Ақпарат

15.6: Саңырауқұлақтар, қарапайымдылар, приондар және жүйке жүйесінің басқа аурулары - биология

15.6: Саңырауқұлақтар, қарапайымдылар, приондар және жүйке жүйесінің басқа аурулары - биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

15.6: Саңырауқұлақтар, қарапайымдылар, приондар және жүйке жүйесінің басқа аурулары

Вирус пен прионның айырмашылығы

The негізгі айырмашылық Вирус пен прионның арасында - бұл Вирус - бұл нуклеин қышқылдары мен ақуыз қабығынан тұратын кішкентай инфекциялық бөлшек, ал прион - бір ақуыздан тұратын кішкентай инфекциялық бөлшек.

Микробиологтар зерттейтін биологиялық субъектілердің әр түрлі түрлері бар. Олардың ішінде вирус пен прион - жасушалық инфекциялық бөлшектердің екі түрі. Олар тірі организмдерге жатпайды, өйткені олар тірі сипаттамаларға қарағанда жанды емес сипаттамаларды көрсетеді. Сол сияқты оларда ақуыздарды синтездеуге арналған рибосомалар мен ферменттер жоқ. Демек, олардың көбеюі үшін тірі организм (хост) қажет. Сонымен қатар, оларды жарық микроскоптарымен байқауға болмайды және оларды Чемберленд сүзгілерімен сүзуге болмайды. Сонымен қатар, олар қоректік ортада өсірілмейді. Вирус пен прионның айырмашылығы негізінен олардың құрамына байланысты. Вирустар нуклеин қышқылдары мен ақуыздардан тұрады, ал приондар тек белоктардан тұрады. Сол сияқты, бұл мақалада талқыланатын вирус пен прионның арасында бірнеше айырмашылықтар бар.

МАЗМҰНЫ


Прион ауруларының патогенезі

Прион ауруларының бірегей ерекшелігі - олар өздігінен таралатын және тасымалданатын. PrP Sc эндогенді түрде түзілгенде немесе қоршаған ортаға ағзаға енгізілгенде, ол қалыпты приондарды қалыптан тыс түрге айналдырады. Бұл конверсия қате қатпарланған приондардың шағын полимерін бастапқы өндіруден басталады, (а тұқым), мүмкін 28 молекуладан аспауы керек. Бұл тұқым беймәлім механизм арқылы қалыпты іргелес приондарды қалыптан тыс түрге айналдырады. PrP Sc полимерлері көбірек өндірілген сайын, олар, өз кезегінде, қалыптыдан қалыптан тыс приондарға айналуын тарататын тұқым ретінде әрекет етеді. Аурудың бұл жаңа механизмі Альцгеймер ауруы, Паркинсон ауруы және амиотрофиялық бүйірлік склерозға қатысы бар ақуызды қате таратудың таралуына да әсер етеді.

Адамдардағы прион ауруларының көпшілігі (төмендегі кестені қараңыз) спорадикалық болып табылады. 15% -ға жуығы отбасылық, аутосомалық доминантты. Кейбіреулері экологиялық таза болып табылады (ятрогенді және BSE жұқтырған етті жегеннен). Прионның отбасылық ауруларында PrP C конформациясының өзгеруі олардың мутациясымен байланысты PRNP ген (оның 40 -тан астамы), олар аминқышқылдарының реттілігін өзгертеді. Ағзаға сыртқы анормальды приондар енгізілгенде, олар қалыпты жергілікті приондармен әрекеттеседі және олардың конформациясын қалыптан тыс өзгертуге әкеледі. Прион ауруы қалай пайда болады - бұл жұмбақ. Мүмкін PrP Sc бастапқы тұқымы соматикалық мутациялардан немесе посттрансляциялық модификациялардан туындауы мүмкін.

Прион ауруларының берілу мүмкіндігі жануарлар тәжірибесімен дәлелденді. Жануардан жануарға (әсіресе қойда) табиғи жолмен берілетіні көп жылдар бойы белгілі. Кейбір жағдайларда прион аурулары адамнан адамға кездейсоқ тіндерді трансплантациялау арқылы (дуральды трансплантация, көздің қабығы) немесе прион ауруы бар пациенттерден гипофиз сығындысын енгізу арқылы берілді. 1996 жылы Ұлыбританияда сиырдың губка тәрізді энцефалопатиясының адамға жұғуы туралы хабарланды.

Адамның прион аурулары:

Кройцфельдт-Якоб ауруы. Спорадикалық-sCJD, отбасылық-fCJD, ятрогендік-iCJD және нұсқа-vCJD) (төменде қараңыз).

Куру. Жаңа Гвинея тұрғындарының қазір жойылып кеткен ауруы, тамақтану арқылы жұғады
ауруға шалдыққан өлгендердің миы. Куру тарихи тұрғыдан маңызды, өйткені ол бірінші ашылған прион ауруы болды және оны зерттеу прион ауруларының берілу мүмкіндігін анықтады.

Герстман-Стра және уумлсслер-Шейнкер синдромы (GSS). Аутосомды-доминантты баяу үдемелі атаксия және деменция, бүкіл орталық жүйке жүйесінде кең таралған PrP TSE амилоидты бляшкалармен сипатталады.

Өлімге әкелетін отбасылық ұйқысыздық (FFI). Аутосомды-доминантты ұйқының патологиялық бұзылуы
таламустағы зақымданулар.

Жануарлардың ең көп таралған прион аурулары:

Скрепи. 100 жылдан бері белгілі қойдың маңызды ауруы. Ауру жануарлар тастарға немесе басқа қатты беттерге үйкеп, жүндерін тырнады. Приондық аурулардың берілу қабілетін және биологиясының басқа маңызды аспектілерін ашу скрапи туралы білімге негізделген.

Ірі қара сиыр энцефалопатиясы (BSE)- жынды сиыр ауруы.

Трансмиссивті күзен энцефалопатиясы.

Бұғы мен бұланның ысырап ауруы.

Прион аурулары үй жануарлары мен жабайы жануарлардың басқа да бірнеше түрлерінде тіркелді және бір түрден екіншісіне ауысуы мүмкін. Приматтар мен теңіз шошқаларына тәжірибелік жолмен берілу олардың патогенезін түсіндіруде маңызды рөл атқарды.


ВИРУСТАР

Вирустар міндетті жасушаішілік паразиттер. Олар а түзетін ақуыздар кешені капсид, және олардың геномынан тұратын нуклеин қышқылы (РНҚ немесе ДНҚ), олар бірге вирустық бөлшекті немесе вирионды құрайды (2.3-сурет). Кейбір вирустық бөлшектерде липидті мембрана немесе конверт вирустық бөлшек өз жасушасынан шыққан кезде пайда болады (1.4 суреттержәне 2.7). Вирустар репликациялау үшін мақсатты немесе хост ұяшығына енуі керек. Олар жасуша бетіндегі арнайы белоктар мен көмірсуларға қосылу арқылы мақсатты жасушамен байланысады (2.4-сурет). Мысалы, адамның иммун тапшылығы вирусы (ВИЧ) иммундық жүйенің белгілі бір лимфоциттері мен макрофагтарының беттерінде кездесетін CD4 деп аталатын ақуызға қосылады. Вирустар мен олар байланыстыратын жасушалық рецепторлардың басқа мысалдары көрсетілген 2.1 кесте.






Жұқтырғаннан кейін, жасуша жаңа вирустық бөлшектерді шығарады. Кейбір жағдайларда репликация белсенді емес жасырын күйді қамтуы мүмкін. Мысалы, вирус Варикелла зостер(2.5 сурет), желшешек ауруын тудыратын жүйке жасушаларына еніп, бастапқы инфекциядан кейін тыныштықта қалады. Алайда, иесінің иммундық жүйесі әлсіресе,Варикелла қайта белсендіруі және сол нерв қызмет ететін аймақта шипалардың ауыр шабуылдарын тудыруы мүмкін.

