Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

Актуальность. В настоящее время проблема прионных инфекций стоит остро перед мировым сообществом. Это диктуется беспрецедентной специфичностью самого инфекционного агента и его потенциальными возможностями сохранения в окружающей среде. Печальный опыт наблюдения за быстрорастущей эпизоотией хронической изнуряющей болезни оленей и лосей (ХИБ) в Канаде и США сегодня, а так же за масштабами крупной эпизоотии бычьей губчатой энцефалопатии (БГЭ) в Великобритании 1986 года, ассоциированной с человеческими жертвами, показывает важность проблемы не только в контексте охраны природных и сельскохозяйственных биоценозов, но и защиты человека от прионной инфекции.

Цель этой работы – провести анализ литературных данных о природе возбудителя, факторах передачи, источниках прионной инфекции, а так же о профилактических мероприятиях, направленных на борьбу с ней.

Материалы и методы. Эмпирическую базу работы составил анализ специальных литературных источников по рассматриваемой теме, представленных в информационных электронных базах Pubmed, Scopus за период с 2005 по 2018 год.

Некоторые аспекты биологии прионов. Структура как основа устойчивости прионов.

Прежде чем речь пойдёт непосредственно об инфекционном агенте стоит сказать несколько слов о его природе. Заражение прионной инфекцией организма знаменуется изменением конформации нормального прионного белка (далее от англ. “cell” - клетка). - сиалогликопротеид, чья белковая часть кодируется PRNP-геном, у человека находящимся на коротком плече 20-ой хромосомы [7]. Сам же PRNP является высококонсервативным и экспрессируется в организмах всех млекопитающих, у некоторых птиц и рыб. Сиалогликопротеид состоит из нескольких структурных единиц. Белковая часть включает около 200 аминокислот и содержит в своём составе 40% α-структур и 3% β-структур, может подвергаться неполному протеолизу в нескольких точках. К С-концу присоединён гликозил-фосфатидил-инозитоловый якорь (ГФИ-якорь) обеспечивающий прикрепление к мембранам. Возможно присоединение к молекуле остатков сахаров в положениях 181 и 197 [7].

Предполагается, участие в таких клеточных процессах, как дифференцировка и сигнализация, нейритогенез, адгезия [19]. Приведём некоторые его функции в клетке.

N-конец связывается с Gpr126-рецептором клеток Шванна и вызывает промиелинирующий эффект через активацию аденилатциклазы. При нокауте PRNP у мышей возникает ускоренная возрастная демиелинизация периферических нервных волокон, хотя внутриутробная начальная миелинизация у таких мышей проходит нормально [19].

При снижении концентрации снижаются токи через потенциалзависимые -каналы, что приводит к буферизации последнего в клетке [19].

ингибирует NMDA-рецепторы (глутаматные), что ведёт к снижению воздействия глутамата на данные рецепторы и снижению ионных токов через каналы, ассоциированные с этими рецепторами. При отсутствии наблюдается депрессия и ноцицепция [20].

Было продемонстрировано влияние на процессы дифференцировки, происходящие в эмбриогенезе. Снижение экспрессии PRNP задерживало дифференцировку клеток предшественников в клетки Шванна, астроциты, нейроны [20].

У мышей с нокаутом PRNP снизилось долгосрочное потенциирование в гиппокампе – форма синаптической пластичности, участвующей в формировании памяти. Таким образом произошло снижение способности к пространственному обучению и памяти [7].

Растворённые формы способны ускорять рост нейритов. Угол навигации роста при этом коррелирует с координатами максимальной концентрации растворённого [7].

При отсутствии нейроны гиппокампа более восприимчивы к BAX-ассоциированному апоптозу, что указывает на нейропротекторную функцию [25].

Представленные данные не исчерпывают всей роли в клетке, к тому же, неизвестны механизмы реализации большинства его функций. Вышеприведённая информация необходима для понимания изменений гомеостаза клетки при снижении концентрации нормального прионного белка, в частности, при его трансформации в аномальный.

