Białka, które niszczą mózg. Czy Alzheimer i Parkinson to choroby prionowe?

Nie są wirusami ani bakteriami, nie mają DNA ani RNA, a mimo to mogą uruchamiać chorobę. Prof. Beata Sikorska tłumaczy, jak źle zwinięte białka niszczą mózg i dlaczego podobny mechanizm może mieć znaczenie także w chorobie Alzheimera i Parkinsona.

Zwykle chorobę zakaźną kojarzymy z bakterią, wirusem albo innym patogenem. Choroby prionowe pokazują, że natura potrafi działać inaczej. Tu problemem nie jest żywy organizm, a białko. Takie, które było potrzebne organizmowi, ale w pewnym momencie zmieniło kształt. Co to oznacza?

Białko po złej stronie

Prof. Beata Sikorska z Uniwersytetu Medycznego w Łodzi tłumaczy, że w naszym organizmie naturalnie powstają białka potrzebne między innymi do pracy mózgu. Problem zaczyna się wtedy, gdy takie białko zmieni swój kształt. Można to porównać do kartki papieru. Ta sama kartka może być gładka, złożona w samolot albo zgnieciona w kulkę. Materiał się nie zmienia, ale forma już tak. Z białkami jest podobnie: sposób, w jaki są "zwinięte", decyduje o tym, jak działają. - Przybranie nowej formy przestrzennej całkowicie zmienia ich właściwości - mówi prof. Sikorska.

Źle zwinięte białko nie tylko trudniej usunąć z organizmu - potrafi też wpływać na zdrowe białka tego samego rodzaju i niejako "uczyć" je swojego błędnego kształtu. - Kiedy takie patologiczne białko zetknie się z formą prawidłową, powoduje zmianę w strukturze napotkanego białka. W komórkach jest więc coraz mniej prawidłowych cząsteczek, a coraz więcej nieprawidłowych - tłumaczy prof. Sikorska. Ich prawidłową wersją jest białko prionu, oznaczane jako PrP.

Czym są choroby prionowe?

Choroby prionowe to rzadkie choroby mózgu, do których należą m.in. choroba Creutzfeldta-Jakoba, choroba Gerstmanna-Strausslera-Scheinkera i śmiertelna bezsenność rodzinna - zalicza się je do pasażowalnych (czy takich, które mogą być przenoszone) encefalopatii gąbczastych.

W chorobach tych patologiczne białko stopniowo odkłada się tam, gdzie neurony powinny sprawnie przekazywać sobie sygnały. - Akumulacja nieprawidłowego białka prowadzi do zaburzenia pracy neuronów, co stopniowo utrudnia pracę mózgu. Nieprawidłowe białko prionu ulega polimeryzacji, tworząc włókienka, które odkładają się w synapsach, a także struktury nazywane blaszkami amyloidowymi, podobnie jak w chorobie Alzheimera, choć w każdej z tych chorób są one zbudowane z innych białek - wyjaśnia prof. Sikorska.

Ten proces może trwać latami, bo okres inkubacji chorób prionowych wynosi od 10 do nawet 40 lat, więc patologiczne białko może długo szerzyć się w organizmie, zanim pojawią się pierwsze objawy.

Skąd biorą się priony?

W Polsce rozpoznaje się około 40 przypadków choroby Creutzfeldta-Jakoba rocznie. Jak wyjaśnia prof. Sikorska, patologiczne białko może pojawić się w organizmie na trzy sposoby: spontanicznie, po wprowadzeniu z zewnątrz, na przykład przez zakażone mięso lub procedury medyczne, albo w wyniku mutacji genetycznej. Postacie dziedziczne stanowią około 15 proc. przypadków chorób prionowych.

W historii medycyny zakażenia związane z procedurami medycznymi dotyczyły m.in. hormonów przysadkowych i przeszczepów opony twardej od osób zmarłych. Dziś szczególną ostrożność budzą operacje neurochirurgiczne. - Chodzi zwłaszcza o narzędzia używane podczas operacji neurochirurgicznych, ponieważ tkanka nerwowa jest, jeśli chodzi o priony, najbardziej zakaźna - mówi prof. Sikorska.

Priony są wyjątkowo odporne. Nie niszczy ich zwykła sterylizacja ani autoklawowanie (proces sterylizacji przy użyciu pary wodnej pod wysokim ciśnieniem). Rozkładają się dopiero w temperaturze 1000 stopni Celsjusza, dlatego narzędzia trzeba wcześniej poddać działaniu stężonego wodorotlenku sodu albo kwasu mrówkowego. Problem w tym, że choroba może przez lata rozwijać się bezobjawowo, więc lekarze nie zawsze wiedzą, że operują pacjenta z chorobą prionową.

