Volumen 6  Nº32  1996

Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la
Asociación Ciencia Hoy

ARTICULO

El Prión : Un Agente Infeccioso No Convencional

Uno de los sustentos de esta hipótesis es que, en cerebros de animales y humanos enfermos, se observan depósitos de placas amiloideas constituidas por PrP en estado cristalino. En tal estado, podría ser resistente a la degradación enzimática, lo que explicaría esta propiedad de la PrPSc. Una vez formado, un pequeño cristal podría actuar como semilla, a la que se incorporarían moléculas idénticas que aumentarían su tamaño, en un proceso muy común en el crecimiento de cristales. Este cristal, además, podría romperse, y sus fragmentos también crecerían por acoplamiento de moléculas idénticas. La teoría cristalina explica la multiplicación de la PrPSc en ausencia de ácidos nucleicos y define una manera de dispersión de la infección, por el traslado de fragmentos de cristales rotos. Una de las áreas más  fascinantes del estudio de las EET es la de las llamadas cepas de priones, que producen enfermedades cuyas diferencias residen en su período de incubación o en la distribución del daño histológico. La existencia de esas cepas es difícil de explicar si se sostiene que los priones carecen de ácidos nucleicos; de ahí que la teoría de Prusiner intente justificar las mencionadas diferencias sobre la base de que la PrPSc puede existir en formas diversas, y que cada una de ellas actúa como molde para un determinado cambio conformacional específico de la PrPC. Por su parte, la teoría cristalina postula que esas aparentes cepas se deber a la formación de distintos tipos de cristales de PrPSc, puesto que la PrP es extremadamente heterogénea en su composición de carbohidratos; por ello, se formarían distintas clases de cristales. Un cristal está constituido por moléculas idénticas y, por lo tanto, por aquellas PrP que tienen unidos los mismos azúcares. En un intento de superar tanto las teorías virales como las no virales, y de explicar la existencia de diferentes cepas de priones, C. Weissmann propuso la llamada teoría unificada, según la cual el agente patógeno sería un holoprion, compuesto por un apoprion (formado por PrPSc), el responsable de la enfermedad y de su transmisibilidad, y por un coprion, que define las propiedades de cada cepa (Fig. 4).

Figura 4 Teoría unificada.
Izquierda: El holoprion que tiene PRPSC (Apoprion) y ácido nucleico (Coprion) invade la célula y la PRPC se convierte en PRPSC por un proceso que media la PRPSC del holoprion. El ácido nucleico podría ser replicado por polimerasas celulares que requieren de la presencia de PRPSC. Alternativamente, derecha, luego de que el apoprion entre en la célula, podría asociarse con algún acido nucleico, que sería replicado.
Tomado de Weissmann C. 1991, Nature 352679683

Este último estaría constituido por ácido nucleico, que podría acompañar a la PrPSc (ello nunca fue demostrado) o, por el contrario, ser un componente normal de las células no infectadas, reclutado por el apoprion y posteriormente replicado por enzimas celulares mediante un proceso estimulado por la presencia de PrPSc. Si el ácido nucleico del coprion fuera ARN, su multiplicación podría seguir un proceso parecido al del

virus de la hepatitis; en tal caso, la PrPSc sería indispensable para la replicación del ARN por enzimas celulares, como sucede con la replicación del ARN del virus de la hepatitis , que requiere de la presencia del antígeno 8. Dado que la enzima responsable de ello (la ARN ­polimerasa dependiente de ADN) sólo puede multiplicar a ciertos tipos de ARN, se seleccionarían y amplificarían unicamente determinados ARN del coprion (véase "ADN, una molécula maravillosa", CIENCIA HOY, 8:2635). Así se comprendería que pareciesen existir distintas cepas del agente patógeno, pues el pasaje de holopriones por diferentes huéspedes ocasionaría el cambio de los copriones.

