PriOnes

FACULTAD

DE

MEDICINA

HUMANA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA

CURSO:

TEMA:

BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR.

“PRIONES”

ALUMNO E.R.J.A

2010

PRIONES DEFINICIÓN Los priones o proteínas priónicas son partículas acelulares, patógenas y transmisibles. Se caracterizan por producir enfermedades que afectan el sistema nervioso central (SNC) denominadas encefalopatías espongiformes transmisibles (EET). Los priones no son seres vivos, son proteínas con la propiedad de desnaturalizar otras proteínas El término "prion" es usado para describir el agente infeccioso responsable de varias enfermedades neurodegenerativas encontradas en los mamíferos. La palabra en sí deriva de "proteinaceous infectious particle", definición propuesta por Stanley B. Prusiner.

Esta definición vino dada por la hipótesis inicial, que más tarde se confirmaría, de que este agente infeccioso consistía únicamente en una proteína, carente de genoma y ácidos nucleicos.

Se ha observado esta proteína en las membranas neuronales de los mamíferos sin causar  enfermedad alguna, pero se sabe que un cambio conformacional de su estructura terciaria  puede  puede provocar provocar la aparición aparición de la enfermeda enfermedad. d. Estas proteínas en su forma patógena se multiplican exponencialmente al ponerse en contacto con las proteínas normales, ya que les inducen el cambio conformacional que las vuelve infecciosas.

La aparición de estos desordenes estructurales en las proteínas, pueden ser transmisibles, heredados, o incluso esporádicos, es decir, sin evidencias de transmisión ni herencia.

Las enferm enfermed edade adess prion prion (colec (colectiva tivame mente nte llamad llamadas as "en "ence cefalo falopat patías ías espong espongifor iformes mes transmisibles") conocidas hasta ahora son fatales, afectan al sistema nervioso y se cree que también a los músculos. Estas enfermedades pueden incubarse durante años o incluso décadas en humanos, de ahí que inicialmente se las conociera como "virus lentos".

FUNCION Los priones son proteínas observadas comunmente en la superficie de las neuronas de todos los mamíferos estudiados. La función que cumple esta proteína fue estudiada por un grupo de investigadores japoneses liderados por  Suchiro Sakaguchi , de la Universidad de Nagasaki. Se crearon ratones homozigotos respecto a la falta del gen PRNP, que codifica para la isoforma normal del prion (PrPc). (2) Estos ratones son normales hasta las 70 semanas de vida, a partir de aquí comenzaron a manifestar importante pérdida de coordinación, temblores al andar, incapacidad de mantener una trayectoria; a las 90 semanas, incapacidad de mantenerse y movimientos espasmódicos en sus patas traseras, muchos de ellos tenían la columna vertebral arqueada con una convexidad hacia atrás. Fisiológicamente, el cerebelo (encargado de la coordinación) se había encogido hasta un tercio respecto al de los ratones normales, y había una grave deficiencia de las neuronas de Purkinje. Estas células son una variedad de neurona que constituye el elemento fundamental del córtex cerebeloso. El equipo investigador observó que los niveles de las células de Purkinje eran normales en los ratones jóvenes, así que afirmó que estas células  podían sobrevivir cierto periodo de tiempo sin ayuda, pero morían al poco tiempo sin la  presencia del producto del gen PrP. Al inocular los ratones nulos para el gen PRNP (por tanto sin la forma natural PrPc) con una partícula prion infecciosa (PrPSc), no desarrollaban la enfermedad ( Beler 1992) y no se detectaron evidencias de replicación del PrPSc. De esto se dedujo que, para causar la enfermedad era necesaria la presencia del tándem PrPc-PrPSc. (3) Este experimento parecía esclarecer un poco la función de la proteína prion, ya que la ausencia (sea por ausencia del gen o transformación de la forma natural a la infecciosa)

tiene ciertas consecuencias concretas en el individuo. Se le podría atribuir un papel en la supervivencia de las neuronas de Purkinje en el cerebelo. Sin embargo, posteriormente se han creado nuevamente modelos de ratón carente del gen PRNP que han crecido y se han desarrollado de una manera normal, con algunas excepciones de ataxia y alteración del ritmo circadiano más allá de los dos años de edad (Beler 1992, Tobler 1996, Prusiner 1998). Por lo tanto, la función de la forma celular del prion es hoy aun desconocida, aunque se  barajan varias: •

