Czym jest opona twarda? To jedna z trzech błon, zbudowanych z tkanki łącznej, które chronią nasz najcenniejszy narząd – mózg – oraz rdzeń kręgowy. Dura mater (opona twarda) znajduje się na zewnątrz i jest najbardziej wytrzymała, dzięki czemu skutecznie zabezpiecza ośrodkowy układ nerwowy przed urazami mechanicznymi, a zawarty między oponami płyn zapewnia mu doskonałą amortyzację.

W jakim celu przeszczepia się oponę twardą? Dla neurochirurgów jej fragmenty stanowią najlepszą formę opatrunku i możliwość uzupełnienia ubytku opony w czasie różnego typu operacji, w których musi dojść do jej przerwania – planowo lub pourazowo. Swoiste łatki z opony twardej pobranej ze zwłok trudno zastąpić sztucznym materiałem. Szczególnie niełatwe było to 60 lat temu, gdy o wynalazkach współczesnej biotechnologii nikt jeszcze nie śnił.

Wykorzystanie opony twardej pobranej ze zwłok nie jest nowym pomysłem. Neurochirurgia rozwijała się powoli, ale druga połowa XX wieku przynosiła jej stały postęp. W 1969 r. wiodąca firma zajmująca się zaopatrzeniem szpitali z siedzibą w Niemczech – B. Braun Melsungen AG – wprowadziła na rynek nowy produkt medyczny. Lyodura stanowiła fragment opony twardej pochodzącej z ludzkich zwłok, poddanej wielu procesom chemicznym. Wyglądała jak kawałek liofilizowanej bibułki, którą można było przechowywać przez dłuższy czas na szpitalnych półkach i przygotować do użycia, po prostu zanurzając w wodzie na kilka minut. Produkt wykorzystywano jako szybki i skuteczny rodzaj plastra do operacji neurochirurgicznych. Ponieważ interwencje neurochirurgiczne wynikały wówczas głównie z urazów i prób ratowania życia różnych nieszczęśliwców, biologiczny opatrunek z opony twardej stanowił wymarzony wyrób medyczny i sięgano po niego bardzo często.

To, czego nie wiedział szczęśliwy biorca, a prawdopodobnie również jego lekarz, to pochodzenie materiału źródłowego, skuteczność metod jego przetwarzania i niebezpieczeństwo jego użycia.

Lek z opony?

Surowcem dla Lyodury była opona twarda pochodząca ze zwłok. Tkankę zwykle pobierano podczas autopsji, a następnie sprzedawano producentowi. Dochodzenie wykazało, że pozyskiwał on tkankę dawcy nielegalnymi metodami, innymi słowy: kupował ją na czarnym rynku. Bez względu na to, czy rodzina zmarłego zgodziła się na sekcję czy nie, pracownicy prosektorium usuwali tkankę ze zwłok i sprzedawali ją w ilości hurtowej przedstawicielom producenta. Ze względu na tę nielegalną metodę pobraniu opony twardej nie towarzyszył żaden zapis w historii pacjenta, nieznane były również przyczyny zgonu dawców i ich stan zdrowia za życia.

Duże ilości zebranej tkanki masowo sterylizowano w ogrzewanej kadzi, następnie liofilizowano i pakowano do zakupu. Producent uważał, że jego procedura sterylizacji jest wystarczająco skuteczna, aby unieszkodliwić jakiekolwiek patogeny, a nawet białka tkankowe, dlatego nie przejmował się zanieczyszczeniem krzyżowym tkanek pochodzących od różnych dawców. Czas pokazał jednak, jak bardzo mylne było to założenie.

Pierwszy zidentyfikowany przypadek gąbczastego zwyrodnienia mózgu u biorcy opony twardej został zgłoszony w Stanach Zjednoczonych na początku 1987 r. W odpowiedzi amerykański Urząd ds. Żywności i Leków wydał ostrzeżenie w kwietniu 1987 r., żądając natychmiastowego zaprzestania stosowania zidentyfikowanej partii opony twardej (Lyodura seria nr 2105). Drugiego pacjenta z podobnymi objawami powiązanymi z Lyodurą wykryto w Nowej Zelandii w 1988 r., ale nie można było zidentyfikować konkretnej partii.

Pod koniec maja 1988 r. u dwudziestopięcioletniego mężczyzny z Nowej Zelandii, 31 miesięcy po zabiegu neurochirurgicznym (uraz głowy po upadku z wysokości), rozwinęła się gwałtownie postępująca demencja. Podczas wcześniejszej operacji rozległe, obustronne rozerwania opony twardej naprawiono importowanymi, komercyjnie przygotowanymi przeszczepami ludzkiej opony twardej ze zwłok. Pacjent zmarł 31 lipca 1988 r., a choroba Creutzfeldta-Jakoba (CJD) została potwierdzona przez sekcję mózgu, która wykazała gąbczastą encefalopatię. Chory nie miał rodzinnej historii zwyrodnieniowej choroby neurologicznej ani nie otrzymał ludzkiego hormonu wzrostu pochodzącego ze zwłok (z przysadki mózgowej). Poprzednia poważna operacja obejmowała wycięcie wyrostka robaczkowego w wieku dziesięciu lat. Trwające dochodzenie przeprowadzone przez Departament Zdrowia Nowej Zelandii wykazało, że przeszczepy opony twardej zastosowane u tego pacjenta to Lyodura.

