Характерні пріони, будова, функції, захворювання



The прионів вони є білками без геному або нуклеїнових кислот, які діють як інфекційні агенти. Термін "прион" означає білкову інфекційну частинку (з англійських білкових інфекційних частинок), придуманий неврологом і лауреатом Нобелівської премії Стенлі Б. Прусінером..

У 1982 році Прусінер та його колеги визначили інфекційну частинку білка, вивчаючи причини захворювань Крейцфельдта-Якоба (у людей) та губкоподібної енцефалопатії великої рогатої худоби..

Ці рідкісні інфекційні агенти знаходяться в мембрані нормальних клітин, тільки як неправильно складені білки та / або з аномальною тривимірною структурою. Ці білки відповідають за множинні дегенеративні захворювання і дуже високу смертність, що впливають на нервові тканини і структуру мозку.

Вони також називаються прионними захворюваннями. Серед найважливіших, що впливають на людину, є хвороба Куру, Герстман-Штрайслер-Шейнкер, синдром Крейтцфельда-Якоба та смертельна сімейна безсоння..

Індекс

  • 1 Загальна характеристика
  • 2 Структури
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 Функції
    • 3.1 З метаботропними рецепторами глутамату
    • 3.2 В ембріональному розвитку
    • 3.3 Нейропротектор
    • 3.4 Периферична нервова система
    • 3.5 Смерть клітин
    • 3.6 Довготривала пам'ять
    • 3.7 Оновлення стовбурових клітин
  • 4 Захворювання, викликані прионами
    • 4.1 Хвороба Крейцфельдта-Якоба (CJD)
    • 4.2 Хвороба Герстмана-Штрайслера-Шейкера
    • 4.3 Прионопатія із змінною чутливістю до протеаз
    • 4.4 Смертельна безсоння
    • 4.5 Куру
    • 4.6 Захворювання у тварин
  • 5 Процедури
  • 6 Профілактика
  • 7 Посилання

Загальна характеристика

Пріони - це білкові структури, присутні в клітинних мембранах. Ці білки мають змінену форму або конформацію [PrP (Sc)].

Що стосується його розмноження, то це досягається шляхом перетворення форм, як у випадку хвороби скрепі. При цьому захворюванні приони рекрутують PrP (C) (пріонні білки незміщеної конформації) для стимулювання перетворення в ізоформу PrP (Sc)..

Це породжує ланцюгову реакцію, що поширює інфекційний матеріал і тому дозволяє зрошувати захворювання. Досі невідомо, як відбувається цей процес перетворення.

Ці незвичайні білки, здатні до розмноження, не представляють нуклеїнові кислоти. Доказом цього є те, що вони стійкі до рентгенівських променів і ультрафіолетового випромінювання. Ці агенти легко розщеплюють нуклеїнові кислоти.

Пріонні білки, з яких складаються приони (PrP), знаходяться по всьому тілу не тільки людей, але й інших здорових хребетних. Ці білки, як правило, стійкі до протеаз (ферментів, які каталізують білки).

Дуже мало відомо про користь прионних білків PrP (C), нормальної форми неінфекційного білка в організмі людини..

Однак деякі дослідники показали, що у мишей ці білки активують мієліновий ремонт в клітинах периферичної нервової системи. Також було показано, що відсутність цих причин викликає демієлінізацію таких нервових клітин.

Структури

Знання, які ми маємо про структуру пріонів, знаходяться в основному в дослідженнях, проведених на бактерії Escherichia coli.

Проведені дослідження показують, що PrP (C) (нормальний) і PrP (Sc) (інфекційний) поліпептиди ідентичні в амінокислотному складі, але вони відрізняються в 3D-конформації і в складанні цих.

PrP (C)

Ці неінфекційні приони мають у людини 209 амінокислот. Вони мають дисульфідні зв'язки. Його структура - альфа-спіральна, що означає, що вона має спіралеподібні амінокислоти (альфа-спіралі) і кілька плоских амінокислотних ниток (бета-листи)..

Цей білок не можна відокремлювати центрифугуванням, що передбачає, що він не осаждается. Він легко засвоюється широкою спектром серинової протеази, званої протеїназою К.

PrP (Sc)

Це інфекційний білок, який перетворює PrP (C) в інфекційні ізоформи PrP (Sc) і має аномальну конфігурацію або форму.

Дуже мало відомо про його 3D-структурі, однак відомо, що він має кілька спіральних форм і більш плоскі нитки або бета. Зміни до ізоформи називають фундаментальною подією прионних захворювань.

Функції

Клітинні прионні білки [Prp (C)] розташовані на клітинній поверхні широкого спектру органів і тканин. Дуже мало відомо про фізіологічні функції прионів в організмі. Незважаючи на це, досвід, проведений на мишах, вказує на можливі функції, такі як:

З метаботропними рецепторами глутамату

Показано, що PrP (C) діє з глутаматними рецепторами (іонотропними та метаботропними). PrP (C) бере участь як рецептор синаптотоксичних олігомерів пептиду Aβ на поверхні клітини.

