Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів

Огляд дає загальне уявлення про виникнення епідемії невідомого раніше захворювання BSE (бичача губкоподібна енцефалопатія) серед великої рогатої худоби в Англії, а також знайомить з гіпотезами походження захворювання та його зв'язком з уже відомим захворюванням овець – скрейпі. В огляді узагаль...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	1999
Автор:	Кемпбелл, П.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1999
Назва видання:	Биополимеры и клетка
Теми:	Обзоры
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/156321
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів / П.Η. Кемпбелл // Биополимеры и клетка. — 1999. — Т. 15, № 2. — С. 93-102. — Бібліогр.: 25 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-156321
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1563212019-07-05T17:39:00Z Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів Кемпбелл, П.Н. Обзоры Огляд дає загальне уявлення про виникнення епідемії невідомого раніше захворювання BSE (бичача губкоподібна енцефалопатія) серед великої рогатої худоби в Англії, а також знайомить з гіпотезами походження захворювання та його зв'язком з уже відомим захворюванням овець – скрейпі. В огляді узагальнено сучасні наукові поняття про природу інфекційного агента, а також представлено докази на користь існуючої гіпотези, згідно з якою причиною захворювання є конформаційні зміни білка пріону. Обговорюються також докази того, що BSE може передавати ся людині з подальшим розвитком захворювання, аналогічного відомій нервовій хворобі Крейцфільда-Якоба. Обзор дает общее представление о возникновении эпидемии неизвестного ранее заболевания BSE (бычья губкоподобная энцефалопатия) крупного рогатого скота в Англии, а также знакомит с гипотезами происхождения заболевания и его связью с уже известным заболеванием овец – скрейпи, В обзоре обобщены современные научные понятш о природе инфекционного агента, а также представлены доказательства в пользу существующей гипотезы, согласно которой причиной заболевания являются конформационные изменения белка приона. Обсуждаются также доказательства того, что BSE может передаваться человеку с дальнейшим развитием заболевания, аналогичного известной нервной болезни Крейцфильда-Якоба. The background to the epidemic of BSE among cattle in the United Kingdom is described as are the possible origins of the disease and its relationship to scrapie in sheep. Although the epidemic in cattle is virtually over there is evidence of the transmission of the infectious agent to humans to produce a new variant of Creutzfeld-Jacob disease. The current status of our understanding of the molecular biology of the infectious agent is described as is the evidence in support of the protein, only, prion, hypothesis. Study of the glycoforms of the prions supports the view that BSE has been transmitted to humans. 1999 Article Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів / П.Η. Кемпбелл // Биополимеры и клетка. — 1999. — Т. 15, № 2. — С. 93-102. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.00050C http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/156321 577.322.7:578.89 uk Биополимеры и клетка Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Обзоры Обзоры
spellingShingle	Обзоры Обзоры Кемпбелл, П.Н. Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів Биополимеры и клетка
description	Огляд дає загальне уявлення про виникнення епідемії невідомого раніше захворювання BSE (бичача губкоподібна енцефалопатія) серед великої рогатої худоби в Англії, а також знайомить з гіпотезами походження захворювання та його зв'язком з уже відомим захворюванням овець – скрейпі. В огляді узагальнено сучасні наукові поняття про природу інфекційного агента, а також представлено докази на користь існуючої гіпотези, згідно з якою причиною захворювання є конформаційні зміни білка пріону. Обговорюються також докази того, що BSE може передавати ся людині з подальшим розвитком захворювання, аналогічного відомій нервовій хворобі Крейцфільда-Якоба.
format	Article
author	Кемпбелл, П.Н.
author_facet	Кемпбелл, П.Н.
author_sort	Кемпбелл, П.Н.
title	Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів
title_short	Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів
title_full	Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів
title_fullStr	Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів
title_full_unstemmed	Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів
title_sort	коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	1999
topic_facet	Обзоры
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/156321
citation_txt	Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів / П.Η. Кемпбелл // Биополимеры и клетка. — 1999. — Т. 15, № 2. — С. 93-102. — Бібліогр.: 25 назв. — укр.
