Megjelent a Természet Világa 2003. évi októberi számában
A titokzatos prionok és az általuk okozott betegségek
Írta: Posta Edit (2003)
Mentor: Dr. Módis László, egyetemi tanár, DEOEC Anatómiai, Szövet-, és Fejlödéstani Intézet
Bevezetés
A tudomány egyik titokzatos pontjának számítanak ma a prionok, illetve az általuk okozott mindig halállal végzõdõ, idegrendszeri, és fertõzõ megbetegedések.
Pályázatom célja, hogy bemutassam e veszélyes kórokozókat, illetve összefoglaljam mindazt, amit róluk, valamint az általuk okozott betegségekrõl tudni érdemes.
A prion-kutatás története
Prion okozta állati megbetegedések tüneteit – a kecskék és a juhok surlókórját (scrapie) – már az 1700–as évek elején leírták.
Valószínûleg már a XIX. században ismerték az emberi prion okozta kórok közül a leggyakoribbat, a Creutzfeld–Jakob betegséget, bár ezek az emberi és állati halálos kimenetû kórok sem az érintett családokat, sem a nagyközönséget nem foglalkoztatták.
Azonban az 1920–as évekre ez a helyzet megváltozott. A múlt század második évtizedében két egymástól függetlenül kutató orvos Creutzfeld és Jakob írta le elõször ezt az idegrendszeri megbetegedést. Ezt a betegséget azért nevezték el spongiform encelhalopathiának, mert az agyszövet vizsgálatakor abban szivacsra emlékeztetõ üregeket találtak.
Az 1950–es évekig nem igazán foglalkoztak az ilyen jellegû kutatásokkal, ám a világ akkor a délkelet–ázsiai Pápua–Új–Guinea szigetén élõ Fore törzs tagjai között rejtélyes betegségre lett figyelmes. E kórt a bennszülöttek „kurunak” keresztelték, amely reszketést jelent.
1967–ben leírták a jávorantilopok ún. sorvasztóbetegségét, a CWD–t. Ezután a nyércek hasonló jellegû megbetegedését, a TME–t fedezték fel az USA–ban.
Ezt követõen az ehhez hasonló kórképek kutatásában, illetve más hasonlatos betegségek kutatásában az 1980–as évekig jelentõs elõre lépés nem mutatkozott. Azonban még abban az évtizedben – az 1985–ös angliai BSE–járvány hatására – a prion kutatásban hatalmas fejlõdés következett be.
1986–ban Stanley B. Prusiner, a San Francisco–i Egyetem professzora izolált egy részecskét egy hörcsög agyában, amelyet elõzõleg egy scrapie–ban elhunyt kecske agyával fertõzött. Ez a fertõzõ részecske egy mutáns prion-protein volt.
A prion jellegzetességei
A kóros prion-proteint 253 aminosav építi fel. Kizárólag ezek az aminosavak alkotják, nukleinsavat nem tartalmaz. A mutáns prion egy celluláris fehérje (a PrPc= celluláris prion precursor protein) módosulása, melynek feltehetõen ingerületátvivõ szerepe van. Ezt a fehérjét általában az idegsejtek felszínén találjuk illetve minden agyszövet normális alkotórésze, és érzékeny a fehérjebontó enzimekkel szemben. Normális esetben 4–6 óra elteltével a proteázok hatására építõköveire esik szét. Mérete 25–40 nanométer, hõre viszonylag könnyen elbomlik, valamint az emésztés során elpusztul. Másodlagos szerkezete csak alpha-helix lehet.
Ezzel ellentétben a mutáns prion-protein (PrPsC =scrapie prion protein) a fehérjebontó enzimekre (proteázokra) nem reagál, illetve ellenálló formalinnal, hõvel, UV– és ionizálósugárzással szemben. Csak extrém pH–értékek esetén (pl. koncentrált NaOH–oldat) vagy nagy mennyiségben alkalmazott anorgikus (szervetlen) sók hatására kezd megsemmisülni. 1300°C–on kezdõdik meg az elbomlás. Mérete 15–40 nanométer. A mutáns prion- proteinnek a másodlagos szerkezete is a normálisétól eltérõ, alpha-helix és beta-sheet keveréke.