Кейбір жағдайларда вирустық нуклеин қышқылы қожайынның құрамына енуі мүмкін және ақырында жасушаның өзгеруіне және қатерлі ісіктердің пайда болуына әкелуі мүмкін. Осылайша, мысалы, В гепатитінің вирусы бастапқы гепатоцеллюлярлық карциномаға ықпал етуі мүмкін, ал жыныстық сиқырды тудыратын адам папилломавирусының кейбір штамдары жатыр мойны обырының дамуына ықпал етуі мүмкін.



Протозоа аурулары мен адамдар

Келесі тармақтар бөлектейді адамдар тудыратын протозоанның сегіз маңызды ауруы. Аурулар: 1. Амебиаз 2. Диарея 3. Трипаносомоз 4. Лейшманиоз 5. Трих мониаз 6. Безгек 7. Токсоплазмоз 8. Балантидиалды дизентерия.

Қарапайымдылық ауруы №1. Амебиаз:

Амебалық дизентерия деп те аталатын амебиазды Entamoeba histolytica қоздырады. Инфекция әдетте ауыз су арқылы өтеді. E. histolytica трофозоиты тоқ ішектің қабырғасына еніп, гистолитикалық ферменттер бөліп, оның жасушаларымен қоректеніп, ойық жараларды тудырады.

Бұл ойық жаралар мен нәжіспен бірге өтетін ішекке шырыш пен қанды шығарады, нәтижесінде амебалық дизентерия пайда болады. Егер инфекцияға рұқсат етілсе, паразит бауырға, өкпеге және миға жетуі мүмкін, ол өлімге әкелетін абсцесске әкеледі.

E. histolytica тіршілік циклінде аралық хост жоқ. Паразиттің адамнан адамға берілуі тетра нуклеатты кисталар арқылы жүреді. Циста түзілмес бұрын трофозоит кіші минутаға айналады, содан кейін ол цистирленіп, тетра нуклеатты кистаны құрайды.

Бұл тетра ядролы кисталар нәжіспен және ластанған сумен және тамақпен бірге жойылады, содан кейін жаңа иелеріне беріледі. Негізгі себеп - ауыз судың, көкөністер мен тағамдардың нәжіспен ластануы. Адам жұқтырған нәжіспен ұрықтандырылған піспеген көкөністер мен жемістерді жеу жиі аурудың пайда болуына әкеледі.

Кейде жұқтырған нәжіспен ластанған ауыз сумен қамтамасыз ету эпидемияны тудырады. Үй шыбындары нәжістен қорғалмаған тағамға өту кезінде кисталарды беруі мүмкін. E. histolytica кисталары тарақандардың тамшыларынан табылды, олар инфекция көзі ретінде де қызмет етеді.

Амебиаз тропикалық елдерде кездеседі. Оны Эметин, Фумагиллин, Метронидазол, Тинидазол, Террамицин, Эритромицин, Ауреомицин және Хлорохин т.б.

Қарапайым ауру 2. Диарея:

Ішектің бос болуымен сипатталатын диареяны Giardia (=Lamblia) intestinalis жігу паразиті және спорозоан Isopora hominis тудырады. Giardia intestinalis - адамның аш ішегі мен тоқ ішегіндегі паразит.

Оның эллиптикалық немесе алмұрт тәрізді корпусы бар, екі жақты симметриялы, доральды жағы дөңес және вентральды жағы алдыңғыға қарай тегістелген және тереңдетілген, ол ойыс сорғыш дискіні құрайды. Онда екі ядро ​​және төрт жұп ұзын флагелла симметриялы орналасқан.

Сорғыш дискінің көмегімен паразит ішекте эпителий жасушаларының дөңес бетіне жабысады және ішек функциясының бұзылуына әкелуі мүмкін, бұл майдың сіңірілуіне әкеледі, бұл диареяға әкеледі. Нәтижесінде науқас ішектің тұрақты босаңсуына шағымдана алады. Паразит сонымен қатар эпигастрийде ауырсыну, іште ыңғайсыздық, аппетит жоғалту, бас ауруы және уытты әсер (аллергия) тудыруға қабілетті.

Адамдағы инфекция кисталарды жұту арқылы болады. Паразиттің берілуі нәжіспен жойылған және ластанған сумен және тамақпен жаңа иелеріне берілетін кисталар арқылы жүреді. Лямблия инфекциясы ересектерге қарағанда балаларда жиі кездеседі.

Атебрин, хлорокин және акранил - лярдианы емдеуге тиімді препараттар. Метронидазолдың емделу кезінде де тиімділігі туралы хабарланды.

Isopora hominis - адамның жіңішке ішектерін мекендейтін адамдар арасында сирек кездесетін жұқпалы паразит және колик пен диарея сияқты ішек белгілерін тудыруы мүмкін. Иттер I. hominis су қоймасының иесі болуы керек.

Қарапайым ауру 3. Трипаносомоз:

Трипаносомозды қан плазмасының (омыртқалы жануарларда) және ішектің (омыртқасыз иелерінде) жілік тәрізді паразиттері болып табылатын трипаносома түрлері тудырады. Трипаносома әдетте қан соратын жәндіктермен беріледі. Бұл барлық патогенді қарапайымдылардың ең қорқыныштысы. Ұйқы ауруы - Африкадағы адамдардың қауіпті ауруы.

Адамның ұйқы ауруын тудыратын үш түрі бар:

(i) трипаносома гамбиенс цетсе шыбындары, Glossina palpalis және G. tachinoides арқылы беріледі. Бұл гамбиялық немесе орталық африкалық ұйқы ауруын тудырады.

(ii) Trypanosoma rhodesiense цеце шыбыны Glossina morsitans арқылы беріледі. Родезиялық немесе шығыс африкалық ұйқы ауруын тудырады.

Трипаносоманың жоғарыда аталған екі түрі де Африканың цеце шыбындары, олардың векторлары табылған жерлермен шектеледі.

Паразиттік трипаносома жұқтырған кезде қызба пайда болады, бұл кезде паразит қанда еркін өмір сүреді, содан кейін паразиттер лимфа бездерінде, көкбауырда және бауырда жиналып, олардың ұлғаюына әкеледі, ақырында олар ми-жұлын сұйықтығына түсіп, ұйқы ауруын тудырады, бұл комаға әкеледі. өлім жағдайында.

Сурамин мен Пентамидин инфекцияның ерте және жіті кезіндегі таңдаулы дәрілер болып саналады. Олар қан-ми тосқауылынан өте алмайтындықтан, орталық жүйке жүйесі қатысқан кезде олардың маңызы жоқ, бұл жағдайда мышьяк қажет. Мышьякқа Трипарсамид, Меларсен, Меларсопрол (Мел В) және Тримеларсен кіреді. Мышьякқа төзімді жағдайларда нитрофуразон, ауызша трипанозид қолданылуы мүмкін.

(iii) Trypanosoma cruzi Triatoma megista деп аталатын қате арқылы беріледі. Адамға жұқтыру қатенің шағуынан емес, оның нәжісінен болады. Ол Оңтүстік және Орталық Америкадағы Chagas ауруын немесе американдық трипаносомозды тудырады. Chagas’ ауруы ұйқылық ауруға ұқсас. Ол үздіксіз қызбаны тудырады, лимфа бездері, көкбауыр және бауыр жұқтырған жасушалардың дегенерациясымен ісінеді, жүйке жүйесінің бұзылуы.

Анемия мен жүрек бұлшықеттерінің зақымдануы өлімге әкеледі. Бұл аурудың тұрақты емі ұсынылмаған. Жақында Мелцер және Коллерт (1963) 27 күн ішінде жалпы дозасы 18,375 гм болатын Нитрофуразон таблеткасымен T. cruzi жағдайын сәтті емдеуді ұсынды.

