Установлен механизм заражения людей прионами — специфическими белками, на счету которых две Нобелевских премии по медицине и вероятно, миллионы жизней. Татьяна Чернова из Университета Эмори (Emory University) рассказала
о последних исследованиях того, что не относится ни к бактериям, ни к вирусам, но по летальности превосходит их всех.
Толчком к открытию прионов стало изучение в середине прошлого века каннибализма, процветавшего на островах Папуа — Новой Гвинеи. Тогда Дэниэл Карлтон Гайдушек (Daniel Carleton Gajdusek) изучал у жителей племен горной местности Окапа и Форес, практикующих ритуальный каннибализм, болезнь Куру. Папуасы ели своих выдающихся врагов, полагая, что сила и прочие свойства убитого переходят к поедающему. Впрочем, умерших соплеменников они тоже ели. Внимание Гайдушека привлекло то, что среди каннибалов очень много людей с явно нарушенными функциями мозга. Особенно среди женщин и детей — группы, которая, по идее, не должна страдать от старческого маразма.
В результате он открыл неизлечимую смертельную болезнь мозга, которой каннибалы заражались, поедая мозги мертвецов. Женщины и дети чаще становились жертвами болезни, потому что они так или иначе контактировали с сырым мясом.
Позже группа подобных болезней получила общее название губчатая энцефалопатия. При этих заболеваниях меняется структура составляющих мозга белков. Видоизмененные белки формируют в мозге собственные, более плотные структуры. Нервные клетки гибнут, что приводит к появлению в мозговом веществе микроскопических дырок. Соответственно, из-за их гибели рвутся существующие связи между нейронами, а новые образовываться с такой скоростью не успевают.
Мозговая деятельность с развитием заболевания все больше нарушается. Сначала изменяется поведение, нарушается сон, аппетит, снижается масса тела. Через несколько месяцев нарушается зрение, начинаются головные боли, головокружение, неустойчивость. Еще через несколько месяцев начинает развиваться слабоумие (деменция). В этой стадии болезнь резко прогрессирует, человек впадает в состояние полного разрушения мозговой деятельности, начинают отключаться функции организма, и он умирает.
Среди немногочисленных племен папуасов-людоедов именно так (пока они были интересны исследователям)
умерли более 3 тыс. человек.
В 1976 году Гайдушек за изучение уникальной группы болезней мозга (он изучал и болезни животных) получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Но точно установить причину, по которой деменция поражала каннибалов, ему не удалось. Восполнил пробел американский врач Стенли Прузинер (Stanley В. Prusiner). В1997 году он получил Нобелевскую премию за изучение прионов — инфекционных агентов, вызвавших эпидемию среди каннибалов. Однако механизм инфицирования человека прионами так и оставался неразгаданным.
В 1976 году Гайдушек за изучение уникальной группы болезней мозга (он изучал и болезни животных) получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Но точно установить причину, по которой де¬менция поражала каннибалов, ему не удалось. Восполнил пробел американский врач Стенли Прузинер (Stanley В. Prusiner). В1997 году он получил Нобелевскую премию за изучение прионов — инфекционных агентов, вызвавших эпидемию среди каннибалов. Однако механизм инфицирования человека прионами так и оставался неразгаданным.
Инфекционные белки
Прионы, как объяснила Татьяна Чернова, — это не вирусы, и не бактерии, а белки. Правда, они сложены не в обычную альфа-спираль, а в так называемый складчатый бета-лист. Из-за чего не могут участвовать в работе организма. Зато у них появляется другое свойство — соприкасаясь с правильно сложенным белком, они катализируют его пересворачивание в неправильную греве до 134 градусов не получается разрушить все молекулы приона. Особенно если они присохли к металлической поверхности. Ультрафиолетовое, ионизирующие и микроволновое излучение на них также не действует.
Попадая в желудок, прионы тоже не перевариваются (не распадаются на аминокислоты), а доходят до кишечника и внедряются в нервные клетки, окружающие кишку. «Входные ворота» этой инфекции ученые обнаружили только в 2011 году.
Стоит пояснить, что патологические белки размножаются без нуклеиновых кислот — они не воспроизводят себя, а катализируют структурное превращение нормального клеточного белка в себе подобный, похожий на бета-амилоид.
Прионы отличаются от обыкновенных белков не составом аминокислот, а структурой - строением. Обычный белок может изменить свою конформацию и стать клубочком из нескольких молекул. Такой агрегирующий белок становится инфекционным — он передается из клетки в клетку, изменяя структуру других родственных белков и вызывая заболевание, — рассказывает Татьяна Чернова, давно занимающаяся изучением прионов.