Появление патологического (аномального) прионного белка знаменует заражение клетки прионом (далее от англ. “scrapie” – «скрепи» – ТГЭ овец) [1]. Возможна реализация нескольких путей появления прионного агента в организме хозяина: при некоторых мутации в PRNP-гене снижается стабильность структуры , что ведёт к спонтанной трансформации в ; при спонтанном изменение конформации , детерминанты которого не выяснены, способен преобразоваться в у особей без мутации в PRNP; реализация трансформации непосредственно аномальным прионным белком, то есть, выступает в качестве матрицы для перехода в . Последний путь интересен возможностью передачи прионного агента между организмами и будет рассмотрен ниже. Стоит заметить, что в первых двух случаях так же реализуется трансформирующая способность , при условиях его появления непосредственно в клетке.

После инфицирования организма хозяина, репликация является ключевым моментом передачи прионного агента новому хозяину. выступает в качестве матрицы, трансформирующей в , последний включается в состав амилоидной фибриллы, в виде которой существует полимер - [16].

Данные рентгенструктурных исследований указывают на возможность укладки в амилоидную фибриллу новых мономеров в виде четырёхступенчатого соленоида [16]. Согласно этой теории, ядро (90 – 230 аминокислотных последовательностей) составляет «прионный домен» и обладает трансформирующей активностью в отношении . В этой области содержатся β-структуры, связывающиеся водородными связями с поверхностными структурами и распространяющие в последних β-структурную организацию белковой цепи на всём её протяжении. Это изменяет соотношение организаций полипептидной цепи: соотношение 40% α-структур и 3% β-структур белка трансформируется в соотношение 30% α-структур и 42% β-структур у белка [16]. В итоге, сущность репликации заключается в увеличении объёма β-структур атакуемой и трансформации последней в . Благодаря этому укладка белковой молекулы становится более компактной, на что указывает резистентность к протеазам (в частности к протеазе К) и другим агрессивным воздействиям. В результате, компактная укладка становится основой устойчивости прионных агентов в организме хозяина и окружающей среде [6]. После появления в клетке (например, нейроне) реализуется его токсическое влияние. Оно складывается из снижения концентрации в клетке, что приводит к недостаточности его функций, и из непосредственного токсического влияния на структуры клетки.

Интересным не только с теоретической, но и с практической точки зрения является вопрос о штаммах прионных агентов. Как было сказано выше, является высококонсервативным белком, однако у разных биологических видов существуют вариации полипептидной цепи , а значит и его конформации (третичной структуры). Штаммы имеют отличия в таких свойствах, как: устойчивость к воздействию внутри/внеклеточных агрессивных агентов, спектр потенций к трансформации другой структуры, скорость трансформации (коррелирует со временем инкубационного периода). Именно здесь встаёт вопрос о феномене межвидового барьера, накладывающем определённые ограничения к распространению прионной инфекции между видами/генотипами и феномене генетической устойчивости организмов к прионным агентам разных штаммов. Его основой является структура вступивших во взаимодействие и , а так же различие между этими структурами [6]. Показано, что штаммы [2] и взаимодействуют различными поверхностными участками-эпитопами друг с другом. Молекулярное взаимодействие эпитопов во время трансформации интересно для понимания процессов, происходящих во время репликации приона.

Например, рассматривался участок полипептидной цепи с 165 по 175 аминокислоту, названный α2-β2 [32]. Как было указано выше, разные полипептидные последовательности / будут иметь соответствующие третичные структуры.

Исследователи выращивали трансгенных мышей, у которых участок гена PRNP, кодирующий α2-β2 заменён на α2-β2 других биологических видов (человек и лось). Первоначальное изменение α2-β2 по типу α2-β2 лося (изменение аминокислот в положениях 170 и 174) давала трансгенным мышам восприимчивость к -агенту. Однако, другая замена в положении 167 по типу α2-β2 лося снизила восприимчивость у мышей. Аналогичные результаты показало исследование замены на α2-β2 человеческого PRNP. Такие мыши были маловосприимчивы к -агенту, но после замены аминокислот в 168 и 170 положениях, по типу α2-β2 лося, восприимчивость повышалась. Замена в 174 положении аминокислоты по типу PRNP лося снижала восприимчивость. Этот факт указывает на поддержку аспарагином, присутствующим в 174 положении у человеческого PRNP, восприимчивости к ХИБ [32].

