Однако истинная история изучения медленных инфекций как научной проблемы началась лишь с середины ХХ в., т.е. с того момента, когда Бьёрн Сигурдсон – профессор Рейкьявикского института экспериментальной патологии (Исландия) – прочитал свои знаменитые лекции в Лондонском университете.
Задолго до этого Б. Сигурдсон был приглашен исландскими фермерами для выяснения причин массовых заболеваний овец на различных фермах острова. Он столкнулся с весьма разнообразными клиническими проявлениями этих действительно разных заболеваний, среди которых были признаки поражения у животных и центральной нервной системы (ЦНС), и нарушения со стороны дыхательных органов. Однако, несмотря на различия симптоматики, Б. Сигурдсон обнаружил между этими болезнями и определенные черты сходства: необычно продолжительный инкубационный период (годы), медленно прогрессирующий характер течения процесса, необычность поражения органов и тканей и неизбежный летальный исход. Именно эти четыре признака и легли в основу наименования таких заболеваний «медленные инфекции» [2–4].
В 2014 г. этому выдающемуся событию исполняется 60 лет, а тогда – в середине ХХ столетия – был период бурного развития медицинской вирусологии, связанный с продолжающимся открытием и изучением многочисленных вирусных агентов – возбудителей острых лихорадочных заболеваний. И именно тогда, с начала второй половины ХХ в., начинает все более укрепляться мнение о возможности формирования и широкого распространения скрытых форм вирусного инфекционного процесса. Отсюда понятно, почему в предпринимающихся энергичных поисках возбудителей медленных инфекций господствовало мнение об их вирусной природе [5].
И вскоре такое предположение, как казалось, действительно стало оправдываться. В 1960 г. в лаборатории Б. Сигурдсона был выделен вирус висны – возбудитель типичной медленной инфекции овец, описанной еще Сигурдсоном в его первых лекциях. По своим морфологическим и биохимическим свойствам вирус висны оказался близок хорошо известным онкорнавирусам [6]. Это открытие еще более укрепило мнение о вирусной природе медленных инфекций. И, действительно, вскоре был получен очень важный аргумент в пользу такого представления – установлена вирусная природа известной еще с 1933 г. медленной инфекции детей и подростков – подострого склерозирующего панэнцефалита (ПСПЭ) – смертельного заболевания, вызываемого, как оказалось, вирусом кори [7].
Дальнейшее развитие проблемы медленных вирусных инфекций отличалось необычайным динамизмом: родившись в рамках ветеринарии, эта проблема уверенно вошла в медицину, когда медленные вирусные инфекции были многократно описаны у человека (табл. 1).
Эти безусловные успехи послужили дополнительным стимулом в поисках новых медленных инфекций, с одной стороны, а с другой, – в выяснении этиологии тех из них, причины которых оставались еще неизвестными.
Все это способствовало открытию новых медленных инфекций и выяснению у все новых вирусов способности к их формированию. Как видно из приведенных ниже данных, одновременно пополнялся список медленных вирусных инфекций и животных (табл. 2).
Несмотря на то, что в основе развития медленной формы вирусной инфекции лежит один и тот же процесс, а именно процесс длительного сохранения возбудителя в организме – персистенции (от лат. persistentia – сохранение предыдущего состояния, упорство, постоянство), патогенез каждого конкретного заболевания мог оказаться в корне отличным. Так, например, при врожденной краснухе развитие патологического процесса обусловлено вмешательством вируса в процессы закладки и развития органов и тканей в организме эмбриона. И чем раньше это происходит, т.е. чем раньше беременная заражается вирусом краснухи, тем большее число аномалий регистрируется при рождении. Кроме того, сам вирус краснухи заметно снижает скорость клеточной пролиферации и жизнеспособность зараженных клеток [8].
При развитии ПСПЭ, вызываемого вирусом кори, напротив, выявленные в очень высокой концентрации в сыворотке крови и спинномозговой жидкости противокоревые антитела прямо свидетельствовали об иных механизмах патогенеза этого заболевания. Оказалось, что раннее (до 2-летнего возраста) перенесение кори ребенком повышает риск развития ПСПЭ, что обусловлено накоплением в организме дефектных форм вируса, приводящих к слабовыраженной, но постоянной антигенной стимуляции иммунокомпетентных клеток, вызывая гиперпродукцию антител, которые в свою очередь нейтрализуют поверхностные вирус-специфические белки, но сохраняют недоступность клетки для цитотоксических лимфоцитов или иммунного лизиса комплементом [7].
Наконец, еще один пример своеобразия патогенеза мы наблюдаем при формировании экспериментальной медленной гриппозной инфекции, когда в результате внутриутробного заражения плода вирусом гриппа практически во всех органах и тканях потомства, вместо характерной воспалительной реакции, развивается первично-дегенеративный процесс вплоть до формирования губкообразной энцефалопатии головного мозга [9].
Все примеры, приведенные выше, красноречиво свидетельствуют, что практически с самого начала вся проблема медленных инфекций человека и животных представлялась как вирусологическая, чему действительно имелись веские основания.
Но, тем не менее, на фоне подобного этиологического, патогенетического и клинического разнообразия, которым, как мы только что видели, отличаются медленные вирусные инфекции, в литературе начинают появляться сообщения, описывающие особую группу медленных инфекций человека и животных, патоморфологические изменения при которых в организме отличаются весьма существенным своеобразием. При таких заболеваниях в организме отсутствуют признаки воспаления и наряду с этим в ЦНС развивается медленно прогрессирующая картина выраженного первично-дегенеративного процесса в головном, а иногда и в спинном мозге.
