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Encefalopatías espongiformes transmisibles humanas
Características, etiología, epidemiología y vigilancia
Dr. Christián Begué (Msc, PhD)
([email protected])
CENTRO DE REFERENCIA NEUROPATOLOGICO Y DE BIOLOGIA MOLECULAR
DE ENCEFALOPATIAS ESPONGIFORMES TRANSMISIBLES HUMANAS.
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES NEUROLOGICAS RAUL CARREA. FLENI.
Temario:
- El Agente etiológico ¿Que es un prion?
- Clasificación etiológica
- CJ variante vs CJ esporádico
- Criterios de caso de EETs humanas
- ¿Como se resuelve / diagnostica un caso de CJ típico?
- Formulario de notificación de caso sospechado
- ¿Que tan susceptibles seriamos los argentinos al CJ variante?
- Distribución geográfica de casos en Argentina
- Registro epidemiológico
- Algunas conclusiones
Dr. Christián Begué – Instituto Raul Carrea - FLENI
EETs HUMANAS
El agente etiológico consensuado de las EETs es
el prion anómalo (una proteina con su conformación 3D alterada).
Concepto clave: Proteinas con capacidad Infectante.
Mecanismo consensuado de propagación es “de tipo catalítico”, por
interacción (contacto) entre proteínas sanas con proteínas anómalas.
HIPOTESIS del PRION (Griffith 1967, Prusiner 1982) ¿Hay evidencias fuertes? SI
¿Hay demostración formal (postulados de Koch)? NO.
PrPc:
PrPsc:
Proteína
Proteína
NORMAL
ANORMAL (3D)
> estructura
INFECCIOSA
secundaria α
> estructura
secundaria β
DIMENSIONES COMPARATIVAS de PATÓGENOS
(1 nm = 0.000000001 m = 1 x 10-9 m)
• Virus (generalización) ~ 300nm
/ Bacterias 200-1500nm
• PRIONES, un paradigma aparte, moléculas capaces de transmitir una
enfermedad. Proteínas que transmiten información conformacional y así
violarían el dogma central de la B Molecular.Fibrilla 15-150 nm; Moléculas (estado
soluble):1 nm
Normalmente una proteína
nace como una cadena de aa
que luego se pliega (“se
enrolla”) en su entorno
fisiológico. Este
plegamiento puede
modificarse y ser
patogénico.
EETs HUMANAS
Clasificación etiológica (ie. origen)
Tres etiologías: adquirida; esporádica; y hereditaria
-ADQUIRIDAS (<<1%)
Via oral
- Creutzfeldt-Jakob variante (CJv) > Asociado a la EEB por ingesta de animales
enfermos (217 casos en el mundo hasta 2010, 169 en Reino Unido).
- Kuru > Canibalismo ritual “de honra” a los antepasados practicado por la Tribu Fore
(Papua – Nueva Guinea), posiblemente un individuo que tuvo una EET humana contagió a los
demás.
Via iatrogenica (ie. por procedim médico, involuntariamente)
- Creutzfeldt-Jakob variante (CJv) > Por transfusión de sangre (2 casos en RU); por
cirugías (transplante de cornea); por instrumental mal esterilizado usado previamente en un
paciente (CJv).
- CJ iatrogénico (CJi) > Por cirugías, injerto de duramadre, hormona de crecimiento
cadaverica (hGH), transfusión de sangre; etc;
o instrumental mal esterilizado usado previamente en un paciente con otra EET humana.
