Bovinní spongiformní encefalopatie (BSE) patří do skupiny tzv. přenosných (transmisibilních) spongiformních encefalopatií (TSE), pro které je společné to, že je způsobuje určité agens, které vytváří spongiformní (houbovité) změny v centrálním nervovém systému (CNS).
Mezi „TSE“ dále patří:
„scrapie“, která postihuje ovce a kozy, prvně byla zjištěna již v 18.století na Islandu (později potom až ve 40.letech ve Skotsku)
“Creutzfeldt- Jakobova nemoc“ (CJD), která od 20.let postihuje (celosvětově) jen jednoho člověka z milionu obyvatel ročně, přičemž v 85-90 % případů k ní dochází spontánně a jen v 10-15 % je vyvolána mutacemi na prionovém proteinovém genomu
nemoc „kuru“, která byla studována u „kanibalů“ (Nová Guinea), přičemž za původce nemoci byl označen neurčitý „pomalý virus“, později definován jako prion
„nová varianta CJD“ (nvCJD), která je známa až od roku 1995, přičemž právě toto onemocnění, mající určitý vztah k BSE je v současné době povážováno pro lidi (zejména ve Velké Británii) za nejnebezpečnější
dále to jsou: transmisibilní encefalopatie norků, spongiformní encefalopatie koček, chronické zhoubné onemocnění jelenů a losů, Gerstmann- Strausslerův syndrom u lidí, fatální rodinná (familiární) insomnie (nespavost) u lidí.
Pro uváděné „TSE“ platí následující společná charakteristika:
prodloužená inkubační doba trvající měsíce až roky
progresivní vyčerpávající neurologické onemocnění končící vždy fatálně
patologické změny omezující se jen na CNS (vakuolizace a astrocytóza)
přenosné agens nevyvolává specifickou imunitní odpověď u příjemce, přenosné agens se doposud nepodařilo mikroskopicky zjistit
za příčinu všech TSE se považují „infekční priony“, které se zcela odlišují od bakterií a virů, protože se skládají jen z bílkoviny a neobsahují žádnou nukleovou kyselinu (která by jim umožňovala množit se), základ této bílkoviny tzv. „prion- protein“ mají všichni savci na povrchu nervových buněk.
"Jádro problému TSE "
„Prion“ je z vědeckého hlediska považován za původce TSE. Prionová bílkovina je nutná pro regeneraci buněk, spánek, paměť… Po nákaze „infekčním“ prionem se však tato bílkovina změní a stává se odolná proti enzymu „proteináza“, který za normálních okolností prion rozkládá. Bílkovina se tak v mozku hromadí a poškozuje nervovou tkáň. Přitom však zatím neexistuje laboratorní test, který by diagnostikoval tato onemocnění u živých zvířat i lidí. U BSE existují dvě diagnostické metody: mikroskopické (histologické) vyšetření CNS se zjištěním charakteristických změn a detekce prionů v CNS. Nejčastějšími klinickými příznaky bývají u BSE poruchy chůze s podlamováním pánevních končetin (potácení) a s projevy: předrážděnosti na dotek a hluk, bázlivosti a úzkosti nebo naopak až zuřivosti.
Výskyt BSE se pozoruje ve věku 2 až 15 let, nejčastěji však u krav ve stáří 3 až 5 let. BSE byla prvně zjištěna ve Velké Británii (1986), kde se až do roku 1992 výskyt BSE zvyšoval (tehdy bylo zjištěno 36 680 na BSE pozitivních kusů skotu za rok). Po roce 1994 však v Británii došlo k výraznému poklesu výskytu BSE, což je obvykle přičítáno tomu, že od roku 1988 byl vydán zákaz zkrmování masokostní moučky (MKM) přežvýkavcům. V původní teorii se „předpokládalo“ (což je nyní zpochybňováno), že vlastní původce BSE pochází od ovcí postižených „klusavkou“ (scrapie), jejichž těla nebo části těl byly v kafilériích zpracovány do MKM. Největší počet případů BSE byl zjištěn v Británii, následuje Severní Irsko a Irsko. Z dalších významnějších zemí s výskytem BSE můžeme jmenovat Portugalsko, Švýcarsko a Francii, přičemž více jak 95 % případů BSE bylo zjištěno v Británii. Nesmíme zapomenout, že scrapie se vyskytuje u ovcí i v USA, kde se masokostní moučka zkrmovala u skotu až do roku 1997, aniž by došlo k přenosu BSE na skot.
Prionová teorie?
