Prion betegségek - Semmelweis Egyetem, Orvosi Mikrobiológiai ...
Prion betegségek - Semmelweis Egyetem, Orvosi Mikrobiológiai ...
Prion betegségek - Semmelweis Egyetem, Orvosi Mikrobiológiai ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Prion</strong> <strong>betegségek</strong><br />
Füzi Miklós<br />
<strong>Semmelweis</strong> <strong>Egyetem</strong><br />
<strong>Orvosi</strong> <strong>Mikrobiológiai</strong> Intézet
A prion <strong>betegségek</strong> főbb jellemzői<br />
• A központi idegrendszer degeneratív<br />
megbetegedései. Jellemző: a neuronok<br />
pusztulása és az astrocyták reaktív<br />
felszaporodása. Az agyállomány szivacsossá<br />
(spongiformmá) válik.<br />
• Fertőző <strong>betegségek</strong><br />
• Az inkubáció rendkívül hosszú<br />
• A betegség progressziója nem állítható meg<br />
• Halálos kimenetel
Emberi prion <strong>betegségek</strong><br />
Betegségek Terjedés<br />
Creutzfeldt-Jakob ismeretlen (sporadikus)<br />
genetikus<br />
nosocomiális<br />
élelmiszerrel<br />
szarvasmarha<br />
egyéb állat?
Emberi prion <strong>betegségek</strong><br />
Betegség Terjedés<br />
Gerstmann-Straussler-Scheinker genetikus<br />
ismeretlen<br />
Fatális familiáris insomnia genetikus<br />
ismeretlen<br />
Kuru kannibalizmus
Állatok között előforduló prion<br />
<strong>betegségek</strong><br />
Betegség Terjedés<br />
Scrapie /juh/ kontakt<br />
élelmiszer (placenta)<br />
Bovin spongiform<br />
encephalopathia /BSE/ élelmiszer<br />
Nyércek spongiform<br />
encephalopathiája élelmiszer<br />
Macskák spongiform<br />
encephalopathiája élelmiszer<br />
Kronikus senyvesztő betegség kontakt
A Creutzfeldt-Jakob betegség<br />
• Előfordulás: az egész világon;<br />
• Gyakoriság: 0,5-1,0 eset/millió lakos/év<br />
• Főbb tünetek:<br />
- Progresszív memoria vesztés<br />
- Gondolkodási képesség romlása<br />
- Látászavarok<br />
- Izomgörcsök<br />
- Rigiditás<br />
- Pszichés zavarok
A Creutzfeldt-Jakob betegség<br />
• Késői kezdet (általában 6O év felett)<br />
• Átlagos lefolyás: 6 hónap<br />
• EEG: jellegzetes kiugró csúcsok a<br />
betegek többségénél<br />
• Liquor: összfehérje kissé emelkedett<br />
14-3-3 fehérje kimutatható
Variáns Creutzfeldt-Jakob betegség<br />
(CJD)<br />
• A megbetegedések közvetlenül a BSE járványhoz<br />
köthetők<br />
• A betegek többsége fiatal<br />
• Lefolyás: hosszabb, mint a sporadikus CJD-ben<br />
• Tünetek: vezető tünet az ataxia; korán jelentkeznek a<br />
pszichiátriai zavarok<br />
• Pathológia: nagy mennyiségű prion protein<br />
lerakódás „florid plakkokban”; a prion protein a<br />
tonsillában is kimutatható<br />
• Fogékonyságot befolyásoló polimorfizmus:<br />
valamennyi eddigi megbetegedés a prion protein gén<br />
129-es codonjában metionint hordozó személynél<br />
fordult elő
Creutzfeldt-Jakob megbetegedés
Creutzfeldt-Jakob megbetegedés
Creutzfeldt-Jakob betegség szövettani képe
vCJD szövettani képe – „florid” plakk
Gerstmann-Straussler-Scheinker<br />
betegség<br />
• Előfordulás: ritka; általában familiáris<br />
• A legtöbb beteg a prion protein<br />
génjében P102L mutációt hordoz<br />
• Vezető tünet: ataxia (cerebelláris<br />
érintettség)
Fatális familiáris insomnia<br />
• Előfordulás: ritka; általában familiáris<br />
• A legtöbb beteg prion protein génjében<br />
D178N mutációt hordoz<br />
• Vezető tünet: alvásképtelenség
Kuru<br />
• Papua Új-Guinea-i bennszülöttek<br />
megbetegedése volt az 1950-80-as években<br />
• Vezető tünetek: ataxia, emlékezet kiesés,<br />
teljes leépülés<br />
• Jellegzetes szövettani kép: „florid plakkok”<br />
• Hatalmas járvány az 1950-es évek elején<br />
kezdődött 2500 beteg halt meg 1957 és 1982<br />
között<br />