Изменения выражаются в картине гибели нейронов, накоплении амилоидных бляшек и выраженном глиозе. В конечном итоге все эти изменения приводят к формированию так называемого губкообразного состояния (stаtus spongiosus) мозговой ткани (рис. 1), что и послужило основанием для обозначения этой группы заболеваний как «трансмиссивные губкоoбразные энцефалопатии» (ТГЭ). Именно трансмиссивность губкообразного состояния только мозговой ткани и служит патогномоничным признаком этих болезней. Следует подчеркнуть, что изучение ТГЭ шло очень медленно. Это было обусловлено многолетним отсутствием сведений о возбудителях данных необычных инфекций.
Уже в тех первых основополагающих исследованиях Б. Сигурдсон, среди прочих, подробно описал и давно известную медленную инфекцию овец – скрепи, характеризующуюся признаками резкого раздражения кожи, возбудимостью и нарушением координации движений. Вначале появляется спотыкающаяся походка (атаксия), а затем неспособность животного стоять. Все эти проявления создают весьма типичную картину, облегчающую постановку диагноза. Заболевание развивается медленно. Продолжается от нескольких месяцев до нескольких лет и всегда на фоне прогрессирующего истощения заканчивается гибелью животного. Несмотря на широкое распространение, природа заболевания долгое время оставалась неизвестной и скрепи рассматривалась как чисто сельскохозяйственная проблема. В 1899 г. скрепи удалось передать здоровой овце путем заражения ее мозговой тканью, взятой от больного животного. Однако лишь в 1936 г. появились доказательства, что возбудитель скрепи проходит через бактериальные фильтры [10]. Для скрепи у овец характерно отсутствие воспалительной реакции в ЦНС. Вместе с тем, в мозговой ткани развиваются вакуолизация и потеря нейронов, а также вакуолизация, гипертрофия и пролиферация астроглии. Серое вещество приобретает вид губки и на гистологическом срезе напоминает кружевную ткань (рис. 1).
Медленное изучение скрепи во многом объясняется вынужденностью проведения экспериментов на овцах, и успешная передача заболевания мышам и другим лабораторным животным оказалась переломным моментом в истории изучения этого заболевания, а также и всей проблемы в целом.
Вскоре подобная картина патогистологических изменений была описана при заболевании людей, когда в 1957 г. К. Гайдушек и В. Зигас [11] опубликовали результаты своих исследований на острове Новая Гвинея, где среди папуасов-каннибалов широко распространилось смертельное заболевание – куру (в переводе с папуасского «дрожание от страха или от холода»). Эпидемия куру развилась в 50-х годах ХХ в. среди племени народности форе, проживавшем в глухих горных районах Папуа – Новой Гвинеи. За год умирало около 200 человек. Заболевали в основном дети и женщины и только 2% взрослых мужчин. В этом племени, насчитывавшем более 35 тыс. человек, существовала традиция ритуального каннибализма. Причем женщины и дети в основном поедали мозг и мышцы врагов или родственников, с чем и связана разная заболеваемость по полу и возрасту [12].
В 1957 г. каннибализм среди народности форе был запрещен, и заболеваемость куру пошла на убыль. В начале 1970-х гг. было установлено, что продолжительность инкубационного периода в среднем составляет 5–10 лет, однако позднее специальными исследованиями среди лингвистической группы форе было выявлено, что естественный инкубационный период при куру может продолжаться 25–30 лет, если заражение происходит в юности или в раннем детском возрасте. Как это ни парадоксально, но недавно поступило сообщение о случае куру, когда инкубационный период составил 50 лет (И.А. Завалишин, личное сообщение).
Все патогистологические изменения при куру ограничиваются только ЦНС и на фоне гипертрофии и пролиферации астроглии выражаются в формировании типичной губкообразной энцефалопатии. В коре, подкорке, подбугорной области и мозжечке наблюдается вакуолизация дендритов, аксонов и тела нейронов, а также накопление амилоидных бляшек. Процесс становится столь выраженным, что серое вещество больших полушарий, как и при скрепи, приобретает вид губки [13]. В ходе многолетних и настойчивых поисков К. Гайдушеку удается передать куру шимпанзе, а впоследствии и низшим обезьянам, чем он и доказал инфекционную природу куру.
Вскоре благодаря исследованиям В. Хэдлоу [14] было продемонстрировано большое сходство между клиническими проявлениями, эпидемиологическими показателями и патоморфологической картиной куру у человека и скрепи у овец. На основании этого стало очевидным, что медленные инфекции, характеризующиеся только патологией в ЦНС, могут поражать не только животных, но и людей. Эти находки заметно увеличили интерес к подобного рода заболеваниям, и с тех пор в литературе постепенно начали накапливаться сообщения, описывающие инфекционные заболевания человека и животных, при которых передавалась одна и также картина патогистологических нарушений, выражающаяся в гибели нейронов, накоплении амилоидных бляшек, развитии глиоза и формировании губкообразного состояния (status spongiosus) мозговой ткани.
Помимо успехов при изучении куру коллективу под руководством К. Гайдушека в 1968 г. удается выяснить инфекционную природу еще одной медленной инфекции с неустановленной этиологией, известной еще с 20–х годов прошлого века, – болезни Крейтцфельда-Якоба (БКЯ), получив развитие клинической картины заболевания у шимпанзе после введения животным мозговых материалов от погибших людей [15].
БКЯ распространена по всему миру и встречается с частотой 1–2 случая на 1 млн популяции в год. Однако в Чили, Израиле и Словакии существуют кластеры, где заболеваемость оказывается значительно выше [16]. Заболеванию подвержены и мужчины, и женщины в возрасте 55–75 лет. В клинической картине характерны быстропрогрессирующее слабоумие, миоклонус и заметно прогрессирующие двигательные нарушения, что, как правило, в течение нескольких месяцев приводит к смертельному исходу.
В отличие от всех известных инфекционных заболеваний для БКЯ характерно, что из 100% заболевших у 85% БКЯ возникает как спорадическое заболевание людей старшего возраста, в 10–15% случаев – как наследственное заболевание и менее чем в 1–5% случаев данная болезнь развивается как инфекционная, т.е. в результате внешнего заражения [17]. Этот последний вариант подразумевает так называемые ятрогенные случаи заболевания, связанные с медицинскими манипуляциями или пересадками тканевых материалов от человека к человеку (табл. 3). Впервые подобный случай был описан в 1974 г. у пациента, которому пересадили роговицу от трупа [18].