Қарапайым ауру 4. Лейшманиоз:

Лейшманиоз омыртқалы жануарлардың, адамның торлы -жасушалық торларындағы флагелаттық паразит Лейшмания түрінен туындайды, флеботомус - қан сорғыш шыбын.

Лейшмания тұқымдасына адамның жалпы паразиттері болып табылатын үш түрі кіреді, мысалы:

(іі) Leishmania tropica және

(ііі) Leishmania brasiliensis.

(i) Лейшмания доновани Үндістанда, Қытайда, Африкада, Оңтүстік Еуропада, Оңтүстік Америкада және Ресейде көптеген жерлерде таралған және эндемикалық болып табылатын кала-азар немесе висцеральды лейшманиозды тудырады. Оның векторы - құм шыбыны, Phlebotomus. Кала-азарда паразит эндотелий жасушаларына, сүйек кемігіне, бауырға, лимфа бездеріне және көкбауырдың қан тамырларына шабуыл жасайды.

Бұл органдар ұлғайған және қансыздық және жоғары безгегі бар. Егер емделмеген болса, науқастардың 75-95 пайызы екі жыл ішінде өледі. Сурьма қосылыстарымен емдеу сәтті болды. Несепнәр стибамині, Аминостибурея, Неостибосан, Солистибосан, Натрий-сурьма-глюконат және Пентамидин изоэтионаты ең тиімді дәрілер болып табылады.

(ii) Leishmania tropica шығыс ауруын (тропикалық жара) немесе Дели қайнатуын тудырады. Инфекция терінің және тері астындағы тіндердің жергілікті зақымдануымен шектеледі, олар жаралы жараларға айналады.

Оның векторы - флеботомус, құмтұмсық. Бұл паразит Жерорта теңізінің жағалауында Сирия, Арабия, Месопотамия, Иран арқылы Орталық Азияға, Орталық және Батыс Үндістанның құрғақ бөліктерінде, сонымен қатар Орталық Африканың көптеген жерлерінде кездеседі. Емдеуге қайнатуды жүйелі түрде тазалау мен таңу, сурьманы пентавальентті дайындау жатады.

Дегидрометинді тәулігіне 100 мг дозада 10-21 күн бойы ішке қабылдау қанағаттанарлық нәтиже берді.

(ііі) Leishmania brasiliensis Espundia немесе американдық лейшманиоз деп аталатын ауруды тудырады, ол терінің үлкен бөліктерінде және мұрын-мұрын шырышты қабатында көптеген жаралар шығарады. Мұрын қуысында, ауызда және жұтқыншақта жаралар жиі кездеседі. Векторлары антропофильді құм шыбындары.

Паразит Орталық және Оңтүстік Америкамен шектеледі. Емдеуге сурьма пентавальентті дайындау кіреді. Төзімді жағдайларда пириметамин немесе амфотерицин В пайдалы болуы мүмкін.

Қарапайым ауру 5. Трих мониаз:

Трихомониаз туа біткен паразиттің трихомонасы түрінен туындайды. Оның денесі алмұрт тәрізді, оның бір ядросы, акостилі, парабазальды денесі, 3-5 алдыңғы бос флагелла және дененің бүйірінде артқа бағытталған бір флагелла бар. Трихомоналар – омыртқалылар мен көптеген омыртқасыздарда паразиттер.

Адамда үш түрі кездеседі:

(iii) Trichomonas vaginalis.

Ең көп таралған патогенді түрі - Trichomonas vaginalis. Ол әйелдердің қынапшасында тұрады және вагинит тудырады. Ауру вагинальды шырышты қабықтың қабынуымен, жану сезімімен, тітіркендіретін қышумен және қалыптан тыс бөліністермен сипатталады.

Паразиттің таралуы әрқашан жыныстық қатынас кезінде делдал ретінде әрекет ететін еркек мүшелермен болады. T. vaginalis сонымен қатар уретрия мен простата безін жұқтырған ерлердің зәр шығару жолдарында кездеседі. Ауруды емдеуде мышьяк пен йод препараттары мен антибиотиктер, мысалы, Террамицин мен Ауреомицин пайдалы болды.

Қарапайым ауру 6. Безгек:

Безгектің пайда болуына спорозоа паразитінің түрі - плазмодиум себеп болады. Ол анофелді аналық масалардың шағуы арқылы беріледі. Адамда паразит бауыр жасушалары мен қызыл қан жасушаларына шабуыл жасайды. Паразит шығаратын улы зат, гемозоин, безгекті тудырады.

Адамда безгекті тудыратын плазмодийдің келесі төрт түрі бар:

(i) Plasmodium vivax безгекті тудырады, онда безгегі әр 48 сағат сайын пайда болады

(ii) Плазмодий безгегі квартандық безгекті тудырады, оның температурасы 72 сағат сайын келеді

(iii) Plasmodium falciparum безгекті тудырады, онда безгегі азды-көпті үздіксіз болады

(iv) Plasmodium ovale безгегі әр 48 сағат сайын көтерілетін жеңіл үштік безгекті тудырады.

Төрт түрдің барлығы бауыр мен адамның эритроцит жасушаларында жыныссыз түрде көбейеді. Безгек кезінде көкбауыр ұлғаяды, эритроциттер саны азаяды, қан сулы болып, көкбауырда пигментті түйіршіктер жиналып, қалтырау мен қалтыраумен бірге жоғары температура болады.

Безгек жыл сайын тропиктік аймақтарда миллиондаған адамдардың өліміне әкеліп қана қоймайды, сонымен қатар жердің ең құнарлы аймақтарын өсіруге кедергі келтіреді. Қазіргі уақытта безгекті емдеу үшін қолданылатын әртүрлі препараттарға хинин, камохин, хлорохин, плазмохин, резочин, пентаквин, памакин, палудрин және т.б.

Қарапайымдылық ауруы № 7. Токсоплазмоз:

Токсоплазмозды токсоплазма гонди спорозоазды паразит тудырады. Toxoplama gondii адам инфекциясы Еуропа елдерінен, Таяу Шығыстан, Шри-Ланкадан, АҚШ-тан, Австралиядан, Гавайиден және басқа да көптеген жерлерден хабарланған. Инфекция космополиттік болып көрінеді.

Паразиттің таралуы ақыр соңында ми, жұлын, көз, өкпе, бауыр, көкбауыр, сүйек кемігі, лимфа түйіндері, жүрек бұлшықеттері мен қаңқа бұлшықеттері сияқты әр түрлі органдарда локализацияланатын қан арқылы жүреді.

Паразиттер эндодогенез арқылы көбейеді, бірақ белгілі бір жағдайларда үлкен кисталар да пайда болады. Аурудың белгілері - гидроцефалия және хориоретинит. Жүктіліктің алғашқы айларында пайда болатын инфекция абортқа немесе ұрықтың өлі туылуына әкеледі. Сульфадиазинмен біріктірілген пириметамин (Дараприм) тиімді құрал болып табылды.

Қарапайымдылық ауруы № 8. Балантидиалды дизентерия:

Балантидиальды дизентерияны кірпікшелі паразит Balantidium coli тудырады. Ол адамның тоқ ішектерін мекендейді. Ол ішек тіндеріне еніп, ойық жараларды тудыруы мүмкін, бұл дизентерия мен диареяға әкеледі. Бұл өлімге әкелуі мүмкін. Паразиттің жаңа иесіне берілуі ластанған судағы және тағамдағы кисталар арқылы жүзеге асады.

Емдеу үшін қолданылатын препараттар - Карбарсон, Диодохин және Окситетрациклин тиімді.