• Terjedés: kizárólag kannibalizmus útján – a<br />
betegek többsége nő és gyerek volt
A kuru különböző stádiumai<br />
Gajdusek 2008
Scrapie<br />
• Feltehetőleg az egész világon előfordul<br />
• A prion protein génben található<br />
polimorfizmusok a fertőzéssel<br />
szembeni fogékonyságot szabályozzák<br />
• Terjedés: kontakt - egyik állatról a<br />
másikra, anyáról utódra, az élettelen<br />
környezetből<br />
• Vezető tünet: fához, kerítéshez történő<br />
dörzsölődés
Scrapie
BSE járvány<br />
• A járványt az Egyesült Királyságban 1985ben<br />
fedezték fel<br />
• Esetszám közel 170.000 - Europában,<br />
Japánban, a Közel-Keleten és Észak<br />
Amerikában<br />
• Járvány oka: a fehérje pótlásra használt<br />
csontliszt előállítási technológiájának<br />
megváltozása az 1980-as években: a<br />
hőkezelés hőmérsékletét csökkentették, a<br />
szerves oldószeres kezelést elhagyták
BSE<br />
• Vezető tünetek: visszahúzódottság<br />
fokozott érzékenység hangokra<br />
járási bizonytalanság, később járás<br />
képtelenség<br />
• Terjedés: élelmiszerrel – kontakt fertőzés, vagy<br />
anyaról utódra történő terjedés nem fordult elő<br />
• A fogékonyságot a prion protein gén promoterében<br />
előforduló polimorfizmusok határozzák meg; egy<br />
bizonyos PrP mutáció (E211K) is befolyásolja
Aspecifikus BSE formák<br />
• A BSE járvány következtében elrendelt<br />
kötelező szűrővizsgálatok során két<br />
„atípusos” BSE formát azonosítottak<br />
• Ennek alapján a „klasszikus” BSE-t jelenleg<br />
„C típusú” a két atípusos formát „L”- és „H<br />
típusnak” nevezik<br />
• Az „L típusú” BSE emberre igen veszélyes<br />
• Az atípusos BSE törzs a passzálás során<br />
klasszikus BSE-vé alakulhat /Capobianco et<br />
al.: PLoS Pathog. 2007;3:e31/
BSE
A BSE szövettani képe
Kronikus senyvesztő betegség<br />
• Szarvas fajok megbetegedése<br />
• Telepeken járványok a természetben<br />
sporadikus esetek fordulnak elő<br />
• Eddig csak Észak-Amerikában fordult elő<br />
• Vezető tünet: súlycsökkenés<br />
• Terjedés: kontakt – élelmiszerrel történő<br />
terjedést nem figyeltek meg<br />
A talaj rezervoirként szolgál<br />
• Nincs rá bizonyíték, hogy ember<br />
megkaphatná
A prion <strong>betegségek</strong> kórokozójának<br />
rendhagyó tulajdonságai<br />
• Rendkívüli hő rezisztencia<br />
• Rendkívüli sav rezisztencia<br />
• Rezisztencia számos fertőtlenítő szerrel<br />
szemben<br />
• Érzékenység alkalikus pH-ra
A kórokozó tartalmaz fehérjét, de nem<br />
tartalmaz nukleinsavat<br />
• Érzékeny fehérjét károsító fiziko-kémiai behatásokra<br />
• Ellenálló nukleinsavat károsító fiziko-kémiai<br />
behatásokra<br />
• Sugárrezisztenciája a fehérjékére emlékeztet
<strong>Prion</strong>: „proteinaceous infectious<br />
particle”<br />
Stanley Prusiner 1982<br />
Normál prion protein: PrPC<br />
Fiziológiás szerepe még nem pontosan<br />
ismert, valószínűleg szerepet játszik a<br />
hosszú távú memoria kialakulásában.<br />
Kóros forma: PrPSc<br />
Másodlagos szerkezetében a β-lemez<br />
aránya nagyobb; aminosav szekvenciája<br />
változatlan<br />
Detergensekkel, proteináz K-val szemben<br />
ellenállóbb.
A prion betegség kialakulásának<br />
pathomechanizmusa<br />
• A kóros konformációjú prion protein (PrPSc) kivűlről<br />
jut be a szervezetbe, hozzákötődik a normál<br />
szerkezetű fiziológiás PrP-hez (PrPC-hez) és a<br />
sajátjává alakítja annak konformációját.<br />
• A PrP génben előforduló mutációk destabilizálják a<br />
molekula másodlagos szerkezetét és spontán kóros<br />
konformáció változást hoznak létre.<br />
• Mindkét esetben tovább folytatódik a PrPSc hatására<br />
a PrPC molekulák autokatalitikus konverziója.