V posledních letech přibývá pochybností o infekčnosti již zmíněné „oficiální“ teorie, která byla od samého začátku založena na určitých „hypotézách“ (jako: jeví se, zdá se, předpokládá se, mohlo by…). Ukazují to publikace z období nejvyššího výskytu BSE (1992/93), například v časopise „Veterinary Record“. Takže s ohledem na příslušné „nejasnosti“ šíření infekce BSE, jsme ve „Farmáři“ č.2/2001a dále v ústavním bulletinu „Výzkum v chovu skotu“ (č.1/2001) upozornili na to, že je třeba získávat více diagnostických „nutričních“ podkladů. Aby se k nám v souvislosti s výskytem BSE (zejména ve Velké Británi) nešířila panika týkající se škodlivosti hovězího masa, které je v našich podmínkách nejdůležitějším zdrojem karnitinu ve stravě lidí . Jinak řečeno, zpochybnili jsme to, že zkrmování masokostní moučky je hlavním vyvolávajícím faktorem BSE. Poukázali jsme na to, jak výjimečné až ideální podmínky jsou ve Velké Británii k pěstování „mladých“ travních porostů. Tento fakt může vést k nadbytku bílkovin při nedostatku hořčíku u přežvýkavců, což bylo konkretizováno na situaci při zkrmování jílku „anglického“. Na základě téměř dvou stovek citací ze světové literatury (většinou z USA), v podobě určitého „review“ jsme upozornili na to, že reálná by mohla být i nutriční tzv. „amoniak- hořčíková“ teorie, týkajíce se vzniku nervových poruch (včetně BSE) u přežvýkavců. A pokud by tomu tak skutečně bylo, není třeba se u nás obávat „šílení krav“. Mezitím však již byla BSE u dvou krav zjištěna, ale při hledání příčin BSE nebyla detailněji posouzena i „nutriční“ anamnéza v příslušných chovech dojnic (i když se jednalo o bramborářskou oblast, kde bývá nedostatek Mg-). Čas však neúprosně běží dál, přičemž hovězím masem od skotu staršího 30 měsíců je u nás stále více opovrhováno a je problematické náležitě zpeněžit nutně odporažené krávy.
Nutriční teorie ?
Z hlediska historie ekologických zásahů člověka do přírody zcela nepochybně vyniká použití „umělých“ NPK hnojiv při zúrodňování zemědělské půdy. Ve významnějším měřítku jej lze celosvětově datovat až po druhé světové válce a to především v zemích již před válkou zemědělsky vyspělých, ve kterých po válce nedocházelo k výraznějším změnám ve vlastnictví půdy. Takže například v Holandsku bylo třeba realizovat výzkum - diagnostiku příčin subklinické hypomagnezémie (Mg- deficitu)u skotu již v polovině 50. let. Hypomagnezémie je „klíčový“ problém, který je podmíněn vyšší intenzitou NPK-hnojení a to zejména z hlediska výživy přežvýkavců, kteří jsou konzumenty vegetativních částí rostlin. U těch lze snadno vyvolat při vyšším „NPK-hnojení“ nadbytek dusíku, draslíku, případně i fosforu ze zkrmovaných krmných plodin. Je tomu tak na rozdíl od „všežravců“, kteří obvykle konzumují jen generativní části rostlin (zrniny). Výsledkem působení nadbytku těchto tří „NPK“ prvků (v přírodě obecně) je Mg- deficit, který se přenáší i do výživy lidí (snižování obsahu hořčíku ve „vegetabiliích“, v kravském mléce…).Ve stravě lidí může tento Mg-deficit ještě potencovat nadbytek vápníku. Přitom však draslík, kterého je v současnosti ve stravě lidí spíše méně (na rozdíl od přežvýkavců), nemá z hlediska antagonismu k hořčíku u lidí zvláštní význam.