  Debido a mejoras de las condi­ciones sanitarias y a los avances de la medicina, la esperanza de vida en los países desarrollados pasó de unos cincuenta años, a principios de siglo, a ser hoy 73 anos para el hombre y 78 para la mujer. Pero el aumento no estuvo acompañado de una paralela mejora de la calidad de vida, pues poco se ha avanzado en el conocimiento de las enfermedades de la vejez, entre las adquieren especial relevancia las distintas formas de demencia. La definición médica de demencia, diferente de la vulgar que se refiere a cualquier tipo de enajenación mental ,incluye las alteraciones psíquicas cuya característica central es un deterioro de las funciones intelectuales superiores, una evolución crónica y progresiva y cambios de conducta y personalidad. El 4% de los estadounidenses mayores de 65 años padece alguna forma de demencia manifiesta,. el 10% presenta rasgos premonitorios de ellas, y sólo el 20% de los casos son tratables. Estas enfermedades tienen un impresionante impacto económico y constituyen un drama para las victimas y sus fami­lias. En 1990, el gobierno de los Estados Unidos aprobó un ambicioso proyecto, denominado la década del cerebro, para  entre otras cosas concientizar a la población de la magnitud del problema, promover investigaciones que favorezcan el diagnóstico, tratamiento y prevención de las demencias, incrementar los esfuerzos para lograr la rehabilitación y reinserción social de los pacientes, incorporar avances a la práctica clínica y coordinar los múltiples frentes de lucha contra estas dolencias. El 55,6% de los casos de demencia son causados por la enfermedad de Alzheimer, el 1 4,5% por infartos cerebrales múltiples, el 7,7% por el mal de Parkinson y la enfermedad (o corea) de Huntington, el 4,4% por lesiones cerebrales, el 1 2,2% por causas múItiples (depresiones, deficiencia de vitamina B12, alcoholismo crónico, trastornos metabólicos, infecciones, tumores cerebrales y otros procesos que comprimen el cerebro) y el 5,6% restante por diversas causas, entre ellas, las encefalopatías espongiformes transmisibles,  que siempre dan lugar a demencias progresivas. Dado  que  el  kuru prácticamente ha desaparecido, y que la enfermedad de CreutzfeldtJ­akob y el síndrome de Gerstman­SträusslerScheinker son muy raros, ¿por qué dedicar tantos esfuerzos a estudiar patologías tan poco frecuentes? Muchos estudiosos pien­san que su incidencia en humanos podría ser muy superior a lo que se cree, porque, frecuentemente, las EET se confunden con las enferme­dades de Alzheimer de Pick o de Huntington, entre otras. Cuando se examinan materiales histológicos de pacientes del mal de Alzheimer o de demencia senil atípica, se comprueba que muchos deben ser reclasificados como enfermos de ECJ, lo que indica la necesidad de diagnósticos específicos de las enfermedades neurodegenerativas. Las EET humanas pue­den aparecer esporádicamente, co­mo lo hace el 85% de los casos de ECJ, o ser hereditarias, como el 1 0% de los de esta enfermedad y todos los de GSS y de insomnio fa­tal familiar. El gen que codifica la sín­tesis de la PrPen humanos fue clonado en 1985, luego de lo cual se comprobó  en primer lugar por K. Hsiao el vinculo entre sus cam­bios o mutaciones y la posterior aparición de una EET; desde en­tonces, se han descripto catorce de dichas mutaciones, ocho vinculadas con este tipo de enfermedades. El 5% de los casos de ECJ y todos los de kuru se produ­cen por transmisión entre seres hu­manos. Acerca de la primera, se ha informado sobre su transmisión por el contacto de personas sanas con material del sistema nervioso central de enfermos: por ejemplo, luego del uso de electrodos conta­minados para realizar electrocorti­cogramas, como consecuencia de transplantes de córnea, implantes de duramadre y operaciones qui­  rúrgicas para remoción de craneo­faringeomas. La enfermedad tam­bién se presentó en profesionales de la salud, en pacientes que reci­bieron hormona humana de creci­miento (hCH) y en otros tratados con gonadotrofinas hipofisiarias, hormonas extraídas de la hipófisis de cadáveres humanos. La hipófi­sis está situada en la base del crá­neo y en estrecho contacto con el cerebro. Los casos de transmi­sión accidental de ECJ de mayor re­sonancia mundial fueron los de niños o adolescentes que recibían hCH, como tratamiento de una in­suficiencia del funcionamiento de la hipófisis, trastorno que ocasiona, entre otras cosas, enanismo. En 1963 se inició en los EE.UU. y en el Reino Unido un programa de aisla­miento y purificación de hGH, con el objeto tratar de manera sistemá­tica a menores afectados por tal in­suficiencia e incrementar su estatu­ra; en 1985 se informó de la muer­te por ECJ de tres pacientes del programa, lo que llevó a que, en ambos países, se prohibiera la ven­ta de hCH obtenida de cadáveres. Mucha notoriedad publica alcanza­ron casos producidos en Francia, debido a que familiares de adoles­centes muertos apelaron a la justi­cia y obtuvieron que fueran proce­sados por homicidio involuntario Jean C. Job, endocrinólogo y presi­dente de la asociación France Hy­pophyse, y Fernand Dray, respon­sable de la producción de la hor­mona en el Instituto Pasteur. A partir de 1988, la hCH extraída de cadáveres huma­nos fue reemplazada totalmente, en los países occidentales, por una hormona sintetizada mediante pro­cedimientos de ingeniería genética.

