Príons

Príons – Definição

Prusiner definiu priões como partículas proteináceas infecciosas que resistem à inativação através de procedimentos que modificam os ácidos nucleicos, uma vez que apresentam uma deficiência nestas moléculas.

O termo infeccioso é aplicável visto que os priões são compostos inteiramente por uma proteína que adopta uma conformação anormal.

Assim, concluimos que os Priões são agentes patogénicos infecciosos que, conferindo e propagando variabilidade conformacional, causam um grupo de invariáveis doenças neurodegenerativas fatais mediadas por um mecanismo inteiramente original.

Príons – O que é

Um príon é um agente infeccioso sem vida feito de proteína mal dobrada. Ele pode se reproduzir tornando proteínas normais e saudáveis mal dobradas com a ajuda do mecanismo biológico de seu hospedeiro, como um vírus.

“Príon” é a abreviação de “partícula infecciosa proteica”.

A ideia de um agente infeccioso sem ácidos nucléicos para a reprodução foi inicialmente recebida com ceticismo quando foi proposta na década de 60, porque tal fenômeno nunca havia sido observado antes.

Embora as entidades baseadas em ácido nucleico sejam bem compreendidas, o mecanismo de reprodução entre os príons ainda não está totalmente claro.

Os príons encontrados em animais infectam exclusivamente o cérebro, são fatais e intratáveis.

Os príons foram descobertos em fungos, mas ao invés de danificá-los, teoriza-se que eles podem desempenhar um papel simbiótico no sistema imunológico dos fungos.

Os príons são responsáveis pelo surto da doença das vacas loucas na Grã-Bretanha durante o início dos anos 2000, que levou à destruição de milhares de rebanhos, e o medo internacional sobre a possibilidade de a doença se espalhar de bovinos para humanos. A proteína príon não foi isolada até 1982, quando Stanley B. Prusiner a descobriu e cunhou o termo.

Ele recebeu o Prêmio Nobel de fisiologia ou medicina em 1997 por sua descoberta.

Um dos primeiros casos de doença à base de príons a ser investigado foi o scrapie, uma doença que ocorre entre ovelhas e cabras. Esta doença era conhecida desde o século 18, mas foi só na década de 60 que os cientistas começaram a suspeitar que o scrapie não era uma doença típica, reproduzindo-se fora dos meios usuais de ácidos nucléicos. A sucata, como a maioria das doenças à base de príons, é fatal para o animal que infecta, causando sintomas horríveis antes da morte. O nome da doença vem do comportamento perturbador de ovelhas infectadas, de raspar sua lã contra as rochas.

O príon também causa incapacidade de andar, colapso convulsivo e estalar os lábios excessivamente.

Os príons são responsáveis por doenças incluídas na classe conhecida como encefalopatia espongiforme transmissível. O nome científico da doença da vaca louca é encefalopatia espongiforme bovina. A doença é assim chamada porque faz com que o cérebro da vítima degenere em uma consistência esponjosa.

Sobre Doenças causadas por príons

Doenças causadas por príons ou encefalopatias espongiformes transmissíveis (EET) são uma família de doenças neurodegenerativas progressivas raras que afetam os seres humanos e animais.

Eles são distinguidos por longos períodos de incubação, encefalopatias alterações características associadas à perda neuronal, e uma falha para induzir a resposta inflamatória.

Os agentes causadores de encefalopatias espongiformes transmissíveis são acreditados para ser príons.

O termo “prião“, refere-se a agentes patogénicos anormais que são transmissíveis e são capazes de induzir a dobragem anormal de proteínas celulares normais específicas denominadas proteínas priões que são encontrados mais abundantemente no cérebro.

As funções destas proteínas príon normais ainda não estão completamente esclarecidos.

A dobragem anormal das proteínas priões leva a danos cerebrais e dos sinais e sintomas da doença característicos.

Doenças causadas por príons são geralmente rapidamente progressiva e sempre fatal.