Мазмұны

& bull Микробтар әлеміне қысқаша шолу 5

&bull Жердегі тіршіліктің басым формасы 6

&bull Микробтардың өсуі және бақылауы 8

& bull Иммундық жүйенің рөлі 10

Микробиолог не көреді: күрес және тері патогендерінің таралуы 10

& бұқа эпидемиологиясы және салауатты тәжірибе 13

&bull Хост қорғанысы және микробтық патогенез стратегиялары 14

Микробиолог және rsquos құралдар қорабы: MALDI TOF масс -спектрометриясы 15

&bull жұқпалы аурулар статистикасы 16

Кейс -стади: Вакцинация: соғыс апаты 17

1.4 Микробтық экология және коммерциялық қолдану 18

& bull Экологиялық микробтардың маңызы 18

&bull Микроорганизмдердің өнеркәсіптік қолданылуы 19

Клиникалық қолдану: Пастеризация 20

2 Макромолекулалардың биохимиясы 26

28

34

Микробиолог не көреді: өзгертілген үшінші реттік байланыстырудың белок құрылымына әсері 34

37

& бұқа Қарапайым және күрделі көмірсулар 41

41. Көмірсулардың функционалды әртүрлілігі

Клиникалық қолданылуы: 42. Қант диабетімен ауыратын науқаста гликогеннің тез бөлінуі

43. Липидтердің құрылымдық кластары

Жағдайды зерттеу: безеу&mdashA тері майларымен бактериялардың әрекеттесуі 44

Микробиологтың құралдар жинағы: Микол қышқылының жасуша қабырғаларын Ziehl-Neelsen қышқылымен жылдам бояу 48

& бұқа ДНҚ мен РНҚ құрылымдары 49

&bull Нуклеин қышқылының функциялары 52

3.1 Микроскопияның принциптері 62

3.2 Клиникалық диагностика үшін қолданылатын микроскопия 65

&bull Жарқын өріс микроскопиясы 65

&bull Флуоресцентті микроскопия 67

67

3.3 Зерттеу зерттеулері үшін қолданылатын микроскопия 68

Микробиолог не көреді: Дифференциалды интерференциялық контрастты микроскопия 70

& nanoprobe негізіндегі микроскопия 72

3.4 Үлгіні дайындау және бояу 72

72

Жағдайды зерттеу: Грам әдісімен гонореяны диагностикалау 74

75. Клиникалық қолдану

&bull Арнайы бояу процедуралары 75

82

4.1 Прокариоттардың тірі әлемдегі орны 84

Микробиолог не көреді: прокариоттар & mdash Жердегі тіршіліктің басым түрі 85

&bull Симбиотикалық қатынастар 86

4.2 Бактерия жасушаларының пішіндері мен орналасуы 87

87

4.3 Бактерия жасушасының қабырғасы 89

91

Кейс -стади: Университетте жүретін пневмонияның өршуі 93

4.4 Бактериялық жасушалардың сыртқы құрылымдары 94

97. Микробиолог

4.5 Бактериялық жасушалардың ішкі құрылымдары 97

&bull Плазмидалар, инклюзия денелері және мембраналық құрылымдар 100

Клиникалық қолданылуы: Эндоспора түзетін бактериялар 101

4.6 Прокариоттар эволюциясы және жіктелуі 103

105

5 Эукариоттық организмдер 112

5.1 Эукариотты жасуша 114

114. Бауыр еті

5.2 Эукариотты органеллалар мен организмдердің шығу тегі 120

120. Аутогендік және эндосимбиотикалық болжам

&bull Эукария: 120 классификациясына шолу

&bull Жалпы сипаттамалар және бірегей мүмкіндіктер 122

124. Клиникалық қолданылуы: Agar & mdash

125

126. Қозғалыс

128

&bull Жалпы сипаттамалар және бірегей мүмкіндіктер 129

Микробиолог және rsquos құралдар қорабы: Sabouraud Dextrose Agar 131 саңырауқұлақ үлгілерінің өсуі

Микробиолог не көреді: Candida 134 морфологиялық пластикасы

&bull Жалпы сипаттамалар және бірегей мүмкіндіктер 135

&bull Гельминттерге шолу 135

139

139

6 Вирустар және басқа жұқпалы бөлшектер 146

6.1 Вирустың құрылымы және классификациясы 148

148

150. Вирустардың жіктелуі

6.2 Вирустық репликация циклдары 153

153

Микробиологтың құралдар жинағы: CPE көмегімен вирустық инфекцияның болжамды диагностикасы

&bull Бактерия жасушаларында репликацияланатын вирустар 158

6.3 Вирустар мен адам денсаулығы

160. Күзет

160

Жағдайды зерттеу: H1N1 жас ересектер 161

162. Қатерлі ісік

Микробиолог не көреді: Симптомдарды АИТВ -ның дамуымен байланыстырады 163

6.4 Вирустық инфекциялардың алдын алу және емдеу 164

164. Қозғалтқыш

164. Клиникалық қолдану

166. Қозғалыс

6.5 Вирустық микробтар 170

7.1 Энергияның өмірдегі рөлі 180

180

180

Микробиологтың құралдар жинағы: метаболикалық айырмашылықтар бойынша бактерияларды анықтау 182

7.2 Энергияны өндіру принциптері 182

&bull Тотығу-тотықсыздану реакциялары 182

7.3 Гликолиз және ферментация 186

Клиникалық қолдану: тарихтағы алкогольдің клиникалық маңыздылығы 189

7.4 Аэробты жасушалық тыныс 190

190. Пируват тотығу және лимон қышқылының циклы

192

194. Липид пен протеин катаболизмі

Микробиолог не көреді: Терең судың көкжиегіне мұнай төгілуі & ndashМикробтық биоремедиация 195

196. Қате метаболизм

197

Кейс -стади: Сент -Мэри Гранд көліндегі метаболикалық дисбаланс & rsquos 202

&bull Бактериялардағы хемосинтез 202

210. Микробтық генетика және гендік инженерия

8.1 ДНҚ генетикалық материал ретінде 212

&bull ДНҚ құрылымы мен функциялары 212

214

8.2 ДНҚ-дан белокқа дейін 215

8.3 Генетикалық вариацияның көздері 219

Жағдайды зерттеу: есірткіге төзімділік генінің таралуы 224

8.4 Гендік экспрессияның реттелуі 225

225. Қозғалтқыш реферат

226. Қозғалтқыш реферат

8.5 Рекомбинантты ДНҚ технологиясы 228

228. ДНҚ -ның рекомбинантты құралдары

229. Микробиолог және гель электрофорезі

&bull Рекомбинантты ДНҚ технологиясын қолдану 230

232. Микробиолог не көреді

233

236

236. Клиникалық қолдану: генетикалық ауруларды тексеру

940. Микробтардың өсуі мен бақылау

9.1 Микробтардың өсуіне қойылатын талаптар 244

244

Жағдайды зерттеу: Үйде дайындалған ашытылған тофу 245 тағамдық ауру

247. Қозғалтқыш

9.2 Бактериялардың көбеюі және өсуі 249

&bull Бактериялардың өсу жылдамдығы 250

252. Қозғалтқыш

253. Қатерлі ісік

9.3 Микроорганизмдердің зертханалық өсуі 254

254. Қозғалтқыш реферат

Микробиолог не көреді: 258

258

9.4 Клиникалық тәжірибедегі микробтық культуралар 260

9.5 Микробтардың өсуін бақылау

Клиникалық қолданылуы: Денсаулық сақтау жағдайындағы алкогольге негізделген қол тазартқыштар