series	Биополимеры и клетка
work_keys_str_mv	AT kempbellpn korovâčagubkopodíbnaencefalopatíâskazkorív
first_indexed	2025-07-14T08:24:03Z
last_indexed	2025-07-14T08:24:03Z
_version_	1837611335794294784
fulltext	ISSN 0233-7657. Биополимеры и клетка. 1999. Т. 15. № 2 ОБЗОРЫ Коров'яча губкоподібна енцефалопатія — «сказ» корів П. Η. Кемпбелл Відділ біохімії і молекулярної біології, Університетський коледж Лондон Говерстрит, Лондон, WC1E6BT Огляд дає загальне уявлення про виникнення епідемії невідомого раніше захворювання BSE (бичача губкоподібна енцефалопатія) серед великої рогатої худоби в Англії, а також знайомить з гіпотезами походження захворювання та його зв'язком з уже відомим захворюванням овець — скрейпі. В огляді узагальнено сучасні наукові поняття про природу інфекційного агента, а також представлено докази на користь існуючої гіпотези, згідно з якою причиною захворювання є конформаційні зміни білка пріону. Обговорюються також докази того, що BSE може передавати- ся людині з подальшим розвитком захворювання, аналогічного відомій нервовій хворобі Крейц- фільда-Якоба. Вступ. До 1985 року мало хто з біохіміків Великої Британії добре знав про дегенеративну хворобу овець, відому під назвою скрейпі (scrapie). Ця хвороба існує у Великій Британії майже 200 років, але раніше не помічали, що вона може передавати- ся людям, тому дослідження в цій палу зі проводи- лися досить повільно. Щоб знайти природу збудни- ка, названого «повільним вірусом», Британський уряд фінансував дослідження, хоча на досить скро- мному рівні. Схожі роботи проводилися і в інших країнах. Ситуація кардинально змінилася у 1985 році після події на фермі в провінції Кент,. де було зареєстровано невідому досі хворобу, яку назвали «сказ корів». Після року зволікань було виявлено, що вона призвела до біологічної проблеми величез- них розмірів і була пов'язана саме з харчуванням людей і тварин. Хоча центром небезпеки залиша- лася Велика Британія, деякі випадки були за- фіксовані в Швейцарії, а сама подія знайшла від- голосок у цілому світі. Нижче наведено спробу узагальнити дослід- ження, котрі допомогли зрозуміти природу і мож- ливі наслідки цієї проблеми, яка починається з опису епідеміології «сказу» корів, чи губкоподібної енцефалопатії (Bovine Spongiform Encephalopa- © П. Н. КЕМПБЕЛ, 1999 thy — BSE), з подальшим оглядом стану дослід- жень на сьогоднішній день. Далі ви також зро- зумієте, що ж спільного між скрейпі овець та BSE великої рогатої худоби і яким чином все це сто- сується здоров'я людини, ознайомитеся з етіо- логією хвороби і її можливою терапією. Детальніше це питання висвітлено в попе- редніх оглядах [1—4]. Епідеміологія. Сфера дії інфекційної енцефало- патії. Симптомами скрейпі є подразнення шкіри, викликані порушеннями в нейрональних клітинах, що примушує тварин тертися об огорожі та стіни. Це і обумовите назву хвороби (scrape — скребти, скоблити (англ.)). Той факт, що випадки скрейпі були зареєстровані в багатьох країнах Європи та Північної Америки, але не виявлені в США та Австралії, свідчить про нечутливість деяких: порід овець до захворювання. Щодо шляхів передачі захворювання, то виявилося, що хвороба може бути прищеплена здоровим тваринам через внут- рішньочерепну ін'єкцію екстракту мозку хворих тварин. Крім тою, інші види тварин, наприклад кози, виявилися також чутливими до інфекції, хоча після першого пасажу інфекційного матеріалу з мозку овець козам інкубаційний період тривав набагато довше, ніж для овець, та зменшувався після подальших пасажів. Цей так званий видовий бар'єр є дуже важливою характеристикою хвороби і він тим триваліший, чим більша еволюційна 93 КЕМПБЕЛЛ П. Η. відстань між донором та реципієнтом. Ще в 1961 р. було встановлено, що скрейпі здатна передаватися також мишам та китайським хом'ячкам, тому саме їх і використовували як лабораторні тварини для вивчення цієї хвороби. Зічас та Гайдушек описали схожу хворобу, у людей відому під назвою куру, що розповсюджена серед аборигенів племені Форе з Папуа Нової Гвінеї. Її симптоми дуже нагадували хворобу Крей- цфільда-Якоба (CJD) — нервового захворювання, яке дуже рідко зустрічається в світі як результат спонтанної мутації. Було встановлено, що її роз- повсюдження серед аборигенів пов'язане з ритуаль- ним канібалізмом, адже за звичаєм аборигени пої- дали мозок померлих родичів. Згаданий звичай відійшов у минуле, але виявилося, що навіть тепер, майже через ЗО років, приблизно 10 чоловік кож- ного року помирає від куру. Щоб підтвердити цю гіпотезу, Гайдушек прищеплював шимпанзе та ін- шим приматам суспензію з мозку хворого, ураже- ного куру. Інфіковані шимпанзе помирали через 1—5 років. За ці дослідження Гайдушек у 1976 році одержав Нобелівську премію. Крім куру, відомо ще дві хвороби