EETs HUMANAS
- ADQUIRIDAS (<<1%) diapositiva ant. CJv y CJ iatrog
- IDIOPATICAS (85-90%)
-Creutzfeldt-Jakob esporádico (CJe)(>85%)
-Insomnio Fatal esporádico (IFe)
- HEREDITARIAS (10-15%)
-Creutzfeldt-Jakob genético (CJf)
-Insomnio Fatal Familiar (IFF)
-Gertsmann-Sträussler-Scheinker (GSS)
--------------------------------------------------------------------Algunas mutaciones descriptas sobre el gen PRNP (codifica para PrP)
- CJ genético: D178N-129V, V1801, V 180I, M232R, T183A, T188A, E196K, E200K (la más
frecuente en el mundo),V203I, R208H, V210 I,E211Q,M232R, 96bpi, 20bpi, 144bpi,
168bpi, 48bp del. - GSS: P102L, P105L, A117V, G131V, F198S, D202N, Q212P, Q217R, M
232T, 192bpi. - IFF: D178N-129M. - Otras mutaciones
EETs HUMANAS
CJ variante (zoonosis) (>>1%)
CJ esporádico (85-90%)
Incidencia: pocos casos en el mundo (217
hasta 2010).
Incidencia global: 1-1.5 casos por
millón de personas por año.
Adquirido por exposición al agente
etiológico (oral o iatrogénica).
No hay factores de riesgo reconocidos.
Características clínicas tempranas:
Síntomas psiquiátricos y disturbios
sensoriales (aparición progresiva y lenta).
Síntomas neurológicos de progresión
rápida.
Genotipo suceptibilizante a manifestar la
enfermedad, todos se infectan:
homocigocidad metionina/metionina. en el
codon 129 del gen del prion humano.
No hay un background (contexto)
genético específico, sí un factor
modulador, el codón 129 del gen del
prion humano.
Edad de comienzo: muy generalmente
menos de 40 años, media 29 años.
Edad de comienzo: 60 años o más.
Duración media desde el comienzo: mayor
a 14 meses.
Duración media desde el comienzo:
menor a 8 meses.
Tropismo: tejidos neuronales y linfaticos.
Neurotrófica.
Casos en Argentina: ninguno (Abr-2011).
Casos en Argentina: ~275 casos
acumulados (1980-Abr 2011)
EETs HUMANAS
CARACTERISTICAS GENERALES
• ENF. NEURODEGENERATIVAS, afectan el SNC
• METABOLISMO ABERRANTE de la PROTEINA PRION (o PrP)
• PERIODO INCUBACIÓN MUY LARGO (2-40 años)
• EVOL RÁPIDA (CJe: 2-24m, Prm=6m; CJv Prm=14m:), SIEMPRE FATAL
• AFECTAN A HUMANOS Y A OTROS MAMÍFEROS
• TRANSMISIBLES. Por SNC (Cerebro; médula; tej. adyacentes son
INFECTIVOS)
• SIN DIAGNOSTICO PRE-CLÍNICO
• SIN TRATAMIENTO / CURA
• DIAGNOSTICO FINAL: BIO/AUTOPSIA (SNC) o WB PrPsc (SNC)
• Alta HETEROGENEIDAD CLÍNICA, PATOLOGICA y MOLECULAR
EETs HUMANAS
SINGULARIDAD de las EETs
Formas: (1)genéticas e (2)infecciosas no excluyentes;
(3)esporádicas (o idiopáticas).
Hipótesis: el agente etiológico sería una proteína (del huésped).
3 Etiologías descriptas
EETs HUMANAS
DIAGNOSTICO MOLECULAR
Diagnóstico por PROTEOLISIS controlada (PK): Uno de los gold- standards
diagnóstico, junto con la patología / inmunohistoquimica.
EETs HUMANAS
¿Como se resuelve/diagnostica
un caso de CJ “clásico”?
Enfoques multidisciplinarios integrados
• CLINICA COMPATIBLE y/o SUGERENTE (neurólogo).
• PATOLOGÍA e INMUNOHISTOQUÍMICA: Caracteristicas patológicas;
patrón de distribución de PrPsc; mapeo de zonas del cerebro/cerebelo.
• WESTERN BLOT PrPsc (post-tratamiento con PK)
Patrón de bandas (PM e intensidad de c/ isoforma).
• WESTERN BLOT de proteinas 14-3-3 en LCR
+
Marcador de daño neuronal con alta S y E en el marco de CJ, refuerzo
de la presunción, test menos invasivo que biopsia (muy desaconsejada
salvo diagnostico alternativo = demencia tratable).
