โปรตีนจำเพาะสมอง s100: มันคืออะไร?

2024 ผู้เขียน: Curtis Blomfield | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 21:38

S100 โปรตีนคือกลุ่มของโปรตีนที่จับกับแคลเซียมเฉพาะเนื้อเยื่อที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ โดยมีผลการปรับซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางสรีรวิทยาหลายอย่างในร่างกาย ชื่อนี้แสดงถึงความสามารถของสารประกอบในกลุ่มนี้ในการละลายอย่างสมบูรณ์ในสารละลายแอมโมเนียมซัลเฟต 100% ที่ค่า pH เป็นกลาง

ปัจจุบันรู้จักตัวแทน 25 คน ซึ่งเป็นลักษณะของเนื้อเยื่อต่างๆ คุณลักษณะนี้แนะนำว่าโปรตีน s100 ที่จำเพาะต่อสมองเป็นโปรตีนที่มีอยู่ในเซลล์สมองและเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางสรีรวิทยา

ประวัติการค้นพบ

โปรตีน s100 ตัวแรกถูกแยกในปี 1965 จากสมองของวัวโดยนักวิทยาศาสตร์ Moore และ Gregor ต่อมาพบโปรตีนในวงศ์นี้ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นก สัตว์เลื้อยคลาน และมนุษย์ ในขั้นต้น เชื่อกันว่า s100 มีเฉพาะในเนื้อเยื่อประสาท แต่ด้วยการพัฒนาวิธีภูมิคุ้มกัน โปรตีนของกลุ่มนี้จึงเริ่มพบในอวัยวะอื่นๆ

ลักษณะทั่วไปและภูมิประเทศ

โปรตีนในตระกูล s100 มีอยู่ในสัตว์มีกระดูกสันหลังและมนุษย์เท่านั้น จากโปรตีน 25 ชนิดในกลุ่มนี้ มี 15 ชนิดที่จำเพาะต่อสมอง ซึ่งส่วนใหญ่ผลิตโดยเซลล์ astroglial ในระบบประสาทส่วนกลาง แต่บางชนิดก็มีอยู่ในเซลล์ประสาทเช่นกัน

เป็นที่ยอมรับแล้วว่า 90% ของเศษส่วนของ s100 ทั้งหมดในร่างกายถูกละลายในไซโตพลาสซึมของเซลล์ 0.5% ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในนิวเคลียสและ 5-7% เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนส่วนเล็กๆ ที่พบในเซลล์นอกเซลล์ รวมทั้งเลือดและน้ำไขสันหลัง

โปรตีนของกลุ่ม s100 มีอยู่ในหลายอวัยวะ (ผิวหนัง ตับ หัวใจ ม้าม ฯลฯ) แต่ในสมองมีมากกว่าแสนเท่า พบความเข้มข้นสูงสุดในซีรีเบลลัม โปรตีน s100 ยังถูกผลิตอย่างแข็งขันในเมลาโนไซต์ (เซลล์เนื้องอกผิวหนัง) สิ่งนี้นำไปสู่การใช้สารนี้เป็นเครื่องหมายเนื้อเยื่อของแหล่งกำเนิด ectodermal

ในทางเคมี โปรตีน s100 เป็นไดเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 10-12 ดัลตัน โปรตีนเหล่านี้เป็นกรดเนื่องจากมีกลูตามิกและกรดอะมิโนแอสปาร์ติกตกค้างจำนวนมาก (มากถึง 30%) องค์ประกอบของโมเลกุล s100 ไม่รวมถึงฟอสเฟต คาร์โบไฮเดรต และไขมัน โปรตีนเหล่านี้สามารถทนต่ออุณหภูมิได้ถึง 60 องศา

โครงสร้างและโครงสร้างเชิงพื้นที่

โครงสร้างของสมาชิกทุกคนในตระกูล s100 เป็นโปรตีนทรงกลม องค์ประกอบของโมเลกุลไดเมอร์หนึ่งโมเลกุลประกอบด้วยพอลิเปปไทด์ 2 ตัว (อัลฟาและเบตา) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์