Наряду с открытием новых трансмиссивных губкообразных энцефалопатий человека увеличивался список подобных заболеваний и у животных. Кроме давно известной скрепи, в 1947 г. на норководческих фермах штатов Висконсин и Миннесота (США) была зарегистрирована трансмиссивная энцефалопатия норок (ТЭН), инфекционная природа которой подтверждалась успешной передачей заболевания с помощью фильтратов, зараженных органов от больных животных здоровым. Инкубационный период при ТЭН – до 1 года. Заболевание после первых симптомов длится от 2 до 6 нед. и всегда заканчивается смертью. При вскрытии изменения обнаруживают только в ЦНС: широко распространенное губкообразное состояние серого вещества головного мозга в коре и подкорке, сопровождающееся ярко выраженным астроцитозом нейроглии [19].
К этому списку следует добавить и обнаруженную в 1978 г. в штате Колорадо (США) хроническую изнуряющую болезнь (ХИБ) оленей и лосей. Первоначально это заболевание, характеризующееся губкообразной энцефалопатией с астроцитозом и формированием амилоидных бляшек в головном мозге и проявляющееся потерей массы тела, общим изнурением, определенными поведенческими нарушениями, разрушением зубов, гиперсаливацией и фатальным исходом, рассматривалось как результат содержания животных в неволе. Однако позднее ХИБ была зарегистрирована в США и Канаде среди оленей и лосей зоопарков, а также среди стад, находящихся в естественных условиях [20].
Несмотря на убедительные доказательства инфекционной природы ТГЭ, и у человека, и у животных не удавалось выявить возбудителя ни в одном случае этих болезней. Между тем, исследования в этом направлении приобретали все более широкий размах, что во многом было обусловлено возможностью передачи ряда ТГЭ лабораторным животным, и главным образом мышам и хомякам. Понятно, что многочисленные исследователи использовали вирусологические подходы, исходя не только из накопленного в литературе материала об этиологии медленных вирусных инфекций человека и животных, но в большой степени еще и на основании уже известных, хотя и косвенных, характеристик предполагаемого инфекционного агента. Так, было твердо установлено, что инфекционный агент всех ТГЭ проходит через бактериальные фильтры; не размножается на искусственных питательных средах; воспроизводит феномен титрования; накапливается до концентрации 105–1011 ИД50 в 1 г мозговой ткани; способен адаптироваться к новому хозяину; способен первоначально репродуцироваться в селезенке и других органах ретикулоэндотелиальной системы; обладает генетическим контролем чувствительности некоторых хозяев; имеет специфический круг хозяев; возможна селекция штаммов из дикого типа; возможно воспроизведение феномена интерференции; обладает способностью к персистенции в клеточных культурах, полученных из органов и тканей зараженного животного [21].
Все эти черты, казалось, явно указывали на свойства, характерные для широко известных вирусных возбудителей. Вместе с тем, некоторые свойства инфекционных агентов ТГЭ оказывались достаточно необычными. Возбудители ТГЭ отличались устойчивостью к действиям ДНК-азы и РНК-азы, ультрафиолета, проникающей радиации, ультразвука, глютаральдегида, бета-пропиолактона, формальдегида, псораленов, толуола, ксилола, этанола, нагревания до 80оС и даже не полностью инактивировались после кипячения [22].
В связи с данными последними особенностями для возбудителей ТГЭ предлагались различные наименования, однако вся эта неопределенность в конце концов была устранена благодаря результатам комплексных исследований, проведенных американским биохимиком С. Прузинером. Им прежде всего был получен исходный инфекционный материал в виде гомогената мозга зараженных скрепи хомяков, у которых мозговая ткань содержала в 100 раз больше инфекционного агента, чем мозговая ткань мышей.
Используя экстракцию детергентами, дифференциальное центрифугирование, обработку нуклеазами, протеазами и анализ в гелиевом электрофорезе, удалось при сохранении инфекционности очистить исходный материал в 100 раз. Последующее фракционирование в градиенте плотности сахарозы позволило, также при сохранении инфекционности в конечной очистке в 100–1000 раз, определить чисто белковую безнуклеиновую природу возбудителя скрепи в виде молекул одного вида с молекулярной массой 27–30 кДа [23].
С. Прузинер обозначил обнаруженный им инфекционный белок как «инфекционный прионный белок», а в качестве инфекционной единицы, по аналогии с термином «вирион», предложил использовать термин «прион», конструкция которого представляет собой анаграмму английских слов – белковая инфекционная (частица) – proteinaceous infectious (particle). Таким образом, прион представляет собой инфекционную единицу (по аналогии с вирионом для вирусов), состоящую из молекул инфекционного прионного белка [24].
Выяснилось, что у млекопитающих прионный белок может существовать в двух изоформах, т.е. в организме обнаруживается неинфекционный прионный белок того же самого аминокислотного состава и той же самой молекулярной массы, т.е. также состоящий из 253 аминокислот, но не обладающий инфекционностью и отличающийся от инфекционного лишь по своей третичной и даже четвертичной структуре. Его наивысшая концентрация обнаруживается в нейронах и в глии. В отличие от инфекционного прионного белка его неинфекционная изоформа (принимая во внимание его клеточное происхождение) была наименована как «нормальный» или «клеточный прионный белок», который получил обозначение символом PrPC (от английского Prion Protein Cell).
Ген Prnp, кодирующий синтез белка PrPC, находится в коротком плече хромосомы 20 человека и в хромосоме 2 – у мыши. Ген является высококонсервативным, и наивысшие уровни его экспрессии отмечены в нейронах, где концентрация иРНК для PrPC оказывается в 50 раз выше по сравнению с концентрацией в клетках глии [25–27]. Синтезируясь в эндоплазматическом ретикулуме клетки, белок покидает его, проходит через аппарат Гольджи и накапливается на поверхности клеток [27].
