S100 protein là một họ protein liên kết canxi đặc hiệu cho mô có trọng lượng phân tử thấp có tác dụng điều biến tham gia vào nhiều quá trình sinh lý trong cơ thể. Tên gọi đặc trưng cho khả năng hòa tan hoàn toàn của các hợp chất thuộc nhóm này trong dung dịch amoni sulfat 100% ở các giá trị pH trung tính.
Hiện tại, 25 đại diện của họ này đã được biết đến, là đặc điểm của các mô khác nhau. Đặc điểm này cho thấy rằng các protein s100 dành riêng cho não là các protein có trong tế bào não và tham gia vào các quá trình sinh lý thần kinh.
Lịch sử khám phá
Protein s100 đầu tiên được phân lập từ não bò vào năm 1965 bởi các nhà khoa học Moore và Gregor. Sau đó, các protein thuộc họ này được tìm thấy ở động vật có vú, chim, bò sát và người. Ban đầu, người ta cho rằng s100 chỉ có trong mô thần kinh, nhưng với sự phát triển của các phương pháp miễn dịch học, các protein thuộc nhóm này bắt đầu được tìm thấy trong các cơ quan khác.
Đặc điểm chung và địa hình
Protein thuộc họ s100 chỉ có ở động vật có xương sống và con người. Trong số 25 protein thuộc nhóm này, có 15 protein dành riêng cho não, hầu hết được tạo ra bởi các tế bào biểu mô trong thần kinh trung ương, nhưng một số cũng có trong tế bào thần kinh.
Người ta đã xác định rằng 90% toàn bộ phần s100 trong cơ thể được hòa tan trong tế bào chất của tế bào, 0,5% khu trú trong nhân và 5-7% được liên kết với màng. Một phần nhỏ của protein được tìm thấy trong không gian ngoại bào, bao gồm máu và dịch não tủy.
Protein thuộc nhóm s100 có ở nhiều cơ quan (da, gan, tim, lá lách,…) nhưng trong não thì nhiều gấp trăm nghìn lần. Nồng độ cao nhất được quan sát thấy ở tiểu não. Protein s100 cũng được sản xuất tích cực trong các tế bào hắc tố (tế bào khối u da). Điều này đã dẫn đến việc sử dụng hợp chất này như một chất đánh dấu mô có nguồn gốc ngoại bì.
Về mặt hóa học, protein s100 là chất dimer có trọng lượng phân tử 10-12 d alton. Những protein này có tính axit vì chúng chứa một lượng lớn (lên đến 30%) dư lượng axit amin glutamic và aspartic. Thành phần của phân tử s100 không bao gồm phốt phát, cacbohydrat và lipid. Những protein này có thể chịu được nhiệt độ lên đến 60 độ.
Cấu trúc và cấu trúc không gian
Cấu trúc của tất cả các thành viên của họ s100 là protein hình cầu. Thành phần của một phân tử điện tử bao gồm 2 polypeptit (alpha và beta), được kết nối với nhau bằng liên kết không cộng hóa trị.
Hầu hết các thành viên trong gia đình đều là những homodimers được hình thành bởi hai đơn vị con giống hệt nhau, nhưng cũng có những dị nhân. Mỗi polypeptit trong phân tử s100 có một mô típ liên kết canxi được gọi là tay EF. Nó được xây dựng theo kiểu xoắn ốc-vòng-xoắn ốc.
Protein s100 chứa 4 đoạn xoắn α, vùng bản lề trung tâm có chiều dài thay đổi và hai miền biến đổi ở đầu cuối (N và C).
Tính năng của hành động
Bản thân các proteinS100 không có hoạt tính enzym. Hoạt động của chúng dựa trên sự liên kết của các ion canxi, có liên quan đến nhiều quá trình trong và ngoài tế bào, bao gồm cả tín hiệu. Việc bổ sung Ca2+vào phân tử s100 dẫn đến sự sắp xếp lại không gian của nó và mở trung tâm liên kết protein đích, qua đó tương tác với các protein khác được thực hiện.
Như vậy, s100 không thuộc về protein có nhiệm vụ chính là điều chỉnh nồng độ Ca2+. Protein của nhóm này là những chất điều biến hoạt tính sinh học phụ thuộc vào canxi chuyển đổi tín hiệu ảnh hưởng đến các quá trình nội bào và ngoại bào thông qua liên kết với các protein đích. Chất dẫn truyền thần kinh cũng có thể hoạt động như một chất thứ hai, đó là lý do ảnh hưởng của s100 đến việc truyền các xung thần kinh.
Hiện tại, người ta đã tiết lộ rằng các ion kẽm và / hoặc đồng đóng vai trò điều chỉnh một số s100 thay vì Ca2+. Việc bổ sung chất thứ hai có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của protein và thay đổi ái lực của nó với canxi.
