Οι πρωτεΐνες S100 είναι μια οικογένεια πρωτεϊνών χαμηλού μοριακού βάρους ειδικών για ιστούς που δεσμεύουν το ασβέστιο με ρυθμιστική δράση που εμπλέκονται σε πολλές φυσιολογικές διεργασίες στο σώμα. Το όνομα χαρακτηρίζει την ικανότητα των ενώσεων αυτής της ομάδας να διαλύονται πλήρως σε διάλυμα 100% θειικού αμμωνίου σε ουδέτερες τιμές pH.
Επί του παρόντος, είναι γνωστοί 25 εκπρόσωποι αυτής της οικογένειας, οι οποίοι είναι χαρακτηριστικά διαφορετικών ιστών. Αυτό το χαρακτηριστικό υποδηλώνει ότι οι ειδικές για τον εγκέφαλο πρωτεΐνες s100 είναι πρωτεΐνες που υπάρχουν στα εγκεφαλικά κύτταρα και εμπλέκονται σε νευροφυσιολογικές διεργασίες.
Ιστορικό ανακάλυψης
Η πρώτη πρωτεΐνη s100 απομονώθηκε το 1965 από εγκεφάλους βοοειδών από τους επιστήμονες Moore και Gregor. Στη συνέχεια, πρωτεΐνες αυτής της οικογένειας βρέθηκαν σε θηλαστικά, πτηνά, ερπετά και ανθρώπους. Αρχικά, θεωρήθηκε ότι το s100 υπάρχει μόνο στον νευρικό ιστό, αλλά με την ανάπτυξη ανοσολογικών μεθόδων, πρωτεΐνες αυτής της ομάδας άρχισαν να βρίσκονται σε άλλα όργανα.
Γενικά χαρακτηριστικά και τοπογραφία
Πρωτεΐνες της οικογένειας s100 υπάρχουν μόνο σε σπονδυλωτά και ανθρώπους. Από τις 25 πρωτεΐνες αυτής της ομάδας, οι 15 είναι ειδικές για τον εγκέφαλο, οι περισσότερες από τις οποίες παράγονται από αστρογλοιακά κύτταρα στο ΚΝΣ, αλλά μερικές υπάρχουν επίσης σε νευρώνες.
Έχει διαπιστωθεί ότι το 90% ολόκληρου του κλάσματος s100 στο σώμα είναι διαλυμένο στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων, το 0,5% εντοπίζεται στον πυρήνα και το 5-7% σχετίζεται με τις μεμβράνες. Ένα μικρό μέρος της πρωτεΐνης βρίσκεται στον εξωκυτταρικό χώρο, συμπεριλαμβανομένου του αίματος και του εγκεφαλονωτιαίου υγρού.
Η πρωτεΐνη της ομάδας s100 υπάρχει σε πολλά όργανα (δέρμα, συκώτι, καρδιά, σπλήνα, κ.λπ.), αλλά στον εγκέφαλο είναι εκατό χιλιάδες φορές μεγαλύτερη. Η υψηλότερη συγκέντρωση παρατηρείται στην παρεγκεφαλίδα. Η πρωτεΐνη s100 παράγεται επίσης ενεργά στα μελανοκύτταρα (κύτταρα όγκου δέρματος). Αυτό οδήγησε στη χρήση αυτής της ένωσης ως δείκτη ιστού εξωδερμικής προέλευσης.
Χημικά, οι πρωτεΐνες s100 είναι διμερή με μοριακό βάρος 10-12 d alton. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι όξινες επειδή περιέχουν μεγάλη ποσότητα (έως 30%) υπολειμμάτων γλουταμικού και ασπαρτικού αμινοξέος. Η σύνθεση των μορίων s100 δεν περιλαμβάνει φωσφορικά άλατα, υδατάνθρακες και λιπίδια. Αυτές οι πρωτεΐνες αντέχουν σε θερμοκρασίες έως και 60 βαθμούς.
Δομή και χωρική διαμόρφωση
Η δομή όλων των μελών της οικογένειας s100 είναι σφαιρικές πρωτεΐνες. Η σύνθεση ενός διμερούς μορίου περιλαμβάνει 2 πολυπεπτίδια (άλφα και βήτα), συνδεδεμένα μεταξύ τους με μη ομοιοπολικούς δεσμούς.