A normál PrP (PrPC) kórossá (PrPSc) alakulása<br />
PrP C<br />
PrP Sc
PrPSc a prion <strong>betegségek</strong> kórokozója<br />
• A lerakódott PrPSc mennyisége általában arányos a<br />
szövetek infektivitásával<br />
• A PrP toxikus a neuronokra<br />
• A PrP génnel nem rendelkező transzgenikus egerek nem<br />
fertőzhetők meg prion betegséggel<br />
• In vitro szintetizált PrP fragmentum képes prion betegség<br />
létrehozására fogékony transzgenikus egérben (Stanley<br />
Prusiner)
A metionin oxidáció elősegíti a PrP<br />
konformáció váltását<br />
/Gabizon: <strong>Prion</strong>2009, Thessaloniki, Greece/<br />
• Oxidatív gyökök hatására gyakran<br />
bekövetkezik a fehérjékben található<br />
metioninek oxidálódása/szulfoxidálódása<br />
• Az oxidálódás elősegíti a PrPSc konformáció<br />
kialakulását<br />
• Idősebb korban a reparatív enzimek<br />
hatásfoka csökken → az oxidálódott<br />
metioninek megmaradnak; nagyobb a PrPSc<br />
kialakulásának valószínűsége<br />
• Megelőzés: antioxidánsok szedése
A prion törzsekkel rendelkezik<br />
• A prion törzsek tulajdonságai:<br />
- jellegzetes pathológiai kép<br />
- jellegzetes Western blot kép<br />
- jellegzetes inkubációs idő<br />
• A törzsek megőrzik tulajdonságaikat azonos fajban<br />
történt sokszori átoltás után is<br />
• A megbetegedéseket gyakran többféle törzs okozza<br />
• A PrP molekula harmadlagos szerkezetében<br />
előforduló különbségek felelősek a törzsek<br />
létezéséért
A prion törzsek keletkezése<br />
A prion törzsek<br />
különböző<br />
harmadlagos<br />
konformációval<br />
rendelkeznek (lila,<br />
vörös színnel jelölve)<br />
és ezt a jellemző<br />
szerkezetet<br />
„kényszarítik rá” a<br />
normál prion protein<br />
molekulákra (sárga)<br />
Source: Stanley Prusiner
<strong>Prion</strong> törzsek összehasonlítása: Western blot assay<br />
Scrapie sources include<br />
SBP1 and CH1641<br />
experimental scrapie<br />
isolates and Chandler, 87V,<br />
79A, and C506M3 scrapie<br />
strains in TgOvPrP4 mice<br />
(second passage). BSE is<br />
derived from C57Bl/6 mice<br />
infected with classical BSE<br />
(Mu BSE) (second passage<br />
in TgOvPrP4 mice). PrPres<br />
was analysed before (A, B)<br />
or after (C) PNGase<br />
deglycosylation and<br />
detected using Bar233 (A)<br />
or SAF84 (B, C).<br />
Thierry Baron et.al: PLoS Pathogen 2008
<strong>Prion</strong> törzsek növekedése különböző szövet<br />
kultúrákban /Karapetyan et al.: PLoS ONE, 2009, 4, e5730/
<strong>Prion</strong> törzsek által okozott eltérő szövettani<br />
elváltozások az agy különböző régióiban<br />
Striatum<br />
Agytörzs<br />
Cortex<br />
Cerebel.<br />
Hippoc.<br />
Karapetyan<br />
et al.: PLoS<br />
ONE, 2009,<br />
4, e5730
A prion preparátum többféle prion<br />
törzsbe tartozó molekulákból áll<br />
• Bármely agyszövetből kivont prion preparátum többféle<br />
harmadlagos szerkezetet mutató PrPSc molekulából áll<br />
• Egy bizonyos törzsre jellemző molekula teszi ki a PrPSc<br />
legnagyobb részét, a többi csak kis mennyiségben van jelen<br />
• Amennyiben a szövet kultúrán szaporított prion törzset vele<br />
szemben hatásosnak mutatkozó, prion ellenes szerrel kezeljük<br />
az infektivitás mértéke eleinte csökken idővel azonban újra<br />
emelkedik: a nagy mennyiségben jelenlévő variáns helyett egy<br />
a szerrel szemben rezisztens PrPSc típus szaporodik fel – a<br />
baktériumok antibiotikum rezisztenciájával analóg módon<br />
Charles Weissmann et al.: <strong>Prion</strong>2009, Thessaloniki, Greece
„Species barrier”<br />
Egyik fajból a másikra történő terjedés során a<br />
kórokozó tulajdonságai változnak: az inkubációs idő<br />
először meghosszabbodik, majd fokozatosan<br />
lerövidül és állandóvá válik<br />
Egyes fajokról másokra nem vihető át a fertőzés, de ha<br />
újabb fajokat iktatunk közbe, igen<br />
Egyik fajról a másikra történő transzmisszió során a<br />
kórokozó Western blot képe is megváltozhat<br />
Az egyik fajról a másikra történő transzmisszió az<br />
egyes törzsek tulajdonságaitól is függ: pl. bizonyos<br />
scrapie törzsek átolthatók rágcsálóra, mások nem
Nyitott kérdés<br />
• Mi okozza a fertőzés terjedésében az egyes<br />
fajok között megfigyelt különbséget?
