Прионные болезни нервной системы: как замедлить течение дегенеративного заболевания?

Дегенеративные заболевания ЦНС: общие понятия

Основными характеристиками группы дегенеративных заболеваний ЦНС являются следующие критерии:

  • заболевания начинаются незаметно, до их появления нервная система могла работать абсолютно нормально;
  • заболевания имеют постепенно прогрессирующее течение, могут длиться годы или десятилетия;
  • некоторые дегенеративные заболевания связаны с наследственными факторами и развиваются у нескольких членов одной семьи;
  • нейродегенеративное заболевание ЦНС характеризуется постепенной гибелью нейронов и заменой их глиальными элементами;
  • атрофические процессы на начальной стадии развития патологии возникают в каком-либо определенном участке одного из полушарий головного мозга; далее в периоде развернутой стадии дегенерации атрофия в головном мозге становится практически симметричной.

Различные заболевания ЦНС, список которых достаточно длинный, остаются на стадии изучения. Достоверно неизвестны причины возникновения атрофических процессов при нормальном функционировании нервной системы большую часть жизни человека. Тем не менее, существует ряд факторов, которые могут провоцировать дегенерацию головного мозга:

  • злоупотребление алкоголем, наркомания;
  • токсическое влияние пестицидов и гербицидов;
  • менингококковая инфекция;
  • вирусные энцефалиты;
  • дефицит витамина В12 и фолиевой кислоты.

Легкая мозговая дисфункция (ЛМД)

Легкая дисфункция головного мозга – это небольшое отклонение психического развития ребенка из-за ослабления ЦНС. Нарушение может произойти как в перинатальном периоде, так и после рождения. У новорожденного проявления незаметны, у грудничка может регистрироваться гиперактивность.

Лечение, как младенца, так и старшего ребенка, требует комплексного подхода. Облегчить симптомы можно путем установления правильного режима. Иногда рекомендуется фармакологическая терапия, но только после тщательной консультации с психиатром. Лекарства регулируют деятельность веществ в мозге, важных для поддержания внимания и концентрации.

Болезнь Альцгеймера

В ходе этого заболевания в нервных клетках скапливается избыточное количество белков, за счет этого нейроны разрушаются и их связи в полушариях коры головного мозга тоже. Вследствие этого заболевания пациента настигает слабоумие, другого исхода у болезни нет. Но оно не становится внезапным и неожиданным, предвестниками деменции является снижение памяти, рассеянность, плохая концентрация внимания. У пациента наблюдается дезориентация в пространстве, расстройство личности, он забывает о необходимости ухода за собой, приеме пищи, гигиене и пр. В этом случае могут наблюдаться с проблемы с ЖКТ из-за пропускания основных приемов пищи.

Пути заражения прионами

Существуют три способа заражения прионной инфекцией у взрослых или прионными белками:

  1. Наследственный. Происходит мутация генов в области 20 хромосомы. В норме участок 20 хромосомы отвечает за формирование нормального прионного белка. Если происходят нарушения в генной структуре, то возникают прионные заболевания. Механизм мутации, а также полные функции данного гена не изучены.
  2. Трансмиссивный или контактный. Прионы передаются от животного к животному или человеку. Прионная болезнь у взрослых развивается после употребления мяса зараженного животного, молока. Также белки передаются, если использовать ткани зараженного животного или человека (в том числе при переливании крови, пересадки биологических тканей). Количество прионов отличается от вида ткани. Наиболее опасной считается мозговая ткань. Поэтому прионные болезни были распространены на африканском континенте, в Индонезии по причине каннибализма и употребления в ритуалах мозга врага. На втором месте по вирулентности находятся препараты крови.

Возникают и спорадические (единичные) случаи заражения прионами. Причины этого явления не выяснены.

Овцы и людоеды

Первое «нашествие зомби» отмечено на рубеже XVII и XVIII веков, когда в Англии вовсю громыхала промышленная революция. Среди огромных стад, снабжавших шерстью быстрорастущие текстильные предприятия, то и дело стали попадаться «паршивые овцы». Напасть развивалась медленно, но неотвратимо: животные мучительно, до крови чесались об ограду, затем нарушалась координация движений, чаще и чаще случались судороги — через неделю-месяц все заканчивалось смертью.

Прионные болезни нервной системы: как замедлить течение дегенеративного заболевания?