A PrPsC közvetlenül mérgezõ (toxikus) a neuronokra, az idegsejteket károsítja a kórossá alakulása a normális prionoknak, illetve ezek csökkenése is romboló tényezõ. A sejtben a kóros prionok felhalmozódnak, amiatt, hogy a fehérjebontó enzimek nem tudják elbontani, és ennek következtében elpusztul a sejt.
Kialakulásának oka nem ismert. A huszadik kromoszóma p12–es génjének mutációjával keletkezik, mely domináns öröklõdést mutat az autoszómákon. A szervezetbe kerülhet még más szervezetbõl származó ideg vagy izomszövet elfogyasztásával, vagy fertõzött szövet hosszantartó érintésével. Elkaphatják még a szaruhártya–átültetésen átesett személyek, valamint olyan patológusok, akik fertõzött holttesteket boncoltak.
A prion-fertõzéseknél nem jellemzõek a faji korlátok, illetve fontos megjegyeznünk, hogy a prion-hibridek keletkezése után, a prion formájából nem következtethetünk arra, hogy melyik fajból származik. A prion patogén alakja dönti el azt, hogy melyik faj megbetegítésére alkalmas. Ezt legjobban két élesztõgomba-fajnál a Candida albicans–nál és a Saccharomyces cerevisiae–nél figyelhetjük meg.
E törzsek messze állnak egymástól és mindkettõjüknek van külön–külön egy kóros sup35 nevû prionja. Az egyik faj prionjai nem fertõzõek a másik fajra, de a már említett hibridek mindkét fajt megbetegíthetik. (Az élesztõsejteknél a sup35 prion nem okoz hatalmas bajt, de megváltoztatja azok mûködését).
A hibrid-prionok nemcsak az eredeti gazdáéhoz hasonló sejtekkel lépnek kapcsolatba, hanem szinte mindegyik sejttel, ezért nevezzük õket promiszkulus prionoknak.
Az elsõ állítást kísérletek igazolták. Ebben a kísérletben láthatjuk – természetesen ennek más jellegû alátámasztására is szükség van –, hogy mi történhetett az embernél és a szarvasmarhánál.
Az, hogy a prion fertõzésekre fogékonnyá váltak az emberek, elsõsorban emberi felelõtlenségnek köszönhetõ. A scrapie–ban elhunyt állatok húslisztjét megetették a szarvasmarhával, mi elfogyasztottuk annak húsát, ezáltal prion-hibrid képzõdött. Ez a hibrid sok, mindig halállal végzõdõ betegségnek a kórokozója. E betegségeknél általánosan jellemzõ, hogy nincs ellenanyag-termelés és gyulladásos reakció sem, valamint a lappangási idõ évekig eltarthat.
Prionok okozta emberi megbetegedések és tünetei
Az egyik legrégebben ismert megbetegedés a sporadikus Creutzfeld–Jakob kór. A betegség kezdetekor megváltozik a beteg viselkedése, járása bizonytalanná válhat, egykedvûség, elhanyagolt személyi higiéné, ingerlékenység, feledékenység és zavartság a jellemzõ. Ezek a tünetek ilyenkor még az egyéb okok által kiváltott demenciáéhoz (ld. késõbb) hasonlítanak. A kór elõrehaladtával gyors szellemi leépülés, akaratlan mozgások és járási zavarok következnek be. A betegség 60–65 éves kor között jelentkezik. Nagyon gyors lefolyású, 3–9 hónap alatt beáll a halál.
