Prion

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Bei Prionen (von engl. Proteinaceous Infectious Particle) handelt es sich um infektiöse Eiweiße, die für die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit beim Menschen, BSE („Rinderwahnsinn“) beim Rind oder Scrapie bei Schafen verantwortlich sind. Sie sind grundsätzlich von anderen Krankheitserregern wie Viren oder Bakterien zu unterscheiden, da sie kein eigenes Erbmaterial enthalten. Sie sind nicht nur von großem wissenschaftlichen Interesse, sondern hatten durch die „BSE-Krise“ und die neue Variante der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit auch starke Auswirkungen auf Gebiete wie Landwirtschaft, Verbraucherschutz, Medizin und Politik.

Inhaltsverzeichnis

Die vereinfachte Prionhypothese und Besonderheiten der Prionkrankheiten

Eines der zahlreichen im menschlichen Körper vorkommenden Eiweiße heißt PrPC. Es findet sich vor allem im Nervensystem und Gehirn. Tiere besitzen dieses Eiweiß ebenfalls, auch wenn es sich zwischen den verschiedenen Arten jeweils geringfügig unterscheidet. Welche Funktion dieses bei allen Gesunden vorkommende Eiweiß übernimmt, konnte noch nicht geklärt werden. Gerät dieses normale Eiweiß PrPC in Kontakt mit einem PrPSc genannten Eiweiß, nimmt PrPC die Form von PrPSc an. Es entwickelt sich eine Kettenreaktion, in der immer mehr PrPC in PrPSc umgewandelt wird. Große Mengen an PrPSc wirken jedoch zerstörerisch auf das Gehirn, es entstehen bestimmte Ablagerungen und Löcher, eine spongiforme Enzephalopathie, die stets tödlich endet. Der Krankheitsvorgang kann auf drei Weisen angestoßen bzw. unterhalten werden, was unter allen Krankheiten einmalig ist:

1. sporadisch, d. h. zufällig bzw. ohne erkennbare Ursache: PrPC faltet sich „zufällig“ in PrPSc um und löst dadurch die Kettenreaktion aus. Ein Beispiel ist die klassische Form der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (sCJD).

2. genetisch, d. h. durch einen Fehler im Erbmaterial: Das Gen PRNP, auf dem in Form von DNA die Information für die Herstellung von PrPC hinterlegt ist, kann einen Fehler enthalten. Das dann fehlerhafte ist anfälliger für eine Umwandlung in PrPSc. Die fehlerhafte Information wird von Eltern auf die Kinder vererbt. Beispiele sind die familiäre Form der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (fCJD), das Gerstmann-Sträussler-Scheinker-Syndrom (GSS) und die tödliche familiäre Schlaflosigkeit (FFI Fatal Familial Insomnia: Lethale familiäre Insomnie).

3. durch Übertragung bzw. „Ansteckung“: Führt man sich von außen PrPSc zu, kann dies das eigene PrPC wiederum in PrPSc umwandeln, allerdings nicht unter allen Umständen. Es kommt darauf an, welche Menge zugeführt wird, in welcher Weise und um welche Art von PrPSc es sich genau handelt. Eine Ansteckung im alltäglichen Kontakt mit Patienten ist nicht möglich. Gut möglich ist dagegen eine Übertragung, wenn stark PrPSc-haltiges Material, also z.B. Gehirn von kranken Tieren oder Menschen, ins Blut oder besser direkt ins Gehirn gelangt. Dies ist zum Beispiel bei der iatrogenen Form der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (iCJD) der Fall. Im Rahmen von Operationen am Gehirn wurden versehentlich Gehirnteile von Erkrankten in das Gehirn von Gesunden gebracht. Ein anderes Beispiel ist Kuru, eine Krankheit auf Papua-Neuguinea, Anghörige des betroffenen Volksstamms führten sich dabei im Rahmen von kulturellen Riten das Gehirn von Verstorbenen und damit hohe Mengen an PrPSc zu. Das prominenteste Beispiel ist aber sicherlich die BSE („Rinderwahnsinn“). Rinderbestandteile mit PrPSc wurden zu Tiermehl verarbeitet und dieses verfüttert, wodurch sich immer mehr Kühe ansteckten. In geringerem Umfang könnten sich auch andere Tiere (Katzen, Zootiere) durch dieses Tiermehl infiziert haben. Schließlich erkrankten besonders in Großbritannien auch Menschen aufgrund des Verzehrs von BSE-Kühen an einer neuen Form der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit, der „neuen Variante“ (nvCJD oder vCJD). Die Hypothese, dass BSE durch die Verfütterung vonTiermehl auf andere Tiere bzw. Menschen übertragen wird, wird von einigen angezweifelt.

Auch die familiären Formen von Prionkrankheiten lassen sich im Experiment übertragen, d. h. z. B. das in einem Menschen aufgrund einer falschen Geninformation entstandene PrPSc kann, wenn man es Mäusen ins Gehirn spritzt, das dortige PrPC wiederum in PrPSc umwandeln und eine Krankheit auslösen.

Prionen sind sehr widerstandfähig gegen übliche Desinfektions- bzw. Sterilisationsverfahren, was auch ein Grund für die iCJD-Fälle und die BSE-Krise ist. Heute gibt es auf die erschwerte Inaktivierung von Prionen abgestimmte strenge Vorschriften für die Sterilisierung von Material, das mit möglicherweise Prionen-haltigem Gewebe in Kontakt gekommen ist.