Приведённые данные позволяют сделать несколько выводов: гомология между структурами и повышает эффективность репликации и соответственно скорость последней, однако полная гомология между и не всегда приводит к максимально эффективной репликации.

Другие виды, например хорёк не имеют в своём составе α2-β2 (хотя они высоко восприимчивы к ХИБ), что указывает на вовлеченность в репликацию других эпитопов [32].

Таким образом, следует отметить фрагментарность наших знаний о молекулярных основах таких важных вопросов прионной проблемы, как основы репликации и устойчивости прионных агентов в организме и окружающей среде.

Некоторые эпидемиологические аспекты прионной инфекции

Резервуары

Понимание связей «прионный агент – окружающая среда» способно дать ответы на вопрос о персистенции рассматриваемого инфекционного агента в природе. Начать повествование следует с рассмотрения роли резервуаров, вносящих ощутимый вклад в сохранение прионного агента в биогеоценозах.

Как и у всех инфекционных заболеваний, резервуаром ТГЭ являются восприимчивые организмы, в которых происходит репликация инфекционного агента . Контаминация инфекционным прионом знаменуется попаданием в восприимчивый организм. Реализуется несколько механизмов и путей передачи инфекции.

Алиментарный механизм передачи основывается на контакте инфекционного агента со слизистыми оболочками ЖКТ (желудочно-кишечного тракта) [1]. попадает в организм посредством пищи, воды, контакта слизистой оболочки полости рта с объектами окружающей среды. При этом инвазия самого инфекционного агента основывается на захвате его М-клетками (в виде антигена) преимущественно в пейровых бляшках. Далее происходит репликация и диссеминация приона по организму [24]. При сопутствующих бактериальных заболеваниях, сопровождающихся повышеннием плотности М-клеток в слизистой оболочке, увеличивается захват (инвазия) прионных агентов [11].

Аэрогенный механизм реализуется за счёт переноса прионного агента на пылевых [18] и аэрозольных [17] частицах. В последующем прионный агент оседает на слизистых оболочках дыхательного тракта, контаминирует обонятельные нервы и с помощью дрейфа в плоскости мембраны нейритов распространяется по нервным путям и там же реплицируется. Отмечается способность оседать на роговице и реплицироваться [18].

Некоторые авторы выделяют контактный механизм передачи. При этом следует уточнить, что прион способен попадать в организм через микротрещины на поверхности слизистых оболочек и поверхности кожи. Дальнейшее распространение на центральную нервную систему (ЦНС), как предполагается, происходит через периферические нервы [4].

В организме прионный агент оседает и реплицируется и в половых органах, поэтому не стоит исключать из возможных путей передачи половой, как вариант контактного механизма [3]. Доказан гемоконтактный механизм, в частности, трансплацентарный путь передачи прионной инфекции [3].

После инвазии происходят диссеминация и репликация прионного агента. Реализуются сложные взаимодействия «макроорганизм-прионный агент», требующие описания в отдельной работе. Поэтому мы переходим к путям выделения прионного агента в окружающую среду, то есть, к реализации роли резервуаров в распространении прионной инфекции.

Большинство авторов описывают возможность выделения прионного агента в окружающую среду с фекалиями. В частности, демонстрировалась способность благородного оленя выделять -агент в окружающую среду с фекалиями задолго до проявления клинических признаков. При этом выделение происходит непрерывно и продолжается после появления симптоматики прионного заболевания вплоть до самой смерти животного [14]. Стоит обратить внимание на тот факт, что после смерти организма его останки долгое время сохраняют прионный агент и являются вектором распространения последнего [33].

Прионный агент способен выделяться с мочой. Хотя сначала считалось, что выделение приона с мочой происходит только при воспалительных заболеваниях почек [15], когда нарушается фильтрационный барьер. Теперь говорится о постоянном выделении прионного агента посредством этого механизма [22]. Выделение прионного агента происходит со слюной [31].

Стоит обратить внимание на недавние исследования, отмечающие присутствие приона в образцах кожных покровов у больных болезнью Крецфельдта-Якоба (БКЯ) [10]. Можно предположить, что прионный агент способен либо выделяться на поверхность кожи, либо отделяться вместе с ороговевшими чешуйками эпителия, а далее входить в состав пылевых частиц. Такой механизм способен обеспечить выделение прионного агента в окружающую среду и дальнейший транспорт последнего на пылевых частицах с возможностью аэрогенной инвазии (контаминации) восприимчивых организмов [18].

