Прионные болезни: как аномальные белки вызывают дегенерацию мозга

Прионные болезни представляют собой группу редких, прогрессирующих и фатальных нейродегенеративных заболеваний, которые поражают как людей, так и животных. Их уникальность заключается в причине: в отличие от инфекций, вызванных вирусами или бактериями, эти состояния возникают из-за аномальных белков, называемых прионами. Эти белки способны вызывать неправильное сворачивание нормальных белков в головном мозге, что запускает каскад разрушительных изменений, приводящих к необратимой дегенерации мозговой ткани. Понимание этого механизма — ключ к осознанию всей серьезности и специфики данных патологий.

Что такое прионы и чем они отличаются от вирусов и бактерий

Чтобы понять суть прионных болезней, важно сначала разобраться в природе их возбудителя. Прионы — это не живые организмы. В отличие от бактерий, у них нет клеточной структуры, а в отличие от вирусов — нет генетического материала (ДНК или РНК). Прион — это особый вид белка, который присутствует в организме в нормальной, безвредной форме, известной как прионный белок PrPC. Он участвует в нормальных клеточных процессах, в частности, в работе нервных клеток. Проблема возникает, когда этот белок меняет свою пространственную структуру (конформацию) и превращается в патологическую, инфекционную форму — PrPSc.

Основное отличие аномального белка PrPSc от его нормального аналога заключается в его устойчивости к разрушению. Он не расщепляется ферментами организма и устойчив к высоким температурам, ультрафиолетовому излучению и стандартным методам дезинфекции. Но самое опасное его свойство — способность «заражать» здоровые белки. При контакте аномального PrPSc с нормальным белком PrPC последний также меняет свою структуру и становится патологическим. Это запускает цепную реакцию, ведущую к накоплению вредоносных белков в нервных клетках.

Механизм действия: как аномальный белок разрушает мозг

Процесс дегенерации мозга при прионных заболеваниях можно сравнить с эффектом домино. Все начинается с появления одного или нескольких аномально свернутых белков PrPSc. Их возникновение может быть спонтанным (случайная ошибка в организме), генетически обусловленным или результатом попадания извне.

Дальнейшее развитие событий происходит по следующему сценарию:

• Конверсия. Каждая молекула аномального белка PrPSc находит нормальную молекулу PrPC и заставляет ее изменить свою форму, превращая в себе подобную. Этот процесс идет по экспоненте, и количество патологических белков быстро нарастает.
• Агрегация. Аномальные белки PrPSc чрезвычайно липкие. Они начинают слипаться друг с другом, образуя устойчивые скопления — амилоидные бляшки. Эти скопления нарушают нормальную работу нервных клеток.
• Гибель нейронов. Накопление аномальных белков внутри и вокруг нейронов токсично. Оно нарушает транспорт веществ, передачу нервных импульсов и в конечном итоге приводит к апоптозу — запрограммированной клеточной гибели.
• Формирование губчатой структуры. Массовая гибель нейронов оставляет после себя микроскопические пустоты в ткани мозга. При исследовании под микроскопом мозг приобретает характерный вид, похожий на губку. Отсюда и второе название этой группы заболеваний — трансмиссивные губчатые энцефалопатии.

В результате этого процесса мозг буквально теряет свою массу и структуру, что необратимо сказывается на его функциях: памяти, мышлении, координации движений и поведении.

Основные типы прионных болезней у человека

Хотя механизм действия прионов универсален, заболевания, которые они вызывают, могут различаться по происхождению и клиническим проявлениям. Для лучшего понимания их можно классифицировать.

Вот краткая характеристика основных прионных заболеваний человека:

Пути передачи прионов: реальные риски и распространенные мифы

Страх перед прионными болезнями часто связан с непониманием путей их передачи. Важно четко разделять реальные риски и необоснованные опасения. Прионные заболевания не передаются воздушно-капельным путем, при рукопожатии, объятиях или использовании общей посуды. Риск заражения для населения в целом крайне низок.

Существует три основных пути возникновения прионных болезней:

1. Спорадический. Это самый частый путь, на который приходится около 85% всех случаев болезни Крейтцфельдта-Якоба. Заболевание возникает спонтанно, без видимой причины, в результате случайной трансформации нормального белка в аномальный.
2. Наследственный. Около 10-15% случаев связаны с мутациями в гене PRNP, который кодирует прионный белок. Эти мутации делают белок более склонным к неправильному сворачиванию.
3. Приобретенный. Это самый редкий путь. Заражение происходит при попадании аномальных прионов в организм извне. Это может случиться ятрогенным путем (через зараженные хирургические инструменты, трансплантаты твердой мозговой оболочки, инъекции гормона роста человека, полученного из гипофиза трупов) или алиментарным (употребление в пищу инфицированных продуктов, как в случае с вариантной БКЯ).

Современные методы стерилизации хирургических инструментов и строгий контроль за донорскими материалами и продуктами животноводства свели ятрогенные и пищевые риски к минимуму в большинстве стран мира.

Чем прионные болезни отличаются от других нейродегенеративных заболеваний

Хотя прионные болезни, как и болезни Альцгеймера или Паркинсона, связаны с накоплением патологических белков в мозге, между ними есть ключевые различия. Главное из них — это инфекционная природа прионов, то есть их способность к передаче.

Ниже представлена сравнительная таблица для наглядности:

Понимание этих различий имеет огромное значение. Хотя все эти заболевания приводят к дегенерации мозга, уникальная способность прионов к саморепликации и передаче ставит их в совершенно особую категорию патологий, требующих специфических подходов к профилактике и контролю.

Список литературы

1. Гусев Е.И., Коновалов А.Н., Скворцова В.И. Неврология: национальное руководство. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2018. — 880 с.
2. Покровский В.И., Киселев О.И., Черкасский Б.Л. Прионы и прионные болезни. — 2-е изд. — М.: Издательство РАМН, 2004. — 384 с.
3. Болезнь Крейтцфельдта-Якоба. Клинические рекомендации / Министерство здравоохранения Российской Федерации. — 2020.
4. Всемирная организация здравоохранения. Прионные болезни: информационный бюллетень. — Ноябрь 2023.
5. Prusiner S.B. Prions // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 1998. — Т. 95, № 23. — С. 13363–13383.