In 1959 werd voor het eerst een mysterieuze ziekte beschreven die voor kwam bij een Papoeastam in de hooglanden van Nieuw-Guinea. De Papoea’s noemden die ziekte kuru : trilziekte. Kuru-patienten hadden moeite met lopen, weinig controle over andere bewegingen, last van trillende spieren, werden dement en overleden na 3 tot 9 maanden. Het rare was dat alleen vrouwen en kinderen ziek werden, maar mannen niet. De plaatselijke autoriteiten probeerden verspreiding van de ziekte tegen te gaan door stammen die aan kuru leden, te isoleren in kampen. Ze dachten dat kuru genetisch bepaald was en erfelijk werd overgedragen. Het isoleren van de zieke stam moest voorkomen dat kuru zich buiten de stam zou verspreiden.
Er stierven in Nieuw-Guinea minstens 2500 mensen aan kuru. De Papoea’s bleken een ritueel te hebben waarbij de vrouwen en kinderen de hersenen aten van overleden dierbaren. De aan kuru overleden mensen besmetten zo hun familieleden. Daarom werd er een verbod ingesteld op deze vorm van kannibalisme. Bij mensen die geboren zijn na het verbod, is geen kuru meer waargenomen.
Jaren later bleek dat dit een eerste confrontatie was met een nieuwe ziekte. Een ziekte die nu bekend staat als TSE: transmissible spongiform encephalopathy, overdraagbare sponsvormige encephalopathie. Voorbeelden van TSE zijn kuru en de ziekte van Creutzfeldt-Jakob. Deze ziekten zijn erg zeldzaam : wereldwijd is het aantal ziektegevallen 1 per miljoen mensen per jaar. Bij dieren komt deze ziekte ook voor. De bekendste zijn BSE, bovine spongiform encephalopathy, oftewel de gekke-koeienziekte en scrapie bij schapen. Bij alle TSE-vormen wordt het centraal zenuwstelsel aangetast waardoor de zieke uiteindelijk overlijdt.
Het was de Amerikaanse viroloog Carlton Gajdusek die in de jaren ’60 begon met het onderzoek naar kuru. De ziekte zou genetisch bepaald kunnen zijn. Er waren geen aanwijzingen dat de ziekte werd veroorzaakt door een infectie want de patienten hadden geen koorts of ontstekingen. Gajdusek analyseerde de symptomen en de verspreiding van de ziekte en onderzocht de hersenen van overleden patienten. Hij slaagde erin hersenweefsel van kuru-patienten te implanteren bij chimpansees, die daardoor de ziekte ontwikkelden, ook al duurde het een half tot 3 jaar voordat de eerste symptomen zich voordeden. Door dit experiment werd duidelijk hoe groot het besmettingsgevaar van deze ziekte was. Het leek er dus op dat het toch om een infectie ging, maar één die veroorzaakt werd door een tot dan toe onbekend mechanisme. Gajdusek kreeg in 1976 de Nobelprijs voor Geneeskunde voor zijn werk.
Ook de Amerikaan Prusiner kreeg de Nobelprijs voor Geneeskunde. Hij kreeg de prijs in 1997 voor de ontdekking van "prionen, een nieuw biologisch principe van infectie". In 1972 was hij met zijn werk begonnen nadat één van zijn patienten was overleden aan Creutzfeldt-Jakob. Hij probeerde te achterhalen waardoor CJD werd veroorzaakt. Prusiner kwam in 1982 met het idee dat de ziekteverwekker een eiwit was. Hij noemde het eiwit ‘prion’: proteinaceous infectious particle: eiwitachtig infectieus deeltje.
Bij de tot dan toe bekende infecties was altijd DNA of RNA betrokken. Bacteriën, virussen, schimmels en parasieten hebben allemaal DNA of RNA nodig om zich voort te planten en hun functies te reguleren. Prusiners idee werd daarom niet serieus genomen door de wetenschappelijke wereld: een ziekte-overbrenger die alleen uit eiwit bestaat, leek onmogelijk. Prusiner wordt nu, na de epidemie van de gekke-koeienziekte en de angst voor CJD, door iedereen serieus genomen.
Prusiner behandelde geinfecteerde hersenen met proteinase-K, een eiwitsplitsend enzym, en scheidde de fragmenten op basis van hun massa. Hij isoleerde de fractie met de hoogste pathogene (ziekmakende) activiteit en liet er verschillende experimenten op los.
De moleculaire aspecten van de ziekteverwekker bleken duidelijk te verschillen van die van virussen en bacterien. Chemische procedures die virussen inactiveren, hadden geen effect op de activiteit van de ziekteverwekker. De procedures die eiwitten aantasten, hadden wel
effect. Andere aanwijzingen die duidden op een eiwit , zijn:
Prusiner dacht dus dat deze nieuwe ziekteverwekker een eiwit was. Aangezien een eiwit altijd gecodeerd wordt door een gen, was de volgende stap het opsporen van dat gen. In 1984 kwam Prusiner met het nieuws dat hij het gen gevonden had. Het gen blijkt voor te komen bij alle zoogdieren, dus ook in de mens. Het gen noemde hij PrP.
Het PrP-gen codeert voor een eiwit van 253 aminozuren. Het PrP-eiwit komt voor in bijna alle weefsels van het lichaam. Het bevindt zich op het buitenmembraan van de cel. De exacte functie van PrP is nog onbekend. Er zijn aanwijzingen dat het een functie heeft bij het in stand houden van neuronen. Dit zou verklaren waarom bij BSE en CJD het centraal zenuwstelsel wordt aangetast.
