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1 La BSE Totale Regno Unito Germania Belgio Danimarca Spagna Francia Irlanda Italia Lussemburgo Portogallo Le Scienze, Maggio 2001

2 Malattia di Creutzefeldt-Jacob (vcj) The Department of Health is today issuing the latest information about the numbers of known cases of Creutzfeldt Jakob disease. This includes cases of variant Creutzfeldt Jakob disease (vcjd) - the form of the disease thought to be linked to BSE. Definite and probable CJD cases in the UK at 6th December 2004 Deaths from definite vcjd (confirmed): 106 Deaths from probable vcjd (without neuropathological confirmation): 39 Deaths from probable vcjd (neuropathological confirmation pending): 2 Number of deaths from definite or probable vcjd (as above): 147 Alive Number of probable vcjd cases still alive: 5 Total number of definite or probable vcjd (dead and alive): 152

3 I prioni Il termine di prioni è stato coniato per indicare agenti patogeni di natura proteica provvisti di proprietà infettanti, in grado di provocare una serie di encefalopatie degenerative dell uomo e di alcuni animali.

4 Le encefalopatie spongiformi I prioni sono gli agenti responsabili di una serie di encefalopatie spongiformi caratterizzate, dal punto di vista istologico, dalla presenza di lesioni degenerative, che conferiscono al tessuto nervoso un aspetto spongioso (spongiforme: comparsa di vacuoli a livello dei dendriti neuronali e dei neuroni) Si manifestano con: atrofia perdita di cellule neuronali proliferazione delle cellule gliali deposizione di fibrille di natura glicoproteica (placche)

5 Le encefalopatie spongiformi: malattie genetiche o malattie da infezione? I prioni sono isoforme patologiche di proteine normali (presenti soprattutto nei neuroni) che hanno la loro origine nella presenza di mutazioni nel gene codificatore e che si accumulano nelle cellule neuronali, danneggiandole irreversibilmente. Le proteine prioniche, pur essendo il risultato di una mutazione genica, sono capaci di moltiplicarsi nell ospite e di indurre una patologia.. L inoculazione o l ingestione di sospensioni contenenti prioni è in grado di indurre la comparsa della patologia in soggetti normali, i quali a loro volta diventano sorgente di possibile infezione.

6 Le encefalopatie spongiformi sono trasmissibili Scrapie: è stata la prima encefalopatia spongiforme di cui è stata dimostrata l infettività, manifestatasi nelle greggi di pecore (1936). Si manifesta clinicamente con mancanza di coordinamento muscolare (atassia), tremori, deperimento organico (cachessia) e intenso prurito. La trasmissione orizzontale fu dimostrata per la prima volta nel 1936 da Cullié e Chelle..

7 Le encefalopatie spongiformi sono trasmissibili Scrapie: L infezione avviene attraverso la via orale. La trasmissione può avvenire sia per via orizzontale (principalmente durante i parti) sia, probabilmente, per via materna (???). La malattia può essere diffusa da animali infetti ma ancora asintomatici. Inoltre, sembra sussistere una relazione dose-risposta: tanto più lunga (e precoce) è l esposizione degli animali sani ad animali infetti tanto maggiore è l incidenza nell allevamento, con un accorciamento dei tempi di incubazione

8 Le encefalopatie spongiformi sono trasmissibili Kuru: atassia progressiva dimostrata nella Nuova Guinea (1950). C. Gajdusek dimostrò che le lesioni encefaliche presenti nei soggetti affetti da Kuru erano identiche a quelle presenti negli animali infetti da scrapie. Inoltre, l inoculazione intracerebrale di materiale cerebrale proveniente da soggetti deceduti per kuru provocava nello scimpanzé manifestazioni cliniche e anatomo-patologiche identiche mesi Trasmissione orrizontale

9 Le encefalopatie spongiformi riguardanti la patologia animale Scrapie (pecore) Cachessia cronica (alce, cervo) Encefalopatia spongiforme del gatto Encefalopatia trasmissibile del visone Encefalopatia spongiforme del bovino (BSE) sembrano tutte imputabili ad infezioni esogene contratte per via alimentare, in seguito alla introduzione nella catena alimentare animale, di materiali provenienti da animali portatori di patologie di questo tipo