людей з подібними патологіями, які отримали назви хворо- ба Герстмана-ІІІтраусслера-Шенклера (GSS) і фа- тальна родинна інсомія (FFI). Хронологія епідемії коров'ячої губкоподібної енцефалопатії. Як вже згадувалося, у 1985 році з'явилися перші повідомлення про подібне захво- рювання у корів. У науковій літературі ця хвороба отримала назву коров'ячої губкоподібної енцефало- патії. При дослідженні померлих тварин виявляли- ся вражені секції мозку губчастої форми звідки і походження назви хвороб]!. Число випадків BSE катастрофічно зростало, що спонукало вчених до пошуку причин захворю- вання. Ситуація з розповсюдженням інфекційної енцефалопатії на початку 80-х років відображена в табл. І, а в табл. 2 наведено критичні дати епідемії. Таблиця 1 Розповсюдження інфекційної енцефалопатії (відомості на 19,45 рік) Таблиця 2 Хронологія епідемії BSE Вид Hassi ениефалопаїіі Вівці Скрейпі Люди Куру в Новій ГвінеГ Хвороба Крейцфільда-Якоба (CJ D) Хвороба Герстмана-Штрауслера-Шейнкера (GSS) Фатальна сімейна інсомія (FI7I) Корови Коров'яча губкоподібна енцефалопатія (BSE) Розповсюдження епідемії і 985 BSE вперше зареєстрована клінічно 1986 Хвороба ідентифікована як губкоподібна енцефалопатія 1987 Почалися перші епідеміологічні дослідження, які встано- вили, що причиною епідемії BSE є використання у тва- ринництві високобілкових харчових домішок тваринно- го походження 1988 Створено робочу группу Саусвуда Впроваджено заборону на використання MBM Знищено всю інфіковану велику рогату худобу 1989 Висновки группи Саусвуда: ризик захворювання для людини віддалений; кількість випадків захворювання великоТ рогатої худоби на BSE має досягти 17000— 25000 Заборона на вживання у їжу людини деяких внутрішніх органів тварин 1991 Європейський Союз забороняє експорт з Англії тварин віком більше 6 місяців Перший випадок BSE серед котів Заборона на вживання усіх внутрішніх органів тварин 1992 Епідемія BSE досягає 36681 випадків на рі:< 100000 зареєстрованих випадків BSE Всі тваринні харчові домішки вилучені з вживання в їжу вівцям і великій рогатій худобі Перші три випадки смерті серед людей від захворюван ня, схожого на BSE Підозри на зв'язок між BSE та nCJD Європейський Союз забороняє експорт британської яло- вичини Заборона на продаж м'яса разом з кістками у зв'язку з інфекційністю спинного мозку Під підозрою опинилися білкові дієтичні домішки для худоби, що виготовлялися з м'яса та кісток, хворих тварин. Цей корм (МВМ — meat and bone meal) використовується для годування високомо- лочних дійних корів, і подібна практика існувала в багатьох країнах. Виявилося, що з різних причин метод виготовлення MBM у Великій Британії у 80-х роках було змінено: гідрокарбонатну обробку жирів зменшено, а додаткову обробку паром для видалення органічних розчинників скасовано. Пі- зніше MBM був заборонений, а в 1988 році було сформовано робочу групу під керівництвом Саусву- да для розслідування причин захворювання. Протя- гом 1988 року вона випустила деякі рекомендації. 94 Рік КОРОВ'ЯЧА ГУВКОІІОДІВНА ЕНЦЕФАЛОПАТІЯ — «СКАЗ» КОРІВ Рис. 1. Кількість випадків і рік клінічного прояву BSE: а — з 1986 по 1997 рік; б — прогнозована кількість випадків у 1997—2001 pp. а остаточний звіт був написаний у 1989 році. Група підтвердила підозри відносно корму MBM і реко- мендувала знищити всю уражену худобу. На той час вважалося, що причиною хвороби великої рогатої худоби є зараження від овець, хворих на скрейпі, через МВМ, але пізніше цю гіпотезу було відкинуто. Хоча скрейпі овець була відома протягом 200 років і випадків захворювання людей не було зареєстровано, все ж група Саусвуда зробила висновок, що передача BSE від хворих тварин людині можлива. Британський уряд взяв до уваги ці висновки і, можливо, завдяки цьому людство вбереглося від епідемії BSE. Було заборо- нено годівлю худоби домішками тваринною поход- ження (МВМ), а хворих тварин знищено, однак це не стосувалося свиней і курей. Повну ж заборону було запроваджено лише в 1996 році. Це поясню- валося тим, що багато хто до кінця не усві- домлював важливості такого заходу, і навіть інколи тваринні домішки, що призначалися птахам, згодо- вували худобі. Невдовзі було також заборонено споживання людьми головного, спинного мозків та інших внутрішніх органів тварин, а м'ясокомбінати були зобов'язані знищити весь тваринний спинний мозок, який у них зберігався. Оскільки ще не було остаточно доведено передачу захворювання людям, то рекомендовані заходи виконувалися нерегуляр- но. А між тим число випадків BSE серед великої рогатої худоби драматично зростало, що відобра- жено на рис. 1 [5 ]. Кількість випадків захворюван- ня досягла 180000. Підраховано, що приблизно 1 млн голів великої рогатої худоби було інфіковано в Великій Британії, кілька сотень