10 Туа біткен иммунитет 274

10. Иммунитетке кіріспе 276

&bull Иммундық жауаптың пайдасы мен салдары 276

276. Қозғалтқыш реферат

278. Бауыр еті

10.2. Бірінші кезектегі қорғаныс механизмдері 282

Микробиолог не көреді: қызбаның пайдасы 283

Кейс -стади: мен үшін ащы тағам жоқ! 284

10.3. Жасушалық қорғаныс механизмдері

Микробиологтың құралдар жинағы: дифференциалдық санау 289

10.4 Ақуыз-делдалдық қорғаныс механизмдері 294

&bull Комплемент жолдары 294

296. Қозғалтқыш

11 Адаптивті иммунитет 304

116. Адаптивті иммунитетке кіріспе 306

306. Қатерлі ісік

306. Қатерлі ісік

Клиникалық қолданылуы: конъюгаттық вакциналар 308

308. Бауыр лимфоциттері

311. Қозғалыс

Микробиолог не көреді: трансплантациядан бас тарту 312

11.2 Ұялы байланыс арқылы жауап беру 313

&bull Антигенді өңдеу және ұсыну 315

&bull Т-жасушалық рецепторлар кешені және ассоциативті тану 316

&bull Т-жасушасын белсендірудің ерте кезеңдері 317

&bull Т-жасушасын белсендірудің аяқталуы 318

Жағдайды зерттеу: Манту сынағы 318

11.4 Антиденелер арқылы әсер ететін жауаптар 320

320

Микробиологтың құралдар жинағы: коагулаза агглютинациясының талдауы 321

&bull Иммуноглобулиндердің кластары және олардың ерекше қызметтері 322

323. Қатерлі ісік

&bull Антиденелерді өндіру және клондық кеңейту 325

327. Қозғалтқыш

12 Вакцинация, иммундық талдаулар және иммундық бұзылулар 334

121. Вакцинация және вакцинация 336

&bull Вакцинацияның қысқаша тарихы 336

339. Қатерлі ісік

&bull Вакцина қауіпсіздігі және қате түсініктер 342

343. Қозғалыс

Микробиологтың құралдар жинағы: Ходжкин емес лимфома 345 үшін адамның моноклональды антиденелік терапиясы

&bull Иммундық талдау түрлері 346

12.3 Жоғары сезімталдық 350

I типті жоғары сезімталдық 350

352

Микробиолог нені көреді: ұрықтың Rh сәйкессіздігі 353

354

355

124. Аутоиммунды аурулар мен иммундық тапшылық

358

359. Қатерлі ісік

13 Микробтық патогенез 366

13.1 Хостқа кіру және оны ұстану 368

369. Кіріс және шығыс порталдары

&bull 370 хост ұяшықтарына жабысу

13.2 Микробтардың берілуі 372

&bull Тасымалдау режимдері 372

Жағдайды зерттеу: Гомадағы тырысқақ індеті, Заир 374

&bull Көлденең және тік беріліс 374

133. Хост қорғанысын айналып өту

376. Қатерлі ісік

378. Қозғалыстың қоздырғышы

380

13.4. Хост ұлпаларына зақым келтіру 381

Клиникалық қолданылуы: токсоидты негіздегі вакциналар 385

Микробиологтың құралдар жинағы: қан агарындағы гемолизді талдау 388

139. Аурудың нәтижесіне әсер ететін факторлар 389

Микробиолог не көреді: стресс және инфекция 390

398. Қозғалтқыш

14.1 Микробқа қарсы химиотерапияның принциптері 400

& bull Микробқа қарсы агенттердің ашылуы мен дамуы 400

&bull Ең жақсы микробқа қарсы агентті таңдау 402

Микробиологтың құралдар жинағы: сорпаны сұйылту сынағы 404

146. Бактерияға қарсы агенттер 406

&bull Жасуша қабырғасы синтезінің ингибиторлары 406

409

410

412. Бактериялық плазмалық мембранаға бағытталған

412

Клиникалық қолданылуы: Есірткіге төзімді туберкулезге қарсы күрес 412

&bull 416 вирус енгізуінің ингибиторлары

417. Қанатқұлақ

418. Қозғалтқыш

418. Қозғалтқыш

14.4 Саңырауқұлаққа қарсы және паразиттерге қарсы заттар 419

423

14.5 Микробқа қарсы препараттарға төзімділік 425

425. Қозғалыс

426

&bull Микробқа қарсы тұрақтылыққа ықпал ететін адам факторлары 427

Микробиолог не көреді: Малға байланысты дәріге төзімді S. aureus 428

154

15.1 Эпидемиология және қоғамдық денсаулық сақтау 436

436. Қатерлі ісік

436. Қатерлі ісік

15.2 Эпидемиологиялық қадағалау 438

438. Қозғалыс

Микробиолог не көреді: Антибиотикпен сіңдірілген сүйек цементі 439

15.3 Эпидемиологиялық зерттеулер және клиникалық сынақтар 442

&bull Case-Control and Cohort Studies 442

Кейс -стади: 444 округтік түрмедегілер арасында тамақтан таралатын ауру

154. Денсаулық сақтау және ассоциацияланған инфекциялар 446

&bull Жалпы денсаулық сақтаумен байланысты инфекциялар 446

Клиникалық қолдану: қан ағыны инфекцияларының қаупін азайту 447

447. Қатерлі ісік

15.5 Денсаулық сақтау параметрлерінде патогендердің таралуын болдырмау

&bull Әмбебап және Стандартты сақтық шаралары және PPE 453

Микробиолог және rsquos құралдар қорабы: 455 клиникалық зертханада MRSA скринингтік процедуралары

16 Тыныс алу жүйесінің аурулары 462

&bull Микробтық патогендік стратегиялар 464

16.2 Тыныс алу жүйесінің бактериялық аурулары 466

469. Көктемгі жөтел

163. Тыныс алу жүйесінің вирустық аурулары 472

Микробиолог не көреді: күтпеген мінез-құлық 476

47.4

477. Жұтқыншақ ауруы

Микробиологтың құралдар жинағы: жұлдыру стрептокасының диагностикасы 481

482. Бауыр ларингиті

483. Бронхит және бронхиолит

Клиникалық қолданылуы: қақырық сынамалары 484

484. Қатерлі ісік ауруы

485. Қозғалыс

176. Тері мен көз аурулары

498. Қозғалтқыш

17.2 Терінің бактериялық аурулары 502

&bull Стафилококк және стрептококк тері аурулары 502

Микробиологтың құралдар жинағы: маннитол тұзы агары және mdashA жан-жақты таңдаулы/дифференциалды орта 505

505. Жұқа тері аурулары

&bull Әртүрлі бактериялық тері аурулары 506

17.3 Терінің вирустық аурулары 508

&bull Pediatric Viral Rashes 508

Clinical Application: Improving Hand-Hygiene Compliance with Technology 509

17.4 Fungal, Protozoan, and Arthropod Diseases of the Skin 516

What a Microbiologist Sees: Oral Thrush and Immune System Status 517

&bull Protozoan Skin Diseases 517

&bull Arthropod Skin Diseases 519

Case Study: Kindergarten Contact 520

17.5 Diseases of the Eye 521

&bull Host Defenses and Microbial Pathogenic Strategies 522

18 Diseases of the Nervous System 532

&bull Microbial Pathogenic Strategies 534

18.2 Bacterial Diseases of the Nervous System 536

Clinical Application: Clinical Use of Botulism Toxin 541

&bull Hansen&rsquos Disease (Leprosy) 543

18.3 Viral Diseases of the Nervous System 543

Case Study: Viral Meningitis in a High School Student 544

What a Microbiologist Sees: Polio Eradication 547

&bull Other Viral Diseases of the Nervous System 550

18.4 Fungal and Protozoan Diseases of the Nervous System 551

The Microbiologist&rsquos Toolbox: India Ink Staining of CSF for Cryptococcus 552