Прошли столетия, Пастер описал бактериальные инфекции, а после работ Ивановского и Бейеринка появились представления и о вирусных заболеваниях. Но «почесуха овец», или скрейпи, оставалась загадкой. Все говорило о поражении мозга, ткани которого болезнь превращала в нечто, похожее на губку, изъеденную неровными порами. Но на вопрос о ее возбудителе специалистам оставалось лишь разводить руками: ни бактерий, ни вирусов найдено не было. Зато нашлись у скрейпи последователи.

В одном и том же 1920 году, но независимо друг от друга, Ганс Крейтцфельдт и Альфонс Якоб описали неизлечимое и неумолимое поражение нервной системы человека. Возникая по неизвестной причине, обычно в пожилом возрасте, болезнь часто начиналась проблемами со сном и ослаблением когнитивных функций, развивалась потерей координации движений и деменцией, а несколько лет спустя венчалась параличом и функциональными нарушениями, окончательно несовместимыми с жизнью. Ткани мозга снова напоминали губку — и снова никаких следов возбудителя.

Наука
Дикий секс: как это делают дикобразы, ленивцы, осьминоги и другие

Прионные болезни нервной системы: как замедлить течение дегенеративного заболевания?
Структура «здорового» белка PrPC содержит участок из трех альфа-спиралей и двухцепочечного антипараллельного бета-слоя. У «больной» формы PrPSc этот домен образован преимущественно бета-слоями. Такую структуру можно назвать «заразной»: ее появление стимулирует нормальные молекулы PrPC переходить в такую же аномальную форму PrPSc. Поодиночке мономеры PrPSc не существуют и складываются в весьма устойчивые амилоидные образования из десятков, сотен и тысяч частиц. Расщепляясь на фрагменты, эти образования распространяются и «инфицируют» новые молекулы PrPC.

Важно  Задержка психического развития: причины, классификация, коррекционные занятия для детей с ЗПР

Редкое заболевание могло изучаться еще долго и неторопливо, не создавая особенного ажиотажа, если бы у него не обнаружился странный родственник в противоположной части света. В начале 1954 года чиновники Новой Гвинеи, тогда еще бывшей частью Австралии, составили отчет, в котором сообщали о вспышке диковинной местной болезни куру. «Первым признаком надвигающейся смерти становится слабоумие, за которым следует общая слабость вплоть до неспособности самостоятельно стоять на ногах, — говорилось в сообщении. — На следующем этапе жертва лежит, не в силах даже принять помощь, пока, наконец, не наступит гибель». Описанием болезни занялись медики Винсент Зигас и Карлтон Гайдушек, выяснившие, что поражает она лишь одно из новогвинейских племен, форе, выделяющееся среди соседей своим пристрастием к каннибализму. Вряд ли можно считать эту традицию какой-то особенно жестокой: существование в условиях серьезного дефицита жизненных ресурсов порождает и не такие обычаи. Так что после смерти аборигена форе его родственники поедали останки, причем по традиции мясо доставалось мужчинам, а женщины и дети довольствовались остальным, в том числе и мозгом. Как правило, заболевали именно они, причем мозг поражался в первую очередь: губчатая масса переродившейся нервной ткани была все той же, что и при скрейпи овец, и при болезни Крейтцфельдта-Якоба. Так что вскоре врачи решили, что имеют дело с медленной вирусной инфекцией, которая поражает нервную ткань и передается алиментарным путем (как «зомбированность»), через поедание больного мозга. Только вот выделить вирус снова никак не удавалось.

При болезни Альцгеймера мозг видит старое как новое

Накапливая в себе токсичные альцгеймерические белки, нейроны мозга начинают мешать друг другу работать.

При нейродегенеративных болезнях – таких, как болезнь Альцгеймера – в нейронах мозга накапливаются токсичные белковые комплексы. Эти токсичные комплексы мешают жить и работать нейронам, и, как считается, ослабление памяти при болезни Альцгеймера происходит как раз потому, что в мозге погибают нейроны, отвечающие за хранение информации.

(Иллюстрация: denisismagilov / Depositphotos)

Прионные болезни нервной системы: как замедлить течение дегенеративного заболевания?

