер

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. В последующих пассажах оно
уменьшается еще больше до тех пор, пока не
достигнет стабильного периода,
характерного для данного вида. Эта
устойчивость к прионной инфекции у
различных видов получила название
"видовой барьер".

29.

Обнаружено, что при различных способах
введения патологических прионов через
различные периферические пути, включая
брюшную полость, желудок, инфекционный
агент сначала появляется в клетках
лимфоретикулярной системы миндалин,
тимуса, лимфатических узлов и, особенно,
селезенки. В первую очередь инфект
определяется в B-клеточных зонах.
Авторы показали, что дифференцированные
B-лимфоциты принимают участие в
нейроинвазии прионов. Это, по их мнению,
может иметь значение для предупреждения
болезни и использовано в терапевтических
целях.

30.

При алиментарном заражении прионы в
Пейеровых бляшках тонкой кишки
проникают через клеточные мембраны во
внутренние структуры лимфоидных клеток,
откуда в дальнейшем они попадают в другие
органы иммунной системы: лимфоузлы,
селезенку, миндалины и др. В этих органах
возможна частичная репликация прионов.
Из органов иммуногенеза прионы по нервам
достигают ближайших аксонов. В области
аксона может происходить их значительная
репликация. При достижении критической
концентрации прионы продвигаются по
направлению к спинному, а затем головному
мозгу.

31.

После подкожного заражения грызунов прионы
выделяются из селезенки (1-я неделя после
заражения), из селезенки и лимфатических узлов
(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. Все пораженные
органы содержат до 10 млн. инфекционных единиц
на 1 г, однако в них, за исключением головного
мозга, не обнаруживается никаких патологических
изменений. По некоторым данным, максимум
инфекционности достигается к 40-му дню, 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
вытекают трудности ранней диагностики и опасность
передачи инфекции с продуктами питания.

32.

Считают, что астроциты и другие глиальные
клетки, возможно, играют ключевую роль в
патогенезе прионовой инфекции. Это
подтверждается высоким уровнем цитокинов
на поздней стадии заболевания. К тому же на
линейных мышах, у которых инфицированы
были только глиальные клетки, получена
морфологическая картина губкообразной
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.

33.

После внутрицеребрального внедрения в
животный организм прион-протеина PrP-Sc,
он начинает избирательно накапливаться в
мозге. Имеются доказательства
существования транспорта PrPC и PrPSc
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 PrPSc
проходит внутрь клетки через фиссуры,
находящиеся на поверхности клетки. В
отличие от клеточной изоформы прионпротеина PrPSc накапливается в клетке.

34.

Иммуно-электронномикроскопические
исследования указывают на то, что
накопление PrPSc происходит в
структурах вторичных лизосом,
содержащих фигуры миелина, богатые
фосфолипидами. После повреждения
лизосом и гибели клетки прионы
заселяют другие клетки.
Внутриклеточное накопление PrPSc в
головном мозге проявляется
губкообразной дистрофией нейронов,
гибелью нервной клетки и реактивным
астроцитозным глиозом, что и
определяет нейроморфологию
прионовых заболеваний.

35. Скрейпи (почесуха овец)

Медленно
развивающаяся
болезнь овец и
коз,
характеризующая
ся возбуждением,
сильным зудом,
атаксией,
параличами,
истощением и
100%
летальностью

36. Возбудитель

37.

38. Клинические признаки

Инкубационный период – до 5 лет
Первые признаки: неподвижный взгляд,
слепота, кончики волос белеют.
Расчесы в области ягодичных мышц,
основания хвоста, лба, затылка и
верхней части шеи и груди, запястья,
скакательного сустава
Нос опухает, возникает папулезная
сыть
Задние конечности не сгибаются в
суставах, нарушается равновесие
Животное пугливо, насторожено,
наблюдается пучеглазие, гибель

39.

40.

41.

42.

43. Гистологические изменения

В срезах коры головного мозга
внутри разбухших отростков
нейронов находят большое
количество частиц с
полупрозрачным центром, а также
палочковидные образования с
шипами и другие необычные
структуры.

44.

45.

46.

47.

48. Источники инфекции

Передается при контакте больных
со здоровыми, при содержании в
зараженном помещении, при
поедании плаценты, при
заглатывании плодных вод.
Возможно имеет место
наследственная восприимчивость.

49. Диагностика

На основании клинических
признаков болезни
Проба на зуд: умеренное сжатие
пальцами кожи в области
ягодичных мышц, поясницы,
основания хвоста вызывает зуд.
Овца поднимает голову, делает
захватывающие движения губами,
высовывает язык, наблюдается
мышечная дрожь.
Гистологическое исследование.

50. Трансмиссивная энцефалопатия норок

Заразная болезнь,
характеризующаяся
длительным
инкубационным
периодом, симптомами
поражения ЦНС и
патологоанатомически
ми изменениями в ней.

51. Клинические признаки

Инкубационный период – от 5 месяцев до 1
года
В начале исчезает инстинкт поддержания
чистоты: гнездо становится грязным, помет
не собирается, как обычно, в одном месте, а
разбрасывается по всей клетке, пища в
кормушке затоптана.
Норка испытывает некоторую затрудненность
при глотании. Животное становится более
возбудимым и бесцельно бегает по клетке.