10 Sistema nervoso di capra normale Patologico (vacuolo all interno del nervo facciale di un ovino)

11 Le encefalopatie spongiformi riguardanti la patologia umana Kuru Insonnia Familiare Fatale (FFI) Malattia di Creutzefeldt-Jacob (CJ) Malattia di Gerstmann-Straussler-Scheinker (GSS)

12 Insonnia Familiare Fatale (FFI) Età media: 40 anni. A differenza di altre encefalopatie spongiformi, i cambiamenti della sostanza grigia sono confinate ai nuclei talamici e provocano disturbi del ritmo sonno-veglia. Negli stadi precoci della malattia, il paziente può avere difficoltà nell addormentarsi e difficoltà motorie intermittenti. Questo stadio può durare mesi, ma alla fine progredisce nell insonnia, in iperattività simpatica e nella demenza. Il corso della malattia dura in media 13 mesi I Ricercatori del Service de Neurologie dell Hopital Saint-Joseph a Parigi hanno segnalato il 5 caso di insonnia familiare fatale in Francia, caratterizzato da una mutazione al codone 178 del gene della proteina prione e da una condizione di eterozigosi Met/Val al codone 129.

13 Malattia di Gerstmann-Straussler-Scheinker (GSS) Simile alla malattia di Creutzfeldt-Jakob, è trasmissibile ad animali da esperimento. La malattia è riscontrata ovunque; ad ogni modo, l incidenza è di circa 100 volte inferiore rispetto alla malattia di Creutzfeldt-Jakob. Età di esordio più precoce (40 anziché 60 anni) e una più lunga durata media di malattia (5 anni anziché 9 mesi). I pazienti presentano una degenerazione spinocerebellare o una degenerazione olivo ponto cerebellare, con un atassia cerebellare che si verifica precocemente. La malattia progredisce verso un atassia degli arti, disartria, demenza, parkinsonismo, sordità, cecità e paralisi dello sguardo. Infine si ha una compromissione del tratto corticospinale.

14 Malattia di Creutzefeldt-Jacob (CJ) CJ sporadica, familiare, iatrogena e nv 1 caso/anno/10 6 individui. Declino delle capacità motorie e cognitive, rapida (dal momento dei sintomi) evoluzione letale della patologia. Nella maggior parte dei casi si presenta in casi isolati (CJ sporadica), mentre occasionalmente (10%) nella forma familiare (CJ familiare-1924) con trasmissione ereditaria, autosomica, dominante. 1970: dimostrazione della trasmissibilità interumana, in conseguenza di interventi sanitari: verifica di alcuni casi di CJ iatrogena in pazienti trattati con ormoni della crescita, in soggetti sottoposti ad allotrapianti di cornea o in pazienti trattati con elettrodi stereotassici.

15 Encefalopatia spongiforme del bovino (BSE) 1986: Gran Bretagna. Origine: dallo scrapie (salto di specie??) Utilizzo di farine animali (trattamento precedente: solventi derivati dal petrolio) Paventato rischio trasmissione bovino-uomo ad oggi: una nuova forma di CJ: Creutzefeldt-Jacob new-variant

16 Creutzefeldt-Jacob New Variant Sintomi psichiatrici: decorso relativamente protratto (fino a 38 mesi dall inizio della sintomatologia alla morte del paziente). Insorge spontaneamente (in assenza di possibili cause di trasmissione iatrogena) in soggetti relativamente giovani (età media 27 anni) rispetto alla CJ sporadica (età media 65 anni). Le evidenze epidemiologiche (patologia riscontrata solo nelle popolazioni interessate dalla epidemia di BSE) e alcune caratteristiche del prione fanno considerare la CJ-nv come infezioni esogena contratta per via alimentare.

17 I prioni..eziologia L agente eziologico si dimostra resistente a trattamenti 1) in grado di inattivare i virus convenzionali 2) trattamenti in grado di inattivare gli acidi nucleici sensibile a trattamenti 1) (urea, fenoli) in grado di inattivare le proteine.