Однако, как показывают эксперименты сотрудников Немецкого центра нейродегенеративных болезней, здесь всё происходит немного сложнее. Исследователи заставляли подопытных мышей изучить некое новое место, где те никогда не были, при этом одни мыши были здоровы, а у других в нейронах накапливались альцгеймерические белки. Спустя несколько дней мыши снова оказывались в том же месте, и здоровые животные его сразу вспоминали, а те, у кого накапливались альцгеймерические белки, вели себя так, как будто они тут впервые. И дело было не в гибели нейронов, отвечающих за память места. Нервным клеткам памяти мешали другие нервные клетки, те, которые анализируют новый опыт. За активностью нейронов в мышином мозге следили с помощью специальной микроскопии, которая позволяет наблюдать клетки вживую, и всё выглядело так, как если бы нейроны нового опыта своим шумом мешали работать нейронам памяти – образно говоря, мозг пытался принять старое за новое.

Тогда здоровым и альцгеймерическим мышам ввели в нейроны новизны вещество, позволявшее активировать или отключать нервные клетки по желанию исследователей. В статье в Nature Neuroscience

говорится, что когда у здоровых мышей активировали нейроны новизны в старом и знакомом месте, они начинал и вести себя так, как будто они это место видят впервые. А если у альцгеймерических мышей у нейронов новизны активность подавляли, то мыши узнавали старое место, то есть вели себя как обычные здоровые животные.

Конечно, эти эксперименты ставили всё-таки на мышах, чья «болезнь Альцгеймера» лишь до некоторой степени похожа на человеческую. Кроме того, нейроны при болезни Альцгеймера действительно гибнут, что, несомненно, сказывается и на памяти, и на других когнитивных функциях. Однако вполне вероятно, что здесь имеют место и другие процессы, что память нарушается в том числе и потому, что в мозге рассогласовываются процессы управления группами нейронов. И, возможно, симптомы болезни можно до некоторой степени ослабить, если не давать нейронам мешать друг другу.

Обнаружение прионов

Классические методы обнаружения патогенов, основанные на реакции на антитела, с прионами практически не работают. Из-за того, что прион состоит из белков организма-хозяина и зачастую связан с другими молекулами иммунного ответа на прионы практически нет.

До недавнего времени методика обнаружения прионов у лабораторных мышей предполагала месяцы исследований. Сейчас разработано несколько способов быстрого обнаружения прионов. Одни из них циклическая амплификация прионной формы белка (PMCA). В основе метода идет механизм прионной репликации, позволяющий в короткие сроки увеличить концентрацию прионов до точки обнаружения. Это позволяет изучать природу возникновения прионов и их распространения.

Диагностика

В настоящее время активно идет поиск новых методов диагностики нейродегенеративных заболеваний, которые смогут подтвердить диагноз еще до клинического проявления болезни.

Важно  Классификация инсультов: типы ишемического и виды геморрагического инсульта

Ранняя диагностика нейродегенеративных заболеваний на доклиническом этапе способна увеличить шансы пациента на более эффективное лечение

Однако в настоящее время подобные процедуры не внедрены в практическую медицину. Основными консультативными и лабораторно-инструментальными методами подтверждения гибели нейронов являются:

  • компьютерная и магнитно-резонансная томография;
  • позитронно-эмиссионная томография;
  • исследование биохимических показателей крови;
  • ангиография;
  • консультации кардиолога, оториноларинголога, офтальмолога;
  • нейропсихологическое исследование.

Прионные болезни нервной системы: как замедлить течение дегенеративного заболевания?

Для выявления заболеваний с поражением нервно-мышечного аппарата используют электронейромиографию и игольчатую миографию. Оценивается скорость передачи нервного импульса, ирритация переднероговых нейронов и само мышечное волокно.

Диагностические методы обследования

На ранних сроках нейродегенеративные заболевания имеют схожесть в проявлении симптоматики и различные виды невозможно отличить. Но диагностика затрагивает не только сбор данных о клинических проявлениях, но и изучение наследственности и генетической предрасположенности к образованию проблемы. С помощью специальных тестов проводится анализ, а для того, чтобы исключить онкологические болезни, травмы используют инструментальные и лабораторные методы исследования. Наиболее распространенными помощниками в построении диагноза являются данные: КТ и МРТ, ПЭТ, ангиографии, УЗИ, ЭКГ, исследование уровня концентрации нейромедиаторов и пр.

Характер и степень проявлений зависят от многих формирующих болезнь факторов, от стадии заболевания, очага локализации, вида патологического процесса. В большинстве клинических случаев у пациента развиваются проблемы с опорно-двигательным аппаратом, появляется дрожь тела, тремор, нарушение походки и ригидность. Далее наступает другой характер нарушений, потеря памяти и спад интеллектуальной деятельности.