PK -
• SECUENCIACION
Cuando hay historia familiar de demencia. Detección de mutaciones y
polimorfismos (inserciones; deleciones; mutaciones puntuales).
• ELECTROENCEFALOGRAMA (EEG)(PSWP)Patrón de descargas característico.
• RESONANCIA MAGNETICA (imágenes)
Señal hiperintensa en ganglios de la base/tálamo/corteza en secuencias
FLAIR o DWI.
EETs HUMANAS
Criterios de caso CJ (OMS / EUROCJD)
CJ esporádico
CJ POSIBLE:
(I) + 2 de (II) + duración < 2 años
I) Demencia rápidamente progresiva
II)
A. Mioclonias
B. Problemas visuales o cerebelosos
C. Problemas Piramidales o extrapiramidales
D. Mutismo aquinético
------------------------------------------------------------------CJ PROBABLE:
(I) + 2 de (II); más (III) y/o (IV) y/o (V)
III) EEG típico
IV) Proteina 14-3-3 positiva en LCR por Western Blot
IV) IRM. Señal alta en caudado y/o putamen en las secuencias FLAIR o
DWI.
------------------------------------------------------------------CJ DEFINIDO:
Confirmado por Neuropatología / inmunocitoquímica / biología
molecular (Western Blot de PrPsc) (=> autopsia o biopsia)
EETs HUMANAS
Criterio de caso CJ genetico (OMS / EUROCJD)
EETs Genéticas
Caso PROBABLE
A)
Desorden neuropsiquiátrico progresivo + pariente en primer grado
con
EET definida o probable.
(O que sea)
B) Desorden neuropsiquiátrico progresivo + una mutación patogénica en
el gen PrnP. (Ver mutaciones descriptas en la bibliografía)
Caso DEFINIDO
A)
Con confirmación por patología/molecular + pariente en primer
grado que sea EET definido o probable.
(O que sea)
B) Confirmado (Definido), con una mutación patogénica en el gen PrnP.
CJ iatrogénico
Sindrome cerebelar progresivo en un paciente receptor de h. pituitaria
cadavérica o transplante de otro paciente (expuesto a riesgo conocido
o CJ esporádico ie. transplante de duramadre o cornea o sangre de CJv,
ETC.)
EETs HUMANAS
Criterios de
caso de
CJ variante:
Signos
psiquiátricos
en el inicio de
la enfermedad
EETs HUMANAS
Formulario que completa el
neurólogo con información
de su paciente con
sospecha de alguna EET
humana.
-IDENTIF del PACIENTE
-PROFESIONAL ACTUANTE
-MANIFEST CLINICAS
-ESTUDIOS COMPLEMENTARIOS
-ANTECEDENTES PERSONALES
Dr. Christián Begué – Instituto Raul Carrea
EETs HUMANAS
Enfoque por NEUROPATOLOGIA
Creutzfeldt–Jakob esporádico (corteza)
Cambios espongiformes, HE
Hiperplasia astroglial, GFAP
PrPSc, INMUNOMARCACION (3F4)
Perineuronal
Sináptica
Placas
•Ausencia de respuesta inflamatoria linfocítaria
EETs HUMANAS
Enfoque por técnicas de biología molecular:
- Western Blot de PrPSSc, es diagnóstico de certeza.
- Diagnóstico validado para EETs.
Homogenatos de cerebro (s.gris) post proteolisis controlada con
PK.
PrPSc tipo 1 (21 kDa), PrPTSE tipo 2 (19 kDa).
EETs HUMANAS
Enfoque por técnicas de biología molecular:
Proteínas 14-3-3 en LCR, marcador de daño neuronal.
- Menos invasivo que biopsia.
- Diagnóstico complementario pre-mortem a ser evaluado junto con los demás
elementos, WB 14-3-3 positivo en LCR no es diagnóstico de CJ, 14-3-3 negativo
tampoco excluye el diagnóstico. Ventana de positividad.
- Permite reclasificar un caso CJ posible de acuerdo a los actuales criterios de
CJ en caso probable (ie. con valor epidemiológico).
