Karakteristieke prionen, structuur, functies, ziekten



de prionen het zijn eiwitten zonder een genoom of nucleïnezuren die fungeren als infectieuze agentia. De term "prion" betekent eiwitachtig infectueus deeltje (van de Engelse eiwitrijke infectieuze deeltjes), en werd bedacht door de neuroloog en winnaar van de Nobelprijs, Stanley B. Prusiner.

In 1982 identificeerden Prusiner en zijn collega's een infectieus eiwitdeeltje, terwijl ze de oorzaken van de ziekte van Creutzfeldt-Jakob (bij de mens) en boviene spongiforme encefalopathie bestudeerden..

Deze zeldzame infectieuze agentia worden gevonden in het membraan van normale cellen, alleen als verkeerd gevouwen eiwitten en / of met een abnormale driedimensionale structuur. Deze eiwitten zijn verantwoordelijk voor meerdere degeneratieve ziekten en zeer hoge mortaliteit die de neurale weefsels en de hersenstructuur beïnvloeden.

Ze worden ook prionziekten genoemd. Een van de belangrijkste die van invloed zijn op mensen zijn kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinker-ziekte, het Creutzfeldt-Jakob-syndroom en fatale familiale slapeloosheid..

index

  • 1 Algemene kenmerken
  • 2 structuren
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 functies
    • 3.1 Met metabotrope glutamaatreceptoren
    • 3.2 In embryonale ontwikkeling
    • 3.3 Neuroprotector
    • 3.4 Perifere zenuwstelsel
    • 3.5 Celdood
    • 3.6 Langdurig geheugen
    • 3.7 Stamcelvernieuwing
  • 4 Ziekten veroorzaakt door prionen
    • 4.1 Creutzfeldt-Jakob-ziekte (CJD)
    • 4.2 Gerstmann-Sträussler-Scheinker-ziekte
    • 4.3 Prionopathie met variabele gevoeligheid voor protease
    • 4.4 Dodelijke slapeloosheid
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Ziekten bij dieren
  • 5 behandelingen
  • 6 Preventie
  • 7 Referenties

Algemene kenmerken

Prionen zijn eiwitstructuren die aanwezig zijn in celmembranen. Deze eiwitten hebben een veranderde vorm of conformatie [PrP (Sc)].

Wat de vermenigvuldiging betreft, wordt dit bereikt door de omzetting van vormen, zoals in het geval van de ziekte van Scrapie. Bij deze ziekte recruteren prionen PrP (C) (prioneiwitten van ongestoorde conformatie) om de omzetting naar de isovorm van PrP (Sc) te stimuleren.

Dit genereert een kettingreactie die het infectieuze materiaal voortplant en daarom de irrigatie van de ziekte mogelijk maakt. Het is nog onbekend hoe dit conversieproces plaatsvindt.

Deze ongebruikelijke eiwitten die in staat zijn om zich voort te planten, presenteren geen nucleïnezuren. Het bewijs hiervan is dat ze bestand zijn tegen röntgenstralen en ultraviolette straling. Deze middelen breken gemakkelijk nucleïnezuren af.

De prioneiwitten, waarvan prionen zijn samengesteld (PrP), worden door het hele lichaam aangetroffen, niet alleen van mensen, maar ook van andere gezonde gewervelde dieren. Deze eiwitten zijn over het algemeen resistent tegen proteasen (enzymen die eiwitten katalyseren).

Er is zeer weinig bekend over de bruikbaarheid van prioneiwitten PrP (C), de normale vorm van het niet-infectieuze eiwit in het menselijk lichaam.

Sommige onderzoekers hebben echter aangetoond dat deze eiwitten bij muizen myelinereparatie in cellen van het perifere zenuwstelsel activeren. Er is ook aangetoond dat de afwezigheid hiervan de demyelinisatie van dergelijke zenuwcellen veroorzaakt.

structuren

De kennis die we hebben over de structuur van prionen ligt voornamelijk in het onderzoek naar de bacterie Escherichia coli.

De uitgevoerde studies tonen aan dat de PrP (C) (normaal) en PrP (Sc) (infectieus) polypeptiden identiek zijn in de aminozuursamenstelling, maar ze verschillen in de 3D-conformatie en in het vouwen van deze.