Příčiny deficitu hořčíku
vysoká intenzita N-hnojení má za následek zvýšení obsahu bílkovin (dusíkatých látek) a vyšších mastných kyselin v krmných plodinách (pícninách), zejména v mladší vegetační fázi
vysoká intenzita K-hnojení zvyšuje obsah draslíku a vysoká intenzita P-hnojení zvyšuje obsah fosforu v krmivech
vyšší příjem dusíku zvyšuje i obsah draslíku v krmivech, pokud i tohoto je v půdě dostatek
Mg-deficit u zvířat je navozován zejména při zkrmování krmiv s vyšším obsahem dusíku (bílkovin) a draslíku
Mg-deficit je podněcován i nadbytkem samotných bílkovin v krmivech, v souvislosti s nadbytkem amoniaku v bachoru
Mg-deficit se prohlubuje i vyšším příjmem fosforu tím, že při nadbytku amoniaku se v bachoru vytváří „nerozpustný“ fosforečnan hořečnatoamonný
Mg-deficit a současně i deficit vápníku je při vyšším obsahu mastných kyselin v pícninách (horší využití hořčíku i vápníku - tvorba nerozpustných „mýdel“ v předžaludcích)
Mg- deficit v krmivech vyvolává u zvířat „tetanii“, která je výraznější při současném nedostatku vápníku (například při spásání trav a zelených obilovin)
při nadbytku amoniaku v bachoru se zvyšuje jeho hladina v krvi a v mozkomíšní tekutině, což působí „toxicky“ na CNS.
Příklad z praxe
V této souvislosti (nadbytek bílkovin - nedostatek hořčíku) je z odborné literatury známa celá řada onemocnění u přežvýkavců, manifestujících se nervovými příznaky. Na základě výsledků z vlastního experimentu u ovcí (USA, 1991) jsme poukázali na to, jak vysoký může být obsah bílkovin v krmné dávce a jak snadno může být vyvolána subklinická hypomagnezémie. Pokus byl zaměřen na zjištění biochemických změn v krvi a moči bahnic, u kterých došlo k výrazné změně v příjmu bílkovin (z cca 11 % na 20 až 30 %) a draslíku (z cca 1,9 na 2,4 až 4,0 %) v sušině krmné dávky, po přesunu zvířat na mladé pastevní porosty (za ideálních srážkových podmínek), které byly přihnojeny 90 kg N/ha.
Konkrétně se jednalo o následující nálezy při spásání třech druhů „mladých” pastevních porostů (sveřep, kostřava, jetelotráva), kdy u pokusných „kojících“ bahnic bylo zjištěno:
• během 5 dní po přesunu na pastviny došlo k výraznému poklesu magnezémie (z 1,7 na 1,1 mg/dl)
• tomuto předcházelo výrazné zvýšení hladiny močoviny v krvi (ze 20 na 45 až 50 mg/dl)
• následovalo zvýšení aktivity alkalické fosfatázy – ALP (ze 100 na 200 až 340 IU/l) a do určité míry i aspartátaminotransferázy neboli AST (ze 140 na 160 až 330 IU/l).
Z uvedeného vyplývá, že došlo nejen k hypomagnezémii (a zřejmě i k hyperamonémii), ale také i k určitému poškození funkce jater, což je znatelné zejména ze změn hladin ALP. Je však třeba připomenout, že tyto změny se uplatňovaly jen krátkodobě (cca 6 týdnů), protože potom za extrémně suchého počasí (v USA obvykle trvá deštivé počasí jen krátkodobě), spásaly ovce jiné pastevní porosty.
Neurodegenerace a neurotoxicita z hlediska nutričního
Při spásání mladých porostů (při nadbytku bílkovin obecně) se významně zvyšuje koncentrace amoniaku v bachoru, narušuje se činnost jater, využitelnost hořčíku z „trav“ se ve trávicím aparátu snižuje. Dochází tak ke zvýšení hladiny močoviny i amoniaku a ke snížení hladiny hořčíku v krvi. Vyšší hladina amoniaku v krvi (hyperamonémie) vyvolává neurodegeneraci, tedy poškození mozku. Při akutní i chronické hyperamonémii klesá koncentrace aspartátu, případně i glutamátu v mozku (CNS). Avšak glutamát a aspartát jsou důležitými neuromediátory v CNS savců, váží se na proteiny a usměrňují tak elektrické napětí v CNS, synergicky s Mg-ionty. Takže již na buněčné úrovni je zřejmý určitý „synergismus“ při hyperamonémii a hypomagnezémii.
