Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ПРИОННЫЕ ИНФЕКЦИИ: ГУБКООБРАЗНАЯ ЭНЦЕФАЛОПАТИЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Научная статья
Вангели С.В.
Надточей Г.А.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.86.8.013
Выпуск: № 8 (86), 2019
Опубликована:
2019/08/19
PDF

ПРИОННЫЕ ИНФЕКЦИИ: ГУБКООБРАЗНАЯ ЭНЦЕФАЛОПАТИЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Научная статья

Вангели С.В.1, *, Надточей Г.А.2

1 ORCID: 0000-0002-3585-1679;

2 ORCID: 0000-0003-4295-3400;

1, 2 ФГБНУ «Федеральный научный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной ветеринарии имени К.И.Скрябина и Я.Р.Коваленко Российской академии наук», Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (sergeyvangeli[at]mail.ru)

Аннотация

Прионные болезни - это группа трансмиссивных нейродегенеративных заболеваний животных и людей. Болезни имеют длительные инкубационные периоды, быстро прогрессируют с момента клинического начала заболевания. Все прионные болезни смертельны и эффективных способов их лечения нет. Наиболее опасной прионной инфекционной болезнью является губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота. В данной работе проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по вопросам, посвященным изучению свойств возбудителя, их структуры, механизмов возникновения и распространения патогенного приона.

Ключевые слова: прионный белок, патогенность, губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота.

PRION DISEASES: BOVINE SPONGIFORM ENCEPHALOPATHY

Research article

Vangeli S.V.1, *, Nadtochei G.A.2

1 ORCID: 0000-0002-3585-1679;

2 ORCID: 0000-0003-4295-3400;

1, 2 FSBI FNC VIEV RAS named after K.I. SKRYABIN and Ya.R. Kovalenko, Moscow, Russia

* Corresponding author (sergeyvangeli[at]mail.ru)

Abstract

Prion diseases are a group of transmissible neurodegenerative diseases of animals and humans. These diseases have long incubation periods, but progress rapidly from the moment of the clinical onset of the disease. The most dangerous prion infectious disease is bovine spongiform encephalopathy. In this paper, an analytical review of the modern scientific, technical, regulatory, methodological literature on issues related to the study of the properties of the pathogen, their structure, mechanisms of the emergence and spread of the pathogenic prion has been carried out.

Keywords: prion protein, pathogenicity, bovine spongiform encephalopathy.

Прионные болезни - это группа трансмиссивных нейродегенеративных заболеваний животных и людей. Болезни имеют длительные инкубационные периоды, быстро прогрессируют с момента клинического начала заболевания. Все прионные болезни смертельны и эффективных способов их лечения нет. Наиболее опасной прионной инфекционной болезнью является губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота.

ГЭП КРС представляет опасность и для человека вызывая одну из форм болезни Крейцфельда – Якоба приводящую к постепенным прогрессированием необратимых поражений ЦНС, приводящих к летальному исходу заболевшего человека. Инкубационный период при ГЭП КРС длится от 2 до 8 лет, первые симптомы проявляются в возрасте 4-5 лет. Продолжительность заболевания варьирует от 2 недель до 1 года и более [3], [4], [15]. Болезнь имеет генетико-инфекционную этиологию и характеризуются аккумуляцией в головном мозге патологической изоформы (PrPSc) клеточного прионного белка PrPc. У заболевшего скота возникают поведенческие дефекты (боязливость, частое облизывание носа, нервозность, повышенная пугливость, страх, агрессивность, скрежетание зубами), нарушения двигательной функции (скованная походка, тремор мышц, развивается атаксия тазовых конечностей, залеживание), также снижаются молочная продуктивность и упитанность. Перечисленные нарушения прогрессируют и неизбежно приводят к летальному исходу.

Изменения выражаются поражения дегенеративного типа в центральной нервной системе гибели нейронов, накоплении амилоидных бляшек, нейроцитопатологических изменений цитоплазмотических мембран с двусторонней симметричной вакуолизацией нейронов как внутри тела, так и в цитоплазменном отростке. Вакуолизация часто сопровождается гипертрофией астроцитов и астроглиозом и приводят к формированию так называемого губкообразного состояния мозговой ткани [7], [8], [15].

Губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота впервые диагностировали в 1986 году в Великобритании и в течении года она охватила практически всю территорию Великобритании.

Не смотря на запрет введенный правительством Великобритании в 1988г. на кормление жвачных животных белков содержащими кормами, приготовленными из органов и тканей жвачных животных; всех животных с подозрением на губкообразную энцефалопатию коров подлежали убою и уничтожению [10], [11].