Предложенная картина персистенции прионной инфекции в окружающей среде указывает на богатый перечень, как механизмов инвазии, так и механизмов выделения, создавая предпосылки для укоренения прионной инфекции на местности и последующего распространения последней на прилежащие регионы.

Факторы передачи

Чрезвычайная устойчивость прионного агента в окружающей среде позволяет последнему длительное время сохраняться на объектах окружающей среды, в последующем контаминируя восприимчивый организм. Этому способствуют факторы неживой природы, участвующие в сохранении и распространении прионной инфекции.

Водные среды исследовались на возможность сохранения и передачи прионного агента. Демонстрировалась возможность прионного агента персистировать в водных средах 6 лет со снижением инфективности, в частности снижение инфекционного титра -агента в сточных водах в 800 раз в сравнении с снижением в забуференном фосфатом физиологическом растворе (ФБ) в 30 раз и -агента в ФБ в 400 раз. Однако даже после 8-ми лет инкубации, когда инфекционная активность -агента заметно падала в образцах, они всё равно заражали 100% подопытных животных, хотя и с удлинением периода инкубации. Напрашивается несколько выводов. Прионный агент эффективно сохраняется в водных средах. Устойчивость в водных средах зависит от структуры прионного агента – от штамма. В водных средах действуют факторы, способствующие прионной деградации: физические влияния и химические вещества, микробные сообщества. Становится актуальным вопрос об эффективности водных очистительных сооружений в отношении прионных агентов [5].

Воздух является фактором передачи прионного агента. Ранее были проведены исследования, анализирующие распространённость -агента в пыли фермы, где 12 месяцев не содержались животные. В работе были сделаны следующие выводы. Установлено, что прионный агент способен распространяться в составе пылевых частиц на достаточно большие расстояния (30 метров). Концентрация прионного агента снижается от центра места распространения к периферии [18].

Отдельным вопросом стоит передача прионной инфекции посредством почвы – сложной многокомпонентной системы, многогранно взаимодействующей с прионным агентом [9]. В частности, отмечалась способность почв адсорбировать на частицах глины (смектитовый компонент) -агент. Количество этого компонента коррелировало с количеством связанного -агента. Другие исследования выявили более сложные взаимодействия «почва – прионный агент», а именно возможность существования -агента в виде связанной с компонентами почвы и несвязанной форме. Баланс между ними обеспечивал постоянное присутствие несвязанного -агента, участвующего в заражении, на поверхности частиц почвы, которые являлись центрами связывания последнего. В дополнение, были указаны несколько факторов, влияющие на адсорбцию -агента на поверхности частиц почвы: водородный показатель (рН), концентрация различных ионов, компоненты почвы (гуминовые кислоты, частички кварца, другие глины, органические вещества и т.д.) [8]. Эффекты кислотности связаны с изменением свойств связывания прионных агентов. -агент имеет изоэлектрическую точку при рН 6,6 (точки других прионных агентов находятся в диапазоне 4.6 – 7.9). Если водородный показатель почвы находится в «кислой области» (относительно показателя изоэлектрической точки), то -агент будет иметь положительный заряд и связываться с отрицательными зарядами глинистого компонента и органических веществ. Если отрицательный, то адсорбция прионного агента снизится [30]. Здесь проявляется эффект модификации сайтов связывания почвы и прионного агента, что сказывается на его персистенции. Конечно же, указанные взаимодействия «почва-прионный агент» не исчерпывают все возможные варианты взаимодействий между этими объектами.

Некоторые элементы среды так же могут являться факторами передачи прионной инфекции. Естественные (древесина, горные породы) и искусственные (нержавеющая сталь, полипропилен, алюминий, стекло, цемент) материалы адсорбируют и сохраняют на своих поверхностях -агент. Последний, после десорбции способен инфицировать восприимчивые организмы. Однако другие материалы (латунь, сплав меди и цинка) в меньшей степени сорбируют на своих поверхностях -агент [28]. В целом химические основы адсорбции прионных агентов на поверхности различных материалов и её эпидемиологическое значение на данный момент не ясны.

