Scienco

ELTROVO DE PRIONOJ

Nova etapo en biologio kaj medicino

En 1944 la tiam ankoraŭ malmulte konata bakteriologo Oswald Theodore Avery [éjveri] unuafoje montris, ke la genetika informo en ĉiuj vivaĵoj estas kodita ne en proteinoj (kiel antaŭe opiniis ĉiuj biologoj), sed en molekulo de DNA (desoksiribonukleata acido). Tio estis la grandega epoka malkovro, kiu, mi opinias, eĉ estas pli grava, ol la sekvontaj sciencaj atingoj pri deĉifrado de la genetika kodo, ĉar ĝi plene ŝanĝis la pensadon de sciencistoj. Kaj, certe, Avery meritis ricevi la Nobel-premion, kio bedaŭrinde ne okazis. Kvankam poste estis malkovrite, ke en multaj virusoj genetika informo povas esti kodita en RNA (ribonukleata acido), tutegale la esenco de la malkovro de Avery ne ŝanĝiĝis: la portantoj de genetika informo estas nukleataj acidoj. Kaj tial sciencistoj estis tiam konvinkitaj, ke ĉiuj agantoj kaŭzantaj infektajn malsanojn (bakterioj, klamidioj, protozooj, virusoj ktp) devas enhavi DNA kaj/aŭ RNA. Sed en la 80aj jaroj de la 20a jarcento la elstara usona sciencisto Stanley B. Prusiner konstatis, ke ekzistas infektaj malsanoj, kaŭzitaj de proteinaj partikloj. Multaj eĉ eminentaj sciencistoj komence malkonsentis, ĉar tio estis nova renverso en biologio kaj medicino. Tamen la multfojaj kaj multjaraj kontroladoj ne povis evidentigi eĉ restaĵojn de nukleataj acidoj en tiuj ĉi proteinaj partikloj. Krom tio estis montrite, ke infektaj proteinaj partikloj estas kapablaj reproduktiĝi sen partoprenado de DNA aŭ RNA. En 1997 Prusiner iĝis laŭreato de la Nobel-premio pri fiziologio kaj medicino.

Laŭ propono de Prusiner, tiu proteina partiklo estis nomita „prion” (esperante: „priono”). La termino „priono” estas ŝanĝita mallongigo de la angla esprimo „proteinaceous infectious particle” (proteina infekta partiklo).

Studado de la malsanoj, el kiuj multaj poste estis nomitaj „prionaj”, komenciĝis en 1954, kiam Björn Sigurđsson resumis la rezultojn de siaj dudekjaraj esploroj pri tiel nomataj malrapidaj infektoj de ŝafoj kaj kaproj, el kiuj la plej konata kaj disvastiĝinta estis ŝaftremo aŭ skrapio (angle: „scrapie” [skrejpi], france: „tremblante du mouton”). Baldaŭ en tiun grupon de infektoj oni enigis la infektan anemion de ĉevaloj, la afrikan febron de porkoj, la subakutan sklerozigan panencefaliton de homoj (malofta komplikaĵo post morbilo), la malsanon kuruo de aborigenoj de Nov-Gvineo kaj multajn aliajn malsanojn. Komence oni opiniis, ke ĉiuj similaj infektoj estas virusaj, kaj tial ili nomiĝis „malrapidaj virusaj infektoj”. Por ili estis karakterizaj multjara inkubacia periodo, malrapida pligraviĝo de la malsano, neevitebla mortiga fino. Poste, rezulte de esploroj de Prusiner kaj de aliaj sciencistoj, evidentiĝis, ke kaŭzoj de multaj el malrapidaj infektoj estas ne virusoj, sed prionoj. Nuntempe inter prionaj malsanoj estas multaj malsanoj de bestoj: ŝaftremo, bova spongeca (spongoforma) encefalopatio (bovofrenezo), spongeca encefalopatio de katoj, hufuloj, transdonebla encefalopatio de lutreoloj ktp, kaj kvar malsanoj de homo: Creutzfeldt-Jakob-malsano, kuruo, sindromo de Gerstmann-Sträussler-Scheinker kaj fatala familia insomnio (sendormeco). Por ĉiuj prionaj malsanoj estas karakterizaj spongecaj kavoj en la cerbo surloke de detruitaj neŭronoj (nervaj ĉeloj). Tial la malsanoj nomiĝas „transdoneblaj spongecaj encefalopatioj”.