Исследовательница объясняет - Особенность прионовых белков в том, что они кодируются нормальными генами. Поэтому они могут появляться и накапливаться не только из-за мутаций, но и в результате воздействия стрессирующих факторов окружающей среды, например. Далее инфекционный белок «передается по цепочке»: спорадическое превращение нормального белка в инфекционный происходит из-за того, что он просто соприкоснулся с «клубочком» другого белка».
Если один из этих белков агрегированный (свернутый в клубочек), то второй при контакте с ним может изменить свою конформацию и стать прионовым, — поясняет Татьяна Чернова.
Каннибализм среди животных — это проявление внутривидовой конкуренции, фактор естественного отбора. В животном мире каннибализм чаще наблюдается при неблагоприятных факторах: переуплотнении популяции или недостатке пищи. Поэтому для животных каннибализм — это способ выживания и регулирования численности популяции. Так, в холодные зимы из-за массовой гибели мелких млекопитающих крупные хищники (рыси, волки) поедают друг друга. Каннибализм описан и среди львов, медведей и свиней. В условиях недостатка пищевых ресурсов самки хищников и грызунов полностью или частично поедают свой приплод. Каннибализм можно рассматривать и как проявление материнского инстинкта. Например, самки грызунов могут стать каннибалами из-за слишком частых приплодов, когда организм испытывает дефицит белка и не в состоянии прокормить подрастающее поколение. Но бывает и такое, что грызуны поедают только слабых детенышей, таким способом они дают возможность расти и развиваться только достойным членам популяции. Гремучие змеи (Crotalus polystictus) поедают мертвых детенышей и нежизнеспособные яйца, чтобы сэкономить энергию для создания нового выводка. Ученые полагают, что каннибализмом С. polystictus исправляют критическую ситуацию, связанную с исчезновением Свою кладку поедают проголодавшиеся жабы, саламандры и другие гады.
Каннибалистами бывают и хищныерыбы: он и поедают даже свою молодь, но зачастую делают это не намеренно, не отличая своих от чужих.
Каннибализм — распространенное явление среди насекомых. Например, пустынная саранча Schisocerca gregaria из-за недостатка белка начинает есть своих сородичей. А мучные хрущаки (Tenebrio) каннибализмом регулируют численность популяции: при перенаселении они пожирают свою кладку. А личинки наездников Galesus уничтожают своих собратьев в теле хозяина, который может прокормить только одного паразита. Самки каракуртов (Latrodectus tredecimguttatus) и богомолов (Mantodea) поедают самцов после спаривания. Этот каннибализм — полезное приспособление, а не реакция на стрессовую ситуацию. Каннибализм как вид коллективного поведения ученые наблюдали у бактерий Paenibacillus dendritiformis. Они убивают себе подобных во время стресса, например голода, шока от высокой температуры или воздействия химикатов. Таким способом бактерии регулируют свою численность и повышают доступность пищевых ресурсов. Почвенные бактерии Bacillus subtilis во время стресса тоже переходят на каннибализм.
В мозг через кишечник
Исследователи из Великобритании, Нидерландов и США показали, что белковая инфекция входит в мозг через тонкий кишечник. Патологические белки проникают в нервную систему через Пейеровы бляшки — узелковые скопления лимфоидной ткани. Эти бляшки — барьер для большинства патогенов. Но, как выяснили Клаудин Раймонд (Claudine R. Raymond) и его коллеги, прионы в «большинство» не входят. Они, напротив, используют защитный барьер для того, чтобы открыть себе путь в мозг. И, кстати, доставляют их в нервную систему иммунные клетки — макрофаги фолликулярные дендритные клетки. То есть человеческий организм вообще не способен противостоять прионам — иммунная система их просто не замечает. Кстати, неспособность иммунитета противостоять прионам заметил еще Прузинер: «Прионы много меньше вирусов, иммунитет никак не реагирует на появление патологического белка, так как по своей сути он не может считаться чужим».
По последним данным, болезни Альцгеймера и Паркинсона также имеют если не прионовые корни, то очень похожий механизм перерожде-ния нормального белка в патологический. Так, Татьяна Чернова и ее коллеги обнаружили белок (Lsb2), который поддерживает спонтанное формирование прионов. Этот белок появляется в перегретых клетках в ответ на тепловой стресс. И не исключено, что старческая деменция имеет схожие механизмы зарождения и распростра¬нения, уверены биохимики.
Если учесть, что Альцгеймером в 2006 году были больны 26,6 млн человек, а к 2050 году болезнью, по оценкам экспертов, будут охвачены более 100 млн жителей Земли, прионы могут стать самой смертельной угрозой в истории планеты. Не считая СПИДа, конечно.
Пока от этой инфекции нет ни специфичных методов профилактики, ни лечения. Отказ от употребления телячьих мозгов может быть относительной профилактикой, но отказ от мяса — вряд ли. К тому же прионы могут появляться в организме из-за мутаций или под воздействием стресса. Так что 100-процентной защиты от них не существует. EZ3