Estas doenças:

São transmissíveis – a partir de um hospedeiro para outro de uma mesma espécie e, às vezes, até mesmo de uma espécie para outra (como um animal de laboratório)
Destruir o tecido cerebral dando-lhe uma aparência esponjosa

Por estas razões, doenças de príon também são chamados de encefalopatias espongiformes transmissíveis ou TSE s.

Príons – História

O neurologista norte-americano Stanley Prusiner, professor da Universidade da Califórnia, em São Francisco; descobriu uma proteína causadora da demência bovina e de outras doenças degenerativas do cérebro, ganhou o Prêmio Nobel de Medicina.

O neurologista iniciou o trabalho em 1972, depois que um de seus pacientes morreu de demência resultante da doença de Creutzfeldt-Jakob. Dez anos depois, ele e sua equipe produziram um preparado derivado do cérebro de cobaias doentes que continha um só agente chamado prion.

Prusiner demonstrou grande humildade ao admitir que em 1980 a noção dos prions só poderia ser considerada como herética pelo mundo científico: naquela época, disse, era dogma que os agentes de doenças transmissíveis deveriam ser integrados de material genético, de DNA ou RNA, de modo a estabelecer uma infecção na célula anfitriã. Afinal, até mesmo os vírus, dentre os micróbios mais simples, dependem de tal material para a síntese direta de proteínas, necessárias para a sobrevivência e a reprodução.

Não somente nesse aspecto a descoberta de Prusiner chocava-se com o conhecimento da época.

Havia o fato também de que ele apontara as proteínas provocadoras da doença como geradas espontaneamente no organismo, mas também transmissíveis.

Essa ação dupla era então desconhecida na ciência médica. E mais ainda, concluiu que os prions se multiplicavam em velocidade extraordinária, pelo simples contato da molécula contaminada com a sã.

Os prions, em última análise, são moléculas de proteínas normais (PrPc) produzidas nas células dos mamíferos, através de controle dos genes. Quando a molécula adquire uma configuração diferente (PrPSc), ela se torna patogênica. Essa configuração pode ocorrer devido à existência de um gene mutante no indivíduo, que eventualmente desenvolve a doença, neste caso hereditária. Extratos de cérebro de animais doentes, contendo PrPSc, injetados em animais sãos, causam a doença; acredita-se que os PrPSc induzem os prions normais a mudarem de configuração molecular, num efeito cascata, possibilitando o estabelecimento da doença. A visualização por microscopia eletrônica do agente infeccioso do scrapie tem demonstrado a presença de bastonetes de 10-20mm de diâmetros e 100-200 mm de comprimento, estudos imunoeletromicroscopia, usando anticorpos anti-PrP, demonstram os bastonetes constituídos de PrP.

No início, acreditava-se que as doenças fossem causadas por vírus de ação muito lenta. No entanto, a radiação ultravioleta, que destrói ácidos nucléicos, não inativava os extratos, que continuavam infecciosos.

Isso sugeria uma coisa muito estranha: se o agente da infecção não continha ácido nucléico, não poderia ser um vírus. Prusiner e seus colaboradores descobriram que, ao contrário, as proteínas presentes no extrato eram responsáveis pela infecção; isso porque, ao usarem métodos de desnaturação, que modificam a conformação das proteínas, a capacidade infecciosa do extrato diminuía muito.

A proteína do “scrapie” foi chamada de PrP, que vem de “Prion Protein”. Os prions são codificados por genes, os pesquisadores conseguiram descobrir, em células de mamíferos, o gene que codifica a PrP.

Ficou assim estabelecido que este gene não é carregado pelo prion, mas reside nos cromossomos dos camundongos, das cobaias e dos seres humanos estudados. Em outras palavras, nossas células fabricam normalmente a proteína que chamamos de prion, sem que, no entanto, adoeçamos. Verificou-se, na realidade, que a proteína existe sob duas formas, uma patogênica e a outra não.

À forma normal, não causadora de doença, chamou-se PrPc (PrP celular); a forma patogênica foi chamada de PrPSc (PrP Scrapie). Descobriu-se que, em algumas pessoas, o gene produtor de prions sofreu mutação; nessas pessoas, as encefalopatias espongiformes desenvolvem-se com maior facilidade. A doença, neste caso, comporta-se como hereditária, e não como uma infecção adquirida.

