پروتئین‌های S100 خانواده‌ای از پروتئین‌های با وزن مولکولی پایین هستند که به کلسیم متصل می‌شوند و دارای اثر تعدیلی هستند که در بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی بدن نقش دارند. نام مشخص کننده توانایی ترکیبات این گروه برای حل شدن کامل در محلول سولفات آمونیوم 100٪ در مقادیر pH خنثی است.
در حال حاضر 25 نماینده از این خانواده شناخته شده اند که مشخصه بافت های مختلف است. این ویژگی نشان می‌دهد که پروتئین‌های s100 اختصاصی مغز، پروتئین‌هایی هستند که در سلول‌های مغز وجود دارند و در فرآیندهای فیزیولوژیک عصبی نقش دارند.
تاریخچه کشف
اولین پروتئین s100 در سال 1965 توسط دانشمندان مور و گرگور از مغز گاو جدا شد. پس از آن، پروتئین های این خانواده در پستانداران، پرندگان، خزندگان و انسان یافت شد. در ابتدا تصور بر این بود که s100 فقط در بافت عصبی وجود دارد، اما با توسعه روش های ایمونولوژیک، پروتئین های این گروه در سایر اندام ها یافت شد.
ویژگی های عمومی و توپوگرافی
پروتئین های خانواده s100 فقط در مهره داران و انسان ها وجود دارد. از 25 پروتئین این گروه، 15 پروتئین اختصاصی مغز هستند که بیشتر آنها توسط سلول های آستروگلیال در CNS تولید می شوند، اما برخی نیز در نورون ها وجود دارند.
ثابت شده است که 90 درصد کل کسر s100 در بدن در سیتوپلاسم سلولها حل شده است، 5/0 درصد در هسته و 7-5 درصد با غشاها مرتبط است. بخش کوچکی از پروتئین در فضای خارج سلولی از جمله خون و مایع مغزی نخاعی یافت می‌شود.
پروتئین گروه s100 در بسیاری از اندام ها (پوست، کبد، قلب، طحال و …) وجود دارد اما در مغز صد هزار برابر بیشتر است. بیشترین غلظت در مخچه مشاهده می شود. پروتئین s100 نیز به طور فعال در ملانوسیت ها (سلول های تومور پوست) تولید می شود. این امر منجر به استفاده از این ترکیب به عنوان نشانگر بافتی با منشاء اکتودرمی شده است.
از نظر شیمیایی، پروتئین های s100 دیمرهایی با وزن مولکولی 10-12 دالتون هستند. این پروتئین ها اسیدی هستند زیرا حاوی مقدار زیادی (تا 30٪) باقی مانده اسید آمینه گلوتامیک و آسپارتیک هستند. ترکیب مولکول های s100 شامل فسفات، کربوهیدرات ها و لیپیدها نمی شود. این پروتئین ها می توانند تا دمای 60 درجه را تحمل کنند.
ساختار و ترکیب فضایی
ساختار همه اعضای خانواده s100 پروتئین های کروی هستند. ترکیب یک مولکول دایمر شامل 2 پلی پپتید (آلفا و بتا) است که توسط پیوندهای غیرکووالانسی به یکدیگر متصل شده اند.
بیشتر اعضای خانواده همودایمرهایی هستند که توسط دو زیر واحد یکسان تشکیل شده اند، اما هترودیمرهایی نیز وجود دارند. هر پلی پپتید درون مولکول s100 دارای یک موتیف اتصال دهنده کلسیم به نام دست EF است. بر اساس نوع مارپیچی-حلقه-مارپیچی ساخته شده است.
پروتئین s100 شامل 4 بخش آلفا-مارپیچ، یک ناحیه لولای مرکزی با طول متغیر، و دو حوزه متغیر انتهایی (N و C) است.
ویژگی های اکشن
خود پروتئین های S100 فعالیت آنزیمی ندارند. عملکرد آنها بر اساس اتصال یون های کلسیم است که در بسیاری از فرآیندهای بین سلولی و درون سلولی از جمله سیگنال دهی نقش دارند. افزودن Ca 2+ به مولکول s100 منجر به بازآرایی فضایی آن و باز شدن مرکز اتصال پروتئین هدف می شود که از طریق آن برهمکنش با پروتئین های دیگر انجام می شود.