Τα περισσότερα μέλη της οικογένειας είναι ομοδιμερή που σχηματίζονται από δύο πανομοιότυπες υπομονάδες, αλλά υπάρχουν και ετεροδιμερή. Κάθε πολυπεπτίδιο εντός του μορίου s100 έχει ένα μοτίβο δέσμευσης ασβεστίου που ονομάζεται χέρι EF. Είναι κατασκευασμένο σύμφωνα με τον τύπο spiral-loop-spiral.
Η πρωτεΐνη s100 περιέχει 4 α-έλικα τμήματα, μια κεντρική περιοχή άρθρωσης μεταβλητού μήκους και δύο τερματικούς μεταβλητούς τομείς (N και C).
Λειτουργίες δράσης
Οι ίδιες οι πρωτεΐνεςS100 δεν έχουν ενζυματική δράση. Η λειτουργία τους βασίζεται στη δέσμευση ιόντων ασβεστίου, τα οποία εμπλέκονται σε πολλές διακυτταρικές και ενδοκυτταρικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της σηματοδότησης. Η προσθήκη Ca2+ στο μόριο s100 οδηγεί στη χωρική αναδιάταξή του και το άνοιγμα του κέντρου δέσμευσης πρωτεϊνών στόχου, μέσω του οποίου αλληλεπιδρά με διεξάγονται άλλες πρωτεΐνες.
Έτσι, οι s100 δεν ανήκουν σε πρωτεΐνες των οποίων το κύριο καθήκον είναι να ρυθμίζουν τη συγκέντρωση του Ca2+. Οι πρωτεΐνες αυτής της ομάδας είναι βιολογικά ενεργοί ρυθμιστές που εξαρτώνται από το ασβέστιο που μετατρέπουν σήματα και επηρεάζουν τις ενδοκυτταρικές και εξωκυτταρικές διεργασίες μέσω της δέσμευσης σε πρωτεΐνες στόχους. Οι νευροδιαβιβαστές μπορούν επίσης να λειτουργήσουν ως τελευταίοι, γεγονός που είναι ο λόγος για την επίδραση του s100 στη μετάδοση των νευρικών ερεθισμάτων.
Επί του παρόντος, έχει αποκαλυφθεί ότι τα ιόντα ψευδάργυρου και/ή χαλκού δρουν ως ρυθμιστές για ορισμένα s100 αντί για Ca2+. Η προσθήκη της τελευταίας μπορεί να επηρεάσει άμεσα τη δραστηριότητα της πρωτεΐνης και να αλλάξει τη συγγένειά της για το ασβέστιο.
Λειτουργίες
Δεν υπάρχει ακόμη πλήρης εικόνα του βιολογικού ρόλου των ειδικών για τον εγκέφαλο πρωτεϊνών s100 στο σώμα. Ωστόσο, αποκαλύφθηκε η συμμετοχή των πρωτεϊνών αυτής της ομάδας στις ακόλουθες διαδικασίες:
- ρύθμιση μεταβολικών αντιδράσεων του νευρικού ιστού;
- αντιγραφή DNA;
- έκφραση γενετικών πληροφοριών;
- πολλαπλασιασμός γλοιακών κυττάρων;
- προστασία από οξειδωτική (σχετιζόμενη με το οξυγόνο) κυτταρική βλάβη;
- διαφοροποίηση ανώριμων νευρώνων;
- θάνατος νευρώνων μέσω απόπτωσης;
- δυναμική κυτταροσκελετού;
- φωσφορυλίωση και έκκριση;
- μετάδοση νευρικής ώθησης;
- ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου.
Ανάλογα με το είδος και τον εντοπισμό, οι ειδικές για τον εγκέφαλο πρωτεΐνες s100 μπορούν να έχουν τόσο ενδοκυτταρικές όσο και εξωκυτταρικές επιδράσεις. Η επίδραση ορισμένων πρωτεϊνών εξαρτάται από τη συγκέντρωση. Έτσι, η γνωστή πρωτεΐνη s100B σε φυσιολογικό περιεχόμενο παρουσιάζει νευροτροφική δραστηριότητα και σε υψηλά επίπεδα - νευροτοξική.
