Montmorillonit (Al,Mg)[(OH)2 I Si4O10].(Na,Ca)x.4H2O, se vyskytuje jako součást celé řady jílovitých půd. Na obrázku je v kusové podobě, při které se vyznačuje matným leskem a na dotyk působí mastným dojmem. Montmorillonit má schopnost na sebe vázat vodu a několikanásobně zvětšit svůj objem. Je hlavní součást bentonitu, který se používá jako součást krmných směsí pro zvířata, včetně skotu. Pokud se priony dostanou do půdy, mohou se na tyto jílovité částice navázat a jejich prostřednictvím se infekce může dál šířit.

Prion
Prionů je celá řada, způsobují nemoci a u různých druhů mají tyto choroby různá jména. U ovcí hovoříme o skrapii, u skotu o nemoci šílených krav (BSE), u lidí o Creutzfeldt Jakobově chorobě (vCJD) a u jelenů a jelenců o nemoci z chronického vyčerpání (CWD). Všechny zmíněné choroby jsou neléčitelné a náleží do rodiny neurologických poruch zapříčiněných priony, tedy do pytle, který odbornou mluvou označujeme jako „TSE“ (transmisivní spongiformní encefalopatie). Prionové choroby různých druhů toho mají mnoho společného, navíc pro ně většinou druhová bariéra nehraje roli. Jak víme, přenosy mezi ovcí a skotem, mezi hlodavci a mezi skotem a člověkem, stejně jako mezi jelenem a člověkem, jsou pokládány za potvrzené. Problémem je přežívání prionů, jesli tomu tak u této infekční částice můžeme říkat, je totiž obdivuhodné. Prionů se nezbavíme ani kuchyňskou úpravy jako je vaření, nezničí je ani čistící a desinfekční prostředky, jsou podivuhodně odolné k radioaktivnímu záření a ve stavu schopném napadnout svou oběť se uchovají po mnoho let. Zlikvidovat se dají prakticky jen leptáním louhem a nebo teplotou 134 stupňů Celsia při tlaku 3 bary po dobu nejméně 20 minut. Nebo nejméně hodinové působení silného roztok louhu případně chlorového bělidla (Savo). U zasaženého pozemku připadá v úvahu prakticky jen skrývka zeminy. Není proto divu, že jsme tohoto „zloducha“ považovali téměř za nezničitelného. Spolupráce Italů s Američany, při které spojili síly biologové s geology, vedla k překvapivému poznatku. Priony, toto život ohrožující podivuhodné agens přezdívané také jako „superodolné“ proteinové infekční částice, jsou přece jen na něco náchylné. Vyzrát se na ně dá birnessitem. Birnessity je skupina oxidů manganu (MnO2). Patří mezi nejsilnější přirozené oxidanty. V článku o kterém zde referujeme, jde o poznatek, že prionový protein (PrP^TSE), lze degradovat syntetickým analogem birnessitu. To značně mění situaci k lepšímu. Zatím panoval v našich představách spíše opak. Tak například v článku zveřejněném před časem v časopisu PloS Pathogen vědci z University of Wisconsin-Madison uvádějí, že některé typy půdy slouží v přírodě jako přirozené úložiště prionů.

Joel Pedersen, University of Wisconsin-Madison: „Oxid manganičitý je látkou, která dokáže priony rozkládat.“

Jíl
Zašmodrchaný patogenní protein nemá DNA ani RNA. Přesto je infekční. Tyto mysteriózní proteiny způsobující neléčitelné onemocnění mozku, zůstávají smrtelnou hrozbou i poté, co uváznou v půdě přilepené na jílovité částice. Toto zjištění bylo před časem šokující. Proteiny, které se na půdní částice navážou, většinou změní svůj tvar a tato změna se u nich projeví poklesem jejich aktivity. U prionů to neplatí. K tomuto úděsnému zjištění, že jílovité částice prionům „život“ prodlužují, nebo alespoň nezkracují, přibyl další poznatek. Mnohem optimističtější - v půdě jsou zřejmě i částice, které „život těmto prevítům“ zkracují.