Lata oczekiwania na objawy

Lyodurę wykorzystywano w wielu krajach (m.in. w Australii, Japonii, Kanadzie, Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii), głównie w neurochirurgii, ale także w zabiegach ortopedycznych, otologicznych, stomatologicznych, urologicznych, ginekologicznych i kardiologicznych.

Najszerszym echem odbiły się jednak przypadki zachorowań na encefalopatię gąbczastą w Japonii, największego – jak wykazano później – importera Lyodury. W 1997 r. pozarządowa grupa monitorująca chorobę Creutzfeldta-Jakoba (CJD) w Japonii, wspierana finansowo przez Ministerstwo Zdrowia i Opieki Społecznej (MHW), zgłosiła 43 przypadki CJD związane z otrzymaniem przeszczepów opony twardej pochodzącej ze zwłok. Prawie we wszystkich (z wyjątkiem jednego) najbardziej prawdopodobnym nośnikiem transmisji był przeszczep opony twardej jednej marki (LYODURA® [B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Niemcy]), wyprodukowanej przed majem 1987 r. W marcu 2003 r. trwający nadzór w Japonii ujawnił dodatkowe 54 przypadki przeszczepu opony twardej. Sporządzono raport obejmujący dochodzenie w sprawie 97 przypadków, które wykazało, że w latach 1983-1987 szacowane minimalne ryzyko CJD w ciągu 17 lat od otrzymania produktu objętego postępowaniem w Japonii wynosiło w przybliżeniu jeden przypadek na 1250 przeszczepów. Nie odnotowano przypadków wśród pacjentów, którzy otrzymali pierwszy przeszczep opony twardej po 1991 r., jednak ze względu na długi okres utajenia między umieszczeniem przeszczepu a wystąpieniem objawów mogą zostać zgłoszone dodatkowe przypadki CJD związanej z przeszczepem.

Po skandalu związanym ze sposobem wytwarzania Lyodury i następstwami jej stosowania producent – Braun Melsungen AB – wprowadził obok sterylizacji termicznej oraz promieniowania jonizującego także traktowanie roztworem NaOH. Doprowadziło to do znacznego spadku liczby przypadków zakażeń CJD.

Pacjenci uznani za ofiary Lyodury wystąpili przeciwko rządowi japońskiemu, B. Braunowi i BSS, importerowi w Ohtsu i Tokio od 1996 r. W marcu 2002 r., po sześciu latach sporów, doszło do historycznej ugody pozasądowej. Oskarżeni przeprosili ofiary choroby Creutzfeldta-Jacoba. Do 2006 r. 71 proc. powodów otrzymało odszkodowanie z ugody.

„Śmiejąca się śmierć”

Co tak naprawdę wywoływało encefalopatię gąbczastą? Ludzkie choroby prionowe lub pasażowalne encefalopatie gąbczaste po raz pierwszy odkryto i opisano w plemieniu Fore żyjącym w Papui i Nowej Gwinei w latach 50. (nie opisano jednak czynnika je wywołującego). Członkowie plemienia Fore mieli niecodzienny sposób składania hołdu swoim zmarłym: po śmierci zjadali ich ciała, a szczególnym rodzajem uhonorowania i zaszczytu było spożycie mózgu. W tej populacji badacze opisali chorobę nazywaną przez miejscowych „kuru” (w wolnym tłumaczeniu – „śmiejąca się śmierć”). Dotknięci nią chorzy tracili koordynację ruchową i zapadali na demencję. W miarę rozwoju choroby samodzielne poruszanie się stawało się niemożliwe, a zaburzeniom towarzyszyły gwałtowne zmiany nastroju: perlisty śmiech przeplatany momentami głębokiego smutku. Chorzy umierali wśród objawów głębokiego otępienia, z utratą funkcji pokarmowych i oddechowych. Początkowo uznawano kuru za chorobę genetyczną, związaną konkretnie z izolacją społeczną plemienia Fore.

W 1965 r. D. Carlton Gajdusek z Narodowego Instytutu Zdrowia w Bethesda w stanie Maryland przeprowadził bardzo ważne doświadczenie, a mianowicie pobrał tkankę mózgową od ofiary kuru i wstrzyknął ją szympansom. W ciągu 18-36 miesięcy u wszystkich małp wystąpił cały szereg objawów choroby. Tak więc kuru z pewnością należało do schorzeń zakaźnych, ale okres inkubacji był o wiele dłuższy niż w przypadku znanych dotychczas chorób. I tak oto Gajdusek już w 1976 r., kilka lat przed oficjalnym nazwaniem prionów przez Prusinera (1982), opisał czynnik zakaźny podobny do wirusa zapalenia wątroby i nazwał go „powolnym wirusem”.