بنابراین، s100 به پروتئین هایی تعلق ندارد که وظیفه اصلی آنها تنظیم غلظت Ca2+ است. پروتئین‌های این گروه تعدیل‌کننده‌های فعال بیولوژیکی وابسته به کلسیم هستند که از طریق اتصال به پروتئین‌های هدف، فرآیندهای درون سلولی و خارج سلولی را تحت تأثیر قرار می‌دهند. انتقال‌دهنده‌های عصبی نیز می‌توانند به عنوان دومی عمل کنند، که دلیل تأثیر s100 بر انتقال تکانه‌های عصبی است.
در حال حاضر، مشخص شده است که یونهای روی و/یا مس به جای Ca2+ به عنوان تنظیم کننده برای برخی s100 عمل می کنند.افزودن دومی می تواند هم مستقیماً بر فعالیت پروتئین تأثیر بگذارد و هم میل آن را به کلسیم تغییر دهد.
توابع
تصویر کاملی از نقش بیولوژیکی پروتئین های s100 اختصاصی مغز در بدن هنوز وجود ندارد. با این وجود، مشارکت پروتئین های این گروه در فرآیندهای زیر آشکار شد:
- تنظیم واکنش های متابولیک بافت عصبی؛
- تکثیر DNA;
- بیان اطلاعات ژنتیکی؛
- تکثیر سلول های گلیال؛
- محافظت در برابر آسیب سلولی اکسیداتیو (مرتبط با اکسیژن)؛
- تمایز نورون های نابالغ؛
- مرگ نورون ها از طریق آپوپتوز؛
- دینامیک اسکلت سلولی;
- فسفوریلاسیون و ترشح؛
- انتقال یک تکانه عصبی؛
- تنظیم چرخه سلولی.
بسته به گونه و محل یابی، پروتئین های s100 اختصاصی مغز می توانند اثرات درون سلولی و خارج سلولی داشته باشند. اثر برخی از پروتئین ها وابسته به غلظت است. بنابراین، پروتئین شناخته شده s100B در محتوای نرمال فعالیت نوروتروفیک را نشان می دهد و در سطوح بالا - نوروتوکسیک.
پروتئین‌های s100 مخصوص مغز خارج سلولی ممکن است در پاسخ‌های التهابی نقش داشته باشند، تمایز گلیال و عصبی را تنظیم کرده و باعث آپوپتوز (مرگ برنامه‌ریزی شده سلولی) شوند. اهمیت s100 در یک آزمایش آزمایشگاهی ثابت شد که در آن نورون ها بدون حضور نورون ها زنده نمی ماندند.این پروتئین.
مقدار تشخیصی s100
ارزش تشخیصی s100 بر اساس رابطه غلظت آن در سرم خون (یا مایع مغزی نخاعی) با آسیب شناسی CNS و بیماری های انکولوژیک است. مشخص شده است که وقتی سلول های گلیال آسیب می بینند، این پروتئین وارد فضای خارج سلولی می شود و از آنجا وارد مایع مغزی نخاعی و سپس وارد خون می شود. بنابراین، بر اساس افزایش غلظت s100 در سرم، می توان در مورد تعدادی از آسیب شناسی های مغزی نتیجه گیری کرد. ارتباط بین محتوای این پروتئین در خون و بیماری های سیستم عصبی مرکزی به طور تجربی تایید شده است.
برای افزایش غلظت s100 در مایعات خارج سلولی منجر به تخریب نه تنها به دلیل تخریب موانع سلولی سنتز این سلول های پروتئینی می شود. اولین پاسخ به بسیاری از آسیب شناسی های مغزی به اصطلاح پاسخ گلیال است که بخشی از آن افزایش شدت ترشح s100 توسط آستروسیت ها است. افزایش محتوای این پروتئین در خون نیز ممکن است نشان دهنده نقض سد خونی مغزی باشد.
نظارت بر سطح s100 به شما امکان می دهد میزان آسیب مغزی را ارزیابی کنید که در پیش آگهی پزشکی اهمیت زیادی دارد. رابطه تشخیصی بین میزان این پروتئین و آسیب شناسی عصبی شبیه همبستگی غلظت پروتئین واکنشی c با التهاب سیستمیک است.