Scrapie terjed kontakt úton juhok között<br />
?<br />
Scrapie nem terjed kontakt úton juhok<br />
között
Megfigyelték kontakt scrapie fertőzés<br />
előfordulását<br />
Chelle 1942<br />
Gordon 1957<br />
Dickinson 1965<br />
Brotherston et al. 1968<br />
Klinsporn and Hourrigan 1971<br />
Dickinson et al. 1974<br />
Hourringan et al. 1979<br />
Greig 1940<br />
Sigurdsson 1954
Nem figyelték meg kontakt scrapie fertőzés<br />
előfordulását<br />
Parry 1957<br />
Parry 1960<br />
Pattison and Millson 1960<br />
Pattison and Millson 1961<br />
Pattison and Millson 1962<br />
Pattison 1964<br />
Aldasy and Suveges 1964<br />
Brotherston et al. 1968<br />
Hadlow et al. 1974<br />
Parry 1979
Vektor viszi át a scrapie fertőzést<br />
természetes körülmények között?<br />
Olyan vektor, amely csak néhány fajra képes<br />
átvinni az infekciót?
A prion <strong>betegségek</strong> laboratóriumi<br />
diagnózisa<br />
• PrPSc kimutatása agyszövetből, esetleg<br />
tonsilla biopsziás mintából<br />
- Western blot<br />
- immunohisztokémia<br />
• 14-3-3 fehérje kimutatása liquorban<br />
• Transzgenikus állat oltása<br />
• PrPSc kimutatása vérből: aggregációs testek<br />
– specificitásuk nem kielégítő
A prion <strong>betegségek</strong> therápiája<br />
A gyógyszeres kezelés csak lassítja a betegség<br />
lefolyását, ill. meghosszabbítja az inkubációs időt<br />
Pentosan polifoszfát (thrombosis ellenes,<br />
gyulladáscsökkentő)<br />
Quinacrine (malaria ellenes szer)<br />
Chlorpromazin<br />
Weissmann 2009: a rezisztencia gyorsan kialakul
Higiénés előírások<br />
• Dezinfekció: 1N NaOH áztatás egy órán át<br />
• Sterilizálás: csak autoklávban, 134C-on egy órán át<br />
• CJD beteg: a vér fertőző, más váladékok (nyál,<br />
vizelet, széklet) a kórokozót nem tartalmazzák<br />
• Műtét: csak ha feltétlenül szükséges –<br />
egyszerhasználatos eszközökkel<br />
• Boncolás: csak az agyat kell eltávolítani. Bármely<br />
kórbonctanon elvégezhető a higiénés előírások<br />
betartása mellett.
Egyéb prionszerű fehérjék<br />
• Saccharomyces esetében három fehérjéről<br />
igazolták, hogy képesek prionként<br />
viselkedni és a gombában betegséget<br />
okozni.
Az Alzheimer kór is átvihető; az aluminium<br />
szerepet játszhat kialakulásában<br />
• Morales: In vivo transmission of Alzheimer’s<br />
disease by a prion like mechanism.<br />
<strong>Prion</strong>2008, Madrid, Spain<br />
• Yumoto S, Kakimi S, Ohsaki A, Ishikawa A.:<br />
Demonstration of aluminum in amyloid fibers in the<br />
cores of senile plaques in the brains of patients<br />
with Alzheimer's disease<br />
J Inorg Biochem 2009, 103, 1579-84
Perspektíva<br />
• Az eddig megismert human és gomba prion<br />
fehérjék valószínűleg csak a „jéghegy<br />
csúcsát” képezik a fehérje természetű<br />
pathogének között.<br />
• Valószínűleg igen sok fehérje képes<br />
prionszerű átalakulásra és betegség<br />
előidézésére. Igen nehéz lesz igazolni, hogy<br />
fertőző <strong>betegségek</strong>ről van szó; speciális<br />
transzgenikus állatok szükségesek.
Köszönöm a figyelmet
Change language