Анализ функции клеточного прионного белка PrPC выявил его важную роль в жизнедеятельности организма млекопитающих, у которых до 80% последовательностей белка оказываются идентичными, за исключением кур, у которых идентичны всего 30%. Белок PrPC играет важную роль в поддержании сохранности нейронов и глии в отношении окислительного стресса, причастен к процессам регуляции содержания внутриклеточного кальция (Са+) в нейронах, участвует в поддержании нормального функционирования синапсов, в метаболизме меди, в трансдукции сигналов в нервной ткани, но главная его функция связана с поддержанием в клетках, тканях, органах и в организме в целом так называемых циркадианных ритмов (от лат. circa – около и dies – день), т.е. околосуточных ритмов покоя и активности [28, 29].
Последняя функция белка PrPC хорошо подкрепляется фактом открытия в 1986 г. Лугарези и соавт. новой медленной инфекции, обозначенной как «смертельная семейная бессонница». Авторы обнаружили пациентов, cтрадающих снижением в организме синтеза клеточного прионного белка PrPC. У таких людей регистрировалось резкое сокращение продолжительности сна, у них развивались галлюцинации, утрачивались циркадианные ритмы, и в конечном счете такие лица погибали от бессонницы [30]. Описаны уже около 100 случаев этого заболевания среди 40 семейств, проживающих в Италии, Германии, Австрии, Испании, Великобритании, Франции, Финляндии, США, Австралии, Японии, Китае и Марокко [31].
Прионный белок в организме людей и животных, страдающих ТГЭ, находится в другой форме, которая обозначается аббревиатурой PrPSc (от англ. Scrapie), что связано с тем, что заболевание скрепи встречается в природе и резервуаром такого инфекционного прионного белка служат овцы и козы, и белок этот был выделен из мозговой ткани зараженных скрепи животных [26].
Увеличение количества инфекционного прионного белка PrPSc в организме зараженных людей или животных принципиально отличается от процесса размножения возбудителей при вирусных или бактериальных инфекциях и осуществляется благодаря изменениям третичной или даже четвертичной структур молекул клеточного прионного белка PrPC. Молекулярный механизм этого процесса связан с превращением части α-спиральных доменов в β-тяжи. Такой процесс носит название конформационного процесса, подразумевающего лишь изменение пространственной структуры, но не аминокислотного состава белковой молекулы [28]. В этой связи, в отличие от размножения известных возбудителей инфекционных заболеваний, в организме, зараженном инфекционным прионным белком, происходит накопление инфекционных белковых молекул за счет конформации молекул белка PrPC, и такой процесс носит лавинообразный характер [29] (рис. 2).
Открытие прионов С. Прузинером в 1982 г. было настолько шокирующим, ибо не укладывалось в традиционные рамки основ молекулярной биологии и генетики, что оно сразу даже не было по достоинству оценено. И лишь спустя 15 лет автору была присуждена Нобелевская премия по медицине. В связи с открытием прионов вызываемые ими заболевания получили название «прионные болезни», термин стал широко использоваться наряду с их прежним обозначением – «трансмиссивные губкообразные энцефалопатии».
Особый интерес к проблеме прионов и прионных заболеваний был вызван разразившейся с 1986 г. в Великобритании эпизоотией ТГЭ крупного рогатого скота (ТГЭКРС). Это заболевание было обусловлено массовым заражением молодняка, при выкармливании которого использовали зараженную инфекционным прионным белком мясокостную муку. Напомним, что ранее мясокостная мука широко использовалась во многих странах при выкармливании телят, а также в бытовых условиях, например, при выкармливании щенков, что в последнем случае считалось более удобным вместо использования аптечного глюконата кальция. Сырьем для мясокостной муки служат скелеты крупного и мелкого рогатого скота и другие, не идущие в пищу человека, части туш коров и овец. В технологию получения такой муки после процессов тщательного измельчения исходного сырья включена также обработка активными жирорастворителями и, наконец, термообработка при температуре 130оС. Однако в конце 70-х гг. ХХ в. в Великобритании предприниматели, решив повысить питательную ценность мясокостной муки, снизили для этого режим термообработки до 110оС, а также уменьшили количество веществ, экстрагирующих жир. Именно эти изменения технологии и сыграли роковую роль в развитии эпизоотии крупного рогатого скота [32].
Эпизоотия развивалась с нарастающей силой. Болезнь охватила практически все графства, число заболевших коров постоянно увеличивалось и в 1992 г. достигло пика, когда каждую неделю регистрировали до 1000 случаев заболеваний.
Клинически болезнь проявлялась прежде всего, как выражаются ветеринары, в «потере животным кондиции» и снижении удойности. У коров и быков уменьшается время жевания пищи, они становятся особо чувствительными к прикосновению и звуку, отмечается ненормальная осанка – голова низко опущена, нарушаются движения, животное склонно к падениям. С самого начала были подмечены нарушения психики: у больных животных появляется страх, боязнь дверных проемов, и наряду с этим появляются приступы бешенства («болезнь бешеной коровы») [33].
Так же как у овец и коз при скрепи, у погибших коров при вскрытии в головном и иногда в спинном мозге обнаруживается гибель нейронов, образование вакуолей, формирование на этой основе губкообразного состояния мозговой ткани и развитие глиоза. На гистологических срезах ткани головного мозга обнаруживается присутствие инфекционного прионного белка PrPSc в области вакуолизации и на поверхности еще сохранившихся нейронов.
За 10 лет в Великобритании погибло около 200 тыс. голов крупного рогатого скота, хотя правительством страны, начиная с 1988 г., были предприняты энергичные меры: с июля 1988 г. введен запрет на кормление жвачных животных белковосодержащими кормами, приготовленными из органов и тканей жвачных животных; с августа того же года все животные с подозрением на губкообразную энцефалопатию коров подлежали убою, а затем и уничтожению в электрических печах [32, 33].