Прионные болезни нервной системы: как замедлить течение дегенеративного заболевания?

Диагностика

Диагностика прионных болезней основана на обнаружении когнитивных расстройств, их прогрессирующем развитии, и уже на промежуточной стадии развития – не специфических нарушений ЭЭГ, постепенно переходящих на специфические паттерны (burst suppression pattern) с миоклониями в клинической и ЭМГ картине, эпилептическими приступами.

В спинномозговой жидкости присутствует только белок 14-3-3.

При спорадической форме болезни Крейцфельдта-Якобса МРТ на взвешенном изображении Т2 демонстрирует гиперинтенсивность в базальном и хвостовом ядре. При новом варианте заболевания она присутствует в пульвинарном таламусе, имеет форму клюшки.

Тестирование ДНК поможет выявить генетические и семейные формы расстройств, что означает выявление мутации E200K.

Подтверждением клинико-диагностического заключения являются иммуногистохимическое и нейрогистологическое исследование ткани головного мозга.

Демонстрируется:

  • типичная нейроцитарная вакуолизация;
  • спонгиоматозная дегенерация нейропилы;
  • потеря нервных клеток;
  • астроглиоз;
  • наличия скрепи-ассоциированных фибрилл в пораженном мозге.

Прионные болезни нервной системы: как замедлить течение дегенеративного заболевания?

Возникновение прионов

Как белки, свернутые в определенной форме, не имеющие своего собственного генома, могут выступать в качестве патогенных агентов? Являются они самостоятельными патогенами или это всего лишь сбой метаболизма в организме? Как возникают новые штаммы прионов, приводящие к заболеваниям не генетического характера? На эти вопросы науке только предстоит найти ответы.

На сегодняшний день известно, что прионы — это скопление белков PrP, связанных в определенной последовательности. В отличие от нормальных белков PrP в организме, прионы свернуты повторно. Захватывая здоровый белок PrP, прион вызывает его повторное свертывание. Тем самым запуская процесс собственной репликации аналогично захвату генома здоровой клетки геномом вируса.

Исследования

Ученым удалось достаточно быстро установить, почему болеют папуасы. Выяснилось, что заболевают только те из них, кто участвовал в ритуальном поедании тел погибших от куру родственников. Согласно местным верованиям того времени, дети должны были обязательно отведать мозга умершего, считалось, что от этого у них прибавится ума. Неизвестно, прибавлялось ли у детей от этого ума, но все малолетние, участвовавшие в таких трапезах, обязательно оказывались зараженными куру.

Особенно масштабные исследования развернулись с агентом скрейпи. Для начала определили его размеры, они оказались стандартными для вирусов – 17–27 нанометров. После этого вирусологи всего мира стали разбираться в свойствах неизвестного возбудителя заболевания, и тут их ждали сюрпризы. Оказалось, что инфекционный агент совершенно невосприимчив к формалину, пепсину и трипсину, не реагирует на ферменты, разрушающие ДНК и РНК, устойчив к кипячению, ультрафиолетовому излучению и… проникающей радиации! С такими вирусами ученым сталкиваться еще не приходилось.

Фото: M24.ru/Александр Авилов

Больше того, возбудителя заболевания никак не удавалось увидеть в электронный микроскоп, что было уж совсем странно. В то время ученые уже умели распознавать вирусные частицы намного мельче, чем 17 нанометров, но вирус скрейпи (почесуха) так никто и не увидел – наблюдали лишь фрагменты клеточных мембран.

Еще одной интересной загадкой оказалось всякое отсутствие иммунного ответа организма больных. Организм людей, больных куру, и овец, страдавших от скрейпи, никак не реагировал на течение заболевания. При обычных болезнях, вроде гриппа и простуды, в организме увеличивается синтез интерферона (отвечает за иммунитет), что ведет к быстрому выпуску антител, которые соединяются с вирусными частицами и растворяют их. Ученые пытались обнаружить признаки хоть каких-либо антител, но потерпели неудачу.

Отчаявшиеся исследователи начали выдвигать гипотезы, что возбудителем является не вирус, а молекула полисахарида или же белка, но подтверждения эта версия так и не нашла. Ученые топтались на месте, пока в 1982 году американский невролог Стэнли Прузинер не заявил об открытии нового класса инфекционных агентов – прионах.

