Proteina prionica umana, residui 125-228, creata dalla voce Protein database (PDB) 1QM3. La colorazione illustra i sottodomini, che vengono proposti per avviare la conversione dalla normale forma cellulare alla scrapie con movimenti lenti.

Nella maggior parte dei casi la trasmissione naturale di scrapie nel campo sembra avvenire attraverso il tratto alimentare e greggi di pecore privi di scrapie possono essere infettati sui pascoli in cui erano stati osservati focolai di scrapie prima. Questi risultati indicano un contagio prolungato nell’ambiente, in particolare nel suolo.

La concentrazione di prioni nei fluidi di nascita non altera l’infettività dei prioni. Naturalmente o sperimentalmente infettati fa e pecore trasmettono l’infezione agli agnelli, anche quando placente hanno poco PrPSC. PrPSC è sparso ad una percentuale più alta in placente delle pecore (52-72%) che in placenta della capra (5-10%) nelle prove dello studio al servizio agricolo di ricerca dell’USDA.

PrPSC rilevabile è stato riportato nelle feci di pecore sia nello stadio terminale che nelle prime fasi precliniche della malattia, suggerendo che è probabile che i prioni vengano versati nell’ambiente durante tutto il corso della malattia. Diverse fonti di prioni nelle feci potrebbero essere postulate, tra cui l’ingestione ambientale e la deglutizione della saliva infetta; tuttavia, la fonte più probabile è lo spargimento dal tessuto linfoide associato all’intestino. Gli animali ruminanti hanno cerotti di Peyer specializzati che, per tutta la lunghezza dell’ileo, ammontano a circa 100.000 follicoli, e tutti questi potrebbero essere infettati e spargendo prioni nel lume.I prioni della scrapie sono stati trovati nei cerotti di Peyer degli agnelli asintomatici naturalmente infettati appena quattro mesi di età.