สมาชิกในครอบครัวส่วนใหญ่เป็นโฮโมไดเมอร์ที่เกิดจากหน่วยย่อยที่เหมือนกันสองหน่วย แต่ก็มีเฮเทอโรไดเมอร์ด้วย แต่ละโพลีเปปไทด์ภายในโมเลกุล s100 มีแรงจูงใจในการจับแคลเซียมที่เรียกว่ามือ EF มันถูกสร้างขึ้นตามประเภทเกลียว-วง-เกลียว

โปรตีน s100 ประกอบด้วยเซ็กเมนต์ α-helical 4 ส่วน บริเวณบานพับตรงกลางที่มีความยาวผันแปรได้ และโดเมนที่แปรผันได้สองโดเมน (N และ C)

คุณลักษณะของการกระทำ

S100 โปรตีนเองไม่มีการทำงานของเอนไซม์ การทำงานของพวกมันขึ้นอยู่กับการจับกันของแคลเซียมไอออน ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการระหว่างเซลล์และภายในเซลล์หลายอย่าง รวมถึงการส่งสัญญาณ การเพิ่ม Ca^{2+ ลงในโมเลกุล s100 นำไปสู่การจัดเรียงเชิงพื้นที่ใหม่ และการเปิดศูนย์จับโปรตีนเป้าหมาย ผ่านการโต้ตอบกับ โปรตีนอื่นๆ ถูกดำเนินการ}

ดังนั้น s100 จึงไม่อยู่ในโปรตีนที่มีหน้าที่ควบคุมความเข้มข้นของ Ca^{2+ โปรตีนของกลุ่มนี้เป็นตัวปรับสัญญาณที่แปลงสัญญาณที่ใช้งานทางชีวภาพที่ขึ้นกับแคลเซียมซึ่งส่งผลต่อกระบวนการภายในเซลล์และนอกเซลล์ผ่านการผูกมัดกับโปรตีนเป้าหมาย สารสื่อประสาทยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวหลัง ซึ่งเป็นสาเหตุของอิทธิพลของ s100 ที่มีต่อการส่งกระแสประสาท}

ปัจจุบันมีการเปิดเผยว่าสังกะสีและ/หรือไอออนของทองแดงทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมสำหรับ s100 บางตัวแทนที่จะเป็น Ca²+^{การเพิ่มอย่างหลังสามารถส่งผลโดยตรงต่อการทำงานของโปรตีนและเปลี่ยนความสัมพันธ์ของแคลเซียมกับแคลเซียม}

ฟังก์ชั่น

ยังไม่มีภาพที่สมบูรณ์ของบทบาททางชีวภาพของโปรตีน s100 ที่จำเพาะต่อสมองในร่างกาย อย่างไรก็ตาม การมีส่วนร่วมของโปรตีนของกลุ่มนี้ในกระบวนการดังต่อไปนี้ถูกเปิดเผย:

• การควบคุมปฏิกิริยาการเผาผลาญของเนื้อเยื่อประสาท
• การจำลองดีเอ็นเอ
• การแสดงออกของข้อมูลทางพันธุกรรม
• การแพร่กระจายของเซลล์เกลีย
• ป้องกันความเสียหายของเซลล์ออกซิเดชัน (ที่เกี่ยวข้องกับออกซิเจน)
• ความแตกต่างของเซลล์ประสาทที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ;
• เซลล์ประสาทตายด้วยกระบวนการอะพอพโทซิส
• การเปลี่ยนแปลงของโครงร่างโครงกระดูก;
• ฟอสโฟรีเลชั่นและการหลั่ง;
• การส่งสัญญาณของเส้นประสาท
• ระเบียบของวัฏจักรเซลล์

โปรตีน s100 ที่จำเพาะต่อสมองอาจมีทั้งผลกระทบภายในเซลล์และนอกเซลล์ ผลของโปรตีนบางชนิดขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ดังนั้น โปรตีน s100B ที่รู้จักกันดีในระดับปกติจึงแสดงกิจกรรมเกี่ยวกับระบบประสาท และในระดับที่สูง - พิษต่อระบบประสาท