- Ensayo de rutina en pacientes notificados dentro del marco de la Vigilancia de CJ.
WB
proteinas 14-3-3 en LCR:
N = 418 LCRs procesados (2000-2008)
Sensibilidad del WB de proteína 14-3-3 (LCR): 72%
(47/65), 18 casos 14-3-3 negativos resultaron CJ
Especificidad del WB de proteína 14-3-3 (LCR): 90.5%
(114/126), 12 casos 14-3-3 positivos que resultaron excluidos con otro Dx por A/B o
seguimiento clínico.
EETs HUMANAS
ENFOQUE por Electroencefalograma (EEG)
- EEG de un paciente con CJ con 6 meses de evolución. Muestra las ondas
pseudoperiodicas -bi o trifasicas- organizadas de 1 a 2 Hz, y muy poca otra actividad.
Ej : Pac. de 56 años (profesora)
que en cuatro meses se volvió
desconectada y olvidadiza, rápido
deterioro y progresión a mutismo,
postrada, incapaz de alimentarse,
con mioclonías (espasmos o
estertores).
Patrón patognomónico de CJ en
este marco clínico (Cje), visto
como una manifestación de una
severa enfermedad de la sustancia
gris involucrando la corteza y
núcleos profundos.
EETs HUMANAS
ENFOQUE por IMAGENES DE RESONANCIA MAGNETICA
- Regiones involucradas en las secuencias de FLAIR o
DWI: corteza y ganglios de la base.
- Señal anormal en areas talámica y pulvinar:
DWI
FLAIR
EETs HUMANAS
ENFOQUE por Detección de mutaciones geneticas por Secuen.o RFLP
- Pacientes con historia familiar de enfermedad similar sugieren la posibilidad de
que el caso sea genético (gen PrnP). Secuenciación dá información completa del
gen. RFLP dá información sobre una mutación puntual específica planteada.
La mutación más común
del CJ genético es
E200K, en pacientes
de origen chileno o
patagónico.
Alelo normal (codon
200): GAG=Glutamato,
guanina (pico verde).
Alelo mutado (codon
200): AAG=Lisina,
adenina (pico rojo).
P M C A
Protein Misfolding Ciclic Amplification.
Análogo a PCR, pero con proteínas!
A 1/1000 dilution of hamster scrapie brain
homogenate was made into 5% healthy
hamster brain homogenate. Aliquots were
subjected to 0, 5, 10, 20 or 40 PMCA cycles
(a) or incubated for the same times, but
without sonication (b). All samples were
treated with proteinase K.
Dr. Christián Begué – Instituto Raul Carrea - FLENI
EETs HUMANAS
¿Cuan susceptibles seríamos los argentinos al CJv si lo tuvieramos?…
El genotipo del codon polimórfico 129 del gen PRNP:
- modulador del fenotipo
- factor de susceptibilidad en los individuos infectados o con enfermedad
establecida.
Alelos
posibles:
del codon 129
- Met/Met > susceptibilizante al CJv
- Val/Val > suceptibilizante a otras EETs humanas
- Met/Val > retarda la aparición de síntomas
Hipótesis de susceptibilidad asociada al codón 129
– Individuos homocigotos = un solo pool de proteínas (129M o 129 V) >
interacción (entre proteínas) rápida y efectiva > aparición de síntomas más
temprano.
– Individuos heterocigotos = dos pooles de proteínas (129M y 129 V) >
interacción menos rápida y efectiva > aparición de síntomas más tardío, PERO
SE INFECTA y TRANSMITE TAMBIEN!!.
-Ej.1: CJ variante, todos los individuos afectados (ie. enfermedad establecida) son Met/Met 129.
Se detectó un único caso preclínico (fallecido por otra causa) con PrPsc en bazo con genotipo
Met/Val luego de recibir transfusión de sangre con CJv (Peden, 2004).
EETs HUMANAS
Polimorfismo Met/Val c129 del gen PNRP humano
en Población control (sana) argentina -por RFLP- (n=300).