LAS ENCEFALITIS ESPONGIFORMES EN EL SER HUMANO

 El término enfermedad de CreutzfeldtJakob fue utilizado por primera vez por Spielmeyer en 1922, luego de estudiar una mujer de veintidós años, con una rara enfermedad ad­vertida por Creutzfeldt en 1920, y tres casos posteriores descriptos en 1921 por Jakob. Su transmisión a animales de experimentación (en este caso chimpancés) fue realizada en 1968 por Gibbs. La incidencia del mal es muy baja un caso cada millón de personas y co­mienza de manera lenta y progresiva, con alteraciones en la personalidad y deterio­ro de las funciones intelectua­les y de la memoria reciente, a lo que se agregan, generalmen­te, contracciones bruscas y localizadas de algunos grupos musculares, las contracciones mioclónicas,  frecuentemente desencadenadas por estímulos sensoriales. A medida que el mal progresa, la demencia avanza y aparecen síntomas neurológicos que indican la afectación de distintas áreas cerebrales; posteriormente se instalan signos de descerebra­ción, que se ponen de mani­fiesto por la postura que adop­ta el paciente, hasta que entra en un estado vegetativo. La muerte sobreviene unos nue­ve meses después del comien­zo de la sintomatología clínica. En el 60% de los afectados el electroencefalograma revela la existencia de alteraciones es­pecíficas, y si bien su diagnós­tico puede realizarse con rela­tiva seguridad a partir de los datos clínicos y electroencefa­lográficos, no puede conside­rase definitivo hasta no haber descartado otras posibles cau­sas de demencia. La confirma­ción definitiva requiere una biopsia de cerebro o se obtie­ne en la autopsia. En 1928, Gerstmann describió por primera vez la enfermedad que luego se conoció como sin­drome de GerstmannSträussler­Scheinker. En 1936, dichos au­tores describieron siete nue­vos casos, en miembros de la misma familia. El mal tiene una incidencia de uno en cada más de diez millones y la demencia, a diferencia de lo que ocurre en la ECJ, sólo aparece en sus últimos estadios, luego de una duración habitual de unos cin­co años. El estudio microscó­pico del cerebro en la autopsia revela la presencia de placas amiloides. La transmisión a ani­males de laboratorio fue reali­zada en 1981 por Master. El kuru fue descripto por pri­mera vez en 1956 por Gajdu­sek, que en 1976 recibió el premio Nobel por sus estudios de la enfermedad. La afección fue frecuente entre miembros de algunas tribus de Nueva Guinea, en cuyo idioma kuru significa temblor o estremeci­miento. Publicaciones que in­formaron por primera vez la existencia de la enfermedad in­dicaban que era responsable del 50% de las muertes en al­gunas aldeas, y que el riesgo de padecerla era de siete a ocho veces mayor en la mujer que en el hombre. Se propagaba debido a prácticas canibalísti­cas funerarias, cuyo ritual tradicional establecía que mujeres y niños de la tribu (rara vez hombres adultos) comían los cerebros y otros órganos de los miembros fallecidos. La in­fección se producía a través de la piel o las mucosas durante la extracción y preparación de los órganos. Como no se transmite de madre a hijo, con la abolición del canibalismo, alrededor de 1956, prácticamen­te desapareció. Consistía en una degeneración progresiva del cerebelo. Los primeros sín­tomas solían ser trastornos en la coordinación de los movi­mientos, tan leves que única­mente el afectado los percibía, y sólo en los estadios finales llegaba la demencia. El pacien­te primero perdía la capacidad de caminar y, con el tiempo, no podía mantenerse de pie, sen­tarse, masticar ni tragar. La muerte, en la mayoría de los casos, sobrevenía a los seis me­ses de aparecida la sintomato­logía clínica. El kuru fue trans­mitido por Gajdusek a anima­les de experimentación (chim­pancés) en 1966. El insomnio fatal familiar fue descripto por primera vez en 1986. Consiste en pérdida progresiva del sueño, trastor­nos del sistema nervioso autó­nomo, sudoración, fiebre, taquicardia, hipertensión arterial y alteraciones de la motrici­dad. A la falta de coordinación de los movimientos se agregan alteraciones del habla, con­tracciones musculares involun­tarias y súbitas (mioclonía) y signos de daño del sistema pi­ramidal (responsable del con­trol, por parte del sistema ner­vioso central, de los músculos voluntarios). También son ca­racterísticas de la enfermedad las alucinaciones y el estupor. La muerte sobreviene antes del año de iniciados los sínto­mas clínicos. El estudio histo­patológico revela alteraciones severas de la corteza del cere­bro, del cerebelo y del bulbo raquídeo.