випадків — у Швейцарії, поодинокі випадки реєструвалися і в інших країнах світу. Загалом 2 млн голів великої рогатої худоби було знищено, оскільки в уражених стадах знищували і хворих, і здорових тварин. Британський уряд виплатив компенсацію ферме- рам більш ніж мільярд фунтів стерлінгів, але на жаль, біля 54000 інфікованих тварин таки потрапи- ло у їжу людям. Передача BSE іншим видам тварин та лю- дині. Засоби щодо контролю розповсюдження BSE принесли вагомі результати, і кількість захворю- вань почала зменшуватися. Як передбачається, у 1998 році можливе виникнення 1741 випадку, у 1999 році — 641 і в 2000 році — лише 235 випадків. Після 1987 року поодинокі випадки захворю- вання на BSE були зареєстровані і серед інших видів тварин, зокрема, різних копитних у зоопар- ках, а в 1991—серед котів. Останнє викликало особливий інтерес: вперше захворіли м'ясоїдні тва- рини. У скою чергу зросла актуальність питання можливості захворювання на BSE людей. 95 КЕМГШВЛЛ П. Η. Рис. 2. Смертність від CJD у Британії з 1970 по 1995 роки: 1 — родинна; 2 — спорадична та 3 — інтрогенна форми CJD Що стосується CJD, то, крім куру, розрізняють ще три різних типи захворювання (табл. 3). Пер- ший, спорадичний (випадковий), є найзагальнішим і вражає, як правило, за невідомим принципом людей похилого віку. Такі хворі проживають по всьому світі. Другий, родинний, тип являє собою аутосомне домінантне захворювання і зустрічається досить рідко. Для з'ясування його природи прово- диться велика кількість генетичних досліджень. Поява третього, інтрогенного, типу захворювання пов'язана з використанням препаратів гормонів серед дітей з дефектами росту, виготовлених з кадаверного мозку, і як наслідок — поява випадків захворювань на CJD у дітей в ряді країн. У Великій Британії 1908 дітей пройшли курс лікування гормо нами росту, після чого було зареєстровано 10 випадків захворювання на CJD. Діаграма частоти різних типів CJD у Великій Британці представлена на рис. 2. Аналіз цих даних дозволяє зробити висновок, що до 1995 року розповсюдження CJD у Великій Британії відбувалася за міжнародним сце- нарієм і лише пізніше проявився ще один тип CJD. У серпні 1995 року перша молода людина у віці 19 років померла від CJD, після чого було зафіксовано ще рад смертельних випадків у па- цієнтів віком біля 29 років. Мозок у них характе- ризувався патологічними змінами, що нагадували такі мозку корів, інфікованих BSEs і були цілком відмінними від змін мозку людей, які померли від спорадичного типу CJD. У березні 1996 року, коли 10 молодих людей померли від CJD, британський уряд, за порадою свого наукового комітету, засвід- чив появу нового варіанта CJD (nvCJD), причиною якого, найімовірніше, є інфікування BSE в резуль- таті споживання інфікованої яловичини. З огляду на довгий інкубаційний період nvCJD — 5—10 років (вказана цифра грунтується на припущенні, що найвища вірогідність споживан- ня інфікованого м'яса припадає на період з 1980 по 1988 рік, коли ще не було впроваджено заборону на МВМ) жодних достовірних оцінок ймовірного масштабу епідемії на nvCJD не може бути зробле- но, однак, за прогнозами, кількість випадків може сягнути тисяч. На щастя, найгірші прогнози пре збільшення частоти захворювань у людей не здій- снюються, оскільки на сьогодні вона складає лише один випадок на місяць, а загальна кількість ви- падків — 23. Переважаюча більшість їх спостері- галися у Великій Британії, і лише кілька випадків було зареєстровано у Франції. 96 КОРОВ'ЯЧА ГУВКОІІОДІВНА ЕНЦЕФАЛОПАТІЯ — «СКАЗ» КОРІВ Можливе походження BSE. Як уже згадувало- ся, спочатку існувала думка, що причиною BSE є передача збудника скрейпі великій рогатій худобі разом із МВМ. Пізніше ж було встановлено, що BSE можна експериментально прищепити вівцям, хоча симптоми хвороби і були більше схожі на BSE, ніж на скрейпі. Таким чином, можна зробити висновок, що скрейпі і BSE є дві різні хвороби, але дуже схожі за своєю етіологією і, скоріш за все, викликаються збудником однієї природи. BSE у овець та nvCJD у людей більше нагадували симп- томи BSE великої рогатої худоби, аніж скрейпі овець. Найобгрунтованішою є гіпотеза, за якою BSE виникла в результаті мутації у корів, а вико- ристання хворих тварин для приготування MBM стало причиною широкого розповсюдження хворо- би. SaraviOM етіологія цього захворювання нагадує таку вже відомого куру. Заходи безпеки. Незважаючи на те, що на сьогодні не виявлено випадків захворювання на BSE серед овець, на споживання мозку цих тварин було розповсюджено заборону: адже існує мож- ливість появи збудників хвороби в їхньому голо- вному та спинному мозках. Хоча нейропатології не є імунологічним пато- генезом, існують докази того, що імунна система причетна до розповсюдження збудника в організмі