Начиная с 1993 г. эпизоотия пошла на убыль, однако в результате число известных ранее трансмиссивных губкообразных энцефалопатий удвоилось: к известным ранее скрепи, трансмиссивной энцефалопатии норок и ХИБ оленей и лосей прибавились собственно ТГЭКРС, трансмиссивная губкообразная энцефалопатия кошек и трансмиссивная губкообразная энцефалопатия экзотических копытных.
Заболевание сначала бродячих, а затем и домашних кошек было обусловлено употреблением ими в пищу инфицированных мяса и внутренностей больных и погибших коров и быков. Случаи губкообразной энцефалопатии возникли и у находящихся в Лондонском зоопарке пумы, двух гепардов, оцелота и тигра. Причина проста – всех их в течение длительного времени кормили расколотыми головами и мясом крупного рогатого скота [33].
Губкообразная энцефалопатия экзотических копытных описана у 5 видов диких животных: сернобыка, аравийского орикса, канны, сахарского орикса и большого куду. Семнадцать случаев заболеваний среди этих животных в зоопарках также обусловлены использованием при их выкармливании мясокостной муки.
Прионные болезни крупного рогатого скота помимо Великобритании вскоре были зарегистрированы вo Франции, Германии, Швейцарии, Италии, Португалии, Ирландии, Нидерландах, Дании, США, Омане, Китае и на Фолклендских островах. К сожалению, с годами список стран, зарегистрировавших у себя случаи ТГЭКРС, постепенно увеличивался и к 2006 г. достиг уже 40, что было связано либо с импортом уже зараженных животных, либо с использованием в этих странах инфицированнной мясокостной муки [34].
Столь широкое распространение этой прионной болезни крупного рогатого скота, естественно, обосновывало беспокойство по поводу возможности передачи заболевания от животных человеку, тем более, что был уже твердо установлен путь передачи инфекционного агента с зараженной пищей.
В марте 1996 г. это беспокойство было значительно подкреплено сообщением, переданным Великобританией в ВОЗ, о 10 случаях смерти молодых людей от так называемого «нового варианта БКЯ» (нвБКЯ) [34]. Через 1 мес. о таком же случае сообщила Франция, а через год на территории Великобритании были выявлены еще 5 случаев этой болезни. К 1998 г. в мире стало известно о 24 случаях, а к настоящему времени их число в Европе уже превысило 200 [35].
В самом начале было подмечено, что нвБКЯ отличается от классической БКЯ рядом характерных симптомов: болезнь поражает молодых людей в возрасте в среднем до 30 лет. В отличие от классической формы нвБКЯ в первую очередь проявляется в изменении личности: больной теряет интерес к своему хобби, начинает сторониться самых близких людей, впадает в депрессию. Среди симптомов отмечают развитие тревожного состояния, бессоницу, хорею, миоклонус и прогрессирующую атаксию. Больной не может сам себя обслуживать, теряет способность самостоятельно принимать пищу. В отличие от классической формы при нвБКЯ поздно наступает слабоумие, и пациент осознает свое ухудшающееся положение. Патоморфологическая картина хотя и была характерна для ТГЭ, однако она отличалась обязательным присутствием больших амилоидных бляшек в мозжечке и коре головного мозга, окруженных многочисленными вакуолями [36].
Учитывая доказанность алиментарного пути заражения крупного рогатого скота, с одной стороны, и возможность для инфекционного прионного белка преодолевать межвидовые барьеры, с другой, подозрение, естественно, падало на вероятность развития нвБКЯ в связи с употреблением в пищу зараженных продуктов питания. Для выяснения причин на мышах было проведено сравнительное исследование трех штаммов инфекционного прионного белка PrPSc, выделенного: 1) из мозговой ткани коровы, погибшей от ТГЭ, 2) из мозговой ткани овцы, погибшей от скрепи и 3) из мозговой ткани молодого человека, погибшего от нвБКЯ.
Результаты исследования по трем генетическим маркерам – продолжительность инкубационного периода, скорость гибели зараженных мышей и профиль поражения ЦНС – подтвердили сходство прионов, выделенных от нвБКЯ, с прионами, выделенными именно только от коровы, погибшей от ТГЭ [37].
Исследования, проведенные на трансгенных мышах, показали, что степень чувствительности организмов к инфекционному прионному белку PrPSc доноров определяется структурной близостью к нему клеточного прионного белка PrPC реципиента. Однако такая закономерность оказывается не абсолютной, а является лишь тенденцией, т. к. все приведенные выше примеры и главный из них – эпизоотия ТГЭКРС с ее последствиями для других видов животных – прямо свидетельствуют о том, что увеличение дозы инфекционного материала и частоты его введения в организм способствует успешному преодолению барьеров нечувствительности организма к инфекционному прионному белку. Кроме этого, следует особо подчеркнуть, что в изучении природы чувствительности и нечувствительности к прионным болезням большую роль играет генотип конкретного животного или человека. И этот генетический контроль обусловлен видом мутаций, происходящих в гене Prnp, кодирующем синтез клеточного прионного белка PrPC [35].
В настоящее время картированы более 40 хорошо изученных мутаций в гене Prnp. Так, при случаях спорадической БКЯ у пациентов обнаружена мутация в кодоне 178, при которой происходит замена аспарагиновой кислоты на аспарагин. Но если при этом 129-й кодон кодирует валин, то действительно развивается БКЯ, а если же в положении 129 находится метионин, то развивается семейная смертельная бессоница. При мутации Про102Лей возникает синдром Герстманна–Штреусслера–Шейнкера [38].