Sin embargo, varios integrantes de la ex Unión Soviética aún comer­cializan la primera, que se consigue también en Occidente, en el mer­cado negro, a mitad de precio de la sintética. Sus principales consumi­dores son los atletas: fisicoculturis­tas, levantadores de pesas y corre­dores de velocidad y fondo, que la ingieren a pesar del riesgo, junto con esteroides androgénicos y ana­bólicos, para aumentar la muscula­tura y disminuir la masa grasa de sus cuerpos.

Los materiales bajo sospecha de estar contaminados con priones deben manejarse con extremada precaución. El de­partamento de Salud y Seguridad Social del Reino Unido obliga a que el descartable sea recogido en bolsas de bioseguridad de polietileno y esterilizado en una autoclave a 1341380C durante veinte a sesenta minutos, y que luego sea incinerado. El comité de cuidado de la salud de la Asociación Neurológica Americana recomienda tratar con NaOH (soda cáustica), durante sesenta minutos, a los fluidos u otros ti­pos de materiales infectados.

En  noviembre  de 1986, el laboratorio central veteri­nario del ministerio de Agricultura, Pesca y Alimento de Gran Bretaña informó sobre el primer caso de encefalitis bovina espongiforme (bovine spongiform encephalitis, tam­bién llamada mad cow disease, enfermedad de la vaca loca) apareci­do en ese país, aunque estudios re­trospectivos sugieren que otros pu­dieron haber ocurrido en abril de 1985; desde entonces, más de

100.000 animales han muerto allí a causa de la enfermedad, la que también fue advertida en Irlanda, Suiza, Francia, Omán y las Malvinas. Teniendo en cuenta que el período de incubación del mal es de unos cinco anos, se deduce que la infec­ción pudo haber comenzado entre fines de la década de los setenta y principios de la siguiente.

