Prioner

Till innehållsförteckningen för Referensmetodik: Infektioner i centrala nervsystemet

---

Prioner

Smittämnet

Prioner orsakar överförbar spongiform encefalopati (även kallad överförbar cerebral amyloidos), en dödlig degenerativ sjukdom hos människa och djur. Begreppet prion präglades av Prusiner för att skilja smittämnet från konventionella virus och understryker dess dubbla karaktär: äggviteämne och samtidigt infektiöst agens (prion = proteinaceous infectious particles).

Smittämnet är unikt. Modern forskning har visat att det endast består av ett äggviteämne. Ett närmast identiskt äggviteämne förekommer hos den friska individen i flera av kroppens olika vävnader, men framförallt i hjärnan. Bildningen styrs av kromosom 20 hos människa. Genom en konformationsändring sker omvandling till en proteasresistent form, PrP$^{S}$$^{C}$ (prion protein, som fått tillägget sc från sjukdomen scrapie där det först karaktäriserades) från den normala PrP$^{c}$$^{e}$$^{l}$$^{l}$$^{(}$$^{c}$$^{)}$.

Vid konformationsändringen övergår det normala PrP$^{C}$, som centralt är uppbyggt av 4 alfa-helix, till PrP$^{S}$$^{C}$ genom att alfa-helixspiralerna sträcks ut till beta-strängar. PrP$^{S}$$^{C}$ transporteras inte bort utan ansamlas i hjärnan där aggregering till amyloida plack kan ske. Cellen vakuoliseras, vilket mikroskopiskt ger hjärnan ett karaktäristiskt spongiformt utseende. Konformationsförändringen anses ske i hjärnans neuroner men har visats ske också in vitro där PrP$^{S}$$^{C}$ omvandlar normala PrP$^{C}$ till den patologiska formen PrP$^{S}$$^{C}$.

Mutationer eller ärftliga förändringar i genen för PrP$^{C}$ predisponerar till bildning av den patologiska formen PrP$^{S}$$^{C}$ och därpå fortsatt bildning av prioner. Detta förklarar att sjukdomen, som spontant förekommer hos 1 per miljon människor, i vissa fall är genetiskt betingad. I familjära fall av human spongiform encefalopati har sådana mutationer identifierats.

Vid smittöverföring förändras PrP$^{C}$ mest effektivt av en prion med identisk aminosyresekvens. PrP har också viss artspecificitet och prioner från ett species ger sjukdom i ett annat species endast om PrP-generna hos de två arterna, som t ex hos får och get, inte avsevärt skiljer sig från varandra. Med andra ord är konversionsbenägenheten en funktion av graden homologi mellan patogen PrP$^{S}$$^{C}$ och endogen PrP . Ett flertal djurslag har dock visat sig vara experimentellt mottagliga för smitta från andra djur (scrapie, mad cow’ s disease). Att även människa skulle vara mottaglig och att smitta från sjuka kor skulle kunna ske har diskuterats och icke kunnat uteslutas.

Det är nu möjligt att spåra en prionstams passage inom och mellan olika species. Vid analysen utnyttjas den förändrade konformationen av det patologiska prionproteinet, PrP$^{S}$$^{C}$. Efter proteinas K-behandling erhålls ett distinkt och ärftligt mönster i elektrofores p g a olika mobilitet hos de tre proteinfragment som erhålls. Skillnaden i mobilitet beror på klyvning av proteinet i vissa områden och proteinets glykosylering i olika klyvningsfragment. Fyra olika mönster har setts hos människa: typ 1-4.

Medan prionbegreppet tycks kunna ledas i bevis med konformationsförändringsförsök, finns det ändå forskare som anser att sökandet efter ett infektiöst virus bör fortsätta.

Iatrogen smitta förekommer och humana fall av spongiform encefalopati har rapporterats vid behandling med tillväxthormon (79 fall), vid transplantation av kornea (1 fall) och dura mater (23 fall), vid användande av hjärnelektroder (2 fall) och vid mellanöreoperation (1 fall). Smitta har skett vid direkt inokulation i CNS men också vid injektion (tillväxthormon).

Sjukdomsbild

Prioner orsakar spongiform encefalopati hos människa och djur (tabell 15). Andra organ visar inga patologiska förändringar, men kan eventuellt innehålla smittämnet. Sjukdomarna har många gemensamma drag. Inkubationstiden är lång. Symtomen uppträder från hjärnan, som visar atrofi, vakuolisering i vissa regioner samt en reaktiv astrocytos. Inflammatoriska förändringar saknas liksom specifikt humoralt immunsvar. Sjukdomen leder alltid till döden.

