S100-proteiner er en familie av lavmolekylære vevsspesifikke kalsiumbindende proteiner med en modulerende effekt som er involvert i mange fysiologiske prosesser i kroppen. Navnet karakteriserer evnen til forbindelser av denne gruppen til å oppløses fullstendig i en 100 % ammoniumsulfatløsning ved nøytrale pH-verdier.
For tiden er 25 representanter for denne familien kjent, som er karakteristiske for forskjellige vev. Denne funksjonen antyder at hjernespesifikke s100-proteiner er proteiner som er tilstede i hjerneceller og involvert i nevrofysiologiske prosesser.
Oppdagelseshistorikk
Det første s100-proteinet ble isolert i 1965 fra bovine hjerner av forskerne Moore og Gregor. Deretter ble proteiner fra denne familien funnet i pattedyr, fugler, krypdyr og mennesker. I utgangspunktet trodde man at s100 bare er tilstede i nervevevet, men med utviklingen av immunologiske metoder begynte man å finne proteiner fra denne gruppen i andre organer.
Generelle kjennetegn og topografi
Proteiner fra s100-familien finnes bare hos virveldyr og mennesker. Av de 25 proteinene i denne gruppen er 15 hjernespesifikke, hvorav de fleste produseres av astrogliaceller i CNS, men noen finnes også i nevroner.
Det er fastslått at 90 % av hele s100-fraksjonen i kroppen er oppløst i cellenes cytoplasma, 0,5 % er lokalisert i kjernen og 5-7 % er assosiert med membraner. En liten del av proteinet finnes i det ekstracellulære rommet, inkludert blod og cerebrospinalvæske.
Protein fra s100-gruppen finnes i mange organer (hud, lever, hjerte, milt osv.), men i hjernen er det hundre tusen ganger mer. Den høyeste konsentrasjonen er observert i lillehjernen. s100-proteinet produseres også aktivt i melanocytter (hudtumorceller). Dette har ført til bruk av denne forbindelsen som en vevsmarkør av ektodermal opprinnelse.
Kjemisk sett er s100-proteiner dimerer med en molekylvekt på 10-12 d alton. Disse proteinene er sure fordi de inneholder en stor mengde (opptil 30%) av glutaminsyre og asparaginsyreaminosyrerester. Sammensetningen av s100-molekyler inkluderer ikke fosfater, karbohydrater og lipider. Disse proteinene tåler temperaturer opp til 60 grader.
Struktur og romlig konformasjon
Strukturen til alle medlemmer av s100-familien er kuleproteiner. Sammensetningen av ett dimert molekyl inkluderer 2 polypeptider (alfa og beta), koblet til hverandre med ikke-kovalente bindinger.
De fleste medlemmer av familien er homodimerer dannet av to identiske underenheter, men det finnes også heterodimerer. Hvert polypeptid i s100-molekylet har et kalsiumbindende motiv k alt EF-hånden. Den er bygget i henhold til spiral-løkke-spir altypen.
s100-proteinet inneholder 4 α-helikale segmenter, en sentral hengselregion med variabel lengde, og to terminale variable domener (N og C).
Handlingsfunksjoner
S100-proteiner i seg selv har ikke enzymatisk aktivitet. Deres funksjon er basert på binding av kalsiumioner, som er involvert i mange intercellulære og intracellulære prosesser, inkludert signalering. Tilsetningen av Ca2+ til s100-molekylet fører til dets romlige omorganisering og åpningen av målproteinbindingssenteret, gjennom hvilken interaksjon med andre proteiner utføres.
S100 tilhører altså ikke proteiner hvis hovedoppgave er å regulere konsentrasjonen av Ca2+. Proteiner fra denne gruppen er signalkonverterende kalsiumavhengige biologisk aktive modulatorer som påvirker intracellulære og ekstracellulære prosesser gjennom binding til målproteiner. Nevrotransmittere kan også fungere som sistnevnte, som er årsaken til påvirkningen av s100 på overføringen av nerveimpulser.
For øyeblikket har det blitt avslørt at sink- og/eller kobberioner fungerer som regulatorer for noen s100 i stedet for Ca2+. Tilsetning av sistnevnte kan både direkte påvirke aktiviteten til proteinet og endre dets affinitet for kalsium.
Functions
Et fullstendig bilde av den biologiske rollen til hjernespesifikke s100-proteiner i kroppen eksisterer ennå ikke. Likevel ble deltakelsen av proteiner fra denne gruppen i følgende prosesser avslørt:
- regulering av metabolske reaksjoner i nervevev;
- DNA-replikering;
- uttrykk for genetisk informasjon;
- glialcelleproliferasjon;
- beskyttelse mot oksidativ (oksygenrelatert) celleskade;
- differensiering av umodne nevroner;
- nevroners død gjennom apoptose;
- cytoskjelettdynamikk;
- fosforylering og sekresjon;
- overføring av en nerveimpuls;
- regulering av cellesyklusen.
Avhengig av art og lokalisering, kan hjernespesifikke s100-proteiner ha både intracellulære og ekstracellulære effekter. Effekten av noen proteiner er konsentrasjonsavhengig. Dermed viser det velkjente proteinet s100B ved norm alt innhold nevrotrofisk aktivitet, og ved forhøyede nivåer - nevrotoksisk.