Биологические факторы распространения прионной инфекции

Участие небиологических факторов в распространении прионной инфекции не вызывает сомнения, как и участие в этом процессе резервуаров. Рассматривая компоненты биогеоценозов, опосредующие персистенцию инфекционного агента, стоит обратить внимание на такие факторы, способствующие диссеминации приона, как растения и невосприимчивые к прионному агенту животные.

Исследование взаимодействия -агента с растениями (пшеницей) показало не столько возможность адсорбции -агента на поверхностях растения, таких как листья и сохранение его в течение 49 дней, сколько способность растения поглощать -агент из почвы и транспортировать его в свои наземные части, хотя и в малых, но инфекционно эффективных количествах. Дальнейшее поедание таких растений травоядными восприимчивыми организмами способствовало алиментарному заражению последних прионной инфекцией [29].

Животные, невосприимчивые к контаминирующему их штамму прионного агента и не поддерживающие репликацию последнего в своём организме, однако способны участвовать в распространении прионной инфекции. Данный феномен прослеживается на примере семейства хищников Canidae (псовые). Основой устойчивости этих животных к -агенту является специфическая структура их , предположительно, наличие в 163 положении полипептидной цепи аспарагиновой/ глутаминой кислоты. Считается, что данный феномен устойчивости к прионной инфекции возник в результате эволюции, поскольку рассматриваемое семейство является в основном хищниками на мелких грызунов и падальщиками, что повышает их шансы взаимодействия с потенциально восприимчивыми/ инфицированными организмами и обсеменённым прионным агентом материалом. Стоит заметить, что феномен устойчивости встречался и раньше: недавно обнаруженный человеческий генотип с мутацией в положении 127 (Gly-127-Val), обеспечивающий устойчивости к прионному агенту в эпидемии Куру (прионное заболевание, встречающееся в Новой Гвинее у аборигенов племени Форе) [23]. Таким образом, основой участия таких организмов как псовые в диссеминации прионной инфекции в среде строится на двух основах: это невосприимчивость к прионному агенту и хищнические отношения с восприимчивыми и потенциально инфицированными организмами. Поедая последних, животные семейства псовых (например, койоты) поедают и обсеменённый прионным агентом (-агент) биологический материал. Последний проходя по желудочно-кишечному тракту (ЖКТ) транзитом, выделяется в окружающую среду с испражнениями (как минимум в течение 3-х дней), что приводит к диссеминации прионной инфекции по местности и сохранению прионного агента на последней, благодаря феномену устойчивости. Стоит отметить, что -агент так же был обнаружен в испражнениях таких птиц, как вороны (судя по всему, реализовался аналогичный механизм) [33].

Факторы окружающей среды, влияющие на персистенцию прионной инфекции

Влияние среды на прионную инфекцию не ограничивается факторами распространения последней, но так же включает условия, обеспечивающие деградацию прионного агента. Понимание таких феноменов и механизмов реализации деградации особенно важно для обеспечения борьбы с растущей прионной проблемой.

Среди факторов окружающей среды в первую очередь следует отметить климатические условия, оказывающее влияние на поверхностный слой почвы и персистирующий на нём прионный агент. Моделирование таких условий способно пролить свет на влияния, оказываемые изменением физико-химических свойств поверхностного слоя почвы на персистенции прионного агента, что и было проведено в некоторых работах [26, 27]. Моделировались изменения таких показателей, как влажность (повторяющиеся циклы дегидратации-гидратации исследуемого материала), а так же температура (повторяющиеся циклы замораживания-оттаивания). Выдвинута гипотеза, что основой изменений конформации при моделировании вышеуказанных природных условий явилось перемещение молекул воды. Дегидратация молекулы приводит к тому, что вода, заполняющая внутренние полости-пространства молекулы покидает последние, в итоге, укладка молекулы уплотняется. Последующая гидратация молекулы заполняет внутренние пространства водой. Предполагается, что данный циклический процесс гидратации-дегидратации молекулы влияет на конформацию последней и повышает её потенции к деградации [26]. Однако, более точных данных, раскрывающих все тонкости механизма деградации прионов на данный момент нет. К тому же, имеются и другие предположения касательно деградации в среде. К ним относятся изменение концентраций ионов при гидратации/дегидратации поверхности почвы, в том числе, ионов водорода (что не было характерно для рассмотренного исследования). Стоит обратить внимание на активность в почве микроорганизмов, как потенциального фактора, обеспечивающего деградацию прионных агентов при помощи ферментных систем (например, сериновых протеаз) [27].