18 Eziologia La trasmissibilità sperimentale della patologia coincide con una proteina, parzialmente glicosilata formata da 253 aminoacidi e dal p.m. di 33-35kd, denominata PrP (proteina prionica) α elica β elica

19 PrP Sc proteina prionica associata allo scrapie e PrP c proteina prionica cellulare Tutte le cellule dei mammiferi contengono un gene Prnp (cromosoma 20) che codifica una proteina molto simile chiamata PrP c Prnp PrP c La PrP c codificata dal gene Prnp è costituita da 253 aminoacidi, è glicosilata a livello di due asparagine in posizione 181 e 197. La PrP c si ancora (mediante un gruppo glicosil-fosfadil-inositolo) alla membrana delle cellule (neuroni, polmoni, cuore, rene, pancreas, testicoli, leucociti e piastrine).

20 PrP Sc proteina prionica patologica e PrP c proteina prionica cellulare La PrP Sc e la PrP c differenze PrP c PrP Sc dimensioni 33-35kd 27-30kd seq.aa. mantenimento perdita c.molecolare α helix β helix Resistenza alla digestione con enzimi proteolitici

21 Trasmissione sperimentale di prioni 1 inoculazione da una specie ad un altra p.i. lungo Comparsa di sintomi morbosi p.i. più breve Passaggio successivo in animali della stesse specie Se tentiamo di nuovo di inoculare nella specie di origine abbiamo lo stesso andamento, periodo lungo all inizio etc Barriera di specie..e.

22 Barriera di specie..e. la sequenza della Prp sc è sempre quella della Prp c codificata dalle cellule dell animale ospite e non la Prp sc utilizzata nell inoculo iniziale e questo indica che.. La trasmissibilità dei prioni è un fenomeno che richiede la cooperazione di Prp c codificata dall ospite con Prp sc esogena

23 La barriera di specie criceto Trasmissione efficiente Trasmissione inefficiente 1 : topo nel cui genoma è inserito il gene Prnp di criceto Topo t 1 criceto Topo Topo criceto La barriera di specie è superata se nell animale sono presenti geni eterologhi in grado di codificare la PrP c di origine

24 Modello sperimentale di trasmissione dei prioni Encefalopatie umane o animali trasmissibili: PrP c viene usualmente sintetizzata e degradata durante il normale metabolismo. Possono avvenire in modo assolutamente casuale delle modificazioni che portano la PrP c a forme parzialmente srotolate (PrP*) che rappresenterebbero una fase intermedia verso la transizione β sheet Prione esogeno PrP c PrP* PrP sc degradazione

25 Modello sperimentale di trasmissione dei prioni P I prioni esogeni legandosi legandosi ad una molecola PrP* dell ospite ne catalizzano la definiva transizione verso la forma patologica, con la produzione finale di due molecole di PrP sc. * * P * P accumulo P P P P P P Dopo un certo periodo (incubazione) sufficiente all accumulo delle quantità di proteina prionica patologica compaiono i sintomi

26 Encefalopatie spongiformi a carattere familiare Si ha una trasmissione ereditaria autosomica e dominante. Nei soggetti portatori di una mutazione nel gene che codifica la PrP, la PrP c presenta delle mutazioni che diminuiscono la probabilità di assumere un normale aspetto. Le proteine prioniche neoformate intervengono nel passaggio PrP* ---PrP sc PrP c PrP* PrP sc P P P P P

27 Encefalopatie spongiformi: forme sporadiche Non sono mai state riscontrate mutazioni del gene. La patologia potrebbe essere il risultato di mutazioni somatiche (che occorrono solo nelle cellule neuronali coinvolte dalla patologia) o di eventi casuali non noti.

28 Encefalopatie spongiformi: CJ nuova variante Sono dovuti all infezione da prioni esogeni, introdotti nell organismo per via alimentare. Le evidenze: 1) correlazione spazio-temporale con l epidemia BSE negli animali 2) il prione della BSE è facilmente trasmissibile a topi transgenici per la proteina PrP c bovina 3) il prione della CJ nuova variante è trasmissibile ai topi nei quali provoca una patologia identica a quella indotta dal prione di origine bovina, risultando estremamente affine.