У ембріональному розвитку

У мишей сімейства Murinae було виявлено, що прионні білки PrP (C) експресуються через кілька днів після імплантації, в ембріональному розвитку.

Це вказує на те, що вони відіграють певну роль у розвитку цих дрібних ссавців. Роль, що, на думку дослідників, пов'язана з регуляцією невритогенезу (виробництво аксонів і дендритів нейронів).

Вони також діють на зростання аксонів. Ці прионні білки навіть беруть участь у розвитку мозжечкового контуру. Внаслідок цього вважається, що відсутність цих пріонів PrP (C) призводить до затримки в руховому розвитку гризунів \ t.

Нейропротектор

В дослідженнях на сверхэкспрессию PrP (C) орієнтацією генів було встановлено, що відсутність цих прионів викликає проблеми з кровопостачанням деяких частин мозку (гостра церебральна ішемія)..

Це означає, що пріонні білки працюють як нейропротектори. Крім того, було продемонстровано, що гіперекспресія PrP (C) може зменшити або поліпшити ураження, викликані ішемією.

Периферична нервова система

Нещодавно було виявлено фізіологічну функцію Prp (C) у підтримці периферичного мієліну.

Під час лабораторного дослідження було виявлено, що за відсутності прионного білка лабораторні миші розвивали дефіцит нервів, що переносить інформацію з головного та спинного мозку, в периферичну нейропатію..

Клітинна смерть

Є деякі білки, які схожі на приони, і вони розташовані в інших частинах тіла, ніж мозок.

Функції таких білків полягають у ініціюванні, регулюванні та / або контролі загибелі клітин, коли організм піддається нападу (наприклад, віріонами), таким чином запобігаючи поширенню збудника.

Ця особлива функція цих білків призводить до того, що дослідники думають про можливе значення неінфекційних пріонів у боротьбі з патогенами.

Довготривала пам'ять

Дослідження, проведене в Інституті Стоуерса, в Міссурі, США. показали, що пріони PrP можуть відігравати певну роль у підтримці довгострокової пам'яті.

Дослідження показало, що деякі прионні білки можна контролювати для роботи в підтримці фізіологічних функцій довгострокової пам'яті.

Оновлення стовбурових клітин

Дослідження на прионні білки, які експресуються в стовбурових клітинах тканини крові, виявили, що всі ці стовбурові клітини (гемопоетичні) експресують прионні білки в їх клітинної мембрані. Тому вважається, що вони беруть участь у складному і дуже важливому процесі оновлення клітин.

Захворювання, викликані прионами

Патології прионного походження визнані прогресивними дегенеративними порушеннями мозку. Вони можуть атакувати великої рогатої худоби, оленів, карібу, овець і навіть людей.

Ці захворювання обумовлені зміною структури PrP (C) білків і специфічні функції, які сьогодні залишаються невизначеними. Пріонові патології можуть виникнути без відомої причини. Вони можуть мати успадковане генетичне походження і також можуть передаватися інфекційно-заразним шляхом.

Приони викликають сімейні, спорадичні та інфекційні захворювання. Сімейні пріонние захворювання - це ті, які є спадковими. Спорадичні патології є найбільш поширеними і відбуваються без відомих причин.

Інфекційні захворювання вважаються рідкісними, вони передаються через передачу від людини до людини, тварини-тварини, людина-тварина і навпаки. Причинами є численні і коливаються від споживання м'яса забрудненого, канібалізму, трансфузій, до маніпулювання забрудненим хірургічним обладнанням.

Найпоширенішими пріонними захворюваннями є:

Хвороба Крейцфельдта-Якоба (CJD)

Вважається найпоширенішим пріонним захворюванням серед людей, це космополітична патологія, тобто глобальне поширення. Воно може відбуватися у спадковому (сімейному), спорадичному або інфекційному способі.

Пацієнти мають такі симптоми, як деменція, ривки або раптові мимовільні рухи та недоліки центральної нервової системи.

Залежно від способу лікування і форми захворювання смерть може відбуватися від 4 місяців до 2 років після набуття захворювання. Діагноз складно зробити, як правило, робиться post morten, під час розтину.

Хвороби Герстмана-Штрайслера-Шейкера

Це захворювання, яке викликається пріонами в спадковому або аутосомно-домінантному інфекційно-мозковому процесі. Хвороба проявляється у людей від 40 до 60 років.

Ці люди виявляють проблеми для формулювання слів (дизартрія), ривок або раптових мимовільних рухів, частої агресивності.

Дегенерація мозочка супроводжується нестійкою ходою. Також можна спостерігати гіпорефлексию, глухоту, параліч погляду, деменцію, серед інших симптомів. Тривалість життя становить приблизно 5 років або трохи довше.