Ezen betegséget a szaruhártya átültetése, illetve kemény agyhártya operációja, vagy agyalapi mirigybõl készült hormon használata hozza létre. Ritkább formája az öröklõdõ típus, mely a kór 10–15%–ában fordul elõ. Cseppfertõzéssel, vérátömlesztéssel nem kapható meg. Jellegzetes EEG (elekro-encelphalogramm) elváltozás kimutatható. Évente 1 millió lakosra egy vagy két haláleset jut. Magyarországon is hasonlóak a számadatok: 10–15 ember hal meg sporadikus Creutzfeld–Jakob kórban.
1996–ban Angliában egy „variáns” Creutzfeld–Jakob betegséget fedeztek fel, mely összefüggésbe hozható a szarvasmarhák megbetegedésével, a BSE–vel. Ennek különleges jellemzõje, hogy valamennyi személy fertõzött marhahúst fogyasztott, illetve fiatalabb korosztályt érint. Jelen esetben az átlagéletkor 29 év, a legfiatalabb áldozata e kórnak 12 éves, míg a legidõsebb 79 éves. Tünetei is eltérnek a sporadikus Creutzfeld–Jakob kórtól, elõször pszichátriai tünetek jelentkeznek, furcsa és kellemetlen érzészavarokkal. Ehhez késõbb gyors szellemi leépülés, valamint akaratlan mozgások társulnak.
Az EEG–n jellegzetes hullámok nem figyelhetõk meg, de az MRI (mágneses rezonancia vizsgálat) felvételen nagyon jellemzõ elváltozások mutathatók ki.
Meg lehet még különböztetni a variáns és a sporadikus Creutzfeld–Jakob kórt a fehérjék biokémiai vizsgálatával is, mivel szerkezete a kórokozó prionoknak különbözik egymástól. Ki lehet mutatni a variáns CJB–t okozó prion–proteint a nyirokrendszerben is, de a sporadikus CJB–t nem. A nyirokszervekben oldhatatlan fehérje lerakódások mutatkoznak meg. Ilyen megbetegedés elõfordult már Nagy–Britanniában, Franciaországban, Írországban illetve még Hongkongban is.
Másik, sokkal ritkább prion okozta megbetegedés a Gerstmann–Sträussler–Scheinker betegség. E kór döntõen örökletes. Tünetei közé tartozik a demencia (gyors szellemi leépülés), az ataxia (a kisagy károsodásából fakadó egyensúly- és mozgászavarok), illetve akaratlan mozgások.
A már említett kuru a kannibalizmussal terjedt el Pápua–Új–Guineában a Fore törzs tagjai között. Tünetei közé tartozik a demencia, a pszichés tünetek, az akaratlan mozgások, és a kisagy károsodásából fakadó ataxia.
A betegségek diagnózisát nagyon nehéz megállapítani. A diagnózis felállításának megkönnyítésére 1997 novemberében Korth professzor és munkatársai elõállították a 13B3 jelû monoklonális ellentestet, amely alkalmas a Pr-fehérjék szerkezeti változásainak elkülönítésére, illetve a kóros izo-forma korai felderítésére. Ezen ellentesttel az amyloid plaque–ban (plaque = lerakódás) lehet kimutatni a kóros prion proteint.
A fehérje lerakódások különböznek más demenciákétól (pl. Alzheimer–kór). A friss agy–gerinc folyadék is kimutatja a kóros fehérjéket. A vérbõl vett leukocitákból PCR–technikával egyértelmûen meghatározható a mutáns PrP gén genotípusa.
A halál után az agyszövet vizsgálata immunohisztokémiai módszerrel történik. Ez 100%–os bizonyosságot ad a Creutzfeld–Jakob betegségrõl, bár ezt akkor szokták elvégezni, mikor a beteg nagy valószínûséggel Creutzfeld–Jakob kórban vagy más prion okozta betegségben szenvedett.
Prion okozta állati megbetegedések hatásai a gazdaságra, illetve biztonsági óvintézkedések
Az 1985–ös angliai BSE–járvány után a marhahús fogyasztása eleinte kizárólag Nagy–Britannia területén fokozatosan csökkent. Mikor a BSE-járvány már több európai országot érintett, és a Creutzfeld–Jakob kór új variánsa is megjelent a szigetországon kívül – mivel Nagy–Britannia továbbra is szabadon exportálhatta a marhahúst –, a marhahúsfogyasztás csökkenése az egész nyugati világra jellemzõ lett.