Знание взаимоотношений «прионный агент – окружающая среда» позволяет выстроить систему профилактических мероприятий, направленных на ликвидацию/ снижение контаминации среды прионом. В случае прионной инфекции проблема осложняется масштабами контаминации среды, которые на данный момент не известны, как и недостаточно известны потенции прионных агентов к переходу от одного вида к другому, то есть, возможности циркуляции приона в биогеоценозах.

Некоторые аспекты профилактики прионной инфекции

Устойчивость – главное свойство прионного агента, обуславливающее его продолжительное сохранение в окружающей среде и способность циркулировать между восприимчивыми особями. Устойчивость к большому спектру воздействий, потенциал к межвидовой передаче и масштабы обсеменения прионом затрудняют его ликвидацию в биогеоценозах, что можно пронаблюдать на примере быстрорастущей эпидемии ХИБ в Канаде и США [34]. В связи с этим большую актуальность имеет проблема профилактики прионной инфекции, включающая предотвращение попадания прионного агента в пищевую цепь человека и снижение контаминации окружающей среды прионным агентом. Приобретает значение комплексный подход к воздействию на все этапы циркуляции прионного агента в окружающей среде, для обеспечения деконтаминации последней.

Специфика прионной инфекции заключается в абсолютной зависимости восприимчивости организма к определённому штамму прионного агента от его PRNP-гена. Резистентность организма к прионному агенту определённого штамма зависит от различий в аминокислотных последовательностях и конформациях прионного агента и хозяина. В истории изучения прионной инфекции существует множества прецедентов резистентности генотипов и видов к определённым штаммам прионных агентов [2, 21, 34]. При этом феномен относительной резистентности (резистентность к некоторому спектру штаммов либо замедленные темпы репликации приона) встречается достаточно часто. Именно на нём основана региональная защита сельскохозяйственных популяций животных искусственным генетическим отбором резистентных генотипов. К примеру, такие мероприятия проводятся на Сицилии. В этом регионе сосредоточена крупная популяция мелкого рогатого скота (овец и коз). После использования инфицированной вакцины против Mycoplasma agalactiae в 1997 году, остров стал эндемичным к -агенту. В 2005 году начался генеральный план по генотипному отбору резистентных форм (генотип ARR) [21]. Между тем, рано говорить о положительной динамике ситуации из-за специфики прионной инфекции (длительный инкубационный период и длительная персистенция в среде).

Стоит заметить, что в природе предположительно наблюдается феномен отбора резистентных генотипов. Возможно, такой отбор устойчивых генотипов происходил в Альберте (Канада). В этой области стада карибу (подвид северного оленя) имею высокий процент животных (1/3 особей) с низковосприимчивым PRNP (аспарагин в 138 положении) к -агенту [34]. Не известно, как сформировалось такое распределение генотипов, но не исключается возможность давления естественного отбора. Более интересна ситуация, сложившаяся с животными семейства псовых (canidae). Данное семейство считается высокорезистентным в отношении прионных агентов. Указывают на субстрат такой резистентности (предположительно) – одна точечная мутация, специфичная для семейства canidae, в положении 163 с заменой на глутаминовую или аспарагиновую кислоту, изменяющая поверхностный заряд . Опираясь на факт, что животные этого семейства являются падальщиками и хищниками предполагается высокая степень их контакта с прионной инфекцией в среде. В данном случае считается, что прионная инфекция выступала как фактор отбора резистентных к ней форм [23]. Безусловно, профилактические мероприятия, построенные на знании основ генетической устойчивости организмов к прионной инфекции могут стать значительным подспорьем в снижении контаминации среды, отведённой под животноводческие угодья, при разведении животных с резистентными генотипами.