Maar als bij elk mens het PrP-gen voorkomt, waarom worden dan maar zo weinig mensen ziek? De huidige theorie stelt dat PrP in twee vormen kan voorkomen. Er is een normale, cellulaire vorm, die wordt afgekort als PrP-C en er is een ziekmakende vorm, die PrP-Sc wordt genoemd. Sc komt van scrapie : TSE bij schapen.
De primaire structuur, de aminozuurvolgorde, is van beide vormen gelijk. Het verschil moet dus te vinden zijn in de ruimtelijke vouwing (conformatie) : de secundaire of tertiaire structuur. Prusiner wist dit verschil aan te tonen : PrP-C bestaat uit alfa-helices, PrP-Sc bestaat uit beta-sheets. PrP-Sc is stabieler dan PrP-C en kan zijn conformatie opdringen aan PrP-C. Eén PrP-Sc kan meerdere PrP-C’s omzetten. Hierdoor ontstaat er een soort domino-effect : de omgevormde PrP-C’s kunnen nu zelf PrP-C omzetten.
Prionen lijken dus CJD en BSE te veroorzaken. Creutzfeldt-Jakob Disease,CJD, is vernoemd naar twee Duitse artsen, Creutzfeldt en Jakob, die in de jaren twintig voor het eerst melding maakten van deze aandoening. Het is een ziekte die de hersenen aantast. Prionen hebben de neiging zich op te hopen in de hersenen doordat ze onoplosbaar zijn en niet worden afgebroken. Dit leidt tot de volgende symptomen : spierschokken, taalproblemen, problemen met waarnemen, apathie en depressie, dementie en uiteindelijk de dood. CJD is erg zeldzaam. Per jaar krijgt 1 op de miljoen mensen deze ziekte.
Bovine spongiform encephalopathy, BSE, is inmiddels geen zeldzame ziekte meer. In Engeland zijn tot nu toe 182.223 koeien afgemaakt vanwege BSE-besmetting. In Nederland zijn het er tot nu toe 34. Men neemt aan dat BSE wordt veroorzaakt door krachtvoer waarin diermeel is verwerkt van met prionziekte besmette kadavers. De ziekte begint met gedragsveranderingen, daarna volgen spiertrillingen en bewegingsstoornissen, verlamming en de dood.
BSE en CJD vallen onder de noemer TSE, transmissible spongiform encephalopathy : overdaagbare sponsvormige encefalopathie. Prionen in de hersenen (encephalon) klonteren samen en beschadigen daardoor de zenuwcellen. De getroffen zenuwcellen sterven af en er blijven kleine holtes over, zodat de hersenen onder de microscoop lijken op een spons.
De T van TSE staat voor transmissible : overdraagbaar. Deze overdracht kan op verschillende manieren tot stand komen. Als prionen rechtstreeks in de hersenen van gezonde proefdieren worden ingespoten, worden deze bijna allemaal ziek. Deze besmetting verloopt dus zeer efficient. Maar de ziekte kan ook worden opgelopen door het eten van besmet vlees, zoals blijkt uit het verhaal over kuru. Deze overdracht is veel minder efficient, de incubatietijd is veel langer en er worden minder dieren/mensen ziek.
De meeste CJD-patienten ontwikkelen de ziekte spontaan. Zij zijn nooit in aanraking geweest met besmet weefsel. Deze patienten lijden aan de sporadische vorm van CJD. Deze vorm is te verklaren doordat het PrP-C per ongeluk, maar spontaan, omklapt in PrP-Sc. Daartegenover staat de erfelijke vorm, waarbij de ziekte binnen een familie wordt overgeërfd. Bij deze vorm zorgt een mutatie in het PrP-gen voor een iets ander, minder stabiel PrP-C, dat makkelijker kan omklappen in het ziekmakende eiwit PrP-Sc.
De sporadische en erfelijke vorm van CJD treden op bij mensen van middelbare leeftijd en ouder. In 1996 zijn in Engeland echter patienten jonger dan 35 aangetroffen. Deze patienten bleken te lijden aan een nieuwe vorm van CJD : variant Creutzfeldt-Jakob, vCJD. Eind 2000 waren er in Engeland al 89 mensen met deze ziekte. De huidige verklaring voor deze vorm van CJD is dat patienten ziek zijn geworden door het eten van besmet rundvlees. Dat er in het Engeland zoveel mensen vCJD hebben gekregen, komt doordat de Engelsen, in tegenstelling tot de Nederlanders, jarenlang hersenen in hun voedsel hebben verwerkt.
Om te voorkomen dat vCJD zich verder verspreidt onder de bevolking, zijn er een aantal maatregelen genomen. Na de slacht worden risico-organen zoals hersenen, hersenmerg, ruggemerg, ogen, amandelen en darmen verwijderd en verbrand. Het materiaal wordt bij 3 bar 20 minuten verhit tot 133ºC, waardoor BSE-prionen vernietigd worden. Daarna kunnen de eiwitten en vetten uit dit vlees zonder risico hergebruikt worden, bijv. in diermeel. In het Engeland zijn de organen jaren lang ontsmet door ze 60 minuten te verhitten op 100ºC, wat niet voldoende is om de prionen onschadelijk te maken. Verdere verwerking van deze resten tot diermeel had tot gevolg dat tienduizenden koeien besmet zijn geraakt met BSE.
Alle slachtrunderen ouder dan 30 maanden worden getest op BSE. Eerder testen heeft geen zin vanwege de lange incubatietijd. Direct na de slacht wordt de hersenstam verwijderd en getest op prionen. Na één dag is de uitslag binnen en als er geen prionen zijn aangetoond kan het dier verder verwerkt worden. Als er wel prionen zijn aangetoond, dan wordt het betreffende rund op dezelfde manier behandeld als de risico-organen. Dat betekent dat het kadaver helemaal wordt verbrand.
http://www.nobel.se/medicine
http://bse.pagina.nl