29 Predisposizione genetica alle malattie da prioni Una aumentata predisposizione genetica è individuabile nel polimorfismo presente a livello del codon (posizione 129) nel gene Prnp dove può essere normalmente presente sia il codone per l aa valina (VAL), sia il codone per l aa metionina (MET). Popolazione generale 37% Met/Met 51% Met/Val 12% Val/Val CJ sporadica la frequenza di omozigosi Val/Val Met/Met èdel 90% Fattore di rischio

30 Predisposizione genetica alle malattie da prioni L omozigosi non è un elemento predittivo (Giappone: elevata frequenza di Met/Met) ma un fattore predisponente in grado di agire in concomitanza con l esposizione con altri fattori (?) essenziali per la comparsa della patologia. Una omozigosi Met/Met è comunque associata ad una forma di demenza rapida e progressiva Una omozigosi Val/Val è associata ad un decorso prolungato con prevalenti sintomi iniziali di atassia.

31 CJ iatrogena Una omozigosi Met/Met o Val/Val è stata dimostrata anche in casi di CJ iatrogena associata alla somministrazione di ormone della crescita di origine estrattiva umana Una omozigosi Met/Met stata dimostrata in tutti i casi di CJ nuova variante quindi Il polimorfismo a livello del codone 129 svolge un ruolo genetico predisponente anche nei confronti della patologia da prioni esogeni, essendo il grado di influenzare l interazione tra proteina prionica patologica e proteina normale

32 Rischio di trasmissione orizzontale delle encefalopatie Una significativa trasmissibilità delle malattie da prioni è stata accertata nello scrapie delle pecore e delle capre (assunzione di annessi embrionali, per via alimentare, tra animali dello stesso gregge). Gli altri casi sono dovuti ad interventi artificiali: cannibalismo nel Kuru interventi sanitari nella CJ iatrogena farine proteiche animali nella BSE

33 CJD: infettività mediante sangue? E stato dimostrato che il sangue di animali infettati sperimentalmente può contenere livelli bassi-dell agente infettante identificato come causa di CJD, anche se al momento non si hanno prove certe della trasmissione tra umani. Ma l assenza di evidenza non è evidenza di assenza L assenza di dati relativi alla trasmissione via sangue potrebbe essere dovuta a: 1. Assenza di infettività plasma - prima dell inizio della fase sintomatica e bassi livelli di infettività durante la fase sintomatica. 2. La necessità di una carica infettante di almeno 5 volte superiore a quella necessaria per la trasmissione via intracerebrale

34 CJD: infettività mediante sangue? Al momento, non ci sono casi accertati casi CJ iatrogena (via sangue), anche se sono note donazioni effettuate da persone con CJD. Il rischio potenziale potrebbe essere variabile da 1/ a 1/ In realtà i trattamenti eseguiti durante la processazione del sangue sottolineano un rischio uguale a 0.

35 Precauzioni Impiego di prodotti (farmaci cosmetici) contenenti materiali di origine bovina) Impiego sanitario di materiali di origine umana (sangue, organi, tessuti) Trattamento ed eliminazione di materiali di origine umana in cui si sospetti il rischio (una notevole garanzia è rappresentata dal trattamento con NaOH 1N per 60 min e successivo trattamento in autoclave a 121 C per 30 min)

36 TRATTAMENTI INEFFICACI PER INATTIVARE GLI AGENTI INFETTANTI AGENTI FISICI AGENTI CHIMICI Calore umido (100 C per 1 ora) Congelamento Radiazioni ultraviolette Radiazioni ionizzanti ph 2,1-10,5 Etanolo Formaldeide Acqua ossigenata Iodofori Permanganato Disinfettanti fenolici

37 Diagnosi etiologica Il sospetto deriva da un progressivo declino delle funzioni cognitive e/o motorie del paziente. Non sono presenti fenomeni infiammatori, non si ha produzione di anticorpi LA DIAGNOSI E CLINICA Diagnosi eziologica: Materiale bioptico cerebrale ricerca di PrPsc mediante antisieri specifici.

38 1 e 3 campioni non trattati con proteasi 2 e 4 campioni trattati con proteasi