Propojení těchto dvou poruch již od příjmu krmiva lze znázornit tak (viz obrázek), že Mg-deficit se „promítá“ na dvě strany: jedním problémem je snížení využití amoniaku při ureagenezi v játrech a tím nepřímý vliv na „neurodegeneraci“(a), druhým problémem je přímý vliv na „neurotoxicitu“(b). Přitom u přežvýkavců je důležitým „společným bodem“ bou směrů bachorové prostředí, kde nemusí a nebo může být nadbytek čpavku (při nadbytku „mladých pícnin“…). Tyto pochody vyplývají z následujícího přehledu:
ad /a (neurodegenerace):
vyšší příjem bílkovin a rovněž i jejich relativní nadbytek při nižším příjmu sacharidů má u přežvýkavců zásadní vliv na zvýšení hladiny močoviny a následně amoniaku v krvi
v jaterních buňkách (hepatocytech) se amoniak „spotřebovává“ při syntéze močoviny v průběhu “ornitinového cyklu“ (při tzv.detoxifikaci amoniaku)
to však závisí na enzymu „karbamoyl-fosfatáze“, přičemž jeho aktivita závisí na koncentraci „N-acetylglutamátu“, ke které je nutná určitá koncentrace iontů Mg v mitochondriích hepatocytů
v závislosti na příjmu bílkovin krmiva se během dne „rytmicky“ zvyšuje a snižuje hladina močoviny v krvi, přičemž u „laktujících“ krav jsou tyto změny zvláště znatelné
pokud je amoniaku nadbytek, přechází z jater do krve a dostává se do tkání včetně tkáně nervové
hladina amoniaku v krvi se také zvyšuje při chronických a akutních onemocněních jater
vyšší hladina amoniaku v krvi je toxická pro CNS a vyvolává degenerativní změny
při encefalopatiích následkem akutní otravy amoniakem lze pozorovat letargii, už při koncentraci amoniaku v mozku na úrovni 750 μM/kg
u přežvýkavců se na rozdíl od ostatních savců určitý podíl přijatého hořčíku vstřebává již v bachoru, přičemž při nadbytku čpavku je využití hořčíku nižší (vytváření nerozpustného fosforečnanu hořečnato- amonného)
ad/b (neurotoxicita):
ionty Mg stabilizují vedení elektrických potenciálů na nervových synapsích a významně se uplatňují při neurochemických enzymatických funkcích
v milimolárních koncentracích jsou Mg ionty potřebné k usměrňování: aktivace „G- proteinů”, napětí na „kanálech vápníku” a napětí na iontových kanálech
Mg ionty mají tlumivý (inhibiční) vliv na uvolňování neuromediátorů na nervových spojeních
neuromediátory v CNS účinkují tak, že se váží na proteiny a tak aktivují (urychlují) nebo zpomalují (blokují) působení elektrického napětí (jednoduchým příkladem těchto vazeb je vazba na „G protein”)
důležitými neuromediátory v CNS savců jsou „excitační” aminokyseliny glutamát a aspartát, které jsou důležité pro excitační přenos na synapsích a vyvolávají určité interakce na určité receptory
nejdůležitějším z nich je ionotropní receptor„NMDA”, který také umožňuje permeabilitu Ca- iontů
zvýšená stimulace NMDA receptoru a dalších excitačních receptorů má za následek „neurotoxicitu” (poškození nervů), při zvýšeném „přílivu” Ca iontů do neuronů
Mg ionty působí jako ochrana proti této „neurodegeneraci”, projevující se konvulzemi (křečové záchvaty) u pokusných zvířat
tento protektivní (ochranný) mechanismus Mg iontů na „NMDA“ receptory spočívá v tom, že Mg ionty vstupují do iontových kanálů a blokují příliv dobře prostupných iontů, jako jsou ionty Ca
ionty Mg „soupeří” s účinkem Ca iontů již v místech „presynaptických” a tím znemožňují uvolnění příslušných neuromediátorů pod vlivem Ca iontů
tento mechanismus jako celek je označován jako „protikřečový” účinek Mg iontů
takže čím je vyšší koncentrace Ca iontů v neuronech, tím je vyšší pravděpodobnost, že se vyvolá ireversibilní ischemické poškození neuronu
ionty Mg „soupeří” s ionty vápníku na Ca-kanálech jak intracelulárně, tak na povrchu membrány
ionty Mg tlumí také intracelulárně účinek volných iontů Ca v mitochondriích a jsou určitou prevencí před uvolňováním iontů Ca z endoplazmatického retikula.
Zvláštnosti u přežvýkavců a změny v CNS při zkrmování jílku anglického
Onemocnění s tetanickými příznaky jsou typickým příkladem nedostatku hořčíku (Mg-deficitu). Avšak jen u skotu a ovcí (na rozdíl od jiných pokusných zvířat) bylo zjištěno, že poklesu koncentrace Mg v mozkomíšní- cerebrospinální tekutině (CSF) odpovídají i příznaky „hypomagnezemické” tetanie. U těchto druhů zvířat klesá koncentrace Mg v bederní CSF z normálních 0,9 mmol/l na 0,5 mmol/l (při tetanii), přičemž koncentrace Mg v bederní CSF je ovlivněna hladinou Mg v CSF mozku.