від периферії до мозку [6]. Миші з природженим імунодефіцитом (SCID-mice чи RAG knockout mice) не інфікувалися при підшкірному введенні збудни- ка BSE, але при прямій ін'єкції в мозок симптоми хвороби проявлялися. Отіке, кров стає потенційно небезпечною, саме тому в Англії припинено змішування донорської крові та виробництво лікарських препаратів з вже змішаної крові. В майбутньому планується впрова- дити відокремлення лімфоцитарної фракції із до- норської крові, призначеної для переливання лю- дям. Відкриття і дослідження збудника •хвороби. Завдяки тому, що збудник скрейпі може інфі- кувати лабораторних мишей, було досить детально досліджено його природу. Так, на сьогоднішній день відомо, що він є стійким до дії формаліну і має розміри малого вірусу (пікорнавірус). Резуль- тати іррадіаційного аналізу свідчать про те, що розміри збудника скрейпі менші за будь-який відо- мий вірус і він більше схожий на рослинні віріони, хоча на відміну від останніх у його складі не виявлено нуклеїнових кислот, що пояснює стій- кість збудника до дії нуклеаз. Інша важлива харак- теристика — це термостійкість збудника. Так, було встановлено, що він зберігає свою інфекційність навіть при температурах кипіння і дезактивується лише прогріванням до 121 °С. Стає зрозумілим, чому збудник виживає в процесі приготування MBM і найімовірнішим тут є те, що широке роз- повсюдженням хвоіюби серед тварин пояснюється змінами у технології приготування МВМ. Однією з важливих характеристик збудника скрейпі є його резистентність до протеолітичних ферментів, а саме — до протеїнази К. Можливо, цим пояснюється той факт, що при передачі BSE збудник не руйнується ферментами деструкції у кишковому тракті великої рогатої худоби І овець. Але оскільки худоба і вівці є травоїдними тварина- ми, то, вірогідно, механізм руйнування тваринних білків у них інший, ніж у м'ясоїдних. Поки що це питання на стадії вивчення, але якщо це й справді так, то ферменти людини теж здатні руйнувати збудник BSE в кишковому тракті, що досить оп- тимістично. Працюючи з с арійським золотистим хом'яч- ком, Пруснер дійшов висновку, що основним ін- фекційним агентом скрейпі є гідрофобний білок з високою спроможніс:тю до полімеризації. Саме він впровадив назву пріон, що в перекладі — бідко- воподібна інфекційна частка [7], і згодом виділив з мозку хворих тварин білок, котрий отримав назву «головний білок пріону». За ці дослідження в 1996 році Пруснер одержав Нобелівську премію. Таким чином народилася гіпотеза—«тільки білок». Структура пріону. Первинну структуру біоло- гічно активного пріону було розшифровано і вона представлена на рис. 3. Молекула пріону має сиг- нальний пептид на N-кінці, який відсутній в ак- тивному (зрілому) білку. На С-кінці знаходиться глікозил фосфатиди л інозит (GPI), який використо- вується для прикріплення до плазматичної мембра- ни клітин. Активний пріон має молекулярну масу 33—35 кДа і розщеплюється протеїназою K до білка з молекулярною масою 27—ЗО кДа. Викори- стовуючи олігонуклеотидний зонд, синтезований на основі амінокислотної послідовності N-кінцевого домена, був клонований ген пріону, що кодує білок масою 27— 30 к Да. Саузерн-блот-аналіз ДНК нор- мального та інфікованого мозку виявив єдиний ген з ідентичними рестрикційними фрагментами. Крім того, кількість пріонової мРНК була приблизно однакова як в мозку хворих на скрейпі хом'ячків, так і в інших нормальних тканинах. За допомогою антитіл до пріонового білка було показано, що вміст пріонів в інфікованому мозку більший, ніж у нормальному. Цікаво, що обробка екстракту з інфі- кованого мозку протеїназою K призводила до появи протеолітичної форми 27—ЗО кДа. у той час як в екстрактах із здорового мозку спостерігалася повна деградація пріонового білка. 97 КЕМПБВЛЛ П. Η. Рис. 3. Схематичне зображення 230-амінокислотного ланцюга білка PrP людини з визначенням місцезнаходження сайтів мутацій, асоційованих з виникненням GSS (102, 105, 117, 198 та 217). Сигнальний пептид з N'-кінця відсутній у зрілій формі білка. На С-кінці знаходиться гліколіпід, що служить для закріплення бика на клітинній мембрані (мято з [24]) Отже, можна зробити висновок, що нормальні тканини також містять пріонові білки, котрі не відрізняються від інфекційних за амінокислотною послідовністю, але з якихось причин дуже чутливі до дії протеаз і не мають інфекційних властиво- стей. Нормальний білок будемо позначати як PrPc, а інфекційний — PrPsc. Походження інфекційного пріону. Базуючись на відомостях про структуру та властивості пріону, виникла гіпотеза стосовно появи інфекційного прі- ону внаслідок конверсії (переродження) нормаль- ного пріону в його інфекційну ({юрму. Цю гіпотезу було експериментально підтверджено. Виявилося, що миші з блокованим геном пріону