Al igual que la ECJ clásica, el examen histológico de biopsias cerebrales y muestras post mortem de pacientes con la nueva variante de ECJ ha revelado la presencia de vacuolación espongiforme, pérdida neuronal y astrocitosis. Estos cambios son más evidentes en los ganglios basales y el tálamo, con afectación focal del cerebro y el cerbelo.
Sin embargo, a diferencia de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob clásica, en la que aparecen placas en un 5% de los casos, la presencia de placas de tipo kuru fue constante entre los casos de la nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob examinados.
La inmunocitoquímica para la proteína priónica PrP, muestra una fuerte tinción de las placas, pero también revela la presencia de PrP en forma de pequeñas placas alrededor de pequeñas neuronas en el cerebro y el cerebelo, en áreas del cerebro donde el cambio espongiforme no estaba presente.
Todos los casos definitivos de vECJ se han dado en homocigotos de metionina en el codón 129 del gen de la proteína priónica.
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