Priones microbiologia

2. HISTORIA Los registros más antiguos de las enfermedades por priones corresponden a las observaciones efectuadas a mediados del siglo XVIII sobre una enfermedad que afectaba a las ovejas en muchos países de Europa Por sus síntomas se las denomina: - “ scrapie” en Inglaterra - “ traberkrankheit desSchafes ” en Alemania - “ la tremblante du mouton ” en Francia 1936 los trabajos de Cuillé y Chelle: Demostraron el carácter contagioso de la enfermedad y su largo período de incubación 1959, Hadlow relaciona el “scrapie” con una rara enfermedad endémica de los nativos de Nueva Guinea, kuru. Algunos años más tarde, Gajdusek y sus colaboradores , contagian experimentalmente a los chimpancés, comprobando la transmisibilidad de la enfermedad. Poco después, Gibbs y colaboradores contagian la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob(CJD) a los chimpancés

4. DESARROLLO Prion: Proteinaceous Infectious Particle , es el agente infeccioso responsable de varias enfermedades neurodegenerativas encontradas en los mamíferos formado por una proteína carente de genoma y ácidos nucleicos El Prión, proteína codificada por un gen celular, presenta dos isoformas: -Normal (PrP) -Anormal (PrPcs) o infecciosa Las enfermedades por priones son todas producidas por la forma alterada de una proteína celular funcional (PrPC) que ha podido perder su función normal pero que ha adquirido la capacidad de transformar la forma normal en patológica Esta proteína se acumula en el cerebro de animales enfermos, dando lugar a la estructura esponjosa de la corteza cerebral que da nombre a la enfermedad. La proteína del prión normal tiene una secuencia de aminoácidos (estructura primaria) idéntica a la proteína de prión patógena La diferencia entre las dos recae en la estructura secundaria y terciaria, o sea, en su plegamiento En humanos, el gen que codifica para PrP se ha localizado en el brazo corto del cromosoma 20

5. PROPAGACION Se debe a una reacción en cadena cuando una proteína patógena (PrpCs) (rica en estructura 2ria láminas beta) induce a una cambio configuracional a una proteína sana Prp. Ya producida la proteína anómala, su contacto con las cadena PrP, modifica a estas últimas y el proceso se amplifica de manera exponencial Interacciona con una molécula de proteína normal, le cambia la conformación y la hace capaz de convertir las estructuras de más proteínas normales las proteínas con láminas beta son muy resistentes a las enzimas proteolíticas, al calor y no se disuelven en agua Característica única La presencia de PrP parece ser indispensable, y de hecho, modelos carentes o nulos de PrP ( ratones transgénicos knockout) inoculados con material cerebral infectado con scrapie no desarrollan la enfermedad Es importante esclarecer las diferencias entre los patógenos conocidos y los priones para darnos cuenta que estos carecen de ácidos nucleicos (DNA y RNA)

6. BACTERIAS VIRUS PRIONES Poseen un genoma de DNA que sirve de base para la herencia genetica Poseen un genoma formado por un acido nucleico que sirve de molde para la replicación. Carece de acidos nucleicos, en la particula infecciosa. Estan compuestos de acidos nucleicos, ribosomas, membranas y macromoleculas. Estan compuestos por acidos nucleicos ,proteinas y generalmente otros componentes El unico componente es la proteina PrPsc Induce una respuesta inmune Induce una respuesta inmune No inducen una respuesta inmune Puede replicarse por fisión u otros metodos. Trnscribe e inserta el genoma en una celula huesped para poder ocupar la maquinaria enzimatica de esta y reproducirse. Induce una cambio conformacional para reclutar mas proteinas patogenas y asi propagarse

7. Grandes cantidades de péptidos anormales se acumulan dentro de las estructuras que forman parte del mecanismo endocítico de las neuronas (lisosomas) y ello es lo que desencadena la vacuolización y la muerte de dichas células. El cambio característico en estas encefalopatías es la degeneración espongiforme, difusa o relativamente focal

8. ESTRUCTURA DE LOS PRIONES La proteína prión celular humana (hPrPC o simplemente PrPC) consta de 253 aminoácidos la PrPSc también contiene la misma cantidad de residuos, idénticos a los que se deduce de la secuencia del gen que codifica para la proteína prión normal Ambas isoformas son codificadas por un único gen llamado PRNP, que en el ser humano se localiza en el brazo corto del cromosoma 20 PrPC y PrPSc poseen un peso molecular aparente de 33-35 kDa en geles de SDS poliacrilamida. Después del tratamiento con proteínasa K (serin hidrolasa de amplio espectro para la digestión general de proteínas en muestras biológicas), PrPSc se acorta a un tamaño de 27-30 kDa, en tanto que PrPC desaparece como consecuencia de la digestión COMPARACION PrPSc VS PrPc PrPSc PrPC Estructura Globular Extendida Resistencia a la proteasa Sí No Presencia de Scrapie en fibrillas Sí No Localización dentro o sobre las células Vesículas Citoplamáticas Mbna Plasmáticas Multiplicación Días Horas