As duas proteínas se diferem somente em conformatação. PrPc é composto por 40% de alfa hélix enquanto a outra que é PrPsc é formada por 60% de uma base beta e 20% da estrutura alfa hélix.

O mecanismo de infecção é iniciado por uma interação do PrPsc com a proteína Prion celular, causando uma conversão para a posterior conformatação.

A partir daí a infecção se espalha porque as novas moléculas PrPsc são geradas exponencialmente de uma única molécula normal PrPc. O acumulo de PrPsc insolúvel é um dos fato que leva a morte neuronal.

Existe uma discussão na literatura que a internação da PrPc é mediada por duas substâncias diferentes, entretanto os dois caminhos necessitam de uma terceira proteína, um receptor ou uma proteína ligada ao Prion para fazer a molécula ancorada no GPI ou converter o PrPc em PrPsc. O fenômeno de conversão dos prions não é ainda bem claro, uma vez que viola a teoria biológica segundo a qual é necessário um ácido nucléico que funcione como modelo para a conversão. A “hipótese do dímero” considera que uma molécula inicial anormal (PrP-SC) se combina com uma molécula normal (PrP-C) para formar um heterodímero. Este é depois convertido num homodímero (PrP-SC/PrP-SC) que se pode dissociar e regenerar o “agente patogênico”.

Ocorre assim um crescimento exponencial do confôrmero anormal o PrP-SC. Crê-se que alguns indivíduos (humanos ou animais) herdam geneticamente proteínas com uma tendência aumentada para “espontaneamente” produzirem a pequena quantidade de proteínas de configuração anormal que inicie o processo de replicação. Noutros casos, indivíduos expostos a tais proteínas, por exemplo através da ingestão de alimentos, desenvolvem a doença bem como o potencial para uma posterior infecção.

Não se sabe ao certo como o PrP “scrapie” danifica as células causando a doença. É muito possível que isso tenha a ver com os lisossomos celulares. Em culturas de neurônios, verificou-se que os PrPSc acumulam-se no interior dos lisossomos, não sendo hidrolisados normalmente pelas proteases. Possivelmente, quando nos tecidos do cérebro, os lisossomos acabam por arrebentar e matam as células; os prions liberados atacariam outras células vizinhas, repetindo-se assim o ciclo. Formariam-se “buracos” no cérebro, que ficaria com aspecto esponjoso, donde o termo encefalopatia espongiforme.

Doenças neurodegenerativas que afetam o homem e os animais tinham características similares ao “scrapie”. O kuru, que atingia nativos de Papua-Nova Guiné, foi relatado em 1957.

A estranha doença causava perda de coordenação motora seguida de demência e morte. Acredita-se que os nativos adquiriram a doença devido ao hábito de canibalismo, caracterizando uma doença infecciosa, sendo o agente etiológico provavelmente transferido do cérebro (órgão preferencialmente ingerido) de indivíduos doentes para indivíduos sadios. A doença foi exterminada pela interrupção da prática canibal.

A doença de Creutzfeldt-Jackob (CJD), bastante rara (um afetado em um milhão de indivíduos), tem distribuição mundial, sendo também caracterizada por demência seguida de perda de coordenação motora.

A doença de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS), que à semelhança da CJD leva ao aparecimento de alterações de coordenação motora e à Insônia Familiar Fatal (FFI), onde a demência é seguida de alterações no sono. O componente hereditário destas últimas é muito maior que o infeccioso, sendo responsável por mais de 90% do casos.