Εξωκυτταρικές ειδικές για τον εγκέφαλο πρωτεΐνες s100 μπορεί να εμπλέκονται σε φλεγμονώδεις αποκρίσεις, να ρυθμίζουν τη γλοιακή και τη νευρωνική διαφοροποίηση και να προκαλούν απόπτωση (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος). Η σημασία του s100 αποδείχθηκε σε ένα πείραμα in vitro στο οποίο οι νευρώνες δεν επιβίωσαν χωρίς την παρουσίααυτή η πρωτεΐνη.
Διαγνωστική τιμή s100
Η διαγνωστική αξία του s100 βασίζεται στη σχέση της συγκέντρωσής του στον ορό του αίματος (ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό) με παθολογίες του ΚΝΣ και ογκολογικές παθήσεις. Έχει διαπιστωθεί ότι όταν τα νευρογλοιακά κύτταρα υποστούν βλάβη, η πρωτεΐνη αυτή εισέρχεται στον εξωκυττάριο χώρο, από όπου εισέρχεται στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό και στη συνέχεια στο αίμα. Έτσι, με βάση την αύξηση της συγκέντρωσης του s100 στον ορό, μπορεί να εξαχθεί ένα συμπέρασμα για μια σειρά από παθολογίες του εγκεφάλου. Η σχέση μεταξύ της περιεκτικότητας αυτής της πρωτεΐνης στο αίμα και παθήσεων του κεντρικού νευρικού συστήματος έχει επιβεβαιωθεί πειραματικά.
Η αύξηση της συγκέντρωσης του s100 στα εξωκυτταρικά υγρά οδηγεί όχι μόνο λόγω της καταστροφής των κυτταρικών φραγμών που συνθέτουν αυτά τα πρωτεϊνικά κύτταρα. Η πρώτη απάντηση σε πολλές παθολογίες του εγκεφάλου είναι η λεγόμενη γλοιακή απόκριση, μέρος της οποίας είναι η αύξηση της έντασης της έκκρισης s100 από τα αστροκύτταρα. Η αύξηση της περιεκτικότητας αυτής της πρωτεΐνης στο αίμα μπορεί επίσης να υποδηλώνει παραβίαση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού.
Η παρακολούθηση του επιπέδου του s100 σάς επιτρέπει να εκτιμήσετε τον βαθμό της εγκεφαλικής βλάβης, ο οποίος έχει μεγάλη σημασία στην ιατρική πρόγνωση. Η διαγνωστική σχέση μεταξύ της ποσότητας αυτής της πρωτεΐνης και της νευροπαθολογίας μοιάζει με τη συσχέτιση της συγκέντρωσης της c-αντιδρώσας πρωτεΐνης με τη συστηματική φλεγμονή.
Χρήση ως δείκτης όγκου
Η πρωτεΐνη s100 άρχισε να χρησιμοποιείται ως δείκτης όγκου στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Επί του παρόντος, αυτή η μέθοδος είναι αποτελεσματική για την έγκαιρη ανίχνευση καρκίνου, υποτροπής ή μετάστασης. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται το s100διάγνωση μελανώματος ή νευροβλαστώματος.
Είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ του πότε αυτή η πρωτεΐνη αναλύεται για την ανίχνευση παθολογιών του ΚΝΣ ή άλλων ασθενειών και πότε χρησιμοποιείται για την ανίχνευση καρκίνου. Εάν ο προσανατολισμός πηγαίνει ειδικά στον oncomarker, η αποκωδικοποίηση της πρωτεΐνης s100 θα πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη άλλους πιθανούς λόγους για την αύξηση της συγκέντρωσης της ελεγχόμενης ουσίας στο αίμα. Κατά την ερμηνεία των αποτελεσμάτων, φροντίστε να προσέχετε τη μέθοδο ανάλυσης, καθώς τα όρια του διαστήματος αναφοράς (κανονικοί δείκτες) εξαρτώνται από αυτήν.