País
Hete
rocigo
Homocig
tas
ot
Met/Met
Met/Val
Val/Val
Homocigotas
(n)
Austria*
43%
48.7%
8.3%
51.3%
300
Francia*
39%
51.1%
9.9%
48.9%
161
Alemania*
42%
45%
13%
55%
74
Italia*
45%
40%
15%
60%
206
Polonia*
45%
39%
16%
61%
109
Reino Unido*
37%
51%
12%
49%
106
EE.UU.†
38%
51%
11%
49%
86
Brazil †
46&
48%
6%
52%
191
Argentina†
46%
51%
3%
49%
300
Japón‡
92%
8%
0%
92%
100
Mujeres = 197
*Europa, †America, ‡No caucásicas
Varones = 103
Rango de edad = 4-87 años
-Poblaciones caucásicas
Edad Promedio = 49,1 años
~50% de heterocigotas (M/V);
~40% de homocigotas MM; y ~10% VV.
-Muestra japonesa, mayoría es MM.
EETs HUMANAS
Comparación de la distribución de Controles sanos vs CJ definido
Codon 129 del gen PrnP
CJ (2009);
n=82
CJ n=49 ->
misma
tendencia
(χ22=7.0; p<0.01)
(χ22=16.1; p<0.001)
La susceptibilidad aumentada …
¿correlaciona con un alelo determinado (M o V) en codon 129? No.
Correlaciona con la homocigocidad? Si.
EETs HUMANAS
HETEROGENEIDAD en las EETs
… No solo el SNC sería
potencialmente infectivo …
Pacientes con CJ esporádico
•Detección de PrPSc por Western Blot
•10/28 muestras de bazos positivas
•8/32 muestras de músculo esquelét.
HIPOTESIS de SOLO-PROTEINA
(Prusiner 1982, enrriquese 3000 veces el agente infeccioso: SCAPIE PROTEIN, PRION)
(Griffith, 1967. Patisons y Jones, 1967. SELF-REPLICATING PROTEIN, PROTEIN-ONLY MODEL
• La presencia de ácidos nucleicos específicos asociados al
agente etiológico no pudo ser demostrado en la práctica por los
virólogos.
• La existencia de formas infecciosas, hereditarias y esporádicas
de EETs.
• La resistencia a la infección con PrPsc en ratones PrPc K.O.
(knock out = eliminación de un gen específico del genoma).
• La naturaleza protéica del agente infeccioso (core parcialmente
resistente a proteasas).
• PrPsc es la macromolécula más abundante en las fracciones
infectivas (aunque no la única; trazas).
• Los experimentos de inoculación dan perfiles patológicos
identificables y reproducibles.
Dr. Christián Begué – Instituto Raul Carrea - FLENI
ARGENTINA
CJe y CJg – distribución
geográfica de la casuística
Superficie: 2.780.400 km2 / Población:36.260.130 habitantes /
Densidad: 13,04 habitantes/km²
Incidencia (CJe y CJg): alcanza a 0.85 in 2008
Buenos Aires (solo CABA)
Superficie: 202.04 km2 / Población: 2.776.138 habitantes /
Densidad:13.740,5 habitantes /km²
Incidencia (CJe y CJg ): alcanza a 1.8 en 2008
- Argentina es un país extenso con baja
densidad poblacional. Incidencia total (esp
y gen) llegó a 0.85 en 2008.
- Buenos Aires (CABA) tiene una alta
densidad poblacional. Incidencia total (esp
y gen) llegó a 1.8 en 2008, similar a
algunos paises europeos pequeños y
altamente poblados.
- La mayoria de los casos E200K CJg
provienen de la Patagonia/límite con Chile.
2,50
Total number of referrals
80
Definite and Probable TSEs
Incidence rate (w hole country)
70
2,00
incidence rate
1.8
60
50
1,50
40
1,00
0.8
30
5
20
0,50
10
0,00
0
1997
1998
1999
2000
2001
2002
Y
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Total number of referrals
Incidence rate (Buenos Aires city alone)
EETs HUMANAS
Epidemiología y Vigilancia de la ECJ
Registro
epidemiológico
Sporadic CJD (1997-2008)
Estimated duration of illness (75 data / 80 cases)
(Range: 0,9 - 70 mo . Mean: 7,7 mo.)