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Al ser capaz de unir Cu 2+ específicamente se le ha asignado un papel activo en la homeostasis de este catión implicado en procesos de oxido reducción ( Brown et al. 1997). Superóxido dismutasa (11) Proteína de transducción de señal (4) Adhesión celular  Regulación y distribución de los receptores de acetilicolina

COMPOSICIÓN Constituidos por partículas proteínicas carentes de DNA, pudiendo, por tanto, replicarse sin genes. Se estima que el agente es más pequeño que la mayoría de los virus, y muy resistente al calor, a los rayos ultravioletas, a la radiación ionizante y a los desinfectantes comunes que, habitualmente, inactivan a los virus. El agente no causa reacciones inflamatorias o inmunitarias detectables ni se ha observado al microscopio. No se dispone de pruebas para la detección en seres vivos, salvo el estudio patológico. Los priones causan una variedad de enfermedades neuronales degenerativas que pueden ser infecciosas, heredadas o esporádicas en origen. La PrPc, es sintetizada en el retículo endoplasmático, modificada en el Aparato de Golgi y transportada a la superficie celular donde se une a un glicofosfatidil inositol (GPI). Como otras proteínas unidas a GPI, la PrPc parece reintroducirse en la célula a través de compartimentos subcelulares por moléculas de colesterol. La no unión de GPI hace disminuir fuertemente la síntesis de PrPsc. El prión, proteína codificada por un gen celular, presenta dos isomorfas: normal (PrPc) y  patológica o infecciosa (PrPcs). La isomorfa normal ha sido descubierta en tejidos de mamíferos, entre ellos ovinos, bovinos, hámster, ratón visón, y en humanos, con un 8090% de homología entre las secuencias de PrP en las diferentes especies. Se acepta que la secuencia de PrPc determina que haya una barrera inter especies para las Encefalopatías Espongiformes Transmisibles, que para el caso de la forma bovina puede haber sido superada por el agente causal del Scrapie. En efecto, la secuenciación de los genes de los

 priones de ovino y bovino deja ver una homología del 98% entre ambas proteínas, lo cual  permitiría explicar el pasaje de la barrera entre especies. Se ha observado relación entre las mutaciones con el gen "proteína prión" y la enfermedad de CJ en familias y el Síndrome de Gerstmann-Straussler (GSS). La idea de un patógeno infeccioso constituido exclusivamente de proteínas fue vista con gran escepticismo, pero estudios subsecuentes de Prusiner y otros, no han demostrado manera alguna de modificar la conclusión original. En 1985 se demostró que la proteína  prión es codificada por un gen situado dentro de los propios cromosomas de la célula. El gen se expresa en el tejido cerebral normal y codifica una proteína de 254 aminoácidos designada PrPc (proteína prión celular), cuya función aún se desconoce. Una forma modificada de la proteína designada PrPsc (proteína prión scrapie) se encuentra en el cerebro de animales con Scrapie. A diferencia de la PrPc normal, la versión modificada de la proteína se acumula dentro de las células nerviosas formando agregados que, aparentemente, matan a las células. La PrPsc no sólo provoca los cambios degenerativos del Scrapie en el cerebro sino también se presume que es el agente infeccioso capaz de transmitir la enfermedad de un animal a otro. PrPc es una proteína anclada a la superficie externa de neuronas y, en menor medida, a linfocitos y otras células. Se han creado ratones homocigóticos con los genes de PrP modificados. Sorprendentemente, estos ratones se han desarrollado y comportado normalmente durante al menos siete meses.

Básicamente puede decirse que la isomorfa mutante difiere de la silvestre en: • • •

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Alto contenido en hélices. Es insoluble en detergentes, formando agregados amorfos... Sufre una proteólisis limitada que genera una forma truncada agravante y que retiene la inefectividad (Prusiner, 1991) .  No es susceptible a la acción enzimática con PIPLC para su liberación de la membrana, requiriendo un tratamiento desnaturalizante previo para la eliminación del GPI. Localización extracelular.