Creutzfeldt-Jakobs sjukdom (CJS) drabbar oftast personer i sen medelålder (även om enstaka fall setts under 20-års ålder). Spontant uppträder sjukdomen hos 1 på miljonen människor. 15 % av fallen är familjära med ärftlig mutation i genen för prionproteinet. Känsligheten för smitta är troligen också influerad av genen. De flesta fall av undersökt CJS efter iatrogen smitta har visats ha en gen som kodar för aminosyrorna metionin eller valin (codon 129) i sina båda upplagor av genen (homozygoti). Det är möjligt att även sporadisk CJS förutom eventuell exposition beror på genens struktur. Sjukdomsförloppet är snabbt, vanligen 1 år (1-10 år). 1 första hand drabbas hjämbarken och förlängda märgen. Symtomen är snabbt progredierande demens och förlust av koordination. Ingen behandling finns. 1996 har från England rapporterats 10 fall av CJS hos unga personer med ett något avvikande sjukdomsmönster och en annorlunda patologisk bild (v-CJS). Smitta från sjuka kor misstänks i dessa fall. Misstankarna styrks av det likartade mönster (typ 4) som erhålls vid elektrofores efter proteinas K-behandling av det patologiska prionproteinet vid BSE och vid v-CJS. Slutligt bevis föreligger dock ännu inte.

Gerstmann-Sträussler-Scheinkers sjukdom orsakas av en ärftlig mutation i prionproteingenen. Ett 50-tal familjer är kända. Förloppet vanligen 2-6 år. Symtom: koordinationssvåigheter och oftast demens.

Fatal familjär insomni orsakas likaså av en ärftlig mutation i prionproteingenen. Ett 10-tal familjer med sjukdomsfall är kända. Förloppet i typiska fall är ca 1 år. Symtomen debuterar med sömnsvårigheter och störningar i autonoma nervsystemet, vilket följs av insomni, demens och endokrina och motoriska störningar, medan de kognitiva funktionerna är relativt sparade.

Kuru förekom i ca 2.600 fall hos en folkstam på Papua-Nya Guinea. Infektionen överfördes vid rituell kannibalism. Sådan förbjöds 1958 och sjukdomen är numera så gott som borta. Sjukdomsförloppet är mycket snabbt, 3-12 månader. Symtomen debuterar med motoriska koordinationssvårigheter, vilket senare kan följas av demens.

Scrapie hos får har funnits i Europa mer än 200 år. Det är en dödlig sjukdom med progressiv ataxi, tremor och ofta svår klåda. Smittan sprider sig inom fårhjordarna. Placenta är infektiös och lammen infekteras från modern. Smitta har kunnat överföras till 5 olika apsorter genom intracerebral inokulation. Ingen smittöverföring till människa anses ha skett genom konsumtion av får- eller fårhjärna. De anhopningar av CJS som setts i olika fårrika områden har kunnat härledas till genetiska förändringar i PrP-genen i vissa släkter. På Island som har rikligt med scrapie har ingen ökning av antalet CJS observerats.

Överförbar minkencefalopati sågs först i USA (1947). Smittan var troligen överförd till mink med scrapie-infekterade får som givits som kosttjllskott.

Bovin spongiform encefalopati (mad cow’ s disease - galna kosjukan) uppträdde i England 1986 och fick snabbt en stor omfattning. Den orsakades sannolikt av att mjölkkor i sitt foder fått ett proteintillskott bestående av ett kontaminerat kött- och benmjöl framställt på död boskap (får och ko). Smittan hade skett under åren 1981-84 och inkubationstiden var vanligen 4-5 år (upp till 8 år har setts hitintills). Sammanlagt har mer än 160 000 fall inträffat. Epidemin är dock sedan 1993 i avtagande då utfodring av boskap med kött- och benmjöl från död boskap förbjöds i juli 1988. Sjukdomen drabbar huvudsakligen djur mellan 3 och 5 år. Symtomen domineras av oro och ataxi. Okoordinerade rörelser i djurens bakre delar ger en typisk svajande gång. Senare uppträder förlamningar, viss aggressivitet och död. Smitta sker inte mellan vuxna djur. Överföring av maternell BSE-smitta till kalv, vilket tidigare ej ansetts förekomma, har 1996 misstänkts kunna ske i låg frekvens.

En eventuell smitta till människa skulle vara aktuell huvudsakligen på oral väg. Medan experimentell smitta kunnat överföras genom injektion, har oral smitta bevisats mest till andra idisslare och t ex inte till gris. Den överföring av sjukdomen som nu setts till katt i England misstänks dock ha skett genom peroral smitta.

Vid alimentär exposition med mjölk eller kött från sjuk boskap har ingen smitta setts till något försöksdjur. En möjlig smittperiod för människa skulle kunna vara åren 1986 till 1989, en period då användningen av hjärna, ryggmärg och vissa inälvor från mer än 6 månader gammal boskap ännu inte var förbjuden i humanföda.

Diagnostik

Diagnos på levande person är huvudsakligen baserad på kliniska parametrar. Karaktäristiska förändringar i EEG kan förekomma under senare delen av CJS.

Laboratoriediagnostik av humana prionsjukdomar bör pga smittsamheten och sjukdomens fatala förlopp, endast ske i speciallaboratorium.

Referensmetodik

Neuropatologi

OBS! Speciellt omhändertagande av hjärnan (och övrig vävnad) vid misstanke om prionsjukdom. Vid konventionell inbäddning finns smittämnet kvar i paraffinklotsen. Kontakta ett neuropatologiskt laboratorium!