16
Genetic TSEs (1997-2008)
Estimated duration of illness (36 data / 38 cases)
(Range: 1,7 - 76 mo . Mean: 11,5 mo.)
6
14
5
N° of cases
10
8
6
4
3
2
4
1
2
0
0
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71
1
3 5
7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77
Duration (months)
Duration (months)
Sporadic Creutzfeldt-Jakob (1997-2008)
Age at Biopsy / Autopsy (80 cases)
(Range: 38,1 - 86,2 years. Mean: 63,3 years.)
CJ e
Genetic Creutzfeldt-Jakob (1997-2008)
Age at Biopsy / Autopsy (36 data /38 cases)
(Range: 37,8 - 80,2 years. Mean: 58,9 years.)
CJ g
30
20
- Duración
20
15
- Edad a la biopsia o
autopsia
10
5
0
20-29
30-39
40-49
50-59
60-69
Age interval (years)
70-79
80-89
90-99
15
N° of cases
25
N° of cases
N° of cases
12
10
5
0
20- 29
30- 39
40- 49
50-59
60-69
Age interval (years)
70-79
80-89
90- 99
Algunas conclusiones
•En Argentina, hasta ahora, no se han detectado casos de CJ variante. Sí,
casos de CJ esporádico y genético (nada excepcional).
•La mutación más frecuente es E200K (CJg), ídem a global.
•WB proteína 14-3-3 (+) no es diagnóstico de ECJ, tampoco excluye el
diagnóstico. Ensayo de rutina en pacientes notificados dentro del marco de la
Vigilancia de CJ. 14-3-3 en LCR en fase muy temprana o tardía puede dar
negativo.
•Si nos expusieramos al agente del CJv, el 100% sería susceptible y aprox el
50% de la población desarrollaría la enfermedad (ie, codon 129 genotipo
met/met).
•Las técnicas diagnosticas, aun hoy a 30 años del descubrimiento, continúan
apoyandose en el ensayo de proteolisis controlada.
•Los casos se resuelven de modo interdisciplinario.
Anexo
Postulados de Koch (Wikipedia)
1. El agente patógeno debe estar presente en cada caso de la enfermedad
en las condiciones apropiadas y ausente en las personas sanas.
2. El agente no debe aparecer en otra enfermedad de manera fortuita o
saprófita.
3.El agente debe ser aislado del cuerpo en un cultivo puro a partir de
las lesiones de la enfermedad.
4. El agente debe provocar la enfermedad en un animal susceptible al ser
inoculado.
5. El agente debe ser aislado de nuevo de las lesiones producidas en los
animales de experimentación.
La mayoría de las bacterias que causan enfermedad en el humano se ajustan
a los postulados de Koch. Ej de excepción Mycobacterium leprae.
Algunos autores han adaptado estos postulados para explicar la
probabilidad de que una molécula endógena pueda ejercer un papel
determinado en la patogenia de un proceso.
1. La molécula se expresa en casos de enfermedad
2. La molécula se expresa en forma distinta en casos de enfermedad y en
individuos sin enfermedad
3. La administración experimental de la molécula puede iniciar o
exacerbar la enfermedad
4. La neutralización experimental de la molécula puede prevenir o mejorar
la enfermedad
Agradecimiento
- A todos los médicos, neurólogos,
patólogos y familias, que facilitan la
información y notifican casos permitiendo
obtener una casuística y diagnóstico de
este grupo de patologías.
- A la Dra Taratuto, quien ha sido y es
impulsora y referente en el diagnóstico
de este grupo de enfermedades en humanos.
- A mis colegas en este grupo de difusión
que permiten dar un cuadro acabado de
esta zoonosis (el CJv).
- A ustedes por escuchar.
Gracias.