Em 1986, a emersão de uma epidemia que acometeu o gado bovino da Grã-Bretanha foi relatada. Seu aparecimento foi associado ao uso de vísceras de ovelhas contaminadas com o “scrapie” no preparo da ração usada para alimentar estes animais. A doença, denominada encefalopatia espongiforme bovina (nome dado devido à grande quantidade de buracos presentes no cérebro destes animais) ou “doença da vaca louca”, atingiu seu ápice em 1994 com 138.359 casos naquele país

Doenças Priônicas – Definição

As doenças priónicas, Transmissible Spongiform Encephalopaties (Encefalopatias Espongiformes Transmissíveis) constituem um conjunto de patologias que afetam de modo irreversível o sistema nervoso central, provocando alterações ou disfunção cerebral (doenças neurodegenerativas), numa duração de 6 a 12 meses, no máximo 24 meses. Na origem destas doenças estão partículas proteináceas infecciosas, os priões.

Estas doenças não apresentam um padrão de diagnóstico estável; podem ser espontâneas, com predisposição herdada de pais para filhos ou adquiridas ao longo da vida. Para piorar todo este cenário, o agente infeccioso não é susceptível a tratamentos que destroem ácidos nucleicos e persiste quase indefinidamente no ambiente, o que pode ser considerada uma barreira à terapêutica.

Doenças Priônicas – Características

Tratam-se de doenças progressivas, de ocorrência imprevisível, invariavelmente fatais, com um longo período de incubação e que se manifestam numa vacuolização de neurônios e da matéria cinzenta do cérebro, com perda celular, astrocistose e ausência de resposta inflamatória.

Príons – Constituição

Os priões são destituídos de ácido nucleico e parecem ser compostos exclusivamente por uma isoforma modificada da proteína priónica PrP designada de PrPSC. A normal, PrP celular, designada PrPC, é convertida em PrPSC por um processo pelo qual uma porção da sua estrutura em hélice-a e espiralada é redobrada para folha-ß, sendo esta transição acompanhada de profundas mudanças nas propriedades físico-químicas da PrP e facilitada por outra proteína.

Contrariamente aos agentes patogénicos com um genoma de ácido nucleico que codifica propriedades específicas nos genes das diferentes estirpes de priões, estes últimos possuem estas propriedades na estrutura terciária da PrPSC.

Mais de 20 mutações do gene PRNP ? gene codificador da proteína PrP nos seres humanos ? são conhecidas por causarem doenças priónicas hereditárias nos seres humanos, tendo sido estabelecida uma ligação genética significativa para cinco destas mutações.

Apesar do PrPSC ser o único componente conhecido das partículas priónicas infecciosas, estes agentes patogénicos partilham algumas características fenotípicas com outras entidades infecciosas como os vírus.

O gene PRNP contém uma única ORF ? open reading frame – e codifica uma proteína que é processada proteoliticamente e glicosilada para formar uma macromolécula com 219 resíduos de aminoácidos, uma ponte disulfureto, dois açúcares ligados por 1 átomo de azoto e uma âncora de glicofosfatidil inositol que é exportada para a superfície da célula e concentrada num compartimento endocítico conhecido como espaço caveolar.

A caracterização biofísica da PrP recombinante desglicosilada redobrada numa forma monomérica parecendo a isoforma celular normal (PrPC) revela dois domínios da molécula com uma região N-terminal que liga quatro Cu2+ por cadeia e uma região C-terminal que contém 3 hélices substanciais e 2/3 resíduos ß-strands unidos por 2/3 ligações de hidrogénio.

Contrariamente, a forma da proteína priónica causadora de doença (PrPSC) é uma congregação multimérica substancialmente enriquecida em estrutura folha-ß.

Estudos imunológicos da PrPSC sugerem que a mudança conformacional é grande na região entre os resíduos 90-145.

Assim, o conceito de prião rapidamente explica como uma doença pode ser considerada como hereditária ou infecciosa.

Categorias de Doenças Priônicas

As doenças priónicas caracterizam-se por apresentarem um vasto rol de fenótipos com apresentações clínicas distintas. Assim, as doenças priónicas nos animais e nos humanos podem ser divididas em três grandes categorias baseadas nas características neuroanatómicas e nas propriedades da proteína patogénica PrP no cérebro.

A presença desta proteína pode ser observada mediante técnicas imunohistoquímicas e bioquímicas.

A primeira categoria inclui o scrapie das ovelhas e das cabras; BSE; Kuru; Doença de Creutzfeldt-Jakob esporádica (sCJD), familiar (fCJD) e iatrogénica (iCJD); e insônia fatal familiar (fFI) e esporádica (sFI).