PrP (C)

Deze niet-infectieuze prionen hebben bij de mens 209 aminozuren. Ze hebben een disulfideband. De structuur is alfa-spiraalvormig, wat betekent dat het spiraalvormige aminozuren (alfa-helices) en enkele platte aminozuurstrengen (beta-vellen) heeft.

Dit eiwit kan niet worden gescheiden door centrifugatie, wat impliceert dat het niet sedimenteerbaar is. Het wordt gemakkelijk verteerd door het breedspectrum serineprotease, proteinase K genaamd.

PrP (Sc)

Het is een infectieus eiwit dat PrP (C) omzet in infectieuze PrP (Sc) -isovormen en met een abnormale configuratie of vorm.

Er is zeer weinig bekend over de 3D-structuur, maar het is bekend dat het weinig spiraalvormige vormen en meer platte strengen of bèta's heeft. De verandering in de isovorm is wat bekend staat als de fundamentele gebeurtenis van prionziekten.

functies

De cellulaire prioneiwitten [Prp (C)] bevinden zich op het celoppervlak van een grote verscheidenheid aan organen en weefsels. Er is heel weinig bekend over de fysiologische functies van prionen in het organisme. Toch wijzen de ervaringen met muizen op mogelijke functies, zoals:

Met metabotrope glutamaatreceptoren

Er is aangetoond dat PrP (C) werkt met glutamaatreceptoren (ionotroop en metabotroop). PrP (C) neemt deel als een receptor voor de synaptotoxische oligomeren van het Ap-peptide op het celoppervlak.

In embryonale ontwikkeling

Bij muizen van de Murinae-familie is ontdekt dat PrP (C) -prioneiwitten tot enkele dagen na implantatie tot expressie komen, in embryonale ontwikkeling..

Dit geeft aan dat ze een rol spelen bij de ontwikkeling van deze kleine zoogdieren. Rol die volgens de onderzoekers is gerelateerd aan de regulatie van neuritogenese (productie van axonen en dendrieten van neuronen).

Ze werken ook op axonale groei. Deze prioneiwitten zijn zelfs betrokken bij de ontwikkeling van het cerebellaire circuit. Vanwege dit wordt aangenomen dat de afwezigheid van deze prionen PrP (C) leidt tot een vertraging in de motorische ontwikkeling van knaagdieren.

neuroprotectieve

In onderzoeken naar de overexpressie van PrP (C) door de oriëntatie van genen, werd vastgesteld dat de afwezigheid van deze prionen problemen veroorzaakt met de bloedtoevoer naar sommige delen van de hersenen (acute cerebrale ischemie).

Dit betekent dat prion-eiwitten werken als neuroprotectors. Bovendien is aangetoond dat overexpressie van PrP (C) laesies veroorzaakt door ischemie kan verminderen of verbeteren.

Perifere zenuwstelsel

De fysiologische functie van Prp (C) in het onderhoud van perifere myeline is onlangs ontdekt.

Tijdens een laboratoriumstudie werd ontdekt dat bij afwezigheid van het prioneiwit, laboratoriummuizen zenuwdeficiënties ontwikkelden die informatie van de hersenen en het ruggenmerg verplaatsen, in wat een perifere neuropathie wordt genoemd..

Celdood

Er zijn enkele eiwitten die lijken op prionen, en deze bevinden zich in andere delen van het lichaam dan de hersenen.

De functies van dergelijke eiwitten zijn het initiëren, reguleren en / of controleren van celdood, wanneer het organisme wordt aangevallen (bijvoorbeeld door virionen), waardoor de verspreiding van de ziekteverwekker wordt voorkomen.

Deze eigenaardige functie van deze eiwitten leidt ertoe dat onderzoekers nadenken over het mogelijke belang van niet-infectieuze prionen in de strijd tegen pathogenen.

Langetermijngeheugen

Een onderzoek uitgevoerd aan het Stowers Institute in Missouri, VS. aangetoond dat PrP-prionen een rol kunnen spelen bij het onderhouden van langetermijngeheugen.