โปรตีน s100 ที่จำเพาะต่อสมองนอกเซลล์อาจเกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อการอักเสบ ควบคุมความแตกต่างของเกลียและเส้นประสาท และกระตุ้นการตายของเซลล์ (โปรแกรมเซลล์ตาย) ความสำคัญของ s100 ได้รับการพิสูจน์ในการทดลองในหลอดทดลอง โดยที่เซลล์ประสาทไม่สามารถอยู่รอดได้หากไม่มีโปรตีนนี้

ค่าวินิจฉัย s100

ค่าการวินิจฉัยของ s100 ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของความเข้มข้นในเลือด (หรือน้ำไขสันหลัง) กับพยาธิสภาพของระบบประสาทส่วนกลางและโรคมะเร็ง เป็นที่ยอมรับกันว่าเมื่อเซลล์เกลียได้รับความเสียหาย โปรตีนนี้จะเข้าสู่พื้นที่นอกเซลล์ จากนั้นจะเข้าสู่น้ำไขสันหลังและเข้าสู่กระแสเลือด ดังนั้นบนพื้นฐานของการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ s100 ในซีรั่มจึงสามารถสรุปเกี่ยวกับโรคทางสมองจำนวนหนึ่งได้ ความสัมพันธ์ระหว่างเนื้อหาของโปรตีนในเลือดกับโรคของระบบประสาทส่วนกลางได้รับการยืนยันจากการทดลองแล้ว

เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของ s100 ในของเหลวนอกเซลล์ ไม่เพียงแต่จะนำไปสู่การทำลายสิ่งกีดขวางของเซลล์ที่สังเคราะห์เซลล์โปรตีนนี้ การตอบสนองครั้งแรกต่อพยาธิสภาพของสมองหลายอย่างคือสิ่งที่เรียกว่าการตอบสนองของเกลีย ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นการเพิ่มความเข้มข้นของการหลั่ง s100 โดยแอสโทรไซต์ การเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของโปรตีนนี้ในเลือดอาจบ่งบอกถึงการละเมิดอุปสรรคเลือดและสมอง

การตรวจสอบระดับ s100 ช่วยให้คุณประเมินระดับความเสียหายของสมอง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพยากรณ์ทางการแพทย์ ความสัมพันธ์ในการวินิจฉัยระหว่างปริมาณของโปรตีนนี้กับพยาธิวิทยาทางระบบประสาทคล้ายกับความสัมพันธ์ของความเข้มข้นของโปรตีน c-reactive กับการอักเสบทั่วร่างกาย

ใช้เป็นเครื่องหมายเนื้องอก

โปรตีน s100 เริ่มถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้เนื้องอกในต้นทศวรรษ 1980 ปัจจุบัน วิธีนี้มีประสิทธิภาพในการตรวจหามะเร็งในระยะเริ่มต้น การกลับเป็นซ้ำ หรือการแพร่กระจายของมะเร็ง ส่วนใหญ่มักใช้ s100 ในวินิจฉัยมะเร็งผิวหนังหรือมะเร็งนิวโรบลาสโตมา

จำเป็นต้องแยกความแตกต่างระหว่างเวลาที่วิเคราะห์โปรตีนนี้เพื่อตรวจหาพยาธิสภาพของระบบประสาทส่วนกลางหรือโรคอื่นๆ และเมื่อนำมาใช้เพื่อตรวจหามะเร็ง หากการวางแนวไปที่ผู้ตรวจพบโดยเฉพาะ การถอดรหัสโปรตีน s100 ควรคำนึงถึงสาเหตุที่เป็นไปได้อื่น ๆ สำหรับการเพิ่มความเข้มข้นของสารทดสอบในเลือดด้วย เมื่อแปลผลต้องแน่ใจว่าได้ให้ความสนใจกับวิธีการวิเคราะห์เนื่องจากขอบเขตของช่วงอ้างอิง (ตัวบ่งชี้ปกติ) ขึ้นอยู่กับมัน