Другими направлениями профилактики является повышение эффективности систем очистки сточных вод от прионного агента [5]. Особенно важны такие системы деконтаминации в отношении животноводческих ферм, эндемичных к прионному агенту (например овцефермы, эндемичные к -агенту), чтобы предотвратить выброс прионного агента в окружающую среду. Результаты нескольких работ показывают, что при деконтаминации сточных вод возможно применение озонирования (снижает обсеменённость прионным агентом на несколько порядков) [22]. Помимо веществ, обладающих в отношении прионного агента деградационным эффектом, предположительно использование компонентов почвы, обладающих высокой адсорбционной способностью в отношении прионных агентов, в частности (например, монтмориллонитовые глины) [9].

Предупреждение заражения прионной инфекцией людей из групп повышенного риска, а именно людей, контактирующих, в силу своей профессии, с предположительно контаминированным материалом или больными спорадической формой ТГЭ животными и людьми. Прежде всего, это работники животноводческих ферм, мясоперерабатывающей промышленности, работники ветеринарных служб. В связи с этим необходима разработка технологий, эффективных в плане предупреждения заражения прионной инфекцией.

Значительно снизить вероятность заражения и последующего распространения прионного агента в среде позволит детекция прионного агента в биоматериале и его последующая деградация [12]. Проблема обнаружения биоматериала, обсеменённого прионным агентом и последующая деградация последнего для предупреждения контаминации среды встаёт на первый план при обнаружении животных (в основном сельскохозяйственных), потенциально заражённых прионным агентом и выделяющих последний во внешнюю среду. Два новаторских метода, позволяющие реплицировать in vitro: PMCA и RT-QuIC основаны на чередовании циклов трансформации исходным прионным агентом (в предполагаемом биологическом субстрате) рекомбинантного прионного белка rPrP и обработки ультразвуком (дробление амилоидных фибрилл и увеличение центров полимеризации) с дальнейшим добавлением тиофлавина-Т, связывающегося с амилоидными структурами и позволяющего обнаружить последние благодаря эффекту флюоресценции [12]. Кроме непосредственного обнаружения состоявшейся реакции трансформации возможна оценка количества прионного агента в биологическом субстрате по нарастанию флюоресцирующей способности. Методы позволяют обнаружить следовые концентрации прионного агента в биологическом материале. Однако помимо обнаружения прионного агента встаёт проблема его деградации для предотвращения контаминации среды. Устойчивость к агрессивным внешним воздействиям усложняет задачу. Предлагается использование таких методов деградации в биоматериале, как сжигание, и компостирование [22]. Однако, если в отношении сельскохозяйственных угодий и промышленных предприятий, потенциально контактирующих в силу своей специализации с прионным агентом возможны применения вышеперечисленных методов профилактики, то в отношении природной среды, распространённость прионного агента в которой может возрастать и возрастает (эпидемия ХИБ) [3], применение таких методов деконтаминации затруднительно.

Из всех методов профилактики прионной инфекции наиболее перспективными, на наш взгляд, является именно отбор животных генетически-резистентных генотипов. В то же время несмотря на высокие темпы исследования основ молекулярной/генетической резистентности организмов к прионной инфекции, основы резистентности являются на сегодняшний момент полностью не понятыми. Отсюда могут возникать непредвиденные эффекты, связанные с изменением штаммов прионных агентов, циркулирующих на определённой местности.

Заключение

Прионная инфекция – беспрецедентный природный феномен, изучение которого длится порядка пятидесяти лет. Специфичность инфекционного агента диктует возможности длительной персистенции этой инфекции в биогеоценозах посредством потенций инфекционного агента к высокой устойчивости в окружающей среде, а так же способности к передаче на другие биологические виды и изменению структуры персистирующего агента. Недостаточная исследованность всех аспектов данной проблемы не позволяет разработать и реализовать эффективные профилактические мероприятия, направленные на защиту человека от прионных заболеваний. В связи с этим, высокую перспективность имеют не только исследования в области экологии и эпидемиологии прионной инфекции, но и исследования в области молекулярной природы, как основы всех свойств прионного инфекционного агента.

Благодарности

Выражаю благодарность кандидату медицинских наук. доценту кафедры общей гигиены и экологии человека Пермского государственного медицинского университета имени академика Е. А. Вагнера Татьяне Павловне Арбузовой за помощь в создании этой статьи.