Se sabe que ambas isomorfas PrP poseen anclas GPI (glycoinositol phospolipid), gracias a la cual, la PrPc se encuentra anclada en la superficie de la célula. Su transformación a PrPSc solo tiene lugar cuando la PrPc alcanza dicho lugar de forma que el GPI es determinante para la conversión ya que esta ocurra en dominios de la membrana donde estas proteínas se encuentran ancladas (Taraboulos et al. 1995) . La PrPSc se encuentra dentro de la célula en estructuras del sistema endocítico y fuera de la célula en placas amiloideas como PrPSc 27-30 KDa ( Pan 1993). La adquisición de la resistencia a las proteasas de la PrPSc, es un proceso posttranslacional, es decir, se adquiere tras el plegamiento. En el estudio de los modelos de PrPSc se halló un péptido menor derivado de este último, que constituía el núcleo  proteasa-resistente de la PrPSc. Este péptido tenía una masa molecular de 27-30 kDa y se le llamo PrP27-30. Se ha encontrado este péptido en todos los casos de enfermedad prion, salvo en las enfermedades del Alzheimer, Parkinson y esclerosis miotrópica lateral. Los residuos 113-128, dentro de la región H1, son los más conservados en todas las especies estudiadas, y corresponden a una zona trans-membranal de la PrPc que se organiza en hélice. Los residuos 90-141 de PrP han demostrado ser suficientes para iniciar o bloquear la transformación de PrPc, probablemente porque constituyen el principal sitio de unión de PrPSc a PrPc durante el proceso de conversión. Posteriormente, se identificó un segundo dominio entre los residuos 180-205 que parecen modular la interacción entre PrPc y PrPSc.

La proteína X.

Es un pequeño ligando detectado mediante estudios genéticos y moleculares, que se une al PrPc y facilita su transformación a PrPSc. Su descubrimiento se basó en la teoría según la cual, moléculas del huésped podían influir  en el comportamiento del PrPSc. Para ratificar esta teoría se inocularon ratones transgénicos con genes PrP humanos (HuPrP) y con genes PrP híbridos entre ratón y humano (MHu2M). (6) Los ratones con el gen híbrido infectados, desarrollaron la enfermedad más rápida y frecuentemente que los que poseían el gen totalmente humano. Este hecho llevó a afirmar  la existencia de un factor procedente del ratón que reconocía las "regiones ratón" de la  proteína PrP híbrida, facilitando el plegamiento de la PrPc híbrida; mientras que este factor no reconocía ninguna "región ratón" en la proteína PrPc totalmente humana (HuPrP) y, por tanto, no favorecía el proceso. La proteína X está involucrada en el plegamiento de las proteínas naturales a su forma anómala, y para ello debe reconocer ciertos fragmentos de la proteína PrP sobre la que actúa. De esta forma, priones PrPSc procedentes de especies muy alejadas evolutivamente de la del huésped al que infectan no producirán la enfermedad fácilmente, necesitarán un largo periodo de incubación porque la proteína X no las reconocerá. Por la función que ejercía esta proteína se pensó que podía tratarse de una chaperona, pero hasta el momento no se ha identificado ninguna chaperona molecular en mamíferos que intervenga en el proceso de plegamiento de priones. La proteína X podría ser la PrPSc si éste hiciera las veces de ligando bidentado (Telling et al. 1995) . La proteína PrP está constituida por cuatro regiones de estructura secundaria llamadas H1, H2, H3 y H4, en estas regiones se identifican tres zonas de hélice-a llamadas A, B y C, y dos de hoja-b, llamadas S1 y S2. Estudios mediante los métodos FTIR y CD han mostrado que la proteína PrPc contiene un 40% de hélice-a y muy poca proporción de hoja-b, mientras que la PrPSc se compone de un 30% de hélice-a y un 45% de hoja-b. Esta dualidad hélice- a hoja-b parece localizarse  principalmente en la región 106-126, que en forma de péptido sintético es un neurotóxico  potente (Gasset et al. 1992; Forloni et al. 1993). Estructura de la PrPc. B) Lugar donde se cree que la proteína X se liga a la PrPc. C) Lugares que se cree relacionados con la transmisión de priones entre las especies y control de unión de la proteína X D) Flexibilidad de la cadena del polipéptido Prp. E) Modelo para la estructura terciaria de la HuPrPSc.