18.5 Prion Diseases of the Nervous System 554

&bull Animal Spongiform Encephalopathies 554

19 Diseases of the Cardiovascular and Lymphatic Systems 562

&bull Microbial Pathogenic Strategies 564

19.2 Sepsis and Cardiac Diseases 566

The Microbiologist&rsquos Toolbox: The Blood Culture 571

19.3 Bacterial Diseases of the Cardiovascular and Lymphatic Systems 572

&bull Other Bacterial Diseases 580

19.4 Viral Diseases of the Cardiovascular and Lymphatic Systems 581

&bull Leukocyte-associated Cardiovascular and Lymphatic Diseases 581

What a Microbiologist Sees: The Diagnosis of Mononucleosis 582

&bull Viral Hemorrhagic Diseases 583

Clinical Application: HIV Status and the Spread of Hepatitis 586

19.5 Protozoan and Helminthic Diseases of the Cardiovascular and Lymphatic Systems 587

&bull Systemic Protozoan Diseases 587

Case Study: The Kissing Bug 588

&bull Systemic Helminthic Diseases 590

20 Diseases of the Gastrointestinal System 598

&bull Microbial Pathogenic Strategies 600

20.2 Bacterial Diseases of the Mouth and Upper GI Tract 602

&bull Gingivitis and Periodontal Disease 603

What a Microbiologist Sees: Oral Hygiene for Patients with Ventilators 604

&bull Staphylococcus aureus Food Intoxication 606

20.3 Bacterial Diseases of the Lower GI Tract 607

&bull Diseases Caused by Salmonella 607

&bull Diarrheagenic E. coli Infections 608

The Microbiologist&rsquos Toolbox: Preparing and Analyzing a Fecal Culture 609

&bull Opportunistic Diseases 612

20.4 Viral Diseases of the GI System 614

&bull Viral Gastroenteritis 615

Case Study: A Norovirus Outbreak Among Nurses 616

&bull Hepatitis A and Hepatitis E 617

20.5 Protozoan Diseases of the GI System 618

20.6 Helminthic Diseases of the GI System 620

21 Diseases of the Urogenital System 632

&bull Microbial Pathogenic Strategies 634

21.2 Bacterial Diseases of the Urinary System 637

What a Microbiologist Sees: Cranberry Juice for UTI Prevention 639

Case Study: Pyelonephritis in a Toddler 641

21.3 Bacterial Diseases of the Reproductive Systems 643

The Microbiologist&rsquos Toolbox: The Challenge of Culturing Neisseria gonorrhoeae 646

&bull Pelvic Inflammatory Disease 646

21.4 Viral Diseases of the Reproductive Systems 650

Clinical Application: Winning the War on Cervical Cancer 652

&bull Molluscum Contagiosum 653

&bull An Emerging Infection 655

&bull HIV Replication and Pathogenicity 657

&bull HIV Diagnosis, Treatment, and Outlook 658

21.6 Fungal and Protozoan Diseases of the Reproductive Systems 660

&bull Vaginal Yeast Infections 660

22 Environmental and Industrial Microbiology 670

22.1 Microbial Ecology 672

&bull The Ecological Hierarchy 672

&bull Microbes in Earth&rsquos Ecosystems 674

Clinical Application: A Potential New Therapy for Medical Biofilm Elimination 677

22.2 Biogeochemical Cycles 678

What a Microbiologist Sees: Habitat for Acidophiles 683

&bull Microorganisms Used in Bioremediation 685

22.4 Microorganisms Used in Manufacturing 687

&bull Products of Biotechnology 687

Case Study: Bacon Beer 691

22.5 Safe Product Processing and Packaging 692

&bull Food Safety Regulations 692

&bull Chemical and Physical Controls in Food Production 693

The Microbiologist&rsquos Toolbox: The Autoclave 696

&bull Microbial Control in Health Care Settings 696

Appendix A: Answers to Self-Tests 702

Appendix B: Physiological Reference Ranges 705


Түйіндеме

Amazon Associate ретінде біз білікті сатып алудан табамыз.

Осы кітапты келтіргіңіз, бөліскіңіз немесе өзгерткіңіз келе ме? Бұл кітап Creative Commons Attribution License 4.0 болып табылады және сіз OpenStax атрибуты қажет.

    Егер сіз бұл кітаптың барлығын немесе бір бөлігін басып шығару форматында қайта тарататын болсаңыз, онда әрбір физикалық бетте келесі атрибуцияны қосу қажет:

  • Дәйексөз жасау үшін төмендегі ақпаратты пайдаланыңыз. Біз осы сияқты дәйексөз құралын қолдануды ұсынамыз.
    • Авторлары: Нина Паркер, Марк Шнеегурт, Анх-Хью Ти Ту, Филипп Листер, Брайан М. Форстер
    • Баспа/веб -сайт: OpenStax
    • Кітаптың аты: Микробиология
    • Жарияланған күні: 01.11.2016 ж
    • Орналасқан жері: Хьюстон, Техас
    • Кітаптың URL мекенжайы: https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction
    • Section URL: https://openstax.org/books/microbiology/pages/21-summary

    © 20 тамыз, 2020 OpenStax. OpenStax шығарған оқулық мазмұны Creative Commons Attribution License 4.0 лицензиясымен лицензияланған. OpenStax атауы, OpenStax логотипі, OpenStax кітап мұқабасы, OpenStax CNX атауы және OpenStax CNX логотипі Creative Commons лицензиясына жатпайды және оны Райс университетінің алдын ала және жазбаша келісімінсіз көшіруге болмайды.


    Human African Trypanosomiasis

    Human African trypanosomiasis (also known as African sleeping sickness) is a serious disease endemic to two distinct regions in sub-Saharan Africa. It is caused by the insect-borne hemoflagellate Бруцей трипаносомасы . кіші түрлер Trypanosoma brucei rhodesiense causes East African trypanosomiasis (EAT), and another subspecies, Trypanosoma brucei gambiense causes West African trypanosomiasis (WAT). A few hundred cases of EAT are currently reported each year. [3] WAT is more commonly reported and tends to be a more chronic disease. Around 7000 to 10,000 new cases of WAT are identified each year. [4]

    Т. Брюсей is primarily transmitted to humans by the bite of the tsetse fly (Глоссина spp.). Soon after the bite of a tsetse fly, a chancre forms at the site of infection. The flagellates then spread, moving into the circulatory system (Figure 27.21). These systemic infections result in an undulating fever , during which symptoms persist for two or three days with remissions of about a week between bouts. As the disease enters its final phase, the pathogens move from the lymphatics into the CNS. Neurological symptoms include daytime sleepiness, insomnia, and mental deterioration. In EAT, the disease runs its course over a span of weeks to months. In contrast, WAT often occurs over a span of months to years.

    Although a strong immune response is mounted against the trypanosome, it is not sufficient to eliminate the pathogen. Through antigenic variation , Трипаносома can change their surface proteins into over 100 serological types. This variation leads to the undulating form of the initial disease. The initial septicaemia caused by the infection leads to high fevers. As the immune system responds to the infection, the number of organisms decrease, and the clinical symptoms abate. However, a subpopulation of the pathogen then alters its surface coat antigens by antigenic variation and evades the immune response. These flagellates rapidly proliferate and cause another bout of disease. If untreated, these infections are usually fatal.

    Clinical symptoms can be used to recognize the early signs of African trypanosomiasis. These include the formation of a chancre at the site of infection and Winterbottom’s sign. Winterbottom’s sign refers to the enlargement of lymph nodes on the back of the neck—often indicative of cerebral infections. Трипаносома can be directly observed in stained samples including blood, lymph, CSF, and skin biopsies of chancres from patients. Antibodies against the parasite are found in most patients with acute or chronic disease. Serologic testing is generally not used for diagnosis, however, since the microscopic detection of the parasite is sufficient. Early diagnosis is important for treatment. Before the nervous system is involved, drugs like pentamidine (an inhibitor of nuclear metabolism) and suramin (mechanism unclear) can be used. These drugs have fewer side effects than the drugs needed to treat the second stage of the disease. Once the sleeping sickness phase has begun, harsher drugs including melarsoprol (an arsenic derivative) and eflornithine can be effective. Following successful treatment, patients still need to have follow-up examinations of their CSF for two years to detect possible relapses of the disease. The most effective means of preventing these diseases is to control the insect vector populations.

    Figure 27.21. Бруцей трипаносомасы, the causative agent of African sleeping sickness, in a human blood smear. (credit: modification of work by the Centers for Disease Control and Prevention)

    • What is the symptom of a systemic Трипаносома infection?
    • What are the symptoms of a neurological Трипаносома инфекция?
    • Why are trypanosome infections so difficult to eradicate?