Při poklesu Mg v krvi je na nervosvalových spojeních tlumena cholinesteráza, takže se tam zvyšuje akumulace acetylcholinu. Indukují se tak kontrakce svalových vláken, což se jeví jako nejvíce pravděpodobný mechanismus tetanických křečí při Mg - deficitu. Při poklesu Ca v krvi se naopak koncentrace acelylcholinu na nervosvalových spojeních snižuje, čímž se znemožňuje přenos vzruchu a tím i činnost svalů (útrobních i kosterních). Vzhledem k tomu, že v buňkách tkání je koncentrace vápníku velmi nízká, stačí jen málo k tomu, aby se v nich koncentrace Ca výrazně zvýšila. To platí zejména pro buňky hladkých svalů (vnitřní útrobní „duté” orgány a srdce).
Podobné axonální degenerace známé při „hyperamonémii“ se však v letech 1965 až 1967 zjistily i při déletrvajícím onemocnění ovcí a skotu („reygrass staggers”), při spásání trávy s názvem „jílek anglický” (Lolium perenne). Tehdy však bylo zdůrazněno, že čím je onemocnění chroničtější, tím větší je pravděpodobnost výskytu morfologických změn (axonální degenerace) v CNS. Nervové příznaky jsou pozorovány i v případech, kdy při „reygrass staggers” nedochází k poškození CNS. V tomto případě jsou klinické příznaky onemocnění (potácivá chůze až tetanické křeče svalstva), reverzibilní (vratné) a po zhruba 3 týdnech od převedení na jinou pastvinu se zvířata uzdravují. Nervové příznaky tohoto onemocnění jsou pozorovány již od roku 1953 v souvislosti s přechodem zvířat na bujně rostoucí trávy (jílek anglický). Teprve až později (1958) bylo toto onemocnění na Novém Zélandu označeno jako „potácivost” při konzumaci jílku.
Zejména při dlouhodobém zkrmování jílku bylo zjištěno poškození Purkyňových buněk v mozečku. Tyto léze (poškození) jsou lokalizovány v nervové tkáni mozečku a jako „otoky“ ve shlucích přiléhají k vrstvě Purkyňových buněk (nervových vláken). Ta jsou v místě „zduření“ částečně myelinována, a tím poškozena. Avšak popisované léze nemusí být patognomické (příznačné) jen pro toto onemocnění, ale mohou se vyskytovat při působení mnoha dalších faktorů ve spojitosti s „vyčerpáním“ neuronového metabolismu. Podobná poškození mozečku byla zjištěna i při cereberální kortikální atrofii u jehňat, při pseudolipidóze u telat a při dalších poruchách v souvislosti se ztrátou Purkyňových buněk.
Opatrnost při zkrmování mladého jílku
Onemocnění „reygrass staggers” naznačuje, že při „monodietě“ z mladého porostu jílku jak ve formě nativní tak konzervované dochází k hyperamonémii, komplikované subklinickou hypomagnezemií. Tato nemoc je pozorována až od začátku 50.let, kdy se v oblastech s vyspělejším chovatelstvím začala uplatňovat vyšší intenzita minerálního NPK-hnojení. Takto popisovaný mechanismus lze u přežvýkavců zobrazit následovně:
ZDE UMÍSTIT OBRÁZEK
Popisek: V horní části obrázku je uvedeno působení „nedostatku“ hořčíku a ve spodní části je uvedeno působení „nadbytku“ bílkovin z krmné dávky. Při použití krmiva, které toto může vyvolávat (jílek anglický- uprostřed obrázku) dochází k patofyziologickým procesům (po stranách obrázku), vedoucím jednak k poruchám CNS (encefalopatie) a dále i k poruchám činnosti jater (hepatopatie). Nakonec se celý mechanismus Mg-deficitu a nadbytku bílkovin soustřeďuje přes „přerušované“ šipky do bodu, který jsme nazvali „BSE s otazníkem“. Přitom však další „přerušované“ šipky by mohly být vedeny do středu obrázku a to ze kteréhokoliv bodu patofyziologických procesů ( čímž se „ryegrass staggers“ komplikuje) a nebo mohou být vedeny naopak podle toho, jaké patofyziologické procesy může toto onemocnění vyvolávat.
MVDr. Josef Hlásný, CSc.
praktický veterinární lékař
Bludov