Siempre la EEB afectó animales adultos, de entre tres y once años, que sufrieron alteracio­nes de comportamiento, porte y postura, y empezaron, general­mente, con signos de aprensión, ansiedad y miedo. En algunos ca­sos, los animales enfermos patean el piso, se lamen continuamente la nariz, reaccionan desmesurada­mente al sonido y al tacto y sufren notorias las alteraciones en la mar­cha; caminan inclinados, ejecutan­do pasos altos con los miembros posteriores. Los signos también pueden incluir reducción en la producción leche, debilidad, deli­rio y agresión (por ejemplo, son frecuentes patadas y nerviosismo general en el galpón del ordeñe). Las anormalidades en el porte se advierten en los potreros, espe­cialmente cuando se arrea los ani­males o se los hace trotar porque les cuesta girar y caen con fre­cuencia y, en los estadios más avanzados de la enfermedad, mar­chan muy reclinados. El estudio histológico del encéfalo, realizado cuando el animal muere o se hace inmanejable y debe ser sacrificado, muestra vacuolización de la mate­ria gris en el bulbo raquídeo y PrPSc en la mayor parte del las re­giones del encéfalo, detectada me­diante anticuerpos anti PrP.

La epidemia de EEB fue desencadenada por alimentos proteicos preparados con restos de ovejas contaminados con scra­pie, enfermedad endémica en el Reino Unido. Sus inicios coinci­dieron con la fecha en que empe­zaron a aplicarse procedimientos de crianza y alimentación que fa­vorecen a la enfermedad, debido a que el gobierno se propuso promover el aumento de la pro­ducción de leche. Para mejorar el rendimiento, los tamberos sepa­raron tempranamente a las crías de las madres y alimentaron a estas con productos proteicos de­rivados de carne, hueso y otros despojos de rumiantes. Con el fin de preparar dichos productos, se utilizaba hexano, como solvente que eliminara los lípidos es de­cir las grasas del material ovino. Dado que la PrPSc es poco solu­ble en agua y muy soluble en he­xano, era extraída de los despo­jos en las etapas iniciales de esa deslipidización; pero una de las crisis petroleras llevó a suspender el uso del hexano, con lo que se perdió la capacidad de elimi­nar la PrPSc

En los momentos ini­ciales del consumo de alimentos contaminados, la transmisión de la enfermedad de ovinos a bovinos fue poco importante, pero luego de un tiempo se declaró la epide­mia, porque se produjo un cambio en la forma de conversión de la PrPC en PrPSc. En los primeros bo­vinos infectados, algunas pocas ve­ces la PrPSc del ovino actuaba co­mo catalizador y se formaba PrPSc bovina; a medida que esta se acumulaba, la conversión de PrPC en PrPSc se hizo más eficiente y rápi­da, con la consiguiente aceleración de la diseminación infecciosa.

Las vacas locas que murieron a causa de la EEB gene­raron uno de los mayores proble­mas de la ganadería británica mo­derna, que afectó en primer lugar a la economía pero, también, amena­za a la salud pública humana, pues la naturaleza de la enfermedad y el tipo de tejido afectado hacen te­mer que acontezca la transmisión de bovinos a humanos, como ocu­rrió de ovinos a vacunos. Existe, entonces, preocupación por inacti­var eficientemente a los priones que pudieran estar presentes en materiales destinados a industrias como la alimenticia y la farmacéuti­ca la segunda, por ejemplo, en muchas ocasiones obtiene produc­tos a partir de extractos de órga­nos animales. En los EE.UU. y en la Unión Europea no se permite vender fármacos de procedencia animal o humana si los procedi­mientos de su elaboración no satis­facen ciertos requisitos considera­dos efectivos para eliminar la posi­ble contaminación con priones.

En líneas generales, dichos requisitos derivan de lo siguiente:

Puesto que la EEB se manifesta en bovinos de cinco años, y se ha determinado una fase preclinica en animales de unos diez a doce meses, es aconsejable usar ejemplares de menos de ocho meses para la obtención de los produc­tos biológicos.