De studie onthulde dat bepaalde prioneiwitten kunnen worden gecontroleerd om te werken in het onderhoud van de fysiologische functies van langetermijngeheugen.

Stamcelvernieuwing

Een onderzoek naar prioneiwitten die tot expressie worden gebracht in stamcellen van het bloedweefsel, onthulde dat al deze stamcellen (hematopoiëtisch) Prion-eiwitten in hun celmembraan tot expressie brengen. Men gelooft dus dat ze deelnemen aan het complexe en zeer belangrijke proces van celvernieuwing.

Ziekten veroorzaakt door prionen

Pathologieën van prionoorsprong worden herkend als progressieve degeneratieve hersenaandoeningen. Ze kunnen runderen, herten, kariboes, schapen en zelfs mensen aanvallen.

Deze ziekten worden veroorzaakt door een wijziging in de structuur van PrP (C) -eiwitten en waarvan de specifieke functies nog steeds onzeker zijn. Prionpathologieën kunnen ontstaan ​​zonder een bekende oorzaak. Ze kunnen een erfelijke genetische oorsprong hebben en kunnen ook op een besmettelijke, besmettelijke manier worden overgedragen.

Prionen veroorzaken familie-type, sporadische en besmettelijke ziekten. Familiale prionziekten zijn ziekten die erfelijk zijn. De sporadische pathologieën zijn de meest voorkomende en komen voor zonder bekende oorzaken.

Besmettelijke ziekten worden als zeldzaam beschouwd, ze zijn overdraagbaar door overdracht van mens op mens, van dier op dier, van mens op dier en omgekeerd. De oorzaken zijn veelvoudig en variëren van besmet vlees, kannibalisme, transfusies tot manipulatie van besmette chirurgische apparatuur.

De meest voorkomende prionziekten zijn:

Ziekte van Creutzfeldt-Jakob (CJD)

Beschouwd als de meest voorkomende prionziekte bij mensen, is het een kosmopolitische pathologie, dat wil zeggen, van wereldwijde distributie. Het kan voorkomen op een erfelijke (familie), sporadische of besmettelijke manier.

Patiënten hebben symptomen zoals dementie, schokkende of plotselinge onwillekeurige bewegingen en tekortkomingen van het centrale zenuwstelsel.

Afhankelijk van de behandeling en vorm van de ziekte kan de dood optreden tussen 4 maanden tot 2 jaar na het oplopen van de ziekte. De diagnose is moeilijk te maken, meestal wordt het gedaan post morten, tijdens de autopsie.

Gerstmann-Sträussler-Scheinker-ziekte

Het is een ziekte veroorzaakt door prionen in een erfelijk of autosomaal dominant infectieus encefaal proces. De ziekte manifesteert zich bij mensen van 40 tot 60 jaar.

Deze mensen manifesteren problemen om woorden (dysartrie), schokkende of plotselinge onwillekeurige bewegingen te verwoorden, zijnde frequente agressiviteit.

Cerebellaire degeneratie vergezeld van onstabiele gang. Het is ook mogelijk om hyporeflexie, doofheid, blikverlamming, dementie, naast andere symptomen waar te nemen. De levensverwachting is ongeveer 5 jaar of iets langer.

Prionopathie met variabele gevoeligheid voor protease

Het is een zeer zeldzame ziekte, waarbij het bereik ervan 2 tot 3 gevallen per 100 miljoen inwoners is. De pathologie is vergelijkbaar met de ziekte van Gerstmann-Sträussler-Scheinker.

De klinische manifestaties van het eiwit duiden op een lage resistentie tegen proteasen, sommige zijn meer en andere minder gevoelig voor deze enzymen.

De symptomen die patiënten presenteren zijn: problemen met spraak en cognitieve verslechtering, verlies van neuronen in het gebied waar de hersenen bewegingen controleren en spiercoördinatie uitvoeren.

De ziekte komt vaak voor bij patiënten van de derde leeftijd (70 jaar) en de geschatte levensduur na infectie is ongeveer 20 maanden.

Dodelijke slapeloosheid

Het is een erfelijke of familiaire aandoening, het kan ook sporadisch voorkomen. Het is bekend dat de ziekte het gevolg is van een erfelijke of autosomaal dominante mutatie.