Prusiner kaj aliaj sciencistoj montris, ke en ĉiuj mamuloj kaj iuj aliaj vivaĵoj ekzistas neinfekta (aŭ ĉela) priona proteino, kiun oni markas per „PrP^C”, kie „C” signifas angle „cell” (ĉelo). La infektan (aŭ patogenan) prionan proteinon oni signas per „PrP^Sc”, kie „Sc” estas la du komencaj literoj de la angla vorto „scrapie”.

Unika formo de prionoj

Infektaj prionoj estas eksterordinare rezistaj al eksteraj efikoj: ili ne pereas rezulte de ultraviola radiado, desinfektado per kutimaj rimedoj kaj longa boligado (nur unuhora efiko de temperaturo pli ol 135 gradoj celsiaj estas pereiga por ili). Sciencistoj montris, ke kvankam la ĥemia strukturo de normalaj kaj infektaj prionoj ne diferencas inter si, tamen ekzistas grandaj diferencoj en la spaca dispozicio de la molekuloj (en la terciara strukturo de proteinoj). Normalaj prionoj havas 42 % de tiel nomataj alfa-spiraloj, kaj nur 3 % de beta-plataĵoj (rubandoj), sed la infektaj prionoj estas malpli spiralformaj: ili havas nur 30 % de alfa-spiraloj sed 43 % de beta-plataĵoj.

Hodiaŭ ne estas evidenta la funkcio de neinfektaj, aŭ normalaj, prionoj. Oni supozas, ke prionoj partoprenas metabolon, cerebelan reguladon de kunordigo, funkciadon de nervaj ĉeloj, sinapsoj; ankaŭ atentindas la rolo de prionoj en regulado de cirkadiaj (tagnoktaj) ritmoj ktp. Ekzistas specifa geno, kiu kodas la sintezon de normalaj prionoj. En la homa organismo ĝi troviĝas en la 20a kromosomo. La mutacio de tiu ĉi geno alkondukas al formado de patologiaj prionoj, kiuj kaŭzas, ekzemple, la heredan formon de Creutzfeldt-Jakob-malsano. Tamen plimulto da prionaj malsanoj aperas rezulte de infektado per patologiaj prionoj.

Ĝis nun estas diskuteble, kiamaniere reproduktiĝas la infektaj prionoj. Kiel montris Prusiner kaj aliaj sciencistoj, normalaj prionoj, sub la influo de la senpera kontakto kun proteinaj partikloj de infektaj prionoj, transformas sian spacan (terciaran) strukturon, aliformiĝas kaj fariĝas infektaj. Amasiĝo de patologiaj prionoj okazas laŭ geometria progresio. Pro tio, ke infektaj prionoj ĥemie ne diferencas de normalaj, ili ne estas submetataj al pereiga efiko de la imuna sistemo kaj de interferonoj. Por prionoj estas karakterizaj la inter-speciaj diferencoj, kiuj tamen ne estas absolutaj. Tial, ekzemple, la infektaj prionoj de bova spongeca encefalopatio povas kaŭzi la malsanon de homoj ktp. Sube mi tre mallonge karakterizos iujn prionajn malsanojn de bestoj kaj homoj.

Ŝaftremo

La plej konata kaj studita estas la priona malsano de ŝafoj kaj kaproj „ŝaftremo” aŭ „skrapio”. Sciencistoj eĉ opinias, ke ŝaftremo estas la „praavo” de ĉiuj prionaj malsanoj de bestoj kaj homoj. Ŝaftremo estas konata en Britio jam preskaŭ 300 jarojn. Alia nomo de ŝaftremo estas „skrap-malsano”. Pro netolerebla haŭta juko, karakteriza por la malsano, la bestoj frotiĝas kontraŭ ĉiuj malmolaj objektoj kaj fariĝas tre ekscititaj. Baldaŭ ĉe ili aperas ŝanceliĝema irmaniero, kaj la bestoj jam ne povas stari. Post kelkaj jaroj la malsanaj bestoj pereas. En la cerbo de la malsanaj kaj mortintaj bestoj estas trovitaj multnombraj spongecaj kavoj sur la loko de detruitaj nervaj ĉeloj kaj amasiĝoj de la proteino ameloido (ameloidaj plakaĵoj), kiuj enhavas grandan kvanton da infektaj prionoj. Krom en la cerbo, tiuj prionoj povas aperi en limfonodoj, lieno, okulbulboj, intestaro ktp. La ŝafoj kaj kaproj infektiĝas precipe sur paŝtejoj kaj en bienoj, kiuj restas kontaĝaj longan tempon post ĉeestado de la malsanaj bestoj. Nuntempe ŝaftremo estas disvastiĝinta en multaj landoj de ĉiuj kontinentoj krom Aŭstralio. Por la prevento de la malsano necesas rigoraj kvarantenaj kaj profilaktikaj rimedoj: la frua evidentigo de la malsanaj bestoj, neniigo de la grego, kie estis registrita almenaŭ unu malsana besto, desinfektadoj, malpermeso uzi la paŝtejon, kie paŝtiĝis malsanaj bestoj, ktp.