Το κύριο μειονέκτημα του δείκτη s100 είναι η χαμηλή εκλεκτικότητά του, καθώς η αύξηση της συγκέντρωσης αυτής της πρωτεΐνης στο αίμα και στο ΕΝΥ μπορεί να σχετίζεται με πολλές παθολογίες, όχι απαραίτητα καρκινικής φύσης. Επομένως, η πρωτεΐνη s100 δεν μπορεί να έχει αποφασιστική διαγνωστική αξία. Ωστόσο, αυτή η πρωτεΐνη έχει αποδειχθεί ως συνοδός καρκινικός δείκτης.
Επίπεδο παρουσίας στον ορό αίματος
Κανονικά, η πρωτεΐνη s100 θα πρέπει να υπάρχει στον ορό σε ποσότητα μικρότερη από 0,105 μg/l. Αυτή η τιμή αντιστοιχεί στο ανώτατο όριο συγκέντρωσης σε ένα υγιές άτομο. Η υπέρβαση του επιτρεπόμενου επιπέδου (DL) s100 μπορεί να υποδηλώνει:
- CP;
- εγκεφαλικός τραυματισμός;
- ανάπτυξη κακοήθους μελανώματος (ή υποτροπής του);
- εγκυμοσύνη;
- νευροβλάστωμα;
- δερματομυοσίτιδα;
- καλύπτουν μεγάλες περιοχές εγκαυμάτων.
Τα επίπεδα πρωτεΐνης μπορούν επίσης να αυξηθούν με το στρες ή την παρατεταμένη έκθεσησώμα στη ζώνη υπεριώδους. Η συγκέντρωση στο αίμα προσδιορίζεται με την κατάλληλη ανάλυση.
Ανίχνευση στο σώμα
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι ανίχνευσης της παρουσίας s100 στον ορό, όπως:
- ανοσοραδιομετρικός προσδιορισμός (IRMA);
- φασματοσκοπία μάζας;
- γουέστερν κηλίδα;
- ELISA (ενζυμική ανοσοδοκιμασία);
- ηλεκτροχημειοφωταύγεια;
- ποσοτική PCR.
Όλες αυτές οι αναλυτικές μέθοδοι είναι εξαιρετικά ευαίσθητες και επιτρέπουν πολύ ακριβή προσδιορισμό της ποσοτικής περιεκτικότητας του s100. Δεδομένου ότι αυτή η πρωτεΐνη έχει σύντομο χρόνο ημιζωής (30 λεπτά), οι υψηλές συγκεντρώσεις στον ορό είναι δυνατές μόνο με σταθερή παροχή από άρρωστους ιστούς.
Στην κλινική διάγνωση, χρησιμοποιείται συχνότερα ένας αυτοματοποιημένος ανοσοπροσδιορισμός ηλεκτροχημιφωταύγειας για την πρωτεΐνη s100. Η μελέτη συνδυάζει τη χρήση αντισωμάτων σε μια ανιχνεύσιμη πρωτεΐνη με φωτεινή σήμανση. Η συσκευή προσδιορίζει τη συγκέντρωση s100 από την ένταση της ακτινοβολίας χημειοφωταύγειας.
Αντισώματα έναντι της πρωτεΐνης s100
Στην ιατρική, τα αντισώματα κατά της πρωτεΐνης s100 έχουν 2 τομείς πρακτικής εφαρμογής:
- διαγνωστικό - χρησιμοποιείται σε ανοσολογικές μεθόδους για την ανίχνευση της συγκέντρωσης αυτής της πρωτεΐνης στον ορό ή το ΕΝΥ (στην περίπτωση αυτή, το s100 είναι ένα αντιγόνο);
- θεραπευτικό - η εισαγωγή αντισωμάτων στο σώμα χρησιμοποιείται για τη θεραπεία ορισμένων ασθενειών.
Τα αντισώματα ασκούν την επίδρασή τους μέσω της διαμόρφωσηςεπιδράσεις στις πρωτεΐνες s100. Ένα πολύ γνωστό φάρμακο σε αυτή τη βάση είναι το Tenoten. Τα αντισώματα στο s100 έχουν ευεργετική επίδραση στο νευρικό σύστημα, βελτιώνουν τη μετάδοση των παλμών. Επιπλέον, τέτοια φάρμακα είναι σε θέση να σταματήσουν τις συμπτωματικές εκδηλώσεις διαταραχών της αυτόνομης λειτουργίας στο πεπτικό σύστημα.