Die Prionhypothese gilt heute als relativ gesichert. Dass außer dem PrPSc noch ein weiterer Faktor eine Rolle spielt, kann jedoch noch nicht endgültig ausgeschlossen werden. Nachdem auch intensive Suche nach Viren, Viroiden oder Nukleinsäure überhaupt erfolglos blieb, gibt es kaum noch Wissenschaftler, die diesen Weg weiter verfolgen. In der Öffentlichkeit kursieren gelegentlich Außenseitermeinungen wie etwa die Organophosphattheorie, nach der BSE im Zusammenhang mit Insektengiften steht, wofür es jedoch keine wissenschaftlichen Hinweise gibt.

Geschichte der Prionforschung

Einzelne Prionkrankheiten wurden schon vor langer Zeit beschrieben (Scrapie, eine Prionkrankheit des Schafes 1752; CJD 1920), ohne daß man etwas über die Ursache dieser Krankheiten wußte oder sie in eine Gruppe einordnen konnte. Nachdem 1932 die Übertragbarkeit von Scrapie nachgewiesen und 1957 erstmals Kuru beschrieben worden war, wurde in den 60er Jahren die Ähnlichkeit dieser Krankheiten festgestellt und Kuru ebenfalls experimentell auf Affen übertragen. Obwohl es auch erste Anhaltspunkte für einen nukleinsäurefreien Erreger gab, ging man allgemein am ehesten von einem Slow Virus als Ursache aus. Die 1982 von Stanley Prusiner veröffentlichte „Prionhypothese“ wurde zunächst in der Wissenschaft kritisch aufgenommen, da ein nukleinsäurefreies infektiöses Agens bis dahin nicht vorstellbar war. Im Nachhinein erwies sich diese Hypothese jedoch als bahnbrechend und 1997 wurde Prusiner für seine Arbeiten auf dem Gebiet der Prionforschung mit dem Nobelpreis geehrt. In den Jahren nach der Aufstellung dieser Hypothese konnten in zahlreichen Experimenten Hinweise für die Richtigkeit dieser Hypothese gewonnen werden, allerdings kein endgültiger Beweis. 1986 begann die BSE-Epidemie in Großbritannien, 1996 wurden die ersten Fälle von vCJD beschrieben. Politiker versuchten ihre Versäumnisse in Prävention und Verbraucherschutz unter anderem durch großzügige Ausgaben im Bereich der Prionforschung wettzumachen. Zahlreiche Arbeitsgruppen wurden neu eingerichtet, Zentren erbaut und Verbünde gegründet, die Zahl der Leute, die sich mit Prionen beschäftigten, nahm stark zu. Das wegen der BSE-Krise von der Politik investierte Geld führte zu Fortschritten in der Prionforschung, die anderweitig nicht in diesem Tempo hätten erreicht werden können.

Struktur des Prion-Proteins

Es handelt sich um ein beim Menschen aus 253 Aminosäuren (AS) bestehendes Glykoprotein, das im Prion-Protein-Gen (PRNP) codiert wird. Die AS-Homologie zu anderen Säugetieren beträgt 85% oder mehr, zwischen Rind und Mensch gibt es z. B. 13 AS-Unterschiede. Es sind jeweils eine oder mehrere Mutationen bekannt, die zu fCJD, GSS oder FFI führen. Am Codon 129 besteht ein Methionin/Valin-Polymorphismus, der für Krankheitsausbruch und –verlauf mitentscheidend ist. PrPC enthält zum großen Anteil alpha-Helicesl, PrPSc mehr beta-Faltblattstrukturen. Der genaue Vorgang der „Umfaltung“ von PrPC in PrPSc ist noch unbekannt. PrPC ist vor allem an Synapsen lokalisiert. Die Funktion ist weitgehend unbekannt. Prionprotein-Knockoutmäuse zeigen eine weitgehend normale Entwicklung. Es gibt jedoch Hinweise auf eine Rolle als kupferbindendes Protein an der Synapse.

Pathologie und Symptomatik von Prionkrankheiten

(siehe hierzu ausführlicher die einzelnen Krankheitsbilder wie CJD und BSE)

Alles in allem sind Prionkrankheiten vor allem durch motorische Störungen wie Ataxie und beim Menschen kognitiven Problemen bis zur Demenz gekennzeichnet. Nach einer Inkubationszeit von Jahren bis Jahrzehnten enden die Krankheiten stets tödlich. Im Gehirn finden sich bei der neuropathologischen Begutachtung unter dem Lichtmikroskop spongiöse Veränderungen, eine astrozytäre Gliose und unter Umständen bestimmte Ablagerungen wie Amyliod, Kuru-Plaques und floride Plaques.

Auswahl aktueller Forschungsgebiete

Funktion des PrPC; genaue Struktur von PrPC und PrPSc; Übertragungswege; Blut-(Schnell-)Tests; Therapieoptionen; Möglichkeiten zur Prävention, Risikoabschätzung und Überwachung

Weblinks

Literatur

  • Beat Hörnlimann, D. Riesner, H. Kretzschmar: Prionen und Prionenkrankheiten. de Gruyter, Berlin/New York 2001, ISBN 3-11-016361-6
Von "http://de.freepedia.org/Prion.html"


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