Sed ŝaftremo estas danĝera ne nur por ŝafoj kaj kaproj. Sciencistoj malkovris, ke ŝaftremo fariĝis la fonto de infektado por multaj aliaj bestoj. Malraciaj kaj nepripensitaj agadoj de homoj, kiuj uzis kiel aldonan proteinan nutraĵon al bestoj nesufiĉe desinfektitajn ostodevenan farunon kaj viandajn restaĵojn, fabrikitajn el kadavroj de ŝafoj kaj kaproj, kiuj estis infektitaj de ŝaftremo, alkondukis al la amasa disvastiĝo de prionaj malsanoj inter bovoj, katoj, lutreoloj, hufuloj ktp.

Bovofrenezo

En 1985-1986 en Anglio aperis informo pri malsaniĝo de bovoj per la bova spongeca encefalopatio. En la sekvaj jaroj la kvanto de malsanaj bestoj multe pligrandiĝis. La simptomoj de la malsano kaj patologiaj ŝanĝoj en la cerbo de malsanaj kaj mortintaj bestoj estis preskaŭ similaj al tiuj de ŝaftremo. Maksimuma kvanto de infektaj prionoj aperis en la cerbo de bovoj. Infektaj prionoj estis trovitaj ankaŭ en limfonodoj, lieno, intestaro kaj – kio precipe gravas – en muskoloj de bestoj.

En 1988-1990 finfine estis oficiale malpermesita nutrado de bovoj per ostodevena faruno kaj viandaj restaĵoj de bovoj kaj ŝafoj. Tamen pro la longa inkubacia periodo la malsaneco de bovoj en Britio plu pligrandiĝis ĝis 1992, kiam dum unu jaro estis registritaj preskaŭ 40 000 malsanaj bovoj. Krom Britio, bova spongeca encefalopatio aperis en multaj (precipe eŭropaj) landoj: Irlando, Svislando, Francio, Portugalio, Germanio kaj aliaj. Lastatempe malsanaj bestoj estis registritaj en Japanio, Kanado, Usono kaj aliaj landoj. Estis ekstermitaj milionoj da bovoj, kies kadavroj estis forbruligitaj en specialaj fornoj. En multaj landoj estis starigita embargo rilate al bovoj kaj bovaĵo el endemiaj landoj.

Prion-malsano ĉe homoj

En 1994-1995 en Anglio estis diagnozitaj kelkaj kazoj de Creutzfeldt-Jakob-malsano ĉe junaj personoj. Ĝis 1997 la nombro de tiaj malsanuloj superis dudekon, kio estis mirinda, ĉar antaŭe konataj sporadaj kaj heredaj kazoj de la malsano estis tre maloftaj kaj ĝis tiam malsaniĝis precipe maljunaj personoj. Baldaŭ estis malkovrite, ke tiuj ĉi malsanuloj verŝajne malsaniĝis rezulte de manĝado de bovaĵo, infektita de prionoj de bova spongeca encefalopatio (la prionoj estis identigitaj post eksperimenta infektado de musoj). La malsano komenciĝis post longa inkubacia periodo. Ĉe malsanuloj aperis kapturniĝo, depresio, malboniĝo de memorkapablo, ŝanceliĝema irmaniero. Poste estis evidentaj pli gravaj simptomoj: konvulsioj, paralizoj, patologiaj refleksoj, demenco kaj aliaj. Post unu-du jaroj malsanuloj pereis. En la cerbo de la mortintoj estis aperintaj ŝanĝoj, tipaj por la prionaj malsanoj: spongecaj kavoj sur la loko de detruitaj nervaj ĉeloj, ameloidaj amasiĝoj ktp.