Esposizione attraverso vaccini contaminatimodifica

• Vaccino contaminato Louping-ill. Conosciuto anche come il disastro del vaccino Moredun Louping-ill del 1935.. Più di 1.500 pecore hanno sviluppato scrapie dopo la vaccinazione. “Un’indagine sull’eziologia della scrapie ha seguito la vaccinazione delle pecore per il virus malato di louping con estratti trattati con formalina di tessuto linfoide ovino inconsapevolmente contaminato da prioni di scrapie (Gordon 1946). Due anni dopo, più di 1500 pecore hanno sviluppato scrapie da questo vaccino.”Questo vaccino è stato prodotto utilizzando cervelli di pecora formalizzati contaminati con agente scrapie “Al 1946 National Veterinary Medical Association of Great Britain and Ireland Annual Congress, W. S. Gordon, PhD, ha presentato prove di trasmissione scrapie per mezzo di un vaccino per louping-malato.”Dr. Gordon ha sviluppato un vaccino efficace per prevenire louping-malato durante il 1931-32. Dopo quattro anni di prove sul campo, il suo vaccino è stato prodotto in tre lotti per un uso diffuso nel 1935. Il vaccino è stato fatto da cervello, midollo spinale, e tessuti milza prelevati da pecore cinque giorni dopo che avevano ricevuto un’inoculazione intracerebrale del virus louping-malato. La formalina è stata aggiunta alla sospensione salina al 10% per inattivare il virus. Durante il 1935 e il 1936, non sono stati osservati effetti negativi negli animali inoculati. Poi due proprietari hanno segnalato scrapie nelle loro pecore Blackface che erano state inoculate con vaccino louping-ill (lotto 2) due anni e mezzo prima. Scrapie non era stato visto nella razza Blackface prima di questo. Dopo un’indagine il Dott. Gordon scoprì che 8 agnelli usati per fare il lotto 2 erano nati da pecore che erano state esposte alla scrapie; alcune delle pecore svilupparono la scrapie nel 1936-7. Gordon ha ipotizzato che un “agente infettivo di scrapie” fosse presente nei tessuti degli agnelli usati per fare il lotto 2 e che questo agente “potesse resistere a una concentrazione di formalina…che inattivava il virus di louping ill; poteva essere trasmesso per inoculazione sottocutanea; aveva un periodo di incubazione di due anni o più.”Un esperimento di quattro anni e mezzo che coinvolgeva le pecore del ‘788 fu avviato dalla Animal Disease Research Association nel 1938. I ricercatori hanno scoperto che il 60% delle pecore normali inoculate intracerebralmente con sospensioni saline di tessuto cerebrale e del midollo spinale prelevato da pecore con scrapie sviluppato scrapie entro quei quattro anni e mezzo. Il periodo di incubazione era di sette mesi in su. Solo il 30% delle pecore che hanno ricevuto un’inoculazione sottocutanea della sospensione ha sviluppato scrapie in quel periodo e il periodo di incubazione in questo gruppo era di 15 mesi e oltre. I ricercatori hanno concluso che l’agente infettivo era probabilmente un virus filtrabile.”
• Vaccino contaminato da Micoplasma agalactiae. Nel 1997 e nel 1998 c’è stato un focolaio di scrapie in pecore e capre in Italia, e la causa è stata attribuita al vaccino. “Un’infezione accidentale da un vaccino è stata suggerita come spiegazione dell’improvviso aumento dei focolai di scrapie in Italia nel 1997 e nel 1998. Questo documento descrive un recente focolaio di scrapie in ovini e caprini che sono stati esposti allo stesso vaccino. Nessuna pecora o capra era stata importata nella mandria dal 1992, ma un vaccino contro Mycoplasma agalactiae era stato somministrato due volte, nel 1995 e nel 1997. Alti tassi di mortalità grezza e incidenza di scrapie sono stati sperimentati da entrambe le specie, tutte le coorti di nascita sono state coinvolte e una grande percentuale di animali invecchiati è stata colpita. È stato osservato un pattern di lesioni cerebrali, con lievi differenze tra ovini e caprini, che era molto simile al pattern osservato in animali precedentemente esposti allo stesso vaccino ma chiaramente diverso da quello osservato nel cervello di ovini con scrapie in un gregge non esposto al vaccino. Indipendentemente dal loro stato di esposizione, l’analisi del genotipo delle pecore ha mostrato la presenza di polimorfismo solo al codone 171. I modelli sia di incidenza che di lesioni cerebrali forniscono la prova che l’epidemia di scrapie era dovuta all’uso del vaccino.”Una trasmissione accidentale intra-e interspecie di scrapie si è verificata in Italia nel 1997 e nel 1998 in seguito all’esposizione a un vaccino contro Mycoplasma agalactiae. La PrP (Sc) negli ovini e nei caprini affetti, prelevati da un singolo gregge esposto alla vaccinazione 2 anni prima, è stata tipizzata a livello molecolare. In cinque animali con scrapie iatrogena, è stato trovato un tipo PrP(Sc) con un frammento di nucleo di 20 kDa in tutte le aree del cervello studiate. In tre pecore e una capra, questa isoforma si è verificata in concomitanza con un’isoforma completamente glicosilata che aveva una spina dorsale resistente alla proteasi di 17 kDa, mentre in due pecore e quattro capre, i due tipi di PrP(Sc) sono stati rilevati in diverse regioni del cervello. Nelle pecore con scrapie di campo naturale, è stato trovato un tipo PrP(Sc) con proprietà fisico-chimiche indistinguibili dall’isoforma 20 kDa. I risultati attuali suggeriscono la co-presenza di due ceppi di prioni negli omogenati della ghiandola mammaria e del cervello utilizzati per la vaccinazione.”

Esposizione attraverso terreni contaminatimodifica

L’ingestione di terreno da parte di pecore al pascolo è stata misurata in due tipi di terreno, a due tassi di stoccaggio e in due stagioni di pascolo. Gli animali hanno ingerito fino a 400 g di terreno per kg di peso corporeo tra maggio e novembre. Le precipitazioni e il tasso di stoccaggio sono emersi come fattori che influenzano l’ingestione. L’effetto del tipo di terreno e del tipo di vegetazione era meno evidente.