Patiënten presenteren symptomen zoals cumulatieve problemen om te slapen en slaap te behouden, dementie, cognitieve verslechtering, zelfs problemen van hypertensie, tachycardie, hyperhidrose en anderen.

De leeftijd waarop dit effect optreedt is vrij breed, omdat het varieert tussen 23 en 73 jaar, maar de gemiddelde leeftijd is 40 jaar. De tijd van het leven na besmetting is iets meer dan 6 jaar.

Kuru

Deze prionziekte is alleen ontdekt bij inwoners van Papoea-Nieuw-Guinea. Het is een ziekte gerelateerd aan kannibalisme en de culturele traditie van het ritueel rouwproces voor de doden, waar deze mensen encefalon of menselijk vlees eten.

Mensen die de ziekte dragen, vertonen over het algemeen oncontroleerbare en onwillekeurige bewegingen in verschillende delen van het lichaam.

Ze hebben tremoren, verlies van bewegingscontrole en verlies van spiercoördinatie. De levensverwachting bij geïnfecteerde mensen is twee jaar.

Ziekten bij dieren

Een van de pathologieën die door prionen bij dieren worden geproduceerd, is boviene spongiforme encefalopathie. Deze ziekte veroorzaakte ravage in Europa, volksgezondheid, diergezondheid en de economie van de getroffen landen.

Andere ziekten bij dieren zijn scrapie, overdraagbare nertsencefalopathie, chronische verspillende ziekte (in herten) en feline spongiforme encefalopathie.

Deze ziekten, zoals die gepresenteerd bij mensen, missen effectieve behandeling, zodat preventie essentieel is, vooral na menselijke infecties die zijn opgetreden als gevolg van de consumptie van vlees van geïnfecteerde koeien..

behandelingen

Tot op heden is er geen bekende remedie voor prionziekten. De behandeling is symptomatisch. Patiënten wordt geadviseerd om palliatieve zorg te plannen en genetische analyse en counseling wordt aanbevolen voor familieleden.

Een breed scala aan medicijnen is getest bij patiënten met prionziekten, zoals antiviraal, antitumor, geneesmiddelen voor ziekten zoals Parkinson, behandelingen voor immunosuppressie, antibiotica, antischimmelmiddelen, zelfs antidepressiva.

Er zijn op dit moment echter geen aanwijzingen dat sommige van deze symptomen verminderen of de overleving van patiënten verbeteren.

het voorkomen

Prionen zijn bestand tegen een verscheidenheid aan fysische en chemische veranderingen. Er worden echter verschillende technieken gebruikt om besmetting van patiënten met besmette chirurgische instrumenten te voorkomen.

Een van de meest gebruikte technieken is het steriliseren van de apparatuur in een autoclaaf bij 132 ° C gedurende één uur en vervolgens de instrumenten onderdompelen in natriumhydroxide gedurende minstens een uur langer.

Aan de andere kant heeft de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) maatregelen ontwikkeld om de verspreiding van prionziekten te voorkomen. Deze organisatie stelt normen vast voor het beheer van verboden of potentieel risicovolle weefsels zoals: ogen, hersenen, ingewanden, amandelen en ruggenmerg..

referenties

  1. Prion, besmettelijke agent. Hersteld van britannica.com.
  2. Wat is een Prion? Hersteld van scientificamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan. 2003. Prions - Proteinaceous Infectious Particles. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
  4. Prion. Opgehaald van en.wikipedia.org
  5. K. M. Pan, M. Baldwin, J. Nguyen, M. Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, R.J. Fletterick, F.E. Cohen (1993). Conversie van alfa-helices in beta-sheets kenmerken bij de vorming van de scrapie prioneiwitten. Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). De biologische functie van het cellulaire prioneiwit: een update. BCM Biology.
  7. DC Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prion-eiwit komt tot expressie in repopulerende hematopoëtische stamcellen op lange termijn en is belangrijk voor hun zelfvernieuwing. Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika.
  8. Herziening van ziekten geproduceerd door prionen (overdraagbare spongiforme encefalopathieën) Opgehaald van msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: prion encefalopathieën. Family Medicine. SEMERGEN.