البريونات Prions

في 1986، الأبقار في بريطانيا بدأت بالموت من مرض غامض. الأبقار عانت من فقدان الوزن، أصبحت عدوانيه، تفتقر إلى التنسيق، وكانت غير مستقرة على حوافرها. هذه التأثيرات الضارة أصبحت معروفه باسم "مرض جنون البقر mad cow disease" وكانت مسؤوله عن الموت النهائي لهذه الحيوانات. إرتباط بين مرض جنون البقر ومرض بشري مماثل ظهر في بريطانيا في أوائل تسعينيات القرن العشرين عندما مات عدّة شباب من إضطراب دماغي بشري human brain disorder يشبه مرض جنون البقر. الأعراض تضمّنت خرف dementia، ضعف في العضلات weakened muscles، وفقدان التوازن loss of balance. إقترح مسؤولو الصحة أن المرض البشري كان سببه أكل لحم البقر الذي كان قد جهز من الأبقار المصابه بمرض جنون البقر. يبدو أن عامل المرض أنتقل من الأبقار إلى البشر.

بالإضافة إلى مرض جنون البقر، أمراض إنتكاسية عصبية مماثلة إكتشفت ودرست في الحيوانات الأخرى والبشر. هذه تتضمن:

أ- مرض سكرابي (قعاص الغنم)  scrapie في الخراف sheep والماعز goats.

ب- الداء الضموري wasting disease في الألكة elk والأيائل deer.

ج- مرض كروتزفيلد جاكوب Creutzfeldt-Jakob disease في البشر.

كلّها أمثلة على مجموعة من الأمراض النادرة تسمى إعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية transmissible spongiform encephalopathies (TSEs) لأنها، مثل مرض جنون البقر، يمكن أن تنتقل إلى حيوانات أخرى من نفس النوع وربما إلى أنواع حيوانية أخرى، بما في ذلك البشر، ويسبّب المرض تشكيل ثقوب ”تشبه الإسفنج“ في نسيج الدماغ.

إعتقد العديد من العلماء أصلاً أن هذه العوامل كانت نوع جديد من الفيروس. على أية حال، في أوائل ثمانينات القرن العشرين، عزل ستانلي بروزنير Stanley Prusiner وزملائه بروتين غير عادي من نسيج مصاب بمرض سكرابي، والذين إعتقدوا بأنه يمثّل العامل المعدي. بروزنير سمّى الجزيئة المعدية البروتينية بالبريون prion (تنطق pree-on). معرفة تتابعات البروتين أدّت إلى تحديد جين التشفير، يسمّى PrP. جين PrP يعبر أساساً في الدماغ.

هذا قاد بروزنير وزملائه لإقتراح فرضية البروتين فقط protein-only hypothesis، التي تتوقّع بأنّ البريونات تتركب فقط من البروتين ولن تحتوي أي حمض نووي. إقتراح آخر لفرضية البروتين فقط بأن هناك نوعين من بروتينات البريون. البريونات الخلوية الطبيعية Normal cellular prions ((PrP^C توجد على أسطح خلايا الدماغ بينما البريونات المتجمعة الغير طبيعية abnormal misfolded prions (PrP^SC) كما توجد في مرض سكرابي, لها شكل مختلف. هذه الأشكال الأخيرة هي العوامل المعديه المشتبه بها لأمراض مثل جنون البقر ومرض سكرابي. برهان أكثر تأكيدا أتى في عام 2004 عندما أثبتت مجموعة بروزنير بأنّ البريونات المنقّاة يمكن أن تسبّب المرض عندما تحقن في أدمغة الفئران المهندسة وراثياً genetically engineered mice.

يعتقد العديد من الباحثين أن الأمراض البريونية prion diseases (إعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية TSEs) تنتشر بواسطة البريونات المتجمعة الغير طبيعية المعدية المربوطة إلى البريونات الخلوية الطبيعية، مما يسبّب تغيير شكل البريونات الخلوية الطبيعية. في سيناريو يشبه الدومينو domino، بروتينات البريونات المتجمعة الغير طبيعية المحوّلة حديثاً، في المقابل، تسبّب أن بروتينات البريونات الخلوية الطبيعية تصبح غير طبيعية. بروتينات البريونات المتجمعة الغير طبيعية بعد ذلك تشكّل ألياف بروتينيه غير قابلة للذوبان insoluble protein fibers والتي تتجمع، وتشكّل ثقوب تشبه الإسفنج تترك حيث تموت مجموعات الخلايا العصبية nerve cells. الأهم من ذلك، البريونات المتجمعة الغير طبيعية لا تسبّب استجابة مناعية. يحدث موت الحيوان من موت العديد من الخلايا العصبية والتي تؤدّي إلى فقدان القدرة على النطق ووظيفة الدماغ.

الشكل البشري من إعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية يبدو مشابه للشكل الكلاسيكي والتلقائي من مرض كروتزفيلد جاكوب Creutzfeldt-Jakob disease (CJD). الشكل الجديد من مرض كروتزفيلد جاكوب، يسمّى مرض كروتزفيلد جاكوب البديل variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD) يتميّز سريرياً بحالات شذوذ عصبية neurologic abnormalities مثل الخرف dementia. أظهر علم الأمراض العصبية Neuropathology مظهر إسفنجي ملحوظ في جميع أنحاء الدماغ ويحدث الموت خلال 3 إلى 12 شهر بعد ظهور الأعراض.

إبتداء من يناير 2010، عدد الوفيّات المؤكّدة أو المحتملة من مرض كروتزفيلد جاكوب البديل في بريطانيا كان 170 حالة، بالرغم من أن هناك أكثر من 185.000 حاله من إعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية أبلغ عنها في أبقار المزارع في المملكة المتّحدة.

في أمريكا الشمالية، أول حالة من جنون البقر إكتشفت في كندا في 2003، وفي ديسمبر، أبلغ عن أول حالة في الولايات المتّحدة الأمريكية. إجمالاً، كانت هناك 17 حالة من الماشية المصابة بإعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية في كندا وثلاثة في الولايات المتّحدة (حتى مايو 2009). لم يبلغ عن حالات بشرية من مرض كروتزفيلد جاكوب البديل. تدابير الحماية تتضمّن إعدام تلك الحيوانات التي لديها علامات المرض العصبي وإحتجاز أيّ أبقار مشتبه بأنها مصابة بإعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية حتى تعرف نتائج الإختبار. بالإضافة لذلك, “الأبقار القعيدة downer cattle” — تلك الغير قادرة على المشي لوحدها — لا يمكن أن تستخدم للغذاء البشري أو الأعلاف الحيوانية.