52.

Самки пренебрегают заботой о щенках.
Хвост, как правило, располагается поверх
спины, как у белок.
Развиваются симптомы нарушения
двигательной координации, походка
делается одеревенелой, а поступь не
уверенной. Наблюдаются отрывистые
движения задних конечностей. Животные
кусают свой хвост, двигаясь по кругу.
В заключительной стадии болезни животные
сидят в углу клетки, вцепившись зубами в
проволоку сетки и может оставаться в таком
положении длительное время.
Зрение, слух, тактильная чувствительность
не нарушается. Болезнь длится от 3 до 6
недель и заканчивается гибелью.

53.

При осмотре трупа бросается в глаза
обезвоживание тканей и резкое уменьшение
жировых отложений. Инфильтрация,
дегенерация нейронов.
На рис.1 прионы в коре мозжечка

54. Губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота

Меленно
развивающаяся
болезнь
центральной
нервной
системы
крупного
рогатого скота

55.

Инкубационный период при губкообразной
энцефалопатии длительный (не менее 20
месяцев). Симптомы болезни проявляются
только у взрослых животных (от 20 месяцев
до 11 лет). Клинического проявления
болезни у телят не отмечают, но они могут
быть инфицированы возбудителем
губкообразной энцефалопатии. Для болезни
характерны симптомы поражения
центральной нервной системы: испуг,
стремление к уединению, животное стоит с
опущенной головой, часто упираясь ею в
стену, спина дугообразно изогнута, при
движении, наоборот, позвоночник вогнут;
повышенная возбудимость, агрессивность,
проявляющаяся боданием, ляганием, иногда
клиникой бешенства; неадекватная реакция
на прикосновение, шум (испуг, падение,
мышечная дрожь, мигание, лягание);

56.

беспорядочное движение головой, трутся или
бьются ею о стену; атаксия тазовых и
грудных конечностей, проявляющаяся
неуверенной походкой, падением, особенно
при беге и резких поворотах, бегом, похожим
на бег рысака, животное после падения
поднимается с трудом; тремор, редко
миоклонические судороги, могут
сокращаться отдельные группы волокон
мышцы, мышечная дрожь нижней части шеи,
подгрудка, области плеча, реже других
частей тела; обвислость или неправильное
положение ушей (направлены вперед или
назад), может быть поднята верхняя губа,
ноздри расширены, чихание, фырканье,
частое облизывание носового зеркальца,
скрежет зубами.

57.

Указанные симптомы могут
наблюдаться в разных
сочетаниях и с различной
степенью выраженности.
Повышение температуры
тела не отмечают. Болезнь
всегда прогрессирует и
заканчивается летально.
Длительность клиникоморфологической стадии
болезни от одного до пяти
месяцев и больше. Могут
быть отдельные случаи
ремиссии.

58.

59.

60.

61.

62. Эпизоотологические особенности

Чаще болеют животные молочных
стад
Считают, что распространение
болезни связано с попаданием в
организм крс большого количества
агента скрейпи и преодолением им
видового барьера.
Возбудитель передается
горизонтально и вертикально.

63. Диагностика

Иммунохимический тест – определение прионного
белка в парафиновых срезах мозгового материала с
помощью моноклональных антител и последующего
ИФО
Иммуногистоблот – оценка топографического
распределения и количества прионного белка в
мозге.
Прионные палочки – форма агрегатного состояния
инфекционного приона в очищенных препаратах из
инфицированного мозга. Палочки диаметром 10-20 и
длиной 100-200 нм
САФ – необычные структуры в экстрактах мозга.
Могут быть диаметром 12-16 или 27-34 нм.
Предположительно являются агрегатами прионного
белка или патологическими продуктами инфекции.
Обнаруживаются при помощи электронной
микроскопии

64. Прионные палочки

65.

66. Скопление прионов

67. САФ

68. Гистопатологичесий тест (3 основных признака прионных инфекций)

1. Двухсторонняя симметричная
вакуолизация нейронов
(множественная микропузырьковая
вакуолизация нейропилей серого
вещества – для ГЭ и образование
крупных вакуолей – при Скрейпи)

69. Вакуолизаций нейронов

70.

2. Астроцитоз – разрастание астроцитарной
нейроглии с гиперпродукцией глиальных
волокон. Это процесс заместительной
гиперплазии в ответ на гибель нервной ткани
3. Церебральный амилоидоз – внеклеточный
диспротеиноз, характеризующийся
отложением в тканях амилоидоза( Известно
10 амилдоидных белков: легкие цепи
иммуноглобулинов, А-протеин,
переальбумин), приводящим к атрофии
паренхимы, склероз и функциональной
недостаточности органов

71.

72. Болезнь Крейтцфельда - Якоба

73.

74.