Z článku zveřejněném v časopisu Journal of General Virology vyplývá, že takovým minerálem, který dokáže prion rozložit a tento protein degradovat, je birnessit. Tento nový poznatek je tedy jiskřičkou naděje, že by se konečně mohlo jednat o finančně dostupnou cestu, jak dekontaminovat zasaženou půdu, případně jiné prostory zamořené priony. To není málo. Připomeňme si například situaci amerických jelenů a jelenců. Američtí paroháči, jak jsme si řekli, trpí nemocí chronického vyčerpání. Inkubační doba je dlouhá, ale na jejím konci je vždy změna chování a následná smrt. Zpočátku jsou zvířata jen apatická, později mají třes, špatnou koordinaci pohybů, nadměrně sliní a často močí. Při propuknutí těchto projevů se už u zvířat jedná o poslední stádium nemoci, dochází k jejich rychlému chřadnutí a úhynu. Nemoc byla objevena v šedesátých letech a tehdy se vyskytovala ve státech Colorado a Wyoming. Lavinovitě se šířila na vysokou zvěř 14 států v USA a dvou provincií v Kanadě.

Zvětšit obrázek

Birnessit - (Na,Ca)0,5(Mn4+,Mn3+)2O • 1,5 H2O. Řez polymetalickou konkrecí složenou z oxidických minerálů manganu (todorokit, birnessit, vernadit aj.). Zóna Clarion-Clipperton, Tichý oceán. Velikost vzorku 6×4,5 cm. Sbírky Geologického pavilonu VŠB-TU Ostrava, foto J. Jirásek 2006.

Za rozsev nemoci je v podezření infekčnost jílů. Tým výzkumníků z Madisonu zjišťoval několika laboratorními metodami ochotu prionů vázat se na nejběžnější půdní minerály. Vědci zjistili, že se priony ochotně vážou na křemičitanové částice přítomné v jílovitých půdách, například na montmorillonit a kaolin. Vazba na jílovité částice je velmi pevná, to znamená, že z půdy není snadné priony odstranit. Vazba prionů na minerál se naruší až varem ve vodě, do níž jsou přidány detergenty. Naděje, že priony pevně navázané na částice jílů ztratí svojí agresivitu, se rozplynula po pokusech, kdy tyto minerály vpravili vědci do těl laboratorních zvířat pomocí injekce. „Jílem“ infikovaná zvířata začala jevit známky onemocnění zhruba ve stejnou dobu, jako zvířata, která dostala dávku samotných prionů. To znamená, že infekčnost prionů jejich navázáním na jílovité částice v půdě nijak neutrpí, a nebo se jejich infekčnost touto vazbou snižuje jen nepatrně. Priony mohou v půdě přežívat nejméně tři roky. S velkou dávkou pravděpodobnosti je to právě kontaminovaná půda, kdo plní funkci rezervoáru infekce a rozsévá ji na další zvířata. Priony zamořené prostředí je to s čím si zatím nikdo neví rady a dost dobře si ani neuvědomujeme jaký je dopad takové zátěže.

Birnessit
Oxidy manganu tvoří celou škálu minerálů, většinou jsou ale v půdě zastoupeny jen v malém množství. Člověk používá oxid manganu například v bateriích. To pro jejich působení na substrát, na ktrerý přenáší atomy kyslíku a odvádí elektrony. Nejhojnější v přírodě se vyskytující oxid manganu je v minerálu zvaném birnessit. Ten se vyskytuje na dně moří v inkrecích a v půdách, které jsou pravidelně zaplavovány, nebo které jsou špatně odvodněny. Podle nových poznatků se látky s oxidy manganu dokáží s priony elegantně vypořádat. Z pokusů v laboratoři vyplynulo, že vodní suspenze MnO₂ degradovala priony, což šlo dokázat ztrátou imunoreaktivity a snížením schopnosti infekčně šmodrchat zdravý prionový protein (prokázáno v cyklické amplifikační reakci). Birnessitem zprostředkovaná degradace prionů se stávala účinnější spolu s poklesem pH roztoku, ve kterém reakce probíhala. Účinnost souvisí s oxidoredukčním potenciálem MnO₂. Vystavení 5,6mg MnO₂ ml^-1 (poměr prionů vůči MnO₂=1 : 110) snížil množství prionů více než čtyřikrát.

Podle pracovní hypotézy autorů objevu má minerál oxidovat priony podobně, jako když oxiduje železo a přeměňuje ho v rez a nebo jako když na řezu tmavnou a oxidují hrušky či jablka. Nyní vědci hodlají míchat minerál s kontaminovanou půdou a sledovat, zda i v přirozeném prostředí má týž nápravný efekt, jako prokázal v laboratoři. Pokud ano, potom má nerost birnesit velkou šanci se uplatnit v praxi.

Pramen: University of Wisconsin-Madison