9. La PrPC es sintetizada en los ribosomas del retículo endoplásmico (RE) y es translocada de manera cotraduccional al interior de esta organela, debido a la acción de una secuencia señal constituida por los primeros 22 aminoácidos del extremo amino terminal (N-terminal) de la proteína (Hölscher et al, 2001). Una vez dentro del RE, la secuencia señal (residuos 1-22) es escindida en forma proteolítica, como parte del procesamiento postraduccional normal al cual es sometido la proteína. De igual forma, ocurre la eliminación de 22 aminoácidos de su extremo carboxilo terminal (Cterminal) Luego del procesamiento de los fragmentos N- y C- terminales, tanto PrPC M.B. Sabaini y L.A. Dettorre La proteína prión humana como PrPSc poseen un total de 209 residuos. El dominio C-terminal, un segmento altamente hidrofóbico, contiene una señal para la incorporación de una o dos cadenas de oligosacáridos conocidas como glicosilfosfatidilinositol (GPI), probablemente en la serina número 231 (Prusiner, 1982, 1984, 1995, 1998; Coria, 2002). El GPI se une covalentemente a los lípidos de la membrana plasmática de las células, de manera que la proteína queda expuesta al medio extracelular. Cerca del extremo N-terminal, se localiza una región que contiene de 5 a 6 repeticiones en tandem del octapéptido PHGG(G/S)WGQ (entre los residuos 60 y 93), rico en aminoácidos prolina y glicina. Además, posee una secuencia homóloga que ha perdido un residuo de histidina (PQGGGGWGQ, entre los residuos 52 y 60).

10. Este dominio, junto con dos residuos de histidina en las posiciones 96 y 111, constituye un sitio de unión de Cu2+. Por otra parte, el dominio N-terminal posee además una secuencia palindrómicas, AGAAAAGA, que podría estar involucrada en la fribrillogénesis (Jobling et al, 1999). Continuando con el análisis de la secuencia aminoacídica, luego de las repeticiones octapeptídicas, la PrP posee un segmento central, altamente conservado, rico en aminoácidos hidrofóbicos (aminoácidos 110/113 a 128). Esta secuencia constituye un dominio transmembrana. La PrPC muestra dos sitios susceptibles de glicosilación. Como se analizará posteriormente, este evento postraduccional se produce particularmente en forma de N glicosilación, en las asparaginas 181 y 197. Por último, cabe destacar la formación de un único puente disulfuro entre los residuos de cisteína 179 y 214

11. Estructura primaria de la proteína prion (PrPC). N-t: extremo amino terminal; C-t: extremo carboxilo terminal; N: Asparagina; S: azufres de residuos de cisteína, involucrados en el puente disulfuro; GPI: glicosilfosfatidilinositol; H1, H2, y H3: regiones de estructura secundaria alfa helicoidales características. Además se muestra una comparación con el núcleo resistente a proteinasa de PrPSc. Los números de la figura indican la posición en la cadena polipeptídica. Tomado de Brown, 2001.

15. Morfología estructural de la PRP tres regiones de irregularidad estructural

16. ENFERMEDADES POR PRIONES son un conjunto de enfermedades neurodegenerativas, ETIOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE LAS ENFERMEDADES POR PRIONES comprende tanto la transmisión horizontal (individuo-individuo) como la vertical (madre-hijo), así como la existencia de una predisposición genética. NEUROINVASIÓN al proceso por el cual los priones migran desde el sitio de inoculación, por ejemplo, el aparato digestivo (ingesta de derivados bovinos contaminados con BSE), hasta el sistema nervioso central donde causan la sintomatología y la alteración histológica clásica de estas Enfermedades. enfermedad de Creutzfeldt – Jakob (ECJ) Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob familiar (ECJf) Es la más común de las enfermedades humanas causadas por priones, conocida desde 1920-21 cuando Creutzfeldt y Jakob describieron los primeros casos. La enfermedad se encuentra en todo el mundo con prevalencia cercana a 1 paciente por millón de habitantes. Aunque esta forma ha ocasionado candente debate se sabe que entre el 10 y 15% de personas con ECJ tienen una historia familiar consistente con una herencia autosómica dominante.

17. Los pacientes en las fases tardías usualmente declinan y tienden al estado de mutismo aquinético y eventualmente mueren en el lapso de 1 a 2 años según se indica en los cuadros 3 y 4. Figura 3. Aspecto clásico del cambio espongiforme. Esta imagen es sensiblemente idéntica si se trata de un paciente con Kuru, como en este caso, o con demencia de Creutzfeldt-Jakob y cuando vemos el cerebro de una oveja con Scrapie, de un visón con encefalopatía de este tipo o el de una “vaca loca” (cortesía de D.C. Gajdusek) Figura 4. Una folia cerebelosa que muestra la desaparición prácticamente total de las células de la capa granulosa de un hombre de 65 años fallecido por Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob esporádica H&E – 100x aprox.