استفاده به عنوان نشانگر تومور
پروتئین s100 به عنوان نشانگر تومور در اوایل دهه 1980 استفاده شد. در حال حاضر این روش برای تشخیص زودهنگام سرطان، عود یا متاستاز موثر است. اغلب از s100 استفاده می شودتشخیص ملانوم یا نوروبلاستوما.
لازم است بین زمانی که این پروتئین برای تشخیص آسیب شناسی CNS یا سایر بیماری ها تجزیه و تحلیل می شود و زمانی که برای تشخیص سرطان استفاده می شود، تمایز قائل شد. اگر جهت گیری به طور خاص به oncomarker برود، رمزگشایی پروتئین s100 باید سایر دلایل احتمالی افزایش غلظت ماده آزمایش در خون را نیز در نظر بگیرد. هنگام تفسیر نتایج، حتماً به روش تجزیه و تحلیل توجه کنید، زیرا مرزهای فاصله مرجع (شاخص‌های عادی) به آن بستگی دارد.
عیب اصلی نشانگر s100 گزینش پذیری پایین آن است، زیرا افزایش غلظت این پروتئین در خون و CSF می تواند با بسیاری از آسیب شناسی ها مرتبط باشد، نه لزوماً ماهیت سرطانی. بنابراین، پروتئین s100 نمی تواند ارزش تشخیصی تعیین کننده ای داشته باشد. با این وجود، این پروتئین خود را به عنوان یک نشانگر سرطان همراه ثابت کرده است.
سطح حضور در سرم خون
به طور معمول، پروتئین s100 باید در مقدار کمتر از 0.105 میکروگرم در لیتر در سرم وجود داشته باشد. این مقدار مربوط به حد بالای تمرکز در یک فرد سالم است. فراتر از سطح مجاز (DL) s100 ممکن است نشان دهنده این باشد:
- CP;
- آسیب مغزی؛
- توسعه ملانوم بدخیم (یا عود آن)؛
- بارداری؛
- نوروبلاستوم؛
- درماتومیوزیت؛
- پوشش مناطق وسیعی از سوختگی.
سطح پروتئین نیز می تواند با استرس یا قرار گرفتن در معرض طولانی مدت افزایش یابدبدن در ناحیه فرابنفش غلظت خون با تجزیه و تحلیل مناسب تعیین می شود.
تشخیص در بدن
راه های مختلفی برای تشخیص وجود s100 در سرم وجود دارد، از جمله:
- سنجش ایمونورادیومتریک (IRMA);
- طیف‌سنجی جرمی؛
- Western Blot;
- ELISA (ایمونواسی آنزیمی)؛
- الکتروشیمیلومینسانس;
- PCR کمی.
همه این روش های تحلیلی بسیار حساس هستند و امکان تعیین بسیار دقیق محتوای کمی s100 را فراهم می کنند. از آنجایی که این پروتئین نیمه عمر کوتاهی دارد (30 دقیقه)، غلظت های بالای سرمی تنها با تامین ثابت از بافت های بیمار امکان پذیر است.
در تشخیص‌های بالینی، بیشتر اوقات از یک سنجش ایمنی الکتروشیمیلومینسانس خودکار برای پروتئین s100 استفاده می‌شود. این مطالعه استفاده از آنتی‌بادی‌ها برای یک پروتئین قابل تشخیص را با علامت‌گذاری نور ترکیب می‌کند. این دستگاه غلظت s100 را با شدت تابش نورتابی شیمیایی تعیین می کند.
آنتی بادی علیه پروتئین s100
در پزشکی، آنتی بادی های ضد پروتئین s100 دارای 2 زمینه کاربرد عملی هستند:
- تشخیصی - در روش های ایمونولوژیک برای تشخیص غلظت این پروتئین در سرم یا CSF استفاده می شود (در این مورد s100 یک آنتی ژن است)؛
- درماني - وارد كردن پادتن به بدن در درمان برخي بيماري ها استفاده مي شود.
آنتی بادی ها اثر خود را از طریق تعدیل اعمال می کنندتاثیر بر پروتئین های s100 یک داروی شناخته شده بر این اساس Tenoten است. آنتی بادی های s100 تأثیر مفیدی بر روی سیستم عصبی دارند، انتقال ضربه را بهبود می بخشند. علاوه بر این، چنین داروهایی قادر به توقف تظاهرات علامتی اختلالات عملکرد اتونوم در سیستم گوارش هستند.