PrP 106-126. Es una parte que se mantiene constante en todas las isomorfas PrP acumuladas en los cerebros de pacientes afectados por enfermedades prion y, por tanto, constituye la  partícula infecciosa. Además, el péptido PrP 106-126 es más soluble y fácil de manipular   para el estudio de cultivos celulares que la partícula entera PrPSc . Se ha demostrado que el péptido 106-126 cataliza la agregación de la proteína prion celular a una forma proteinasa K-resistente e induce la síntesis de una proteína prion trans-membrana ( CtmPrP), que se ha propuesto como mediadora de la neurotoxicidad en ciertos desórdenes, en lugar de los depósitos de agregados y la PrP proteinasa Kresistente únicamente. (14). Se ha demostrado que PrP 106-126 induce muerte celular por apoptosis en una determinada línea celular neuronal humana, y lo hace a través de dos moléculas (caspasas y calpainas). Esto implica la mitocondria como un sitio primario de acción de la PrP106126 (15). Además, aumenta la secreción de catecolaminas induciendo una vía de entrada de Cd2+ resistente al Ca2+, y altera el acoplamiento de los canales de nativos de Ca2+ con la exocitosis (16).

Según otro estudio, el péptido artificial PrP106-126 es neurotóxico in vitro debido a la adopción de la estructura fibrilar amiloidogénica agregarte. Y parece que reduciendo los niveles de Cu2+ y Zn2+ aproximadamente tres veces respecto del nivel fisiológico, se inhibe la agregación del PrP106-126. Del mismo modo, eliminando por muta génesis la His-111, Met-109 o Met-112, que se han confirmado como lugares de unión de Cu2+ y Zn2+, se inhibe la neurotoxicidad del PrP 106-126 y su capacidad de formación de estructuras fibrilares s (1 7) .

FORMACIÓN DE LA PrPsc: La PrPsc podría ser formada por modificaciones químicas postraslacionales, pero dichas modificaciones no han sido detectadas. Estudios estructurales recientes han demostrado que la PrPc y PrPsc difieren en la conformación. Ambas isomorfas han sido purificadas y determinada su estructura secundaria por dicroísmo circular. Se encontró que PrPc tenía un alto porcentaje de hélices  (42%) y prácticamente ninguna lámina  (3%), mientras que la PrPsc tenía un 43% de lámina  y un contenido en hélices  del 30%. Ni PrPc ni PrPsc formaban agregados detectables por microscopio electrónico.

AGENTES QUE INHIBEN LA FORMACIÓN DEL PRPSC: •

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Rojo congo, se une a las placas amiloides de PrP, generalmente a las estructuras en hoja-b de las ptoteínas amiloidogénicas secuestrando el molde PrPSc infeccioso. Inefectivo si se administrase en torno a la aparición de los síntomas neurológico (18). Inhibidores de la biosíntesis de colesterol (lovastatina), destruyen los compartimentos donde se produce la conversión de PrPc en PrPSc. Los bajos niveles de colesterol requeridos impiden su uso en animales (19). Fragmentos de anticuerpos (Fabs) que unen PrPc en la superficie de las células e impiden la formacnión de PrPSc. Poliaminas ramificadas, promueven la eliminación de PrPSc de células infectadas (20). Polianiones sulfatados, actuan inespecíficamente contra el molde PrPSc (21).

La dificultad de que polianiones altamente cargados atraviesen la barrera sangre-cerebro, asi como la toxicidad de la lovastatina, hace que estos productos no constituyan tratamientos aplicables. En un estudio reciente se ha descubierto que derivados tricíclicos de la acridina y fenotiazina inhiben la formación de PrPSc en cultivos celulares infectados crónicamente con priones (22). Según este trabajo, los compuestos tricíclicos con una cadena alifática en su anillo central constituyen una nueva clase de reactivos antiprion. Dado que compuestos como la quinacrina y la cloropromazina ya han sido usados en humanos como tratamiento contra la malaria y drogas antipsicóticas, se proponen como candidatos inmediatos para el tratamiento para la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob y otras enfermedades prion. Además, se sabe que atraviesan la barrera hemato-encefálica

MINIPRIONES Se realizaron diversas pruebas para investigar la naturaleza patógena del prion, y se crearon priones mutantes para facilitar esto. Así, la destrucción de cualquiera de las cuatro regiones en hélice- de la proteína PrPc, previene la formación del PrPSc. Mientras que suprimir la región del extremo N-terminal con los residuos 23-89, así como otros 36 residuos entre las posiciones 141-176 (ambas regiones en verde en la imagen: hélice A y hoja S2) no afectan a la aparición de PrPSc. La molécula PrP resultante con 106 aminoácidos, fue denominada PrP106 (o mini prion). La cual tiene idénticas propiedades al PrPSc original, pero al ser menor tamaño, ofrece más facilidades para el descifrado de su estructura.