Первые попытки иммунодиагностики, иммунотерапии или иммунопрофилактики прионных болезней столкнулись с фактом полного отсутствия специфических антител в зараженном организме [10, 24]. Подобный результат становится понятным, учитывая структурную близость инфекционного прионного белка PrPSc и его клеточной изоформы PrPС, в связи с чем организм «рассматривает» белок PrPSc как «свой». Поэтому неудивительно, что испытания большого числа иммуномодуляторов с целью повлиять на изменение чувствительности мышей окончились неудачей, и только преднизолон, арахисовое масло и полианионы заметно снижали чувствительность мышей к возбудителю скрепи [34]. Прионные болезни человека и животных представлены в таблице 4.
Клиническая диагностика прионных болезней основывается на уже описанной выше симптоматике. Лабораторная диагностика этих страданий включает в себя прямые и непрямые методы [30]. К первым из них относятся: электронно-микроскопическое определение скрепи-ассоциированных фибрилл, определяемых в инфицированных материалах или отпечатках; иммуноблоттинг с использованием моноклональных антител; метод пептидных зондов, основанный на использовании меченых синтетических пептидов, аминокислотная последовательность которых позволяет им связываться со структурой прионного белка.
Важным шагом, имеющим как теоретическое, так и методическое значение, было получение антител при использовании в качестве антигена высокоочищенных прионов скрепи. В сыворотках кроликов, которым вводили PrPSc, обнаружены антитела не только к нему, но и к другим белкам, отличающимся более низкой молекулярной массой. Очевидно, эти белки либо обладают одинаковой антигенной детерминантой (областью антигена, комплементарной антителу) с PrPSc, либо они продукт его расщепления [51, 52].
Непрямые методы включают обычную гистологическую технику, благодаря которой в образцах биопсийного или аутопсийного материала определяют глиоз, формирование губкообразного состояния мозговой ткани и накопление в ней амилоидных бляшек; гистохимический метод основывается на выявлении с помощью красителей (конго красный, теофлавин Т) скоплений амилоида; биологический метод включает заражение испытуемым материалом лабораторных животных (биопроба), что, однако, связано с длительностью наблюдения, или заражение клеточных культур. Недавно для последнего варианта была предложена культура клеток N2a, заражение которой испытуемым материалом позволяет в 10 раз быстрее, чем с помощью биопробы, получить результат при сохранении того же уровня чувствительности [38, 39].
Профилактика прионных болезней, помимо перечисленных выше мероприятий, основывается также на недопущении в пищу инфицированных мясных продуктов или других продуктов убоя. Именно в этой связи еще в 2000 г. главным государственным санитарным врачом РФ было выпущено Постановление № 15 «О мерах по предупреждению распространения болезни Крейтцфельда-Якоба на территории Российской Федерации». Предписывалось, в частности, «не допускать закупок мяса, мясных и других продуктов убоя крупного рогатого скота, а также получения их по гуманитарной помощи без предоставления документов, подтверждающих отсутствие в стране-экспортере заболеваний губкообразной энцефалопатией коров». Предлагалось также усилить контроль на местах за продажей мяса и мясных продуктов [34].
Вместе с тем, особое внимание в профилактических мероприятиях приковывает к себе проблема безопасности использования лекарственных препаратов, медицинских изделий и косметических средств, получаемых из органов и тканей крупного рогатого скота. В первые годы развития эпизоотии ТГЭКРС было твердо установлено, что практически все органы и ткани зараженного животного содержат инфекционный прионный белок, концентрация которого особенно велика в головном и спинном мозге, костном мозге, глазных яблоках, крови, селезенке, лимфатических узлах, мышцах, кишечнике, тимусе, печени, легких, надпочечниках. Вскоре после начала эпизоотии ТГЭКРС в Великобритании Совет Европы запретил производство и использование нескольких сотен лекарственных средств, производство которых было связано с использованием сырья из органов и тканей коров.
Касаясь проблемы безопасности, мы высказываем озабоченность в связи с тем, что у нас в стране сырье для упомянутых выше товаров приобретается главным образом из-за рубежа, а ведь это товары многократного, как правило, длительного пользования. В нашей стране законодательные меры коснулись лекарственных препаратов лишь частично. Так, были запрещены препараты, производимые из гипофиза человека, а также из разных частей крупного рогатого скота – кортикотропин, цинк-кортикотропина суспензия, адиурекрин, гоифотоцин, лактин для инъекций, питуитрин для инъекций, а также некоторые биологически активные добавки к пище [40].
Однако ряд препаратов, изготавливающихся на основе животного сырья, продолжают вызывать определенные опасения. Неслучайно, по-видимому, одна из публикаций из Лаборатории клинической фармакологии Санкт-Петербургского государственного университета так и озаглавлена «Осторожно: актовегин, солкосерил, кортексин, церебролизат!». Действительно, при ближайшем рассмотрении выясняется, что, например, актовегин и солкосерил изготавливаются из крови телят, а кортексин и церебролизат – из головного мозга убойного крупного рогатого скота [40].
Для дополнительной иллюстрации можно привести данные, опубликованные той же Лабораторией клинической фармакологии медицинского факультета Санкт-Петербургского государственного университета, в которых сообщается об увеличении на одну треть суммарной частоты всех деменций в 16 странах, применявших препарат актовегина, по сравнения с 25 странами, где указанный препарат не применялся никогда. Показательно, что после опубликования указанных результатов в начале 2011 г. препарат актовегин и любые другие лекарственные препараты, изготавливаемые из тканей крупного рогатого скота, в том же году были немедленно запрещены в Канаде и США.