К сожалению, с годами список стран, зарегистрировавших у себя случаи ГЭП КРС, постепенно увеличивался и несмотря на предпринимаемые меры помимо Великобритании, болезнь вскоре были зарегистрированы вo Франции, Германии, Швейцарии, Италии, Португалии, Ирландии, Нидерландах, Дании, Греция, Япония, Израиль, Канаду США, Омане, Китае и на Фолклендских островах а также страны Восточной Европы: Словению, Словакию, Чехию, Польшу и Финляндию, достигнув непосредственной близости границ Российской Федерации.

Такая сложная эпизоотическая ситуация связана прежде всего с тем, что возбудитель относится к новому, ранее не известному науке классу, принципиально отличающихся от всех ранее известных типов патогенов. Вызываемый им патологический процесс развивается с вовлечением неизвестных пока механизмов, и все наработанные ранее методы, используемые в инфекционной патологии, оказались бессильными для выявления доклинических прижизненных стадий болезни и выявление самого патогена [1].

Сам возбудитель болезни устойчив к воздействию химических и физических факторов. Он поддается инактивации воздействием сильных щелочей и активного хлора, но только в концентрациях, которые мало приемлемы для технологического оборудования и окружающей среды.  Возбудитель инактивируется только при температуре свыше 600С, однако технологические методы сжигания биологических материалов не гарантирует отсутствия рассеивания в окружающей среде, вследствие процессов испарения воды и досушивания материала перед фронтом его горения.

Самым опасным биологическим свойством возбудителя ГЭП КРС является его способность преодолевать межвидовые барьеры. К нему оказались восприимчивы все виды семейства жвачных животных (буйволы, овцы и др.), а также семейства кошачьих (кошки, пумы, тигры и т.д.), в экспериментальных условиях болезнь передается свиньям, обезьянам, овцам, козам и многим видам лабораторных животных [3], [4], [6].

Клинические признаки ГЭП КРС у овец неотличимы от скрепи. Эти болезни можно различать только по анализу биопроб на мышах. Этиологическим агентом ГЭП КРС является прион - инфекционная белковая частица, которая не содержит нуклеиновой кислоты. Теорию приона, как этиологического агента этих болезней, сформулировал в 1982 г. Стенли Прузинер, профессор Калифорнийского уневерситета (США), за вклад в изучение прионов которому в 1997г. была присуждена Нобелевская Премия в области физиологии и медицины.

Изоляты приона, выделенные при этих патологиях, относятся к одному гликотипу, характеризующемуся высоким уровнем гликозилирования, а их негликозилированные резистентные к протеазе фрагменты проявляют одинаковую электрофоретическую подвижность [10], [11].

Механизм накопления инфекционного прионного белка в зараженном организме сегодня точно не известен. Имеющиеся сведения о том, что это посттрансляционный процесс, указывают на то, что инфицирующий прионный белок вызывает в здоровом организме трансформацию нормального прионного белка в его инфекционную форму за счет конформационных изменен [7], [8]. Инфекционный прионный белок не синтезируется заново, а накапливается за счет превращения нормального клеточного белка в инфекционный [5], [6], [10].

До настоящего времени нет единого мнения о происхождении возбудителя. Остаются неясными вопросы патогенеза болезни, путей передачи возбудителя, неясны возможные резервуары инфекции в природе.

В 1996г. впервые установили способность возбудителя ГЭП вызывать у человека одну из форм болезни Крейтцфельда — Якоба, т.е. губкообразной энцефалопатии у людей [9], [11], [14]. В октябре 1997г. этот факт был признан доказанным. Причиной заболевания стало употребление продуктов и сырья переработки от крупного рогатого скота, инфицированного агентом ГЭП в пищу человеком, при использовании вакцин, медицинских и косметических препаратов в производстве которых были использованы сыворотка крови и биологический материал взятый от больных животных.

До введения профилактических мер, зараженное мясо коров периодически употребляли в пищу более миллиарда человек, поэтому существует риск резкого увеличения заболевания среди людей [5], [6]. Кроме того, результаты большого количества анализов миндалин и аппендикса человека в Великобритании свидетельствуют о том, что может быть большое число бессимптомных индивидуумов, которые являются положительными для ассоциированного с болезнью прионного конвектора, PrP Sc [13].