ข้อเสียเปรียบหลักของเครื่องหมาย s100 คือการเลือกสรรที่ต่ำ เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของโปรตีนในเลือดและ CSF อาจสัมพันธ์กับพยาธิสภาพต่างๆ มากมาย ไม่จำเป็นต้องมีลักษณะเป็นมะเร็ง ดังนั้น โปรตีน s100 จึงไม่สามารถให้ค่าการวินิจฉัยที่เด็ดขาดได้ อย่างไรก็ตาม โปรตีนนี้ได้พิสูจน์ตัวเองว่าเป็นตัวบ่งชี้มะเร็งร่วม

ระดับซีรั่มในเลือด

โดยปกติ โปรตีน s100 ควรมีอยู่ในซีรัมในปริมาณที่น้อยกว่า 0.105 µg/l ค่านี้สอดคล้องกับขีด จำกัด สูงสุดของความเข้มข้นในบุคคลที่มีสุขภาพดี เกินระดับที่อนุญาต (DL) s100 อาจระบุว่า:

• CP;
• บาดเจ็บที่สมอง;
• การพัฒนาของมะเร็งผิวหนัง (หรือการกลับเป็นซ้ำ);
• การตั้งครรภ์;
• เนื้องอกเนื้องอก;
• dermatomyositis;
• ครอบคลุมบริเวณแผลไฟไหม้ขนาดใหญ่

ระดับโปรตีนก็เพิ่มขึ้นได้ด้วยความเครียดหรือการสัมผัสเป็นเวลานานร่างกายในเขตรังสีอัลตราไวโอเลต ความเข้มข้นในเลือดถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ที่เหมาะสม

การตรวจจับในร่างกาย

มีหลายวิธีในการตรวจจับการปรากฏตัวของ s100 ในซีรัม รวมถึง:

• การทดสอบภูมิคุ้มกันด้วยรังสี (IRMA);
• แมสสเปกโตรสโคปี;
• Western blot;
• ELISA (เอนไซม์อิมมูโนแอสเซย์);
• ไฟฟ้าเคมีเรืองแสง;
• PCR เชิงปริมาณ

วิธีการวิเคราะห์ทั้งหมดนี้มีความไวสูงและช่วยให้สามารถกำหนดเนื้อหาเชิงปริมาณของ s100 ได้อย่างแม่นยำมาก เนื่องจากโปรตีนนี้มีครึ่งชีวิตสั้น (30 นาที) ความเข้มข้นของซีรั่มในระดับสูงจึงเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อเนื้อเยื่อที่เป็นโรคคงที่เท่านั้น

ในการวินิจฉัยทางคลินิก มักใช้การทดสอบอิมมูโนแอสเซย์ด้วยไฟฟ้าเคมีแบบอัตโนมัติสำหรับโปรตีน s100 การศึกษานี้รวมการใช้แอนติบอดีกับโปรตีนที่ตรวจพบได้ด้วยการมาร์กด้วยแสง อุปกรณ์กำหนดความเข้มข้น s100 โดยความเข้มของรังสีเคมี

แอนติบอดีต่อโปรตีน s100

ในทางการแพทย์ แอนติบอดีต่อโปรตีน s100 มี 2 ส่วนที่ใช้งานได้จริง:

• diagnostic - ใช้ในวิธีการทางภูมิคุ้มกันเพื่อตรวจหาความเข้มข้นของโปรตีนนี้ในซีรัมหรือ CSF (ในกรณีนี้ s100 เป็นแอนติเจน);
• บำบัด - การนำแอนติบอดีเข้าสู่ร่างกายใช้ในการรักษาโรคบางชนิด

แอนติบอดีออกฤทธิ์โดยมอดูเลตผลกระทบต่อโปรตีน s100 ยาที่รู้จักกันดีคือ Tenoten แอนติบอดีต่อ s100 มีผลดีต่อระบบประสาท ปรับปรุงการส่งแรงกระตุ้น นอกจากนี้ ยาดังกล่าวสามารถหยุดอาการแสดงของความผิดปกติของระบบย่อยอาหารอัตโนมัติได้