A marhatenyésztésbõl élõ családok, gazdaságok a kereslet illetve az árak csökkenése miatt tönkrementek.
Tavaly BSE–vel fertõzött állatot Szlovákiában is észleltek, ez volt az elsõ megbetegedés, amit Közép–Kelet–Európában regisztráltak.
Elõzõleg nagy botrányt kavart Olaszországban, hogy annál a cégnél, mely a McDonald’s éttermi láncot látja el marhahússal, fertõzött állatokat találtak.
Miután szinte bizonyossá vált, hogy a marhák megbetegedései a kecskékbõl, és a juhokból készült húslisztbõl származik, emiatt nemcsak a kérõdzõ állatoknak, hanem más gazdasági haszonállatnak az állati eredetû takarmányokkal (pl. húsliszt, vérliszt) való etetését betiltották hazánkban, illetve a fertõzött területrõl származó marhahús nem hozható be Magyarországra. Errõl már 1992–ben rendelkezést adott ki az Állategészségügyi Hatóság, melyet tavaly bõvített ki.
Szerencsére Magyarországon sem BSE, sem variáns CJB még nem fordult elõ, köszönhetõ a magyar szarvasmarhák génállományának és a megfelelõ hatósági intézkedéseknek. Ennek ellenére sajnos a marhahúsfogyasztás hazánkban is jelentõsen csökkent.
Közös feladatunk, hogy e fertõzésmentes és igen kedvezõ állapotot fenntartsuk, valamint mihamarabb megtaláljuk e rendkívül veszélyes kórokozóknak az ellenszereit, nehogy még több ártatlan ember és állat váljon a prionok áldozatává.
1. melléklet
A kóros és a normális prion összehasonlítása
|
|
Normális |
Kóros
|
|
Méret |
25–40 nm |
15–40 nm |
|
Érzékenység a proteázokkal szemben |
Igen
|
Nem
|
|
Oldékonyság |
Igen |
Nem |
|
Másodlagos szerkezet |
Alpha-helix |
Alpha-helix és
beta-sheet keveréke |
2. melléklet
A prion-betegségek összehasonlítása
|
Betegségek
|
Tünetek |
|
Sporadikus Creutzfeld–Jakob kór |
A betegek átlagéletkora 62 év, az EEG kimutatja. Jellemzõje a demencia, az aluszékonyság, alvászavarok, bizonytalan járás, a gyors szellemi leépülés, 3–9 hónap alatt halálhoz vezet |
|
Variáns Creutzfeld–Jakob betegség |
A betegek átlagéletkora 29 év, nincs jellegzetes EEG-elváltozás. Pszichés tünetek, bizonytalan járás, akaratlan mozgások, demencia jellemzõ. Lassabb lefolyású a sporadikusnál, 2–3 éven belül halálhoz vezet |
|
Gerstmann–Sträussler–Scheinker betegség |
45 év körül alakul ki; demencia, ataxia, bizonytalan járás, akaratlan mozgások
jellemzik |
|
Kuru |
A kannibalizmussal terjedt el Pápua–Új–Guineában; ataxia, demencia, akaratlan mozgások jellemzik |
|
1. ábra: A normális és a kóros prion-protein szerkezete |
|
|
|
|
2. ábra: A kóros prion-protein elektronmikroszkópos felvétele |
|
|
|
|
Felhasznált irodalom:
Genetics Online – BIOTAR– BTDF
www.rkm.com.au/imagelibrary/index.html
www.sulinet.hu/termeszetvilaga/archiv/2000/0013/07.html.31k
MSD Orvosi kézikönyv a családban, Melania, 1997, Fõszerkesztõ: Robert Berkow, M. D.
William D. Stansfield: Genetika, Panem, 1997