Il peso medio di una pecora adulta è di circa 250 libbre. Se una pecora adulta mangiava 400g / kg di terreno come previsto da D. McGrath et al., poi la pecora media ingerirebbe circa 45.000 g in sei mesi, o 251 g al giorno. Supponendo che il terreno fosse contaminato da prioni (PrPSC) da feci o fluidi di nascita, quindi potenzialmente le pecore si infetterebbero. La concentrazione dei prioni nel terreno è incerta e la concentrazione non è direttamente proporzionale all’infettività. È stato dimostrato che i fattori che influenzano l’infettività dei prioni nel suolo includono la lunghezza del tempo nel suolo e le capacità di legame del suolo.

Per una valutazione dettagliata del rischio di terreno contaminato da scrapie, è stato di grande importanza analizzare se il PrPSc rilevabile negli estratti di terreno mostrasse ancora infettività orale dopo tempi di incubazione fino a 29 mesi. Un saggio biologico con criceti siriani è stato eseguito alimentando gli animali con terreno contaminato o estratti acquosi di terreno che erano stati raccolti dopo incubazione del suolo per 26 e 29 mesi, rispettivamente. I criceti nutriti con terreno contaminato hanno mostrato i loro primi sintomi associati alla scrapie a due settimane-sei mesi (IC 95%) dopo la prima alimentazione. I criceti hanno raggiunto la fase terminale della scrapie da cinque a 21 mesi (95% CI) dopo la prima alimentazione. Ciò indicava notevoli quantità di infettività persistente nel suolo che era stato incubato per 26 e 29 mesi. In Islanda nel 1978 è stato implementato un programma per sradicare la scrapie, e le greggi colpite sono state abbattute, i locali sono stati disinfettati e le case delle pecore sono state bruciate; dopo due o tre anni, i locali sono stati riforniti con agnelli provenienti da aree prive di scrapie. Tra il 1978 e il 2004, la scrapie si è ripresentata in 33 aziende agricole. Nove recidive si sono verificate 14-21 anni dopo l’abbattimento a causa della contaminazione ambientale persistente con PrPSc.

È stato dimostrato che le capacità di legame dei diversi tipi di terreno aumentano la penetranza della malattia in una popolazione. Il terreno contenente il comune minerale argilloso montmorillonite (Mte) e caolinite (Kte) si lega più efficacemente con i prioni rispetto al terreno contenente quarzo. Una maggiore trasmissibilità dei prioni legati al suolo può spiegare la diffusione ambientale della scrapie nonostante i bassi livelli versati nell’ambiente. Resta da chiarire il meccanismo mediante il quale l’Mte o altri componenti del suolo aumentano la trasmissibilità dei prioni legati alle particelle. Il legame del prione con Mte o altri componenti del suolo può parzialmente proteggere il PrPSC dalla denaturazione o dalla proteolisi nel tratto digestivo, consentendo di prelevare più agenti patogeni dall’intestino. L’adsorbimento del terreno PrPSc può alterare lo stato di aggregazione della proteina, spostando la distribuzione dimensionale verso particelle proteiche prioniche più infettive, aumentando così le unità infettive. Affinché la malattia da prioni possa essere trasmessa attraverso l’ingestione di terreno contaminato da prioni, i prioni devono anche rimanere infettivi per via orale di esposizione. I ricercatori dell’Università del Wisconsin hanno studiato l’infettività orale dei prioni Mte-bound e soil-bound. Sono stati valutati gli effetti della fonte di prioni (tramite omogenato cerebrale infetto e PrPSc purificato) e della dose sulla penetranza (percentuale di animali che alla fine presentano segni clinici di scrapie) e il periodo di incubazione (tempo di insorgenza dei sintomi clinici). Circa il 38% degli animali che hanno ricevuto per via orale 200 ng di PrPSc non legato e chiarificato derivato dal suolo ha mostrato sintomi clinici, con un periodo di incubazione per gli animali infetti da 203 a 633 giorni. Tutti gli animali trattati per via orale con una quantità equivalente di PrPSc legato a Mte hanno manifestato sintomi della malattia in 195-637 giorni. Al contrario, gli animali che ricevevano per via orale il suolo Mte da solo o un decimo della quantità di PrPSc chiarificato non legato (20 ng) sono rimasti asintomatici per tutto il corso dell’esperimento. Questi dati hanno stabilito che i prioni legati all’Mte rimangono infettivi per via orale di esposizione e che l’agente legante Mte aumenta la penetranza della malattia, migliorando l’efficienza della trasmissione orale.