Jaki jest związek z alzheimerem i parkinsonem?

Podobny mechanizm może działać także w częstszych chorobach neurodegeneracyjnych, m.in. w chorobie Alzheimera i Parkinsona. Nie chodzi o zakażenie w potocznym sensie, lecz o źle zwinięte białka, które mogą wpływać na kolejne cząsteczki i szerzyć się w układzie nerwowym. - Schorzenia takie jak choroba Alzheimera też mogą być w pewnym sensie transmisyjne. Słowo "zakaźne" to za mocno powiedziane, ale istnieje ryzyko przeniesienia patologicznych białek z jednego pacjenta na drugiego, na przykład poprzez operacje neurochirurgiczne - mówi prof. Sikorska.

W chorobie Alzheimera są to przede wszystkim białka tau i amyloid beta, w chorobie Parkinsona alfa-synukleina. Eksperymenty pokazują, że one także mogą zmieniać swój kształt pod wpływem kontaktu z patologiczną formą. Nie oznacza to jednak, że alzheimer czy parkinson są chorobami prionowymi. Prof. Sikorska podkreśla, że większość badaczy mówi raczej o "białkach patologicznie zwiniętych". - Nie chcemy używać tu nazwy priony, bo priony są jednoznacznie zakaźne, a inne schorzenia neurodegeneracyjne nie są zakaźne w klasycznym rozumieniu. Możemy najwyżej mówić, że białka te mają zdolność propagacji - wyjaśnia.

Alzheimerem nie można zarazić się

To ważne rozróżnienie: choroba Alzheimera i Parkinsona nie są zakaźne jak grypa czy ospa. Prof. Sikorska podkreśla też, że w przypadku alzheimera nie ma dowodów, że pełnoobjawowa choroba została przeniesiona z człowieka na człowieka. Są natomiast dane wskazujące, że w szczególnych sytuacjach medycznych, na przykład po podaniu hormonów przysadkowych albo przeszczepie opony twardej, mogło dojść do przeniesienia źle zwiniętego białka i jego namnażania się u biorcy. - Nie mamy jednak dowodów, że w wyniku takiej transmisji rozwinęła się u człowieka pełnoobjawowa choroba - uspokaja badaczka.

W laboratorium udało się jednak przenieść chorobę Alzheimera z człowieka na mysz: patologiczny amyloid beta pobrany z mózgu chorego zaczął się u zwierzęcia rozprzestrzeniać i wywołał objawy. To nie powód do paniki, ale ważna wskazówka dla naukowców: w chorobach neurodegeneracyjnych trzeba badać nie tylko to, jakie białka odkładają się w mózgu, lecz także jak się przemieszczają i uruchamiają kolejne zmiany.

Szpitale zaostrzają procedury, naukowcy szukają leczenia

Skoro źle zwinięte białka mogą wpływać na kolejne zdrowe białka, pojawia się pytanie o bezpieczeństwo procedur medycznych. Prof. Sikorska mówi, że coraz częściej postuluje się ostrzejsze traktowanie narzędzi chirurgicznych używanych podczas operacji neurochirurgicznych, również u pacjentów z chorobami takimi jak Alzheimer. Tam, gdzie to możliwe, stosuje się narzędzia jednorazowe, które przed utylizacją zanurza się w wodorotlenku sodu albo spala w wysokiej temperaturze.

Leczenie chorób prionowych pozostaje bardzo trudne. - Obecne próby są mało skuteczne - mówi prof. Sikorska. I wskazuje, że największe nadzieje budzą przeciwciała monoklonalne, które miałyby blokować patologiczną postać białka, oraz technologie obniżające poziom prawidłowego białka. Chodzi o to, by priony miały mniej "materiału", który mogą przekształcać. To jednak wciąż wczesny etap badań.

Dlatego kluczowe jest jak najwcześniejsze wykrycie procesu chorobowego, zanim dojdzie do uszkodzenia mózgu. Temu służy m.in. projekt Prionomics, w którym badacze analizują próbki płynu mózgowo-rdzeniowego, krwi, płynu łzowego i tkanek osób z chorobami prionowymi, szukając markerów genetycznych i białkowych. - Jeśli chcemy okiełznać schorzenia dotykające milionów ludzi na świecie, musimy dokładnie zrozumieć, jak białka zmieniają swoją konformację i uszkadzają układ nerwowy w wyniku kontaktu z patologicznymi cząsteczkami - mówi prof. Sikorska.