    Prions: Diseases and Treatment

    Prions comprise a distinctive class of infectious agents that are protein-based and lack a specific nucleic acid genome. The prion concept includes novel protein-based elements of inheritance, that is, altered forms of host proteins that, when transferred to a new host, can cause a heritable phenotypic change in the recipient. Most prions are pathogens but, compared to all other pathogens (e.g., viruses, bacteria, fungi, parasites), prions are unique in that they propagate within and between hosts without carrying or replicating any DNA or RNA genes of their own.

    Prions are typically refolded and aggregated proteins that propagate themselves by incorporating and inducing the refolding of the corresponding normal form of the protein in the host. The prion aggregate grows and then is fragmented somehow to generate more prion aggregates. In many ways, like Kurt Vonnegut’s “Ice Nine”, the growth of prions is analogous to the templated growth of crystals, and prions are often described as “seeds” by analogy to seed crystals. Thus, prions need not carry any nucleic acid code for themselves, but a susceptible host must make the normal precursor protein from which the infectious prions are made. Many, if not most, proteins can refold and/or assemble into ordered aggregates that can seed further growth under certain natural or experimental conditions, whether in a tissue or a test tube. However, not all such protein aggregates are infectious prions. Термин прион implies that at the biological level the refolded state of the protein can propagate between hosts, or at least from cell-to-cell within a multicellular host. There have been recent calls to include all protein states that promote their own growth as multimeric assemblies under the prion umbrella, but this broadened usage of the term neglects the core concept of transmissibility and fails to discriminate prions from many cellular structures that can grow but have no tendency to spread to other cells and individuals.

    History of Research

    The prototypic prion disease was a deadly and mysterious transmissible neurodegenerative disease of sheep called scrapie. Early studies revealed that the scrapie agent was unusually resistant to treatments that disinfect other pathogens and could lay dormant in pastures for years. The scrapie agent’s resistance to radiation, in particular, led to proposals in the 1960’s by J.S. Griffith and Tikva Alper that it represents a novel class of pathogen that lacks its own nucleic acid genome and might instead be an abnormal self-replicating form of a protein or membrane. Meanwhile, Carlton Gajdusek’s descriptions of the brain pathology of the human disease kuru in Papua New Guinea led William Hadlow to the observation that kuru looks like scrapie in sheep. Accordingly, Hadlow recommended that kuru be tested for transmissibility from humans to other primates. Gajdusek did so successfully, and showed that the Fore people were acquiring kuru during ritual cannibalistic feasts. A striking feature of kuru and other prion diseases that has often obscured their causes is the long incubation periods between the initial infection and the appearance of clinical signs, which, in humans, can exceed four decades.

    Lymph nodes from (a) healthy and (b) infected sheep – colouring with antibodies shows clear sign of scrapie prions in the tissue of the infected sheep / wikipedia.org

    In the 1980’s Stanley Prusiner coined the term прион for such agents and first identified the specific host protein (prion protein or PrP) that is the main component of scrapie prions. Homologs of the same protein were then found in many mammalian species, including humans, and, abnormal PrP aggregates were found in other transmissible scrapie-like neurodegenerative diseases of humans and animals. These diseases are now known as prion diseases or transmissible spongiform encephalopathies. Prusiner, Charles Weissmann and others showed that PrP is an essential susceptibility factor for prion diseases.

    Although the word prion was first applied to the transmissible spongiform encephalopathies described above, the first unequivocal evidence that infectious proteins exist in biology came from Reed Wickner’s realization in 1994 that certain unexplained epigenetic elements of yeast were prions. These prions were not composed of a PrP homolog, but of entirely distinct proteins of yeast. The relative simplicity and power of yeast biology and genetics enabled Wickner and others to clearly demonstrate a number of fundamental principles of prion biology and structure that have been much more difficult to pin down with mammalian prion models.

    Methods of Research

    Unfortunately, many of the standard methods that have long been crucial in studies of conventional pathogens –pathogen-specific genetics, serology, x-ray crystallography, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy — have been exceptionally difficult to apply to prions. Without any pathogen-specific genes to sequence and mutate, many of the standard genetic and reverse genetic approaches to revealing pathogen structure and function have not been available. Because prions are composed of host (self) proteins, there is little host immune response to the pathogen, and no easy serological, antibody-based way to detect prion infections. Because mammalian prions tend to be tightly packed, heavily glycosylated, and bound to other host molecules, even prion-specific conformational epitopes (surfaces recognized by antibodies) on the PrP aggregates have been difficult to find and exploit. The aggregated, yet non-crystalline, nature of purified prions has long stymied attempts to determine their 3-D structures.

    For many years the only way to detect and measure mammalian prions was by bioassay in animals, which, even in the fastest rodent models, takes months to years for a single experiment. Prion strains were typically discriminated in a given host by comparing incubation periods, neuropathological patterns, and biochemical attributes of the disease-associated PrP deposits or prions.
    Fortunately, more recently, powerful cell-free prion amplification assays such as protein misfolding cyclic amplification (PMCA), real-time quaking induced conversion (RT-QuIC) and the scrapie cell assay have been developed that exploit the inherent replication mechanism of prions. PMCA and RT-QuIC are extraordinarily sensitive and can amplify the presence of prions by a trillion-fold, almost to the point of detecting a few prion particles. PMCA reactions faithfully propagate prion infectivity, reflecting and illuminating many aspects of prion biology. RT-QuIC assays do not, as a rule, propagate fully infectious prions, but provide faster, more practical, higher-throughput methods for detecting prions. As such, they have become the state-of-the-art in diagnosing prion diseases. Both PMCA and RT-QuIC can, in some cases, discriminate important prion strains within given host species.

    Slow progress is being made in revealing the underlying structure of prions. Solid state NMR studies have revealed molecular architectures of some fungal prions and prion-like fibrillar structures of mammalian PrP. Electron crystallography, fiber diffraction and cryo-electron microscopic studies have also provided key structural constraints for mammalian prions, but further improvements in the application of these and potentially other structural biological methods are sorely needed.

    Structure and Reproduction of Prions

    It has been extremely challenging to unravel the structures and replication mechanisms of mammalian prions at least in molecular detail. One must first explain how misfolded host proteins can propagate as pathogens without carrying any of their own nucleic acid-based genetic code. Then one must also explain how proteins of a single amino acid sequence, such as that of PrP in a given host animal, can form different strains of prions that propagate faithfully and cause distinct disease phenotypes –without requiring the sorts of genetic mutations that explain strain variation in conventional pathogens.

    Beyond that gross description, the details of prion structure and propagation at the molecular level remain obscure. Also unresolved is how prions propagate beyond the original site of infection in the host. Current evidence suggests that the most efficient transfer between cells involves membranous structures such as exosomes or tunneling nanotubes, most likely because prions are usually bound to membranes by lipid anchors however, the relevance of these membranous structures to prion spreading in vivo remains to be determined. Spreading mechanisms are important to understand because the relative abilities of various misfolded self-propagating protein aggregates to spread within and between cells, tissues and individuals are primary determinants of whether they act as infectious pathogens or relatively innocuous accidents of protein metabolism.

    Prion Diseases

    Many, but not all, mammalian species are susceptible to PrP-based prion diseases, including humans, non-human primates, cattle, sheep, goats, deer, elk, moose, cats, mink, rodents and various exotic ungulates. Dogs and horses appear to be notable exceptions. Different species usually express slightly different normal PrP molecules, and their differences in PrP amino acid sequence can strongly influence host susceptibility to incoming prion infections. For example, humans are known to be somewhat susceptible to bovine spongiform encephalopathy (BSE), but appear to be resistant to sheep scrapie and, as far as we know, chronic wasting disease in cervids. For some reason, bank voles and squirrel monkeys are unusually susceptible to a wide range of prion infections from other species.