Esposizione attraverso acari del fieno contaminati

“Con la scrapie, l’archetipica TSE, che è una malattia naturale nelle pecore e nelle capre, la malattia può comparire improvvisamente in un gregge in assenza di qualsiasi esposizione nota a greggi infetti (Palsson, 1979). Infine, i campi in Islanda, che sono stati lasciati vuoti per un massimo di 3 anni dopo la distruzione di greggi infetti da scrapie, sono stati ripopolati con pecore note prive di scrapie, e alcune delle pecore di quest’ultimo gruppo hanno successivamente sviluppato scrapie (Palsson, 1979). Quest’ultimo “esperimento in natura” ha prodotto risultati simili diverse volte in Islanda e nel Regno Unito. In una fattoria islandese, le greggi sono state sradicate tre volte; ogni volta, la fattoria è stata lasciata senza pecore per 2 anni, e dopo il ripopolamento con pecore provenienti da aree prive di scrapie, la malattia è riapparsa. Diversi anni fa, è stato fatto un suggerimento (S Sigurdarson, comunicazione personale) che gli acari del fieno sarebbero un buon candidato come vettore per la scrapie; ciò ha portato all’infezione di topi con campioni di acari preparati da fieno ottenuto da cinque fattorie islandesi. Dieci di questi 71 topi si sono ammalati dopo l’iniezione con preparati di acari da tre delle cinque fattorie (Wisniewski et al, 1996; Rubenstein et al, 1998). I periodi di incubazione variavano da 340 giorni a 626 giorni, e questi topi avevano la forma resistente alla proteasi PrpSc, di una glicoproteina codificata dall’ospite, PrPc . La forma resistente alla proteasi è un marker della malattia da TSE (Prusiner, 1991; Parchi et al, 1996). Per alcuni di questi topi clinicamente positivi, il pattern di banding sull’analisi WB era unico (Wisniewski et al, 1996; Rubenstein et al, 1998).”

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I prioni (PrPSc) vengono versati da pecore e capre nei liquidi di nascita, nelle feci e in altri escrementi. La concentrazione dei prioni è incerta, ma non è direttamente proporzionale all’infettività. Le pecore ingeriscono una notevole quantità di terreno, quindi il suolo rappresenta un serbatoio ambientale plausibile di prioni di scrapie, che possono persistere nell’ambiente per anni. La longevità dei prioni e l’attaccamento delle particelle del suolo probabilmente influenzano la persistenza e l’infettività dei prioni nell’ambiente.

Attualmente mancano metodi efficaci per inattivare i prioni nel suolo e gli effetti dei meccanismi di degradazione naturale sull’infettività dei prioni sono in gran parte sconosciuti. Per la gestione degli ambienti contaminati da prioni è necessaria una migliore comprensione dei processi che influenzano la mobilità, la persistenza e la biodisponibilità dei prioni nel suolo. Un sistema per stimare la capacità di legame dei prioni del suolo nelle aziende agricole utilizzando una semplice analisi del suolo può consentire una stima del rischio di prioni nell’ambiente e se l’alterazione del legame dei prioni mediante l’uso di modifiche del suolo può aiutare a mitigare i prioni infettivi. Licheni, in particolare, Parmelia sulcata, Cladonia rangiferina e Lobaria pulmonaria, possono avere il potenziale per ridurre il numero di prioni perché alcune specie di licheni contengono proteasi che mostrano promessa nel abbattere il prione. Un ulteriore lavoro per clonare e caratterizzare le proteasi, valutare i loro effetti sull’infettività dei prioni e determinare quale organismo o organismi componenti presenti nei licheni producono o influenzano l’attività della proteasi è giustificato ed è attualmente sotto inchiesta.