Прионопатия зі змінною чутливістю до протеази

Це дуже рідкісне захворювання, до того, що його діапазон виникнення становить від 2 до 3 випадків на 100 мільйонів жителів. Патологія подібна до хвороби Герстмана-Штрайслера-Шейкера.

Клінічні прояви білка свідчать про низьку резистентність до протеаз, деякі більш і інші менш чутливі до цих ферментів.

Симптоми, з якими присутні пацієнти: проблеми з порушенням мови та когнітивності, втрата нейронів в області, де мозок контролює рухи і виконує координацію м'язів.

Захворювання часто зустрічається у пацієнтів третього віку (70 років), а очікуваний час життя після зараження становить приблизно 20 місяців.

Смертельна безсоння

Це спадкове або сімейне захворювання, воно також може виникати спорадично. Відомо, що хвороба пов'язана з спадковою або аутосомно-домінантною мутацією.

Пацієнти мають симптоми, такі як кумулятивні проблеми для сну та підтримання сну, деменції, когнітивного погіршення, навіть проблеми гіпертонії, тахікардії, гіпергідрозу та інших..

Вік, на який він впливає, досить широкий, оскільки він коливається від 23 до 73 років, проте середній вік - 40 років. Час життя після зараження складає трохи більше 6 років.

Куру

Ця прионная хвороба була виявлена ​​лише у жителів Папуа-Нової Гвінеї. Це хвороба, пов'язана з канібалізмом і культурною традицією ритуалу трауру за померлими, де ці люди їдять енцефалон або людську плоть.

Люди, які переносять захворювання, в цілому, виявляють неконтрольовані і мимовільні рухи в різних частинах тіла.

Вони мають тремтіння, втрату контролю руху та втрату координації м'язів. Тривалість життя у інфікованих людей становить два роки.

Хвороби у тварин

Серед патологій, що виробляються прионами у тварин, є бичача губчаста енцефалопатія. Ця хвороба спричинила хаос у Європі, охороні здоров'я, здоров'я тварин і економіці постраждалих країн.

Інші захворювання у тварин - це скрепі, трансмісивна енцефалопатія норок, хронічне захворювання знецінення (у оленів) та котяча губчаста енцефалопатія.

Ці захворювання, як і ті, що представлені у людей, не мають ефективного лікування, так що профілактика є суттєвою, особливо після інфекцій, що відбулися внаслідок вживання м'яса інфікованих корів..

Лікування

На сьогоднішній день не існує відомого способу лікування прионних захворювань. Лікування симптоматичне. Пацієнтам рекомендується планувати паліативну допомогу, а генетичний аналіз і консультування рекомендується членам сім'ї.

Широкий вибір лікарських засобів був протестований у пацієнтів з прионними захворюваннями, такими як противірусні, протипухлинні, препарати для лікування таких захворювань, як Паркінсон, лікування імуносупресії, антибіотики, протигрибкові препарати, навіть антидепресанти.

Проте в даний час відсутні докази, які вказують на те, що деякі з них зменшують симптоми або покращують виживання пацієнтів.

Профілактика

Приони стійкі до різних фізичних і хімічних змін. Однак для запобігання зараження пацієнтів із зараженими хірургічними інструментами використовуються різні методики.

Серед найбільш використовуваних методів є стерилізація обладнання в автоклаві при 132 ° C протягом однієї години, а потім занурення інструментів в гідроксид натрію протягом принаймні ще однієї години.

З іншого боку, Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) розробила заходи для запобігання поширенню пріонних захворювань. Ця організація встановлює норми для управління забороненими або потенційно ризикованими тканинами, такими як: очі, мозок, кишечник, мигдалини і спинний мозок..

Список літератури

  1. Прион, інфекційний агент. Відновлено з britannica.com.
  2. Що таке Прион? Відновлюється від scientificamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Сахан 2003. Приони - білкові інфекційні частинки. Журнал, Індійська академія клінічної медицини.
  4. Прион. Отримано з en.wikipedia.org
  5. K.M. Пан, М. Болдуін, Дж. Нгуєн, М. Гассет, А. Сербан, Д. Грот, І. Мельхорн, З. Хуан, Р. Дж. Fletterick, F.E. Cohen (1993). Конверсія альфа-спіралей в бета-листи характеризує утворення скрепі-прионних білків. Праці Національної академії наук Сполучених Штатів Америки.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Біологічна функція клітинного прионного білка: оновлення. BCM Biology.
  7. C.C. Чжан, А.Д. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Білок Prion експресується в довготривалих репопуляційних гемопоетичних стовбурових клітинах і є важливим для їх самовідновлення. Праці Національної академії наук Сполучених Штатів Америки.
  8. Огляд захворювань, що виробляються прионами (трансмісивні губчасті енцефалопатії) Отримано з msdmanuals.com.
  9. Е. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Прионпати: прионние енцефалопатії. Сімейна медицина. SEMERGEN.