зовсім не чутливі до інфекції. Більш того, чутливість повер- талася після розблокування гена пріону і була значнішою в гомозиготних тваринах, ніж в гетеро- зиготних [8 ]. Запропоновано два можливих шляхи конверсії нормального пріону в його інфекційну форму (рис. 4). Щодо першого, то передбачалося, що завдяки якомусь механізмові PrPsr зв'язується з PrPc і таким чином стимулює цілий ряд кон- версій. За другою гіпотезою, PrPsc та PrPc знахо- дяться у клітині у зворотній рівновазі. Поява яко- гось стимулу призводить до зв'язування цих білків і як наслідок — до кристалізації. Третинна структура пріону. У первинній структурі обох білків відмінностей немає, а стій- кість до протеїнази К, очевидно, не визначається ступенем глікозилювання, оскільки обидва білки мають по два сайти глікозилювання. Виходячи з цього зусилля були спрямовані на порівняння тре- тинної структури. Білок не змогли кристалізувати, тому ця робо- та була проведена за допомогою Я MP (ядерного магнітного резонансу) та КД (кругового дихро- їзму). Модель структури PrPc представлено на рис. 5. Отримати модель PrPsc було досить важко, оскільки цей білок нерозчинний, а після денату- рації позбавляється своїх інфекційних властиво- стей. Було визначено відсоток α-спіралей в обох білках. Виявилося що PrPc містить 43 % а-саі- ралей і 3 % /3-складок, у той час як PrPsc — 34 % α-спіралей і 43 % Д-складок. Базуючись на цих моделях, було створено модель PrPsc (рис. 5) і на її основі зроблено припущення, що такий великий вміст /З-складок і зумовлює стійкість до протеїнази К. Повну третинну структуру білка PrPsc було отримано за допомогою ЯМР (рис. 6) 19 J. Ці дані дуже подібні до змодельованих і вказують на на- явність великого вільного спірального ланцюга на N-кінці PrPc, що перетворюється у Д-складку в молекулі PrPsc. Для вивчення конверсії нормального пріону в інфекційну форму були створені модельні системи на основі тваринних [10] та дріжджових [11] екстрактів. Таким чином, пріон не є виключно тваринним білком. Отже, той факт, шо первинна структура не є вирішальним критерієм, який де- термінує третинну структуру, більше не дивує після відкриття молекул шаперонів, тому зако- номірно, що є відомості про втручання білка X [12, 13 ] у конверсію нормального пріону. Чи є білок X шапероном, ще залишається з'ясувати. В усякому разі є підстави вважати, що не лише PrPsc від- повідальний за інфекційність: адже ні ренатурова- ний після денатурації, ні рекомбінантний білок не мають інфекційних властивостей. Таким чином, на сьогодні поки що неможливо отримати in vitro інфекційну форму пріону. Мутації та поліморфізм пріонів. Багато зу- 98 КОРОВ'ЯЧА ГУВКОІІОДІВНА ЕНЦЕФАЛОПАТІЯ — «СКАЗ» КОРІВ Рис. 4. Схема конверсії PrP в PrP с: а — перша гіпотеза передбачає взаємодію білка PrP s c з PrP c і перетворює останній на PrP s c; б — альтернативна гіпотеза, згідно з якою необхідний каталізатор, за участю якого інфекційний PrP спричиняє швидку полімеризацію молекул, що призводить до самореплікації інфекційного агента [25] силь було докладено для дослідження ефекту му- тацій на білку PrPc у випадку CJD. Немає сумніву в тому, що родинний CJD асоціюється зі спе- цифічними мутаціями і що в спорадичному CJD вони відіграють не останню роль. Детальніше це описано в [14]. Дуже сприятливим для захворю- вання є поліморфізм PrP по 129-му положенню, де розміщується Met чи Val. В усіх випадках хворі 99 КЕМГШБЛЛ П. H Pmc. 5. Модель третинної структури PrP (α) PrP s c (б) Рис. б. Третинна структура зрілого мишачого PrP (домен 23—231) за даними ЯМР [9]. Крапки вказують на 98 амі- нокислотних залишків N-KiHiieBOXO фрагмента (23—120), що має тенденцію до формування спіралеподібної структури [9] nvCJD були гомозиготами по Met в 129-му поло- женню. Крім того, і для спорадичної форми хворо- би такий генотип був найрозповсюдженішим. Глікозильовані форми пріонів. Якщо до очище- ного PrPsc додати протеїназу К, то після електро- форезу і імуноблотингу з використанням антисиро- ватки проти PrPc виявляються три білкові смуги. Дві основні відповідають глікозильованим білкам, модифікованим до різного ступеню сіаловою кисло- тою, а третя, найменша за молекулярною масою, відповідає неглікозильованому білку. На швидкість міграції білків у гелі, як було помічено раніше, також впливає поліморфізм в 129-й позиції. Кол- лінг перевірив вплив обробки протеїназою K на електрофоретичну поведінку PrPsc з мозку мишей, інфікованих за різних умов. Перші результати були опубліковані в липні 1996 р. і підтверджені пізніше (рис. 7) [15]. На цьому рисунку видно відмінність білків скрейпі і BSE, в той час як різниці між білками BSE та nvCJD не спосте- рігається. Такі результати було отримано вперше і вони підтверджували гіпотезу стосовно походження nvCJD