Ĝis nun sciencistoj diskutas pri la ebla kvanto de homoj, infektitaj de prionoj de bova spongeca encefalopatio. Iuj parolas pri malgranda probablo de la infektado, sed aliaj supozas, ke jam kelkaj miloj da homoj troviĝas en inkubacia periodo. La realaj ciferoj de la malsanuloj nuntempe verŝajne superas 100 kazojn.

Sciencistoj nomis tiun ĉi malsanon nova varianto de Creutzfeldt-Jakob-malsano, ĉar ĝis tiam estis konataj tri aliaj variantoj: sporada, hereda (rezulte de genaj mutacioj) kaj iatrogena (greka „iatros” signifas „kuracisto”) (rezulte de nesufiĉe sterilaj medicinaj manipuladoj). Estas konataj la kazoj de infektadoj per prionoj pro malbone sterilizitaj kirurgiaj instrumentoj, elektrodoj, post transplantado de infektitaj korneo, malmola cerba membrano ktp. Pli oftaj estas infektiĝoj rezulte de uzado de hormonoj, ricevitaj el hipofizo, ktp. Estas aperintaj kazoj de infektiĝo de neŭrokirurgoj, anatomiistoj ktp. Nuntempe necesas esti tre singarda, por ne infekti homojn per prionoj rezulte de uzado de sango, serumo, fermentoj, hormonoj ktp de bovoj ĉe fabrikado de medikamentoj kaj ŝmiraĵoj, atentante la ekstreman rezistecon de infektaj prionoj al steriligado. Estas danĝera ankaŭ la sango de homoj, portantoj de patologiaj prionoj.

Alia priona malsano, kuruo, estis endemia nur inter aborigenoj de Nov-Gvineo. En 1957 la usona pediatro kaj epidemiologo D. Carleton Gajdusek malkovris, ke precipe malsaniĝis indiĝenoj de la tribo „Fore”, kiuj manĝadis pro ritaj celoj la cerbon kaj viscerojn de mortintaj parencoj, el kiuj multaj estis infektitaj de prionoj. La malsano komenciĝis post la multjara inkubacia periodo. Simptomoj de kuruo estis similaj al tiuj de aliaj prionaj malsanoj. Krome, por kuruo – pro la psikaj perturboj – estis karakteriza senkaŭza rido, kaj tial la malsano estis nomita „ridega morto”. La malsanuloj mortis kutime post unu-tri jaroj. Rezulte de esploroj de Gajdusek la rita kanibalismo en Nov-Gvineo estis malpermesita, kaj novaj infektadoj plene ĉesis. En 1976 Gajdusek ricevis la Nobel-premion pri fiziologio kaj medicino.

La aliaj supre menciitaj prionaj malsanoj de homo estas tre maloftaj (unu inter dek milionoj da loĝantoj). Ili estas heredaj, kaŭzitaj de genaj mutacioj kaj same mortigaj.

Ĝis nun ne ekzistas efikaj rimedoj por la kuracado de prionaj malsanoj. Precipe oni uzas medikamentojn, kiuj plifaciligas la staton de malsanulo kaj malrapidigas la malfavoran evoluon de la malsano (steroidaj hormonoj, antibiotikoj, apartaj kontraŭmikozaj medikamentoj ktp). Lastatempe sciencistoj en Britio montris favoran efikon de iuj fenotiazinoj, en Italio „tetraciklinoj”, en Usono „akrikino”. Sed tiuj atingoj ankoraŭ estas provizoraj. Plej gravas la preventado de la malsanoj per rigoraj kvarantenaj kaj profilaktikaj rekomendoj.

La estonteco

Esplorado pri prionoj kaj prionaj malsanoj bone progresas. Multo ankoraŭ ne estas konata. Eble tiuj ĉi esploroj lumigos iujn aliajn malbone studitajn malsanojn, ekzemple la malsanon de Alzheimer. Povas esti, ke la prionaj partikloj kuŝis en la bazo de la unuaj vivaj estaĵoj sur nia planedo kaj reproduktiĝis simile al infektaj prionoj. Oni povas konvinkiĝi, ke baldaŭ estos trovitaj efikaj medikamentoj por kuracado de prionaj malsanoj. Nuntempe necesas pli efike protekti sin kaj defendi bestojn kontraŭ akireblaj prionaj malsanoj. Necesas esti pli prudenta kaj singarda antaŭ ellaborado de novaj teknologioj por ne estigi novajn tiajn danĝerajn epidemiajn malsanojn.