По данным ECJDSN на в 12 странах мира от возбудителя ГЭП КРС, полученного с зараженными продуктами, умерло 228 человек, причем в 2016 году в Великобритании зарегистрирован первый случай смерти больного, ген прионного белка которого в 129 кодоне был гетерозиготен, что может свидетельствовать о вероятном отсутствии генетической устойчивости людей к данному возбудителю.

Несмотря на успехи в борьбе с эпизоотией ГЭП КРС, изучение болезни и её возбудителя остается одной из важных и актуальной задачей нашего времени. Остаются неясными многие вопросы патогенеза болезни, путей передачи возбудителя, нет единого мнения о происхождении возбудителя. неясны также возможные резервуары инфекции в природе.

Прижизненной диагностики прионных заболеваний в мире нет, установление диагноза на ГЭП КРС включает: изучение клинических признаков, эпизоотологической ситуации, проведение патогистологических, электронно-микроскопических и иммунохимических (иммуноблотинг) исследований, проведение биопробы на лабораторных животных. Патогистологический метод основан на выявлении спонгиозных изменений в головном мозге, причем поражения должны не носить признаков воспалительной реакции. Разработаны методы выявления в мозговой ткани устойчивого к протеолитическим ферментам, воздействия тепла (автокловирования) патогенного прионного белка, с помощью иммуногистохимии, иммуноблотинга, а также электронной микроскопии - в виде специфических фибрил .