Mini prion creado borrando los residuos 23-89 y 141-176 de la PrP.

PROPIEDADES QUIMICAS

FISICAS Y

Se han realizado multitud de experimentos para demostrar la naturaleza de los priones:

Propiedades Físicas y Químicas

Propiedades Biológicas •

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Filtrable con poros 25 nm o 100 nm. Es invisibles al microscopio óptico y electrónico. Resistente a: Formaldehido EDTA Proteasas ( Tripsina, pepsina ), aunque reducen la infectividad  Nucleasas ( ribonucleasas A y III, desoxiribonucleasa I ) Radiación ultravioleta ( 2540 Å ) Radiación ionizante

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Largo periodo de incubación ( meses, años, décadas).  No producen respuesta inflamatoria  No antigénicos. Patología crónica progresiva. Fatal en todos los casos. Carecen de cuerpos de inclusión. Presencia de ácido nucleico no demostrada. El único componente conocido es la  proteína PrP. Pueden existir en múltiples formas moleculares Periodo de adaptación a nuevos hospedadores. Control genético de la susceptibilidad de algunas especies. Existencia de distintas cepas.

Métodos de inactivación:

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Autoclave >134 °C, 18 minutos Hipoclorito sódico (20ºC, 1hora) Hidroxido sódico 2N Fenol 90% Eter  Acetona Permanganato potásico 0.002 M Urea 6 M 2 – Cloroetanol

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Cloroformo

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LA BIVALENCIA DEL PRION La naturaleza del prion le permite manifestarse de 2 formas: una forma celular o PrPc de 33-35 KDa y otra patógena PrPSc o scrapie PrP de 33-35 Kda. El tratamiento de esta última con proteinasa K nos da una tercera forma de 27-30 Kda que mantiene intacta su capacidad infecciosa y es el núcleo proteasa resistente. La PrPc es una proteína de membrana, la PrPSc 33-35 se acumula dentro de la célula con  posibilidades de agregación, la PrPSc 27-30 se acumula extracelularmente y puede formar   placas. El test de detección "Prionicos" se basa sencillamente en detectar mediante electroforesis la presencia de PrPSc 27-30 en preparados cerebrales. Las formas PrPc y PrPSc lo son de la misma proteína, es decir, comparten la misma secuencia de aminoácidos (estructura primaria); se comprobó la imposibilidad de que las dos isomorfas PrP fueran productos de dos tipos de ARNm distintos. La diferencia entre ambos reside en su estructura secundaria y terciaria, es decir, en su conformación espacial. La forma PrPSc ha sufrido un plegamiento respecto la forma celular PrPc. El plegamiento de las formas nativas está inducido por partículas PrPSc infecciosas que  ponen en marcha una reacción en cadena, de forma que la infección se desarrolla exponencialmente. Las variantes familiares de estas enfermedades (que se transmiten por herencia familiar) demuestran la existencia de un factor genético que contradice en cierto modo la teoría de secuencia idéntica de las 2 formas. Se compararon clones del gen PrP procedentes de un  paciente con la enfermedad de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS) con genes PrP obtenidos de la población sana, y se encontró que un par de bases (de un total de 750) era diferente. Este cambio en el codón 102 (P102L), era responsable de la sustitución del

aminoácido nativo prolina (Pro) por leucina (Leu) en la proteína PrPc del paciente. Esta sustitución sería la responsable de la desestabilización de la estructura terciaria de la  proteína y su transformación en agente patógeno. Así pues, determinadas mutaciones en el gen causan susceptibilidad a la enfermedad