Важно  Пентоксифиллин для восстановления циркуляции крови

Суммация в озбуждения в центральной нервной системе

Следующей особенностью центральной нервной системы, впервые открытой И. М. Сеченовым, является ее способность суммировать поступающие возбуждения. Эта особенность заключается в

том, что если нанести афферентному волокну одиночное подпороговое раздражение, то центральная нервная система на такое раздражение не ответит и рефлекторной реакции не наступит. Если же нанести быстро несколько следующих друг за другом подпороговых раздражений, то центральная нервная система ответит возбуждением и наступит соответствующий рефлекторный акт.

Чем объяснить, что подпороговые импульсы, каждый из которых не был в состоянии вызвать возбуждение, поступая друг за другом в быстром темпе, вызывают возбуждение? Данное явление объясняется свойствами нервного центра, где каждое поступившее возбуждение вызывает ряд изменений, в частности повышает возбудимость нервного центра.

Последующие раздражения, если они довольно часты, попадают в период повышенной возбудимости и, суммируясь, становятся достаточными для возникновения волны возбуждения. Примером подобной суммации может служить чиханье, которое рефлекторно наступает только в результате длительного раздражения рецепторов, заложенных в слизистой оболочке носа, накопившейся слизью, частицами пыли или другими раздражающими веществами.

Зачем нужны прионы?

В 70-е годы прошлого века два английских исследователя – Паттисон и Джебет – изучали на мышах действие вещества под названием купризон. В нормальных условиях оно связывает в организме ионы меди. Животным включили купризон в обязательную диету с целью посмотреть, какое действие он произведет на грызунов. И поразились! После 30 с лишним дней купризоновой диеты совершенно здоровые до этого мыши превратились в тяжелобольных. Причем все признаки заболевания полностью отвечали симптомами скрепи. Часть мышей, участвовавших в эксперименте, вскрыли и посмотрели – оказалось, что в головном мозгу животных произошли абсолютно те же изменения, что и при прионных болезнях.

Возник вопрос: а что если купризон мышам больше не давать? Попробовали – и через несколько дней грызуны выздоровели. Уже через 30 дней у них исчезли и вызванные купризоном изменения в мозговой ткани.

Спустя много лет было выяснено, что прионы весьма и весьма похожи на положительно заряженные частицы двухвалентной меди. И изменения, которые они вызывают в организме, практически идентичны. Таким образом, исследователи сделали вывод о том, что в нормальном состоянии прионы отвечают за оборот металлов, в частности меди. Но эти данные пока остаются лишь гипотезой.

Фото: ТАСС/Станислав Красильников

Еще одна группа американских исследователей принялась копать в другом направлении. Им удалось получить данные, что прионы помогают клеткам мозга прикрепляться друг к другу и участвуют в передаче сигналов внутри клетки. Это означает, что отсутствие прионов или их дефекты не позволяют клеткам мозга получать сигнал о других клеток, что ведет к развитию тяжелых нарушений в работе нервной и других систем организма.

Но самым интересным является предположение о том, что прионы участвуют в механизмах клеточного старения. Не секрет, что долгое время прионные болезни относили к группе старческих болезней, потому что вызываемые ими изменения весьма сходны с другими заболеваниями (вроде болезни Пика, Альцгеймера и других неврологических недугов). Наличие прионной инфекции как бы подталкивает организм к ускоренному старению. Естественно, это ставит очень важный вопрос: если лекарство от таких болезней будет найдено, не станет ли оно своеобразным ключом к долголетию или даже бессмертию организма? Но ответ на этот вопрос пока дать невозможно, поскольку функции прионов изучены еще недостаточно хорошо.

Факторы риска развития инфекций

Фактор риска заболеваний с генетической точки зрения – наличие определенной последовательности оснований в определенном месте гена, кодирующего белок.

Высокий риск формирования инфекционных прионов и прионных болезней представляют операции с загрязнением тканей и трансплантацией от пациента с присутствующей инфекцией.

Недоказанный риск – потребление тканей больного животного. Здесь важен фактор токсичности приона, его свойства выживать при воздействии температуры, в несколько раз превышающей температуру кипения воды. Животноводство без потребления продуктов не является рисковым.

Наиболее опасные (заразные) из пораженного организма – мозг (ЦНС), мозговые оболочки, роговица (глаз), кровь, лимфатические органы. Мышцы и другие органы представляет намного меньший риск, но не исключают его.

Оцените статью
Добавить комментарий