Prioni

1

Introduzione

Prioni Particelle proteiche tipiche dei mammiferi, uomo compreso, che possono causare gravi malattie infettive a carattere neurodegenerativo. Sono denominati anche proteine prioniche o PrP.

2

EST o encefalopatie spongiformi trasmissibili

Le malattie da prioni, genericamente definite malattie prioniche o EST (encefalopatie spongiformi trasmissibili), sono caratterizzate da una progressiva degenerazione del tessuto cerebrale che assume un aspetto spugnoso (da cui il termine “spongiforme”). Disordini della memoria e della locomozione e demenza costituiscono i primi sintomi di queste patologie che, dopo una latenza di molti anni, si manifestano ed evolvono piuttosto rapidamente verso un esito fatale. Nel periodo di incubazione, il soggetto non rivela alcuna risposta immunitaria, il che non permette una diagnosi; anche dopo la comparsa di segni clinici è possibile che le EST siano confuse con altre forme neurodegenerative. La certezza diagnostica può aversi solo tramite autopsia ed esame istologico del tessuto cerebrale.

La EST più comune è lo scrapie, che colpisce gli ovini; determina la perdita della coordinazione nervosa e intenso prurito, con conseguenti lesioni da grattamento. La BSE (encefalopatia spongiforme bovina) si manifesta con disturbi motori e barcollamenti (responsabili del popolare nome di “mucca pazza” assegnato alla malattia); l’attenzione verso la BSE si è acuita dopo la metà degli anni Ottanta a causa di una epidemia tra i bovini, la scoperta del possibile contagio attraverso le farine animali usate per alimentare il bestiame e della possibilità che si trasmetta all’uomo provocando la cosiddetta nv-CJD (variante della malattia di Creutzfeldt-Jakob).

Nell'uomo le EST comprendono la CJD (malattia di Creutzfeldt-Jakob), diffusa in tutto il mondo e caratterizzata da disordini motori e demenza; il kuru, osservato soltanto presso la tribù fore della Nuova Guinea; la sindrome di Gerstmann-Sträussler-Scheinker, una malattia neurodegenerativa che si manifesta con disordine delle funzioni cerebrali, disorientamento, perdita della capacità di scrittura e di calcolo; l’insonnia sporadica fatale, in cui i soggetti colpiti manifestano allucinazioni, una insonnia totale e giungono a morte in breve tempo. Questa patologia, assai rara, è stata diagnosticata finora in meno di dieci casi.

3

Teoria dei prioni

I prioni vengono normalmente prodotti attraverso il processo di sintesi proteica dalle cellule dei mammiferi; diventano patogeni quando si trovano in una forma alterata che contiene gli stessi amminoacidi di quella normale (cioè, possiede le stesse unità costitutive) ma ha differente struttura tridimensionale. Fu il matematico statunitense J.S. Griffith a proporre, nel 1967, il possibile ruolo che semplici agenti proteici potevano assumere come vettori di alcune malattie. Il virologo statunitense Stanley Prusiner riprese le ipotesi di Griffith e si convinse che tali agenti, da lui denominati prioni, erano responsabili di forme neurodegenerative e letali come lo scrapie e il kuru. La teoria dei prioni suscitò vivaci controversie scientifiche perché portava a postulare che semplici elementi proteici, privi di un patrimonio genetico, fossero in grado di replicarsi e di propagarsi da un soggetto a un altro, analogamente ai batterie ai virus, cioè agli agenti patogeni fino ad allora conosciuti. Prusiner dimostrò che la moltiplicazione dei prioni alterati avviene per la conversione di molecole prioniche normali in una forma anomala.

3.1

Prioni sani e prioni alterati

Prusiner verificò che lo scrapie, il kuru e la CJD si trasmettevano inoculando nel cervello di animali sani campioni di materiale cerebrale estratto da soggetti morti. Si sapeva che l’irradiazione con raggi ultravioletti o radiazioni ionizzanti degrada il materiale genetico (DNA e RNA) degli organismi patogeni; l’impiego di questi trattamenti sui campioni cerebrali non ne riduceva la capacità infettiva, il che suggeriva che nella trasmissione della malattia non erano implicate molecole di acido nucleico. In effetti, l’analisi di estratti purificati dei tessuti infetti, iniziata da Prusiner nel 1974, rivelò la completa assenza di molecole di DNA e RNA. Al contrario, il virologo osservò che le tecniche di denaturazione delle proteine (ad esempio, trattamenti termici o chimici che ne alterano la struttura tridimensionale), riducevano o annullavano l’infettività dei campioni; l’agente patogeno, di conseguenza, sembrava avere natura esclusivamente proteica.

Occorreva ancora stabilire dove risiedesse l’informazione genetica necessaria per la sintesi di quelle proteine. Prusiner identificò una sequenza di quindici amminoacidi posti a un’estremità della molecola prionica; in base a questa, sintetizzò una sonda genetica marcata, cioè una molecola di DNA caratterizzata da una sequenza di basi azotate corrispondente alla sequenza di amminoacidi e legata a un composto fluorescente; la ricombinazione della sonda genetica con il DNA di cellule di mammifero dimostrò che il gene per la sintesi della proteina PrP fa parte del patrimonio genetico dei mammiferi e dell’uomo e che, dunque, tale proteina viene normalmente sintetizzata. Prusiner rilevò che gli enzimi proteasi, che degradano le proteine, potevano agire sulle PrP normali ma non su quelle estratte dal tessuto cerebrale infetto; ciò dimostrò che le encefalopatie da prioni dovevano essere legate a forme anomale di tali proteine.