Esta categoria é caracterizada por degenerescência vacuolar (espongiforme) da substância cinzenta, acumulação da PrPsc resistente à protease(proteína priónica scrapie) nos neurópilos da substância cinzenta e pouca ou nenhuma formação de placas amilóides de PrP.

A vacuolização do citoplasma neuronal resulta na aparência esponjosa típica do parênquima cerebral, como é visível nas imagens acima dispostas.

As únicas doenças incluídas na segunda categoria são os sete síndromes dominantemente hereditários designados por GSS (síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker).

A característica neuropatológica definidora é a deposição de numerosas placas amilóides com imunopositividade para a PrP em múltiplas regiões cerebrais corticais e sub-corticais que são compostas por peptídeos PrP altamente truncados com tamanho de 90 a 160 resíduos.

Estes peptídeos são muito amilóidogénicos e, quando libertados no espaço extra-celular, polimerizam num grande número de placas amilóides.

A maioria das mutações relacionadas com as mudanças neuropatológicas das GSS ocorre neste domínio.

Ao contrário da PrP acumulada na substância cinzenta na fCJD, que é resistente à protease, totalmente mutada (designada PrP), esta é sensível à protease. Da mesma forma, a PrP na substância cinzenta de modelos de ratos trangénicos de GSS é sensível à protease.

A terceira categoria de doenças priónicas humanas é representada pela nova variante de CJD, designada nvCJD. Tal como a GSS, existe uma abundante deposição amilóide de PrP e, tal como a CJD e scrapie, ocorre uma intensa vacuolização da substância cinzenta e acumulação da protease resistente PrPsc nos neurópilos; contudo, ao contrário da GSS, não foi identificada mutação PRNP.

Dentro do grande grupo de doenças priónicas existem formas distintas de doença, consoante o grupo de mamíferos em causa. As encefalopatias espongiformes transmissíveis (TSE) são doenças que atacam tanto animais quanto seres humanos podendo apresentar-se sobre várias formas.

Estas doenças inflamatórias comprometem gravemente toda a estrutura do sistema nervoso central e após reconhecimento clínico, são sistematicamente fatais. De fato, nos dias de hoje não são ainda passíveis de tratamento específico e são de difícil diagnóstico.

Muitas vezes, não é possível dizer-se se um indivíduo apresenta a doença até que os sinais degenerativos finais comecem a manifestar-se com maior evidência.

Nos humanos, a doença tem um período de incubação que pode variar de 2 a 23 anos. Para esta doença podem-se delinear três estados principais na progressão dos sintomas.

Os primeiros sinais do denominado estado ambulatório consistem de uma instabilidade da postura, do modo de andar, voz, mãos e olhos; deterioração da linguagem; tremores; e disartria (pronúncia pouco clara).

O segundo estádio ou estádio sedentário caracteriza-se por incapacidade do doente em passear sem uso de suporte, tremores mais intensos e severos e ataxia (perda de coordenação dos músculos), movimentos bruscos e repentinos, ataques de riso efusivo, depressões, raciocínios lentos. Nesta fase, ainda não ocorre degeneração muscular e os reflexos ao nível dos tendões são ainda normais.

O terceiro estádio é a fase terminal, sendo marcado pela incapacidade do paciente em se manter de pé sem auxílio de suporte; intensificação da ataxia, tremores, incontinência urinária e fecal; disfagia e aparecimento de ulcerações profundas.

Atualmente considera-se a possibilidade de que doenças não menos importantes que atacam seres humanos (Alzheimer, Parkinson e esclerose amiotrópica lateral) tenham origem semelhante à CJD e BSE, já que parece que todas elas são causadas pela acumulação de um certo tipo de proteína que não é reconhecida pelo corpo humano e que acaba por provocar danos no tecido nervoso, principalmente no cérebro.

Fonte: www.cdc.gov/users.rcn.com/www.wisegeek.com/www.biomania.com/medicina.med.up.pt