PATOLOGIA

Las primeras referencias a las enfermedades espongiformes transmisibles se remontan al siglo XVIII, cuando varios ganaderos europeos describieron una enfermedad neurodegenerativa letal que afectaba a las ovejas y a las cabras, mal al que se denominó "tembladera" (en inglés,  scrapie). El cerebro de estos animales presentaba un aspecto de esponja, de donde proviene el término "espongiforme". A principios del siglo XX se describieron los primeros casos de encefalopatía espongiforme en el ser humano, y la enfermedad se bautizó con el nombre de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob . Posteriormente se demostró que estas enfermedades eran transmisibles. El agente  patógeno, el prión, fue descubierto en 1982 por Stanley Prusiner , quien demostró que se trataba de partículas puramente proteicas sin ácido nucleico. En 1997 le fue otorgado el Premio Nobel de Fisiología o Medicina. Prusiner sometió los priones a distintos tratamientos para alterar las  proteínas o los ácidos nucleicos, intentando alterar su capacidad infecciosa. Observó que perdían inefectividad si se trataban con fenol (agentes desnaturalizantes de las proteínas pero no de los ácidos nucleicos), aunque eran resistentes a algunos de los procesos de degradación proteica (como las enzimas proteasas).

Sin embargo, si los sometía a la acción de enzimas que atacaban específicamente a los ácidos nucleicos (nucleasas para ADN y ARN), a radiación UV o a la modificación con hidroxilamina, las partículas no perdían su inefectividad. Estos estudios indicaron que los  priones eran partículas patógenas de naturaleza proteica y sin ácido nucleico. Prusiner  consiguió, más adelante, infectar con el prión de la tembladera PrPSc (que causa el prurito lumbar en ovejas) a ratones, consiguiendo un modo para reproducir, obtener y estudiar los  priones posteriormente y más a fondo.

1. FORMAS ESPORÁDICAS DE LA ENFERMEDAD. Son las que aparecen sin causa aparente y para las que no hay explicación en la actualidad. Enfermedad de Creutzfeldt Jakob a. b. c. d.

Clásica Variante de Heidenhain Variante de Brownell-Oppenheimer  Panencefalopática

2. FORMAS INFECCIOSAS. Se explican por la interacción de la PrP Sc sobre la PrPC lo que  provoca su transformación a PrPSc. • •

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Kuru (canibalismo) Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob yatrogénica Hormona de crecimiento o Gonadotrofina o Trasplante de cornea o Electrodos (EEG) de implantación directa o Implante de duramadre o ¿Neurocirugía? o  Nueva variante británica (¿EBB?)

3. FORMAS HEREDITARIAS. Provocadas por  alteraciones genéticas heredables que facilitan el  plegamiento erróneo de la PrPC

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Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob familiar  Síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker  Insomnio familiar fatal Enfermedades por priones atípicas (mutaciones)

En el ser humano En el ser humano, las enfermedades por priones o encefalopatías espongiformes transmisibles pueden ser de origen esporádico (se desconoce el motivo por el que el prion adopta la conformación patológica), genético (por la presencia de una mutación en el gen que codifica la proteína priónica) o transmitido. •

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Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ). Es la forma más frecuente; habitualmente se presenta de forma esporádica (un caso por cada millón de habitantes, aproximadamente) a partir de los 50-60 años de edad. También es transmisible debido a las malas prácticas quirúrgicas, por vía serológica y, antiguamente, por el empleo terapéutico de hormonas hipofisarias animales o de cadáveres humanos. Pero únicamente en un 10-15 por ciento de los casos el origen es genético.

Insomnio familiar fatal. Trastorno del sueño habitualmente de origen genético,  producido por una mutación N178D en la secuencia del PrP. Existen un escaso número de casos sin causa genética.  Nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. Transmitida. Se inició en Gran Bretaña en los años 90 (en el 1996 se publicaron los primeros casos) y se ha relacionado con la ingesta de productos procedentes de reses afectadas de la que,  por esa razón, se denomina encefalopatía espongiforme bovina. Enfermedad de Gerstmann-Straüssler-Scheinker . De origen genético. Kuru. Transmitida. Restringida a poblaciones de Papúa Nueva Guinea y relacionada con prácticas caníbales. Se considera una enfermedad en extinción.

PERIODO DE INCUBACIÓN La fase de incubación o período asintomático se estima que puede ser prolongada, en algunos casos hasta 20 años. La fase de enfermedad declarada, es una fase avanzada, desde que aparecen los síntomas con rápida progresión hasta la defunción en el período de un año, en promedio. En la enfermedad CJ hay pronta sucesión de apatía, pérdida de memoria, demencia permanente, incoordinación neuromotoras y pérdida del habla.