Сегодня надо признать, что проблема лечения прионных болезней остается нерешенной, и все многочисленные попытки применения в клинической практике антибиотиков, ацикловира, стероидов или тиамина при БКЯ неизменно заканчивались наудачей [34, 41]. Поэтому пока можно говорить лишь о перспективных препаратах, дающих основание для дальнейших исследований. К таким соединениям уже сегодня относятся: группа сульфатированных глюкозоаминогликанов, включающая пентозан полисульфат, каррагинан, декстрансульфат 500; полиеновый антибиотик амфотерицин В и его производные, антибиотик антрациклин, порфирины и фталоцианины, полиамины и некоторые другие. По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения, наиболее перспективными следует признать подходы, основывающиеся на результатах молекулярно-биологических исследований трехмерной структуры прионов. В настоящее время известно, что молекула нормального прионного белка PrPC состоит из четырех α-спиральных доменов, стабилизированных междоменными электростатическими взаимодействиями и S-S1-связью, в то время как в молекуле его инфекционной изоформы PrPSc два домена (Н3 и Н4) сохраняют свою первоначальную спирализованную форму, а два других (Н1 и Н2) превращаются в четыре β-тяжа, связанных друг с другом и с доменами Н3 и Н4 [35, 42]. Подобное превращение оказывается возможным под действием самой молекулы инфекционного прионного белка, а также в результате порой даже незначительных мутационных изменений в PrP-гене или, может быть, под воздействием каких-нибудь реакционно активных (например, фосфорорганических) соединений [43] (рис. 3).
Все возрастающий мировой интерес к проблеме прионов и прионных болезней связан не только с продолжающимся увеличением числа случаев заболеваний нвБКЯ людей и ТГЭКРС, но и с абсолютно новыми качествами самого возбудителя этих заболеваний.
К настоящему времени накапливается все больше данных о способности некоторых белков к изменению своей третичной и вторичной структуры даже без мутационных изменений, что свидетельствует об эссенциальной способности таких белков к патологической конформации [27]. Добавим, что появление других заболеваний, основанных на нарушениях третичной или вторичной структуры белков, позволило подразделить их на инфекционные и неинфекционные амилоидозы и ввести новое определение – «конформационные болезни» [43]. Есть основания полагать, что такие конформационные белки могут выполнять роль главных регуляторов в организме. Однако высказываемые иногда предположения о том, что прионы могут активно участвовать в процессе старения, являются ошибочными, т.к. известные сегодня белки, вызывающие кардинальные процессы старения, – гибель нейронов и глиоз [44], а также участвующие в угнетении нейрогенеза [45], – имеют молекулярную массу порядка 10 кДа, в то время как масса прионов больше.
Для того чтобы представлять себе место медленных инфекций в общем инфекционном ансамбле, не следует забывать, что медленная инфекция представляет собой частный случай персистенции возбудителя, которая (персистенция), кроме того, может выражаться как латентная или хроническая форма инфекционного процесса (табл. 5).
Несмотря на кажущуюся подробную рубрикацию форм, например вирусной персистенции, в интересах объективности необходимо помнить, что предлагаемая классификация не в состоянии предусмотреть и включить в себя все те не всегда ясные, но, тем не менее, безусловно существующие промежуточные и переходные формы взаимодействия вируса с хозяином, которые предлагает природа. Вместе с тем, было бы неверным считать, что выделенные в таблице формы инфекционного процесса носят обособленный характер. Напротив, как формы с непродолжительным пребыванием вируса в организме, так и формы, характеризующиеся персистенцией возбудителя, могут оказываться тесно связанными между собой, когда одна форма инфекционного процесса переходит в другую.
Хрестоматийным примером активации репродукции скрыто персистирующего вируса может служить вирус герпеса, под воздействием самых разнообразных факторов реализующий переход латентной инфекции в острую. Другим примером перехода латентной инфекции в хроническую является аденовирусная инфекция, имеющая широкое распространение. Наконец, пример перехода латентной инфекции в ее медленную форму мы встречаем при анализе бессимптомной персистенции в организме некоторых представителей паповавирусов (вирусы JC и ОВ-40), активация репродукции которых (например, под влиянием иммунодепрессии, вызванной либо тяжелым заболеванием, либо лекарственной терапией) может привести к развитию такой медленной инфекции, как прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия.
Что касается медленных инфекций, вызываемых прионами, то здесь мы сталкиваемся с несколько ограниченной, но сходной закономерностью, а именно – прионы не вызывают острого инфекционного процесса, но, вместе с тем, способны формировать латентную инфекцию, также характеризующуюся скрытой персистенцией возбудителя, в качестве которого выступает инфекционный прионный белок PrPSc. Впервые об этом сообщил Р.А. Карп [46]. Позднее бессимптомная инфекция скрепи была описана болгарскими и отечественными исследователями [47, 48].
Вместе с тем, инфекционный процесс, вызываемый прионами, может иметь не строго очерченную, но именно промежуточную форму. Примеры подобного рода были приведены недавно в описании 11 случаев так называемой «вариабельной протеаза-чувствительной прионопатии» – атипичного прионного заболевания, вызываемого инфекционным прионным белком, не устойчивым к действию протеазы К [49]. Как оказалось, все описанные случаи характеризовались гомозиготностью по 129 валиновому кодону [50].
Кроме приведенных в таблицах 1, 2, 4 и 6 медленных инфекций человека и животных, вызываемых вирусами и прионами, существует группа нозологических форм, каждая из которых по клиническому симптомокомплексу, характеру течения и исходу соответствует признакам медленной инфекции. Однако до сих пор нет точных данных об их этиологии. В связи с этим все нижеприведенные заболевания относят к категории так называемых медленных инфекций с предполагаемой этиологией [1].
Литература
1. Тимаков В.Д., Зуев В.А. Медленные инфекции. М.: Медицина, 1977. С. 7–17.
2. Sigurdsson B.// Brit. Vet. J. 1954. Vol. 110. P. 255–270.
3. Idem ibid. P. 307–322.
4. Idem ibid. P. 341–354.
5. Gajdusek D.C., Gibbs C.J. Slow, latent, and temperate virus infections; eds. D.C. Gajdusek, C.J. Gibbs, M. Alpers. Monograph. № 2. Washington, 1965. P. IX–X.