Den patologiska bilden varierar mellan de olika humana prionsjukdomarna. För CJS, den vanligaste av dem, kan hjärnan se helt normal ut makroskopiskt om sjukförloppet varit kort. Vid långvarig sjukdom föreligger oftast mycket grav atrofi. Mikroskopiskt karaktäriseras sjukdomen av en triad av förändringar: nervcellsbortfall, astroglios och spongiforma förändringar. De spongiforma förändringarna är av störst diagnostisk hjälp. De ses inom storhjämsbarkens samtliga lager och kan även påträffas i djup subcortical grå substans och i lillhjärnsbarkens molekylarlager. De är oftast fläckformigt distribuerade med till synes normal vävnad emellan. Inflammation saknas. Amyloida plack ses hos endast 5-10% av patienterna med CJS medan rikligt med plack ses hos alla hitintills (1997) undersökta fall av v-CJS.

Övrig diagnostik

Molekylär analys av patologiskt prionprotein

Efter proteinas K-behandling erhålls vid elektrofores ett distinkt mönster p g a olika mobilitet hos erhållna proteinfragment och dess olika grad av glykosylering. Hitintills (1997) är 4 olika “typer” av human spongiform encefalopati identifierde: typ 1 och 2 vid sporadisk CJS, typ 3 vid iatrogen smitta överförd med im injektion av hypofysextrakt och typ 4, som ses vid v-CJS, BSE och experimentellt överförd BSE.

Immunologiska test

Immunpatologisk undersökning med antiserum mot PrP finns beskrivet.

Ett immunologiskt test har beskrivits (1996) där förekomsten av 14-3-3 normalt hjärnprotein i likvor hos dementa patienter starkt stöder diagnosen CJS. Proteinet förekommer i likvor också vid andra tillstånd där hjärnans neuroner skadas, t ex herpes simplex-encefalit och akut hjärninfarkt.

Ännu (1997) ingen serologisk markör. Ingen utveckling av antikroppar sker hos den sjuka.

Dekontaminering

De spongiforma encefalopatiernas smittämne är mycket stabilt. Inaktiveringsprocedurer som kokning, ultraviolett ljus eller joniserande strålning är otillräckliga för avdödning av smittämnet. Inte heller alkohol eller aldehyder inaktiverar smittämnet. Användning av engångsmaterial rekommenderas därför.

Infektiösa kroppsorgan vid CJS: CNS-material omfattande även retina, hypofys och likvor; viscerala organ som lunga, lever, mjälte, njure och lymfkörtlar; blod. Ingen smittrisk föreligger från intakt hud eller i sekret och exkret.

Vid vård av patient med prionsjukdom följs samma rutiner som vid undvikande av blodsmitta.

Desinfektionsrekommendationer (beroende på material och instrument som skall smittrenas), utges vanligen av sjukhushygienikema, och används för instrument som ej kan kasseras.

För enbart ångautoklavering och torrsterilisering krävs mycket långa steriliseringstider. Med validerade autoklaver med förvakuum räcker kortare tider. Man kan rekommendera en förbehandling med 5 % kloramin i ca en timme och därefter en standardiserad autoklaveringsprocess i 134 °C (enl EN 554).

Laboratorierapportering

1996 fattades ett principbeslut om att ett övervakningssystem för CJS skall utarbetas i Sverige.

Tabell 15

Prionorsakade sjukdomar: spongiform encefalit eller överförbar cerebral amyloidos

• Hos människa
  • Kuru
  • Creutzfeldt-Jakobs sjukdom (CJS)
  • Gerstmann-Sträussler-Scheinkers sjukdom (GSS)
  • Fatal familj är insomni

• Hos djur
  • Scrapie (hos får och get)
  • Överförbar minkencefalopati (mink)
  • Kronisk wasting-disease (hjort och älg)
  • Bovin spongiform encefalopati (BSE, ko)
  • Feline spongiform encefalopati (katt)

REFERENSER

• Budka H et al. Consensus report. Tissue handling in suspected CJD and other human spongiform encephalopathies (prion diseases). Brain pathology 1995;5:319-322.

• Collinge J, Sidle KC, Meads J, Ironside J, Hill AF. Molecular analyses of prion strain variation and the aetiology of “new variant CJD”. Nature 1996; 383:685-690.

• Geertsma RE, van Asten JAAM. Sterilisation of Prions. Zentr Sten; 1995;3:385-394.

• Grandien M. Särdrag hos ny variant av Creutzfeldt-Jakob. Läkartidningen 1996; 93:1715- 1717.

• Grandien M. Prioner - orsak till dödlig hjärnsjukdom hos människa och djur. Svensk Veterinärtidning 1996;48:339-342.
• Hsich G, Kenney K, Gibbs C, Iee K, Harrington M. The 14-3-3 brain protein in cerebrospinal fluid as a marker for transmissible spongiform encephalopathies. New Engl j Med l996;335:924-930.

• Prusiner SB, Prions. In Field’s Virology. 3rd ed. Eds: Field NB, Knipe DM, Howley PM et al. Lippincott - Raven Publishers, Philadelphia 1996.