    The mechanisms by which prion infections cause neurodegenerative disease are unclear. Different prion strains within a given host type can accumulate preferentially in different regions of the central nervous system and cause a range of neuropathological lesions. Obviously, the ultimate effect of at least some of the damage is the malfunctioning and loss of neurons, causing a variety of clinical signs and death. A number of neurophysiological processes and pathways are known to be disrupted, but much remains to be determined about (i) whether such disruptions are due to direct or indirect toxicities of prions, and (ii) the extent to which any given deficit or combination of deficits is most responsible for the ultimate demise of the host.

    In humans, the causes of prion diseases can be genetic (due to specific mutations in the host’s PrP gene), acquired (due to infections, such as exposures to kuru, BSE or other prion-contaminated materials), or sporadic (of unknown origin, but usually presumed to be due to spontaneous prion formation in the individual). The vast majority of human prion diseases are sporadic, the most common being sporadic Creutzfeldt-Jakob disease (sCJD), which has an incidence of about 1 case per million population per year world-wide. A number of different mutations in the PrP gene can cause a variety of familial human prion diseases, with some mutations being fully penetrant (always causing disease in people carrying the mutation), and others being less penetrant. The clinical symptoms and progression can vary markedly between prion disease types and individuals, but can include dementia, incoordination, insomnia, hallucinations, muscle stiffness, confusion, fatigue, and speaking difficulties.

    There are also important prion diseases of animals. BSE arose as a major epidemic in cattle due to what might be described as “agricultural cannibalism” in the 1990’s. Consumption of BSE-contaminated beef then caused nearly 200 cases of variant CJD in humans. However, preventative measures have nearly eliminated BSE and the occurrence of new vCJD cases. Chronic wasting disease of cervids is sweeping through North America at an alarming rate, with cases also arising in South Korea and Norway. Scrapie is a persistent problem in sheep and goats in many parts of the world.

    Diagnosis and Treatment of Prion Diseases

    Considerable strides have been made recently toward being able to diagnose human prion disease accurately and relatively non-invasively in living patients based on new prion-specific testing of cerebrospinal fluid, nasal swabbings, blood, urine or skin. For example, RT-QuIC testing of cerebrospinal fluid and/or nasal brushings can be nearly 100% accurate in diagnosing sCJD. These tests have the advantage of measuring the causative agent of prion disease, but have not yet been fully vetted and recommended officially by organizations such as the WHO. Otherwise, diagnoses of sporadic prion disease in humans depend primarily on a confluence of clinical signs, brain scans, electroencephalograms, and other biomarker measurements, which collectively can have high diagnostic sensitivity, but are not fully specific for prion disease.

    Notwithstanding the recent advances in the new prion tests described above, current guidelines indicate that definitive diagnosis of sporadic or acquired prion disease requires neuropathological examination of brain tissue obtained by biopsy (rare) or autopsy. I expect that the guidelines will soon be changed to include the new less-invasive intra vitam tests for prions. Unfortunately, although the above improvements in the early definitive diagnosis of prion disease should improve prospects for developing and implementing therapeutics, no treatments are currently available that have proven to be effective in the clinic.

    Open Question and Future Directions

    Key questions that remain in the mammalian prion disease field are: 1) What are the self-propagating structures of prions and how do they vary with prion strain? 2) How do prions damage the brain? 3) How can we prevent or repair the damage to treat these diseases? 4) What are the most relevant transmission mechanisms for prion diseases in humans and animals? 5) Which, if any, prion diseases of animals (besides BSE) have zoonotic potential to cause disease in humans? 6) To what extent can other pathogenic misfolded proteins with self-seeding activity behave like PrP-based prions in being able to propagate within or between individuals to cause disease?

    These findings raise urgent questions about whether these many protein misfolding diseases, which are often much more common than the PrP-based prion diseases, might be transmissible in humans or animals under practical real-life circumstances. CJD has been transmitted between people via tissue transplants, cadaver-derived hormone injections, blood transfusions, and contaminated medical instruments. A contributing factor in such iatrogenic transmissions is the fact that prions are often not fully inactivated by standard clinical disinfection procedures. Whether other types of potentially prion-like disease-associated protein aggregates might be similarly resistant to inactivation and then capable of initiating or accelerating pathogenic processes in people remains to be determined. I know of no epidemiological indications that this is the case, but further scrutiny seems warranted.


    ​Transmissible Spongiform Encephalopathies

    ​Acellular infectious agents called приондар are responsible for a group of related diseases known as transmissible spongiform encephalopathies (TSEs) that occurs in humans and other animals (see Viroids, Virusoids, and Prions). All TSEs are degenerative, fatal neurological diseases that occur when brain tissue becomes infected by prions. These diseases have a slow onset symptoms may not become apparent until after an incubation period of years and perhaps decades, but death usually occurs within months to a few years after the first symptoms appear.

    TSEs in animals include scrapie, a disease in sheep that has been known since the 1700s, and chronic wasting disease, a disease of deer and elk in the United States and Canada. Mad cow disease is seen in cattle and can be transmitted to humans through the consumption of infected nerve tissues. Human prion diseases include Creutzfeldt-Jakob disease және kuru, a rare disease endemic to Papua New Guinea.

    Prions are infectious proteinaceous particles that are not viruses and do not contain nucleic acid. They are typically transmitted by exposure to and ingestion of infected nervous system tissues, tissue transplants, blood transfusions, or contaminated fomites. Prion proteins are normally found in a healthy brain tissue in a form called PrP C . However, if this protein is misfolded into a denatured form (PrP Sc ), it can cause disease. Although the exact function of PrP C is not currently understood, the protein folds into mostly alpha helices and binds copper. The rogue protein, on the other hand, folds predominantly into beta-pleated sheets and is resistant to proteolysis. In addition, PrP Sc can induce PrP C to become misfolded and produce more rogue protein (Figure 6).

    As PrP Sc accumulates, it aggregates and forms fibrils within nerve cells. These protein complexes ultimately cause the cells to die. As a consequence, brain tissues of infected individuals form masses of neurofibrillary tangles and amyloid plaques that give the brain a spongy appearance, which is why these diseases are called spongiform encephalopathy ([link]). Damage to brain tissue results in a variety of neurological symptoms. Most commonly, affected individuals suffer from memory loss, personality changes, blurred vision, uncoordinated movements, and insomnia. These symptoms gradually worsen over time and culminate in coma and death.

    The gold standard for diagnosing TSE is the histological examination of brain biopsies for the presence of characteristic amyloid plaques, vacuoles, and prion proteins. Great care must be taken by clinicians when handling suspected prion-infected materials to avoid becoming infected themselves. Other tissue assays search for the presence of the 14-3-3 protein, a marker for prion diseases like Creutzfeldt-Jakob disease. New assays, like RT-QuIC (real-time quaking-induced conversion), offer new hope to effectively detect the abnormal prion proteins in tissues earlier in the course of infection. Prion diseases cannot be cured. However, some medications may help slow their progress. Medical support is focused on keeping patients as comfortable as possible despite progressive and debilitating symptoms.

    Сурет 6. ​The replicative cycle of misfolded prion proteins.Because prion-contaminated materials are potential sources of infection for clinical scientists and physicians, both the World Health Organization and CDC provide information to inform, educate and minimize the risk of infections due to prions.
    • ​Do prions reproduce in the conventional sense?
    • What is the connection between prions and the removal of animal byproducts from the food of farm animals?

    ​ACELLULAR INFECTIONS OF THE NERVOUS SYSTEM

    ​Serious consequences are the common thread among these neurological diseases. Several cause debilitating paralysis, and some, such as Creutzfeldt-Jakob disease and rabies, are always or nearly always fatal. Since few drugs are available to combat these infections, vector control and vaccination are critical for prevention and containment. Сурет 7 summarizes some important viral and prion infections of the nervous system.