MODO DE TRANSMISIÓN Algunas enfermedades por priones humanos están vinculadas a factores mendelianos dominantes, debidas a mutaciones en el gen PrP, que se han observado en diferentes familias. Se ha observado transmisión iatrogénica (por medicamentos y tratamientos médicos) de CJD de un paciente a otros a través del uso de electrodos cerebrales, trasplantes de córneas, injertos de duramadre o inyecciones de hormona del crecimiento. Hay evidencias de estudios in vivo e in vitro de que las proteínas normales pueden desencadenar cambios en la conformación de las proteínas del huésped, produciendo la enfermedad. En el caso de la enfermedad del Kuru se ha demostrado la transmisión por vía oral, por   prácticas de canibalismo en Nueva Guinea. Desde 1950 no se observan nuevos casos al haber sido abolida esta práctica.

La mayoría de las evidencias sugieren que no hay transmisión vertical (por herencia) de enfermedades por priones. La transmisión horizontal (por infección), a parte de los mecanismos de inoculación, no suele ocurrir en la inmensa mayoría de los casos. La transmisión por transfusión sanguínea no ha sido demostrada, sin embargo, algunos centros excluyen como donantes de sangre a personas que padecen de CJD. Hay diferencias genéticas entre proteínas/priones de diferentes especies que actúan como  barreras para la transmisión. En situaciones experimentales se ha logrado la transmisión cruzada. GSS ha sido transmitida a monos y roedores por inoculación intra cerebral. FFI  puede ser transmitido a ratones por inoculación. BSE ha sido adquirida en el ganado  bovino expuesto a Scrapie en alimentos, y en otros animales por inoculación. La encefalopatía espongiforme felina apareció por primera vez en 1990 y se atribuyó a transmisión oral de BSE a gatos.

 No se conoce con exactitud cómo la propagación de PrPsc daña las células. En cultivos celulares la conversión ocurre dentro de las neuronas, y la PrPsc se acumula en vesículas intracelulares conocidas como lisosomas. Éstas podrían reventar y dañar las células del cerebro. Lo más revolucionario en la teoría del profesor Prusiner es que los priones responsables de las encefalopatías espongiformes, son proteínas que todos, animales y humanos, afectados o no por la enfermedad transportamos en nuestro organismo. La única diferencia entre los priones sanos y enfermos es que, en estos, su estructura se pliega de forma distinta. Aún no se sabe cómo la proteína enferma contamina a la proteína normal cuando se acerca hasta ella. Se piensa que existen otros cofactores aún no identificados que podrían facilitar esta acción patológica. Incluso podría decirse que los priones enfermos fabrican camas o moldes a la medida de la enfermedad, moldes en los que "caen" los priones naturales para, posteriormente, aparecer con la estructura  patológicamente modificada. Después de descubrirse que el Scrapie podría ser el resultado de la modificación del  producto de un gen normal, fue posible explicar cómo una enfermedad genética, como la de CJ, podía transmitirse de un individuo a otro. Casi todos los genes presentes en el ser  humano también lo están en otros mamíferos y, por lo tanto, hay una versión humana del PrP. Presumiblemente, si este gen humano sufre algún tipo de mutación, produciría una  proteína PrPsc análoga a la proteína modificada de la oveja en cuanto a su actividad. La propagación del prión, está adscrita a la conversión de la PrPc a PrPsc bajo la influencia de ésta última. Estudios con ratones transgénicos indican que la PrPc es convertida más eficazmente en PrPsc cuando la secuencia de aminoácidos de una y otra son idénticas. Ratones portadores de un gen PrP con una mutación de la Pro 102 a Leu (lesión genética asociada a GSS)

desarrolla un desorden neurodegenerativo indistinguible del Scrapie experimental y que  produce priones de novo. Ratones en los cuales ha sido eliminado el gen salvaje PrP son resistentes al Scrapie y no producen priones, confirmando que una fuente de PrP es necesaria para la transmisión y patogénesis de la enfermedad TRANSMISIÓN ENTRE ESPECIES 

(Cuando se transmiten los priones de una especie a otra enfermedad se desarrolla sólo

después de un largo período de incubación, en su caso, pero en el paso de serie en las nuevas especies a menudo el tiempo de incubación disminuye drásticamente y, a continuación, se estabiliza. Esta especie de barrera pueden ser superados por la introducción de un transgén de PrP de los donantes, es decir el prión hámster PrPC PrPC murino, pero no es un substrato adecuado para la conversión a hámster PrPSc por priones de hámster y viceversa ).