Ekstracellulære hjernespesifikke s100-proteiner kan være involvert i inflammatoriske responser, regulere glial- og neuronal differensiering og utløse apoptose (programmert celledød). Betydningen av s100 ble bevist i et in vitro-eksperiment der nevroner ikke overlevde uten tilstedeværelse avdette proteinet.
Diagnostisk verdi s100
Den diagnostiske verdien av s100 er basert på forholdet mellom konsentrasjonen i blodserum (eller cerebrospinalvæske) med CNS-patologier og onkologiske sykdommer. Det er fastslått at når gliaceller er skadet, kommer dette proteinet inn i det ekstracellulære rommet, hvorfra det kommer inn i cerebrospinalvæsken og deretter inn i blodet. På grunnlag av en økning i konsentrasjonen av s100 i serum kan man således trekke en konklusjon om en rekke hjernepatologier. Forholdet mellom innholdet av dette proteinet i blodet og sykdommer i sentralnervesystemet er eksperimentelt bekreftet.
Å øke konsentrasjonen av s100 i ekstracellulære væsker bly ikke bare på grunn av ødeleggelsen av cellulære barrierer som syntetiserer disse proteincellene. Den første responsen på mange hjernepatologier er den såk alte glialresponsen, hvorav en del er en økning i intensiteten av s100-sekresjon fra astrocytter. En økning i innholdet av dette proteinet i blodet kan også indikere et brudd på blod-hjerne-barrieren.
Overvåking av nivået til s100 lar deg vurdere graden av hjerneskade, som er av stor betydning for medisinsk prognose. Det diagnostiske forholdet mellom mengden av dette proteinet og nevropatologi ligner korrelasjonen av konsentrasjonen av c-reaktivt protein med systemisk betennelse.
Bruk som tumormarkør
S100-proteinet begynte å bli brukt som tumormarkør tidlig på 1980-tallet. Foreløpig er denne metoden effektiv for tidlig påvisning av kreft, tilbakefall eller metastaser. Oftest brukes s100 idiagnostisere melanom eller nevroblastom.
Det er nødvendig å skille mellom når dette proteinet analyseres for å oppdage CNS-patologier eller andre sykdommer, og når det brukes til å oppdage kreft. Hvis orienteringen går spesifikt til oncomarker, bør dekodingen av s100-proteinet også ta hensyn til andre mulige årsaker til økningen i konsentrasjonen av teststoffet i blodet. Når du tolker resultatene, pass på å være oppmerksom på analysemetoden, siden grensene for referanseintervallet (normale indikatorer) avhenger av den.
Den største ulempen med s100-markøren er dens lave selektivitet, siden en økning i konsentrasjonen av dette proteinet i blodet og CSF kan være assosiert med mange patologier, ikke nødvendigvis av kreftkarakter. Derfor kan ikke s100-proteinet gis en avgjørende diagnostisk verdi. Likevel har dette proteinet vist seg som en ledsagerkreftmarkør.
tilstedeværelsesnivå i blodserum
Norm alt bør s100-protein være tilstede i serum i en mengde på mindre enn 0,105 µg/l. Denne verdien tilsvarer den øvre konsentrasjonsgrensen hos en frisk person. Overskridelse av det tillatte nivået (DL) s100 kan indikere:
- CP;
- hjerneskade;
- utvikling av malignt melanom (eller dets tilbakefall);
- graviditet;
- neuroblastoma;
- dermatomyositis;
- dekker store områder med brannskader.
Proteinnivåer kan også øke ved stress eller langvarig eksponeringkroppen i den ultrafiolette sonen. Konsentrasjonen i blodet bestemmes av passende analyse.
Deteksjon i kroppen
Det er flere måter å oppdage tilstedeværelsen av s100 i serum, inkludert:
- immunradiometrisk analyse (IRMA);
- massespektroskopi;
- western blot;
- ELISA (enzymimmunanalyse);
- elektrokjemiluminescens;
- kvantitativ PCR.
Alle disse analysemetodene er svært sensitive og tillater svært nøyaktig bestemmelse av det kvantitative innholdet i s100. Siden dette proteinet har en kort halveringstid (30 minutter), er høye serumkonsentrasjoner bare mulig med konstant tilførsel fra sykt vev.
I klinisk diagnostikk brukes oftest en automatisert elektrokjemiluminescerende immunanalyse for s100-proteinet. Studien kombinerer bruk av antistoffer mot et påvisbart protein med lysmarkering. Enheten bestemmer konsentrasjonen s100 ved intensiteten av kjemiluminescerende stråling.
Antistoffer mot protein s100
I medisin har antistoffer mot s100-proteinet 2 praktiske anvendelsesområder:
- diagnostisk - brukes i immunologiske metoder for å oppdage konsentrasjonen av dette proteinet i serum eller CSF (i dette tilfellet er s100 et antigen);
- terapeutisk - innføring av antistoffer i kroppen brukes i behandlingen av visse sykdommer.
Antistoffer utøver sin effekt gjennom moduleringeffekter på s100-proteiner. Et velkjent medikament på dette grunnlaget er Tenoten. Antistoffer mot s100 har en gunstig effekt på nervesystemet, forbedrer impulsoverføring. I tillegg er slike legemidler i stand til å stoppe de symptomatiske manifestasjonene av forstyrrelser i den autonome funksjonen i fordøyelsessystemet.