Заключение

Таким образом наличие прионных инфекций у животных, возможность передачи приона PrPsc человеку ставит перед ветеринарией и медициной вопрос о безопасности не только мясных продуктов, но и всех биологических препаратов, получаемых из животного сырья и используемого в ветеринарии, медицине и парфюмерии. ГЭП КРС представляет реальную угрозу животноводству страны и имеют социальное значение. Поэтому главной задачей ветеринарной науки, является создание способов тестирования, которые позволяют проводить прижизненную диагностику и выявлять патогенные прионы при минимальной концентрации. Решение этих задач требует мобилизации усилий научных и практических специалистов при безусловной государственной поддержке.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Надточей Г.А. Губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота: эпизотическая ситуация и неотложные задачи ветеринарной науки и практики / Надточей Г.А. РацВетИнформ. 2003. №4 С.7-82
  2. Гусева Е.В. Губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота / Гусева Е.В., Сатина Т.А., Рыбаков С.С.- Владимир: ВНИИЗЖ, 1997.- 91 с.
  3. Надточей Г.А. Клинические симптомы и патогистологические изменения у коз при экспериментальном заражении возбудителем губкообразной энцефалопатии крупного рогатого скота / Надточей Г.А., Вангели С.В., Степнова С.Н. и др. Инфекционные болезни. 2017. Т. 15. № S С. 193.
  4. Надточей Г.А. Экспериментальная инфекция губкообразной энцефалопатии крупного рогатого скота / Надточей Г.А., Вангели С.В., Стаффорд В.В., Вьюшинский П.А. Ветеринария и кормление. 2018. № 6. С. 8-11.
  5. Зуев В.А. Прионные болезни человека и животных / Зуев В.А., Завалишин И.А., Ройхель В.М. – М.: Медицина, 1999. C. 136–142.
  6. Покровский В.И. Прионы и прионные болезни / Покровский В.И., Киселев О.И., Черкасский Б.Л. – М., 2004.
  7. Nadtochei G.A. Clinical signs and gistological changes in goats experimentally infected with BSE agent./ Nadtochei G.A.,Yurov K.P., Fateev M.A., Suvorov V.S., Yakousheva O.V.// Emirates Medical Journal. 2005. Т. 23. № 1. С. 85
  8. Abid К. The intriguing prion disorders / К. Abid, С. Soto // Cell. Mol. Life
  9. – 2006. –Vol. 63. – P. 2342–2351.
  10. Collinge J. A new variant of prion disease / Collinge J, Rossor M. // Lancet. 1996 Apr 6;347(9006):916-7.
  11. Bradley R. Prion Diseases / Bradley R.; eds. J. Collinge, M.S. Palmer. Oxford, 1997. P. 89–129.
  12. Prusiner S.B. Neurodegenerative Diseases (eds. G. Golls& J.M. Stutzmann) / Prusiner S.B. Acad. Press 1996; 23-80.
  13. Prusiner S.B. Prion diseases and the BSE crisis / Prusiner S.B.// Science. 1997. V.278. P.245-251.
  14. Gill O.N. Prevalent abnormal prion protein in human appendixes after bovine spongiform encephalopathy epizootic: large scale survey / Gill O.N., Spencer Y, Richard-Loendt A, and others. BMJ 2013; 347:f5675; PMID:24129059
  15. Will R.G. A new variant of Creutzfeldt-Jakob disease in the UK / Will R.G. Ironside J.W., Zeidler М., Cousens S.N. and others //Lancet. 1996. V.347. P.921-925
  16. Wells G.A. Wilesmith J.W. and epidemiological correlates of the neurohistology of cases of histologically unconfirmed, clinically suspect bovine spongiform encephalopathy / Wells G.A., Sayers A.R. Vet Rec, 1995, 136, 211—216.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Nadtochey G.A. Gubkoobraznaya entsefalopatiya krupnogo rogatogo skota: epizoticheskaya situatsiya i neotlozhnye zadachi veterinarnoi nauki i praktiki [Spongiform Encephalopathy of Cattle: Epizootic Situation and Urgent Tasks of Veterinary Science and Practice] / Nadtochey G.A. RatsVetInform. 2003. No.4 P.7-82 [in Russian]
  2. Guseva E.V. Gubkoobraznaya entsefalopatiya krupnogo rogatogo skota [Spongiform Encephalopathy in Cattle] / Guseva E.V., Satina T.A., Rybakov S.S. – Vladimir: ARRIAH, 1997. – 91 p. [in Russian]
  3. Nadtochey G.A. Klinicheskie simptomy i patogistologicheskie izmeneniya u koz pri eksperimentalnom zarazhenii vozbuditelem gubkoobraznoi entsefalopatii krupnogo rogatogo skota [Clinical Symptoms and Histopathological Changes in Goats during Experimental Infection with the Causative Agent of Bovine Spongiform Encephalopathy] / Nadtochey G.A., Vangeli S.V., Stepnova S.N. and ohers // Infektsionnyye bolezni [Infectious Diseases]. – 2017. – V. 15. – No. – S1. – P. 193. [in Russian]
  4. Nadtochey G.A. Eksperimentalnaya infektsiya gubkoobraznoi entsefalopatii krupnogo rogatogo skota [Experimental Infection of Bovine Spongiform Encephalopathy] / Nadtochey G.A., Vangeli S.V., Stafford V.V. and others // Veterinariya i kormleniye [Veterinary and Feeding]. 2018. No. 6. P. 8-11. [in Russian]
  5. Zuev V.A. Prionnye bolezni cheloveka i zhivotnykh [Prion Diseases of Humans and Animals] / Zuev V.A., Zavalishin I.A., Roykhel V.M. M.: Medicine, 1999. P. 136-142. [in Russian]
  6. Pokrovsky V.I. Priony i prionnye bolezni [Prions and Prion Diseases] / Pokrovsky V.I., Kiselev O.I., Cherkasskiy B.L. M., 2004. [in Russian]
  7. Nadtochei G.A. Clinical signs and gistological changes in goats experimentally infected with BSE agent./ Nadtochei G.A.,Yurov K.P., Fateev M.A., Suvorov V.S., Yakousheva O.V.// Emirates Medical Journal. 2005. Т. 23. № 1. С. 85
  8. Abid К. The intriguing prion disorders / К. Abid, С. Soto // Cell. Mol. Life
  9. – 2006. –Vol. 63. – P. 2342–2351.
  10. Collinge J. A new variant of prion disease / Collinge J, Rossor M. // Lancet. 1996 Apr 6;347(9006):916-7.
  11. Bradley R. Prion Diseases / Bradley R.; eds. J. Collinge, M.S. Palmer. Oxford, 1997. P. 89–129.
  12. Prusiner S.B. Neurodegenerative Diseases (eds. G. Golls& J.M. Stutzmann) / Prusiner S.B. Acad. Press 1996; 23-80.
  13. Prusiner S.B. Prion diseases and the BSE crisis / Prusiner S.B.// Science. 1997. V.278. P.245-251.
  14. Gill O.N. Prevalent abnormal prion protein in human appendixes after bovine spongiform encephalopathy epizootic: large scale survey / Gill O.N., Spencer Y, Richard-Loendt A, and others. BMJ 2013; 347:f5675; PMID:24129059
  15. Will R.G. A new variant of Creutzfeldt-Jakob disease in the UK / Will R.G. Ironside J.W., Zeidler М., Cousens S.N. and others //Lancet. 1996. V.347. P.921-925
  16. Wells G.A. Wilesmith J.W. and epidemiological correlates of the neurohistology of cases of histologically unconfirmed, clinically suspect bovine spongiform encephalopathy / Wells G.A., Sayers A.R. Vet Rec, 1995, 136, 211—216.