Chức năng
Một bức tranh hoàn chỉnh về vai trò sinh học của các protein s100 đặc biệt của não trong cơ thể vẫn chưa tồn tại. Tuy nhiên, sự tham gia của các protein thuộc nhóm này trong các quá trình sau đây đã được tiết lộ:
- điều hòa các phản ứng trao đổi chất của mô thần kinh;
- sao chép DNA;
- biểu hiện của thông tin di truyền;
- tăng sinh tế bào thần kinh đệm;
- bảo vệ chống lại tổn thương tế bào do oxy hóa (liên quan đến oxy);
- biệt hoá các tế bào thần kinh chưa trưởng thành;
- chết tế bào thần kinh do quá trình apoptosis;
- động xương bào;
- phosphoryl hóa và bài tiết;
- truyền xung thần kinh;
- điều hòa chu kỳ tế bào.
Tùy thuộc vào loài và cơ địa, các protein s100 dành riêng cho não có thể có cả tác dụng nội bào và ngoại bào. Tác dụng của một số protein phụ thuộc vào nồng độ. Do đó, protein s100B nổi tiếng ở hàm lượng bình thường thể hiện hoạt động nuôi dưỡng thần kinh và ở mức cao - chất độc thần kinh.
Các protein s100 đặc hiệu cho não ngoại bào có thể tham gia vào các phản ứng viêm, điều chỉnh sự phân hóa thần kinh đệm và tế bào thần kinh, đồng thời kích hoạt quá trình apoptosis (chết tế bào theo chương trình). Tầm quan trọng của s100 đã được chứng minh trong một thí nghiệm in vitro trong đó các tế bào thần kinh không tồn tại nếu không có sự hiện diện củaprotein này.
Giá trị chẩn đoán s100
Giá trị chẩn đoán của s100 dựa trên mối quan hệ giữa nồng độ của nó trong huyết thanh (hoặc dịch não tủy) với các bệnh lý thần kinh trung ương và bệnh ung thư. Người ta đã chứng minh rằng khi các tế bào thần kinh đệm bị tổn thương, protein này sẽ đi vào không gian ngoại bào, từ đó nó đi vào dịch não tủy và sau đó vào máu. Như vậy, trên cơ sở sự gia tăng nồng độ s100 trong huyết thanh, có thể rút ra kết luận về một số bệnh lý não. Mối quan hệ giữa hàm lượng protein này trong máu và các bệnh của hệ thần kinh trung ương đã được thực nghiệm xác nhận.
Để tăng nồng độ s100 trong dịch ngoại bào, chì không chỉ vì sự phá hủy các hàng rào tế bào tổng hợp nên tế bào protein này. Phản ứng đầu tiên đối với nhiều bệnh lý não là cái gọi là phản ứng thần kinh đệm, một phần của nó là sự gia tăng cường độ bài tiết s100 của các tế bào hình sao. Sự gia tăng hàm lượng protein này trong máu cũng có thể cho thấy sự vi phạm hàng rào máu não.
Theo dõi mức độ s100 cho phép bạn đánh giá mức độ tổn thương não, điều này rất quan trọng trong tiên lượng y tế. Mối quan hệ chẩn đoán giữa lượng protein này và bệnh lý thần kinh giống như mối tương quan của nồng độ protein phản ứng c với tình trạng viêm toàn thân.
Sử dụng làm chất đánh dấu khối u
Protein s100 bắt đầu được sử dụng làm chất chỉ điểm khối u vào đầu những năm 1980. Hiện nay, phương pháp này có tác dụng phát hiện sớm ung thư, ung thư tái phát hoặc di căn. Thông thường s100 được sử dụng trongchẩn đoán u ác tính hoặc u nguyên bào thần kinh.
Cần phải phân biệt giữa thời điểm protein này được phân tích để phát hiện các bệnh lý thần kinh trung ương hoặc các bệnh khác và khi nào nó được sử dụng để phát hiện ung thư. Nếu định hướng đặc biệt đến dấu ấn ung thư, việc giải mã protein s100 cũng phải tính đến các lý do có thể có khác đối với sự gia tăng nồng độ của chất thử nghiệm trong máu. Khi giải thích kết quả, hãy chú ý đến phương pháp phân tích, vì các ranh giới của khoảng tham chiếu (chỉ số bình thường) phụ thuộc vào nó.
Nhược điểm chính của chỉ thị s100 là tính chọn lọc thấp, vì sự gia tăng nồng độ của protein này trong máu và dịch não tủy có thể liên quan đến nhiều bệnh lý, không nhất thiết có bản chất ung thư. Do đó, protein s100 không thể có giá trị chẩn đoán quyết định. Tuy nhiên, protein này đã được chứng minh là một chất chỉ điểm ung thư đồng hành.
Mức độ hiện diện trong huyết thanh
Thông thường, protein s100 nên có trong huyết thanh với lượng nhỏ hơn 0,105 µg / l. Giá trị này tương ứng với giới hạn trên của nồng độ ở một người khỏe mạnh. Vượt quá mức cho phép (DL) s100 có thể chỉ