від BSE [15—17]. Крім того, гіпотеза Кол- лінга, яка визначала BSE як причину nvCJD, була підтверджена трансмісією BSE в макак, внаслідок чого у тварин розвивалася схожа з nvCJD нейропа- тологія [18]. Типи скрейпі та BSE. Протягом інтенсивної роботи з вивчення скрейпі на вівцях стало зро- зумілим, що є багато типів захворювання, які відрізняються терміном інкубаційного періоду, по- ведінкою тварин та патологією мозку. Так, було виявлено і описано біля 20 типів скрейпі. Схожим методом дослідницька група в Едінбурзі виявила різні типи BSE в людських та тваринних ор- ганізмах і встановила, що всі параметри для nvCJD збігаються з характерними рисами BSE [19]. Якщо припустити, що білкова гіпотеза ін- фікуючого агента вірна, то інфекційність залежить в першу чергу від трансмодифікацій PrPc, в ре- зультаті якої формується специфічна третинна структура і PrPc перетворюється на PrPsc. Отже, різним типам скрейпі або BSE мають відповідати різні модифікації PrPsc, що передаються у спадок тваринам, які є генетично стабільними. Беручи до уваги останні досягнення з вивчення структури білків і генів, досить важко зрозуміти, як це може здійснюватися. Крім того, той факт, що всі випадки nvCJD були виявлені у пацієнтів, гомозиготних по Metl29, свідчить про те, що поліморфізм також впливає на ймовірність перетворення PrP1 у PrPsc. Створення моноклональних антитіл до PrPsc. Дуже важливим для вивчення пріонів було ство- рення моноклональних антитіл, котрі можуть роз- пізнавати нормальну та інфекційну форми білка PrP [20]. Миші з блокованим геном (PrP-null) були імунізовані рекомбінантними коров'ячими 100 КОРОВ'ЯЧА ГУВКОІІОДІВНА ЕНЦЕФАЛОПАТІЯ — «СКАЗ» КОРІВ Рис. 7. Глікозильовані форми пріонів. Вестерн-блот аналіз різ- них типів пріонів демонструє характерну електрофоретичну поведінку глікозильованих форм PrP s c 1 що успадковується на- віть після декількох пасажів інфекційного агента у різних видах тварин. Товсті стрілки показують успішне інфікування. Чорним показані основні гліколітичні форми. Маленькі стрілки вказують на підвищену рухливість у порівнянні з типом 1. Трансгенні миші — трансгенні за геном PrP людини [17] PrP. Отримані моноклональні антитіла 15ВЗ були здатні розпізнавати бичачі, мишачі та людські PrPsc, але не реагували з PrPc . Було картовано три поліпептидних сегменти PrP як епітопи 15ВЗ. Мо- жливість використання таких антитіл дозволить ідентифікувати наявність PrPBSB у великої рогатої худоби ще до появи клінічних симптомів BSE, адже існують дані, що пріони можна виявити в сироватці крові інфікованих задовго до клінічних проявів хвороби. Прогнози, Незважаючи на те, що епідемія BSE у Великій Британії згасає, виникнення епідемії nvCJD залишається ймовірним. Біохімікам важко погодитися з тим, що захворювання викликаються лише білками, тому багато хто з вчених зали- шається прихильником тієї думки, що нуклеїнові кислоти також входять до складу інфекційного агента. Насправді, пріонова гіпотеза «тільки білок» ще остаточно не підтверджена, але також не було жодного повідомлення про залучення нуклеїнових кислот. Нея'ясованим на сьогодні лишається також, чому у мишей, яким вводили екстракт мозку інфі- кованої великої рогатої худоби BSE, нейролопічні симптоми хвороби проявлялися, і смертність була більше ніж SS %, але в їхньому мозку Px1P знаходили лише після кількох пасажів, коли інфек- ційний агент якимось чином адаптувався до нового господаря [21]. Це підтримує думку про те, що, крім пріонів, у інфекційності відіграють важливу роль і інші фактори, та підтверджується таїм фак- том, що відношення молекул PrPbc до інфікованих утворень є лише 1:100000. На жаль, дуже мало відомо про шлях утворення амілоїду та детальний клінічний розвиток захворювання. Таким чином, лишається ще багато чого дізнатися про механізми розвитку патології, на що вказано в останніх огля- дах [22, 23]. Щодо тваринництва, то насамперед необхідно ретельніше підходити до розробки раціону харчу- вання тварин у сільському господарстві, а також ні в якому разі не забу вати про те, що на сьогодні ще розповсюджені серед тварин такі хвороби, як скре- йпі. а тим більше, що можливе використання хворих тварин у їжу людей, навіть якщо це і визнано безпечним. Величезні витрати на знищен- ня хворих на BSE тварин є тому пересторогою. На сьогодні запропоновано різні шляхи виходу з ситуації і не тільки через страх перед епідемією на nvCJD, а й через ге, що досить важко погодити- ся з тим, що саме пріон викликає енцефалопатії. До цього часу залишається невизначеною роль нормального PrPc у клітині. Якщо він не має важливої фізіологічної функції, тоді можна було б запропонувати шляхом генетичних маніпуляцій вивести худобу без гена PrPc, але це коштувало б неймовірно дорого. Найперспективнішим