75. Болезнь Куру

76. Медленные инфекции

Висна-Маеди – это термин. Принятый для
обозначения двух симптомокомплексов,
связанных с патологией цнс и легких.
Термин имеет исландское происхождение,
висна – изнурение, истощение; маеди –
одышка.
Висна – безлихорадочная вирусная болезнь
цнс овец, характеризующаясяразвитием
атаксии, параличей и
сопровождающаясяразрушением белого
вещества головного мозга и мозжечка.
Маеди – медленно прогрессирующая
вирусная пневмония.

77.

Впервые описаны в Исландии как
совершенно самостоятельные
болезни. Однако, в опытах на
животных было доказано, что они
если не идентичны, то
близкородственны. Ряд ученых
считает, что висна – это
энцефалитная форма маеди.

78. Возбудитель

Семейсто Retro 70-120 нм
Частицы имеют вид
сферических тел,
окруженных тонкой
оболочкой и содержащих
плотную центрально
расположенную
сердцевину. Оболочка
покрыта шипами.
Чувствителен к эфиру,
хлороформу, формалину.
Устойчив к ультрозвуку,
УФЛ-лучам
В молозиве сохраняется
до 18 дней

79.

В естественных условиях болеют овцы и
козы. Отсутствуют прямые доказательства
патогенности вируса для человека и крс, но
вирус размножается в кк этих видов.
Источник возбудителя – инфицированные
животные.
Основной путь заноса возбудителя –
приобретение клинически здоровых
инфицированных животных, антитела у
которых обнаруживаюся лишь через
определенное время после инфицирования, а
у части инфицированных животных не
обнаруживаются вовсе.
Болезни свойственна большая
продолжительность предклинической стадии,
т.е. к моменту появления первых
клинических случаев значительная часть
поголовья может быть поражена вирусом.

80.

Пол и возраст не оказывает прямого влияния
на чувствительность к возбудителю
инфекции.
Ягнята, рожденные от инфицированных
маток, почти всегда инфицируются, но это
объясняется тем, что они длительное время
содержатся в тесном контакте с источником
инфекции.
В естественных условиях вирус
распространяется воздушно-капельным
путем, через инфицированные предметы
ухода.
Экспериментально установлено, что вирус
передается путем выпаивания здоровым
овцам воды, загрязненной фекалиями
больных овец
Возможно участие членистоногих в
эпизоотическом процессе.

81.

Механическим средством
распространения вируса могут служить
необработанные иглы при проведении
массовых инъекций и отбора проб в
неблагополучных стадах.
При классификации принятой
международным эпизоотическим бюро,
Висна-маеди относится к группе В, т.е. к
болезням, приуроченным к
определенным регионам.

82.

Болезнь персистирует 8 и более лет.
Считается, что лимфоциты являются не
только носителями вируса, но и местом
где он репродуцируется.
Вирус присутствует во многих тканях.
Однако характерные
гистопатологические изменения
локализуются в тканях мозга при Висне
и в легких при Маеди.
Считается, что вирус Висна-маеди может
обладать онкогенными свойствами.

83. Клинические признаки

При Маеди
Обнаруживаются только у взрослых овец 3-4
лет и старше. Появлению клинических
симптомов предшествует лейкоцитоз, который
может быть обнаружен за 1 год до появления
болезни.
Первые симптомы – медленно
прогрессирующая слабость и потеря массы.
Слабость бывает заметна после физической
нагрузки (длительные перегоны). Затем
нарастает одышка, дыхание сопровождается
ритмичными движениями головы и боков.
Ноздри могут быть воспалены. Кашель.
Клиническая стадия болезни длится 4-7
месяцев. Все животные у которых выявляются
симптомы болезни погибают в результате
удушья.

84.

При Висне
Клинические симптомы обнаруживаются у
овец старше 2 лет. Ранний симптом –
небольшое нарушение походки, более
отчетливо выявляемое при движении
животного по кругу или при беге. Больное
животное теряет массу, наблюдается
слабость задней части тела. Животные
спотыкаются и падают без видимой причины.
Затем развивается парез задних
конечностей, тремор губ, век; голова часто
повернута в сторону. Парезы переходят в
параличи, животное не может стоять без
поддержки.
Начало болезни может быть спровоцировано
беременностью, лактацией, а также
стрессовыми факторами (боль, плохая
погода). Суягные абортируют.

85. Патологоанатомические изменения

При Маеди масса легких возрастает в 2-4
раза по сравнению с нормой. Ткань легкого
диффузно уплотнена и по консистенции
напоминает губчатую резину изменяется от
серо-голубого до серовато-бежевого. Л/у
увеличены в 3-5 раз (гиперплазия
кортикальных элементов)
При Висне макроскопические изменения
отсутствуют, иногда – атрофия мышц задних
конечностей, застой в мозговых оболочках и
мелкие серовато-желтые бляшки на срезах
белого вещества мозга.

86. Лабораторные методы диагностики

1. выделение вируса на кк сосудистого
сплетения мозга овец и телят, почек
селезенки, надпочечников овец
2. идентификация вируса в
серологических реакциях (МФА)
3. Обнаружение вирусспецифических
антител в сыворотках больных и
подозреваемых в заражении (РН, РСК,
ИФА)