Es conveniente utilizar los tejidos o fluidos de menor riesgo. Los de máximo riesgo son el cerebro, el cordón espinal, el bazo, los nó­dulos linfáticos, el colon, los ner­vios, la pituitaria, las glándulas adrenales y liquido cefalorra­quídeo; los de riesgo interme­dio, el timo, el pulmón, el cora­zón, el músculo esquelético, los riñones y las tiroides; los de ries­go mínimo, la orina, las heces y otros fluidos corporales.

Es deseable usar animales de zonas libres de EET. Australia y Nueva Zelandia son los únicos países clasificados por la OIE (Organiza­ción Internacional de Epizootias) como libres de scrapie y EEB.

Es preferible implantar controles de calidad en la elaboración de pro­ductos de origen biológico, que permitan determinar la presencia de PrPSc en la materia prima y el producto frial.

PROCEDIMIENTO DESARROLLADO LOCALMENTE PARA EVITAR LA CONTAMINACIÓN POR PRIONES

Desde 1987, el CIQUIBIC (Universi­dad Nacional de CórdobaCONI­CET), lugar de trabajo de los autores, ha celebrado varios convenios de transferencia de tecnología con un la­boratorio comercial de especialida­des medicinales de Buenos Aíres. La finalidad fue definir métodos para obtener gangliósidos (un tipo particular de lípido de las membranas celulares) a los que se les asigna capacidad de estimular el desarrollo y la nutrición de las neuronas y que podrían ser úti­les para contrarrestar los efectos ad­versos de una serie de afecciones del sistema nervioso. Dado que los gan­gliósidos en cuestión se extraen de cerebros bovinos, el laboratorio bus­caba eliminar su posible contamina­ción con priones y, además, necesita­ba un procedimiento de análisis que permitiera detectar la PrPSc.
Los autores desarrollaron un méto­do novedoso, patentado en 1992 en la Argentina con el nombre Proceso para obtener gangliósidos puros libres de contaminación debida a agentes in­fectivos no convencionales. Su aplica­ción en el proceso de obtención de gangliósidos no afecta el rendimiento industrial ni la calidad farmacéutica de los productos. El mismo año, el Ins­tituto di ricerche biomediche Antoine Marxer, de Italia (uno de los tres re­conocidos para realizar tales estudios por la Food and Drug Administration y los National Institutes of Health de los Estados Unidos), sometió el procedi­miento a verificación experimental en animales de laboratorio, único método de reconocida eficacia para demostrar la ausencia de los conta­minantes que se buscó eliminar. Los resultados del experimento, enviados al European Journal of Veterinary Pathology, demuestran que es posible ob­tener gangliósidos que mantienen sus propiedades químicas y biológicas y que están libres de infectividad, aun cuando el material de partida esté contaminado.

Es necesario asegurarse que los procesos de extracción y purificación sean capaces de remover o inactivar los priones, lo que se verifica mediante ensayos del producto purificado.

Son cada vez mayores las exigen­cias que gradualmente se están im­poniendo para garantizar la ausencia de priones en animales aptos para el consumo humano. En la industria farmacéutica, ya sólo son aceptables órganos de animales en­teramente sanos. De allí la impor­tancia económica de demostrar que los animales o sus productos que se comercializan están libres de infección por priones.

LECTURAS SUGERIDAS

  • GAJDUSEK, D.C., 1977, "Unconventional viruses and the origin and disappearance of Kuru", Science, 197: 943960.

  • PRUSINER, S.B., 1993, "Genetic and infectious prion diseases", Arch Neurol, 50: 11291153.

  • WELLS G.A.H., SCOTT A.C., JOHNSON C.T, GUNNING R.F., HANCOCK R.D., JEFFREY M., DAWSON M. & BRADLEY R., 1987. "A novel progressive spongiform encephaIopathy in cattle", Vet Rec, 121: 419420.