Choroba Creutzfeldta-Jakoba to wciąż jedna z bardziej tajemniczych chorób, na jakie napotkała medycyna. Znamy przecież większość czynników etiologicznych zapalenia mózgu czy innych schorzeń infekcyjnych.

W naszej puli potencjalnych patogenów znajdują się wirusy, bakterie, grzyby i pierwotniaki. Ten zbiór wydawał się do lat 80. zamknięty i wynikający ściśle z posiadanej przez ludzkość wiedzy na temat świata mikrobów. Tymczasem chorobę Creutzfeldta-Jakoba wywołuje zgoła odmienny czynnik, który zmienił postrzeganie biologii i po raz kolejny uświadomił, że jeśli wydaje nam się, że coś wiemy, to właśnie… wydaje nam się.

Odkrycie prionów

Kiedy po raz pierwszy zasugerowano, że czynnikami infekcyjnymi, powodującymi wiele neurodegeneracyjnych zaburzeń centralnego systemu nerwowego u zwierząt i człowieka, są cząsteczki prostego białka, wywołało to ogromną falę sceptycyzmu i niedowierzania – podważano bowiem niemal świętą teorię Cricka o podwójnej helisie jako „paszporcie życia”. Wydaje się, że cząsteczki zakaźne, zwane prionami, należą do najdziwniejszych cząsteczek białkowych wywołujących choroby zakaźne.

W 1982 r. Stanley B. Prusiner z University of California otrzymał materiał infekcyjny z zakażonych chorobą szalonych krów zwierząt, który składał się wyłącznie z protein. Prusiner wprowadził nazwę dla tych cząsteczek infekcyjnych – priony (ang. prion, od proteinaceous infectious particle – zakaźna cząsteczka białkowa). Za badania nad prionami i sformułowanie rewolucyjnej teorii, że białka prionowe wykazują charakter infekcyjny, profesor Stanley B. Prusiner otrzymał w 1997 r. nagrodę Nobla z medycyny. Według przekazów do badań zainspirował go obraz młodej kobiety, którą spotkał w czasie stażu, chorującej na gąbczastą encefalopatię. Kobieta zmarła wkrótce potem, a Prusiner nie przyjmował argumentacji starszych lekarzy mówiących o „powolnym wirusie” jako przyczynie jej śmierci.

Choć obecnie sprowadziliśmy priony jedynie do czynników wywołujących chorobę Creutzfeldta-Jakoba oraz zwierzęcą chorobę szalonych krów, możemy znów nie mieć racji. Jedną z ciekawszych teorii, jakie wiążą się z prionami, jest ich potencjalny udział w rozwoju choroby Alzheimera. Od czasu nowatorskich propozycji Stanleya Prusinera i jego prac nad prionami wiadomo, że czynnik zakaźny nie musi zawierać kwasu nukleinowego w celu przemieszczania się od organizmu dawcy do biorcy oraz swojej amplifikacji. Obecnie wielu badaczy skłania się do poglądu, że peptyd Aβ, uważany za kluczowy dla rozwoju procesu neurodegeneracji w chorobie Alzheimera, posiada specyficzne właściwości umożliwiające zaklasyfikowanie go jako czynnika prionowego.

Pomimo różnic w pierwszorzędowej sekwencji aminokwasowej pomiędzy białkiem prionowym a amyloidem Aβ związki te wykazują szereg zbliżonych właściwości biologicznych. Na przykład obydwa peptydy są wyjątkowo hydrofobowe i mają zbliżoną strukturę przestrzenną. Są też odporne na trawienie proteazami, a nawet na promieniowanie jonizujące oraz traktowanie formaldehydem, tworzą też różne rodzaje agregatów. Co najistotniejsze – obydwa typy patogennych peptydów mogą poprzez bezpośredni kontakt przekazywać swoją niewłaściwą, hydrofobową strukturę przestrzenną na kolejne własne cząsteczki Aβ i białka prionowego, niemające w momencie kontaktu właściwości toksycznych. W ten sposób dochodzi do zwielokrotnienia liczby toksycznych molekuł „prionu” w neuronie i po przekroczeniu pewnego progu pojawiają się objawy kliniczne choroby Alzheimera. W większości przypadków proces ten trwa 20-30 lat.

Spekulacje dotyczące „zakaźności” otępienia alzheimerowskiego są dziś co prawdą jedną z wielu poddawanych analizie teorii, ale trudno sądzić, że priony występują w naszym środowisku tylko tam, gdzie zdołaliśmy je poznać. Oznacza to, że wciąż przed nami jest ogromne pole wiedzy, oczekującej na zdobycie. Kto wie, gdzie jest granica między światem żywym a nieożywionym? Priony wiedzą coś na pewno.

Zacytuj artykuł jako:

• Sylwia Ziółkowska, Kłopotliwa wymiana organów, MGR.FARM, nr 6/2021 (40), str. L9-L11