18. Cuadro 3. Manifestaciones clínicas de las enfermedades por priones Modificado de Johnson R. y Gibbs CJ, 1998. Cuadro 4. Principales signos clínicos de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob esporádica. Brown P, Gibbs CJ Jr y cols, 1994 ENFERMEDAD SIGNOS EDAD DURACIÓN Kuru Ataxia - demencia 40 años (29 - 60) 3 meses - 1 año ECJ Demencia - ataxia mioclonias 60 años (17 - 83) rara < 40 1 - 2 años ECJf Demencia - ataxia mioclonias < 60 1 año GSS Ataxia - demencia tardía < 60 (20 - 60) 2 - 10 años IF Insomnio - disautonomía ataxia - demencia 45 + - 10 1 año ECJnv Cambios Comportamentales - demencia tardía adultos jóvenes 1 - 5 años Déficit cognoscitivo (demensia) Incluyendo anormalidades psiquiátricas y comportamentales Mioclonías Signos piramidales, extrapiramidales, cerebelosos Déficit visual cortical Movimientos extraoculares anormales Disfunción vestibular, déficit sensorial, disautonomía Signos de neurona motora inferior

19. La presencia de varios tipos de placas en la corteza cerebral y aún más en la cerebelosa en forma focal o difusa, inmunoreactivas a los anticuerpos anti PrP humanos constituyen característica patológica fundamental asociada su a degeneración del tracto espinocerebeloso. ENFERMEDAD DE GERTSMANN-STRAUSSLER-SCHEINKER La descripción original fue realizada en 1936 en una familia austriaca que presentaba disartria, ataxia, demencia y signos piramidales y extrapiramidales; es una enfermedad autosómica dominante caracterizada por severa ataxia cerebelosa acompañada de paraparesia espástica Figura 7. Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob en un hombre de 60 años de Cartagena de Indias. Tras tres años de evolución la atrofia cerebral es muy severa y puede notarse aumento simétrico del volumen ventricular atribuible a la pérdida de masa.

20. INSOMNIO FATAL (IF) Cerca de 20 casos entre parientes y 7 casos esporádicos no familiares totalizan la estadística actual de esta rara variedad de enfermedad por priones. ENCEFALOPATÍA ESPONGIFORME BOVINA (EEB) Y NUEVA VARIANTE DE LA ENFERMEDAD DE CREUTZFELDT-JAKOB (VCJ) La EEB se identifica por primera vez en Inglaterra entre 1985-86 y de manera muy rápida se propagóextensamente por el Reino Unido convirtiéndose en la zoonosis más impactante al finalizar el siglo XX NUEVA VARIANTE DE LA ENFERMEDAD DE CREUTZFELDT- JAKOB (VCJ). El 6 de abril de 1996 la revista Lancet nos trajo la preocupante noticia de que la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob tiene una nueva variante que cada vez más está demostrando que su causa es el consumo de derivados de animal afectado por EEB .

21. PREVENCIÓN Y CONTROL Para prevenir las enfermedades de etiología priónica y en primer lugar la nueva variante de Creutzfeldt Jakob es necesario romper la cadena de transmisión, para eso el ejemplo ya existe y lo anotamos antes al referirnos a la desaparición del Kuru tras el abandono del canibalismo por parte de las etnias afectadas en la Nueva Guinea.

22. Cuadro 3. Manifestaciones clínicas de las enfermedades por priones Modificado de Johnson R. y Gibbs CJ, 1998 ENFERMEDAD SIGNOS EDAD DURACIÓN Kuru Ataxia - demencia 40 años (29 - 60) 3 meses - 1 año ECJ Demencia - ataxia mioclonias 60 años (17 - 83) rara < 40 1 - 2 años ECJf Demencia - ataxia mioclonias < 60 1 año GSS Ataxia - demencia tardía < 60 (20 - 60) 2 - 10 años IF Insomnio - disautonomía ataxia - demencia 45 + - 10 1 año ECJnv Cambios Comportamentales - demencia tardía adultos jóvenes 1 - 5 años

23. Cuadro 4. Principales signos clínicos de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob esporádica. Brown P, Gibbs CJ Jr y cols, 1994. Déficit cognoscitivo (demensia) Incluyendo anormalidades psiquiátricas y comportamentales Mioclonías Signos piramidales, extrapiramidales, cerebelosos Déficit visual cortical Movimientos extraoculares anormales Disfunción vestibular, déficit sensorial, disautonomía Signos de neurona motora inferior

24. NEUROINVASION Se denomina neuroinvasión al proceso por el cual los priones migran desde el sitio de inoculación, hasta el sistema nervioso central

26. Etapas de neuroinvasion LINFOINVASIÓN NEUROINVASIÓN Dependen de la presencia de linfocitos B producción de la linfotoxina-ß