щодо створення лікарських препаратів проти BSE та nvCJD є HCiuiyrK шляхів пригнічення трансформації нормального клітинного пріону в його інфекц ійну форму, тому вивчення модельних систем на бак- теріях і дріжджах є дуже доречним і важливим. П. Н. Кемпбелл Г у б к о п о д о б н а я энцефалопатия коров — «бешенство» коров Резюме Обзор дает общее представление о возникновении эпидемии неизвестного ранее заболевания BSE (бычья губкоподобная энцефалопатия) крупного рогатого скота в Англии, а также знакомит с гипотезами происхождения заболевания и его 101 КЕкШБЕЛЛ П. Η. связью с уже известным заболеванием овец — скрейпи. В обзо- ре обобщены современные научные понятия о природе инфек- ционного агента, а гпакже представлены доказательства в пользу существующей гипотезы, согласно которой причиной заболевания являются конформационные изменения белка при- она. Обсуждаются также доказателхтства того, что BSE может передаваться человеку с дальнейшим развитием забо- левания, аналогичного известной нервной болезни Крейцфиль- да- Якоба. P. Campbell Bovine spongiform encephalopathy (BSE) — mad cow disease Summary The background to the epidemic of BSE among cattle in the United Kingdom is described as are the possible origins of the disease and its relationship to scrapie in sheep. Although the epidemic in cattle is virtually over there is evidence of the transmission of the infectious agent to humans to produce a new variant of Creutzfeld- Jakob disease. The current status of our understanding of the molecular biology of the infectious agent is described as is the evidence in support of the protein only, prion, hypothesis. Study of the glycoforms of the prions supports the view that BSE has been transmitted to humans. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Hunter G. JX Scrapie and Mad Cow Disease.—New York: Vantage press, 1993. 2. Prions Prions Prions / Ed. S. B. Prusiner.—Heidelberg: Springer, 1996. 3. Update on BSC.—London: Royal Soc., 1997. 4. Smith C., Collinge J. Molecular pathology of prion disease / / Esssiys Biochem.—1995.—29.—P. 157—174. 5. Donnelly C. A., Ghani A. C., Ferguson N. M., Anderson R. M. Resent trends in the BSE epidemic / / Nature.—1997.— 389 —P. 903. 6. Klein M. A. A crucial role fcir B cells in neuroinvasive scrapie / / Nature —1997.—390.— P. 687—690. 7. Prusiner S. B. Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie / / Science.—1982.—216.—P. 136—144. 8. Bueler H. J. Mice devoid of PrP are resistant to scrapie / / Cell.—1993.—73,—P. 1339—1347. 9. Riek R., Hornemann S., Wider G., Glockshuber R., Wuthrich K NMR characterization of the fuli-leingth recombinant murine prion protein, mPrP (23-231) / / FEBS Lett.—1997.—413,— P. 282—288. 10. Raymond G. J., Hope, Kocisko D. A. Molecular assessment of the potential transmissibilities of BSE and scrapie to humans / / Nature.—1997.—388.—P. 285—288. 11. Paushkin S. V. In vitro propagation of the prion like state of yeast Sup 35 protein / / Science.—1997.—277.—P. 381—383. 12. Prusiner S. B. Prion diseases and the BSE crisis / / Science.— 1997.—278.—P 245—251. 13. Hegde R. S. A transmembrane form of the prion protein in neurodegenerat ive disease / / Science. —1998.—279.— P. 827—834. 14. Parchi P. Molecular basis of phenotypic variability in sporadic Creutzfeldt-Jakob disease / / Ann. Neurol.—1996.—39,— P. 767—778. 15. Collinge J., Sidle K. L., Meads J., Ironside J., Hill A. F. Molecular analysis of prion strain variation and the aetiology of «new variant» CJD / / Nature.—1996.—383.—P. 658—690. 16. Hill A. F. The same prion strain causes vCJD and BSE 11 Nature.—1997.—389.—P. 448—450. 17. Aguzzi A., Weissmann C. A suspicious signature / / Nature.— 1996.—383.—P. 666—667. 18. Lasmezas C. I. BSE transmission to macaques / / Nature.— 1996.—381.—P. 743—744. 19. Bruse Μ. E. Transmission to mice indicate that «new variant» CJD is caused by the BSE agent / / Nature.—1997.—389.— P. 498—501. 20. Korth C. Prion (PrPSc)-specific epitope defined by a mono- clonal antibody / / Nature.—1997.—390.—P. 74—77. 21. Lasmezas C. I. Transmission of the BSE agent to mise in the absence of detectable abnormal prion protein / / Science.— 1997.—275.—P. 402—405. 22. Aguzzi A., Weissmann C. Prion research: The next fronties / / Nature.—1997.—389.—P. 795—798. 23. Chesebro B. BSE and prions: Uncerlaiiities about the agent / / Science.—1998.—279.—P. 42—43. 24. Transmissible spongiform encephalopaties: a summary of pre- sent / / Knowledge and Research.—London: HMSO, 1994.— 50 p. 25. Mestel R. Putting prions to the test (news) Ii Science. — 1996.—273.—P. 184—189. УДК 577.322.7:57S.89 Надійшла до редакції 11.06.98 102

Коров'яча губкоподібна енцефалопатія – «сказ» корів

Репозитарії

Схожі ресурси