6. Sigurdsson B., Thormar H., Polson P.A. // Arch. ges. Vidusforsch. 1960. Vol. 10. P. 368–381.
7. Horta-Barbosa L., Fucillo D., Sever J. et al. // Nature. 1969. Vol. 221. P. 974.
8. Weller T.H., Neva F.A. // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1962. Vol. 3. P. 215–225.
9. Зуев В.А. Медленные вирусные инфекции человека и животных. М.: Медицина, 1988. C. 115–136.
10. Сuille J., Chelle P.L. C.R. // Acad. Sci. 1936. Vol. 203. P. 1552–1554.
11. Gajdusek D.C., Zigas V. // New Engl. J. Med. 1957. Vol. 257. P. 974–978.
12. Alpers M.P. // Am.J. trop. Med. Hyg. 1970. Vol. 19. P. 133–137.
13. Lampert P.W., Gajdusek D.C., Gibbs C.J. // Am. J. Pathol. 1972. Vol. 68. P. 626–646.
14. Hadlow W.J. // Lancet. 1959. Vol. 2. P. 289–290.
15. Gibbs C.J., Gajdusek D.C., Asher D.T. et al. // Science. 1968. Vol. 161. P. 388–389.
16. Alperovich A. // Eur. J. Neurol. 1996. Vol. 3. P. 500–506.
17. Brown P., Gibbs C.J., Rodgers-Johnson P. et al. // Ann. Neurol. 1994. Vol. 35. P. 513–529.
18. Duffy P., Wolf J., Collins G. et al. // New Engl. J. Med. 1974. Vol. 290. P. 692–693.
19. Bradley R. Prion Diseases; td. J. Collinge and M.S. Palmer. Oxford Univ. Press. 1997. P. 89–129.
20. Williams E.S., Young S. J. // Wildi Dis. 1980. Vol. 16. P. 89–98.
21. Gajdusek D.C. Virology; ed. B.N. Fiedds. New York,1985. P. 1519–1557.
22. Gajdusek D.C. Subviral Parthogenesis of Plants and Animals: Viroid and Prions. New York, 1985. P. 483–544.
23. Prusiner S.B., McKinley M.P., Groth D.F. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. 1981. Vol. 78. P. 6675–6679.
24. Prusiner S.B. // Science. 1982. Vol. 216. P. 136–144.
25. Bolton D.C., McKinley M.P., Prusiner S.B. // Scvience. 1982. Vol. 218. P. 1309–1311.
26. McKinley M.P., Bolton D.C., Prusiner S.B. // Cell. 1983. Vol. 35. P. 57–62.
27. Imran M., Mahmood S.V. // Virol. Journal. 2011. Vol. 8. P. 559.
28. Tobler J., Gaus T., Deboer P. et al. // Nature. 1996. Vol. 380. P. 639–642.
29. Harris D.A., Falls D.L., Johnson F.A. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. 1991. Vol. 88. P. 7664–7668.
30. Lugaresi E., Medori P., Baruzzi A. et al. // New Engl. J. Med. 1986. Vol. 315. P. 997–1003.
31. Boldin E., Capellari C., Provini F. et al. // J. Neurol. 2009. Vol. 256. P. 778–779.
32. Зуев В.А., Завалишин И.А., Ройхель В.М. Прионные болезни человека и животных. М.: Медицина, 1999. C. 136–142.
33. Bradley R. Prion Diseases; eds. J. Collinge, M.S. Palmer. Oxford, 1997. P. 89–129.
34. Покровский В.И., Киселев, Черкасский Б.Л. Прионы и прионные болезни. М.: Изд-во РАМН, 2004. C. 45–55.
35. Colby D.W., Prusiner S.B. Prions. // Cold Spering Harb. Perspect. Biol. 20011. Vol. 3. P. 1–22.
36. Chazot G., Brousolle E., Lapras C.I. et al. // Lancet. 1996. Vol. 347. P. 1181.
37. Collinge J., Palmer M. Prion Diseases; eds. J. Collinge, M. Palmer. Oxford, 1997. P. 18–55.
38. Parchi P., Saverioni D. // Folia Neuropathol. 2012. Vol. 50(1). P. 20–45.
39. Григорьев В.Б., Покидышев А.Н., Кальков С.Л. и др. // Вопр. вирусол. 2009. T. 5. P. 4–9.
40. Трубачева Е.С. Материалы 2-й Межрегиональной научно-практич. конф. «Тольяттинская осень». Тольятти, 2009. C. 296–299.
41. Brown H. // Antiviral. Chem. Chemother. 1990. Vol. 1. P. 75–83.
42. Gambetti P., Cali I., Notari S. et al. // Acta Neuropathol. 2011. Vol. 121 (1). P. 79–90.
43. Safar J.G. // Prion. 2012. Vol. 6(2). P. 108–115.
44. Зуев В.А., Игнатова Н.Г., Автандилов Г.Г. // Успехи геронтол. 2005. T. 17. C. 108–116.
45. Villeda S., Luo J., Mosher K. et al.// Natura. 2011. Vol. 477. P. 90–96.
46. Carp R.A. Int. Virol. 2nd int. // Congr. Virol. Budapesht. 1971. Karger. Basel. 1972. P. 210.
47. Haralambiev H., Ivanov I., Vesselinova A. // Zbl. Vet. 1973. Vol. 201. P. 201–209.
48. Ройхель В.М., Фокина Г. И., Кондакова Л.И. // Вопр. вирусол. 1997. № 5. C. 203–205.
49. Gambetti P., Dong Z., Yuan J. et al. // Annal. Neurol. 2008. Vol. 63. P. 697–708.
50. Zou W.Q., Puoti G., Xiao X. et al. // Annal. Neurol. 2010. Vol. 68. P. 162–172.
51. Bendheim P.E., Barry R.A., DeArmond S.J. et al. Antibodies to a scrapie prion protein // Nature. 1984. Vol. 310(5976). P. 418–421.
52. Ройхель В.М. Медленные болезни человека и животных, вызванные прионами // Природа. 2002. № 2.