Diversidad de los priones. Se observa una relación entre los patrones de deposición de PrPSc y los perfiles de vacuolación, y estos rasgos son usados para caracterizar las razas de priones. Así, en la enfermedad prion FFI (fatal familiar insomnia) la deposición está confinada en gran parte al tálamo; en la enfermedad fCJD (familiar Creutzfeldt-Jakob Disease), los PrPSc se depositan en el manto cortical y en muchas de las estructuras profundas del SNC.

En la tabla siguiente se enumeran las enfermedades prion conocidas hasta ahora y alguna información nomenclatura referente a ellas:

Enfermedad

Huésped natural

Prion

Forma PrP anormal

Forma PrP celular 

Scrapie

Ovejas y cabras

Scrapie

ShePrPScç

ShePrPSc"

Prion encefalopatía transmisible del visón (TME)

Visón

prion TME

MkPrPSc

MkPrPTME

Chronic wasting disease (CWD)

Mulos, ciervos y Alces

prion CWD

MdePrPSc

MDePrPCWD

Encefalopatía espongiforme de los bovinos (BSE)

Vacas

prion BSE

BovPrPSc

BovPrPBSE

Encefalopatía espongiforme de los felinos (FSE)

Gatos

prion FSE

FePrPSc

FePrPFSE

NyaPrPSc

NyaPrPEUE

Encefalopatía de los ungulados Exóticos (EUE) Nyala y el gran Kudu prion EUE Kuru

Humanos

prion kuru

HuPrPSc

HuPrPKu

Creutzfeldt-Jakob disease (CJD)

Humanos

prion CJD

HuPrPSc

HuPrPCJD

Síndrome de Gerstmann-Straussler-Scheinker  (GSS)

Humanos

prion GSS

HuPrPSc

HuPrPGSS

Fatal familiar insomnia (FFI)

Humanos

prion FFI

HuPrPSc

HuPrPFFI

DIFERENCIA CON LOS VIRUS  Normalmente, el dogma de la biología se cumple en los organismos más diversos, que  guardan su información genética en forma de ADN, utilizan el ARN como intermediario y las proteínas como estructuras o maquinaria enzimática. Algunos virus y priones, sin embargo, rompen un poco este esquema.

Estos agentes son capaces de propagarse dentro de un mismo huésped causando una lesión espongiótica y de transmitirse de huésped a huésped con elevados tiempos de incubación. A diferencia de virus y viroides, son resistentes a tratamientos inactivantes de ácidos nucléicos, pero comparten con éstos la existencia de una variabilidad de inóculos dentro de la misma especie (diferenciables por el patrón de la lesión y la magnitud del tiempo de incubación) y de una inefectividad sujeta a barrera de especie En las células existen proteínas normales ("proto priones") que, al sufrir un cambio en su estructura, se transforman en priones. El cambio en la estructura de las proteínas se puede  producir por dos mecanismos: Mutación en el gen normal (Enfermedad de Creutzfeld-Jacob) Consumo de alimentos (Enfermedad de las Vacas Locas): en este caso, el alimento contiene la proteína alterada en su estructura (prión). Ésta causaría la transformación de las proteínas celulares normales ("proto priones") en proteínas alteradas (priones).

BIBLIOGRAFÍA

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REVISTAS: Investigación y Ciencia.  Nature.

AUTORES: Dworkin, M. (1991): Prokaryotic diversity. En: "The Prokaryotes" (2nd. edition). Springer Verlag, vol I., págs. 48-74.  Neidhart, F.C. (1987): Chemical composition of Escherichia coli. En: "Escherichia coli and Salmonella typhimurium. Cellular and molecular biology". (F.C. Neidhart, Ed.). American Society for Microbiology. Washington, D.C. (1987), págs. 3-6. Shapiro, J.A. (1988): Las bacterias, organismos pluricelulares. Inv. y Ciencia, 143 (agosto): 56-64.

PAGINAS WEB: www.wiener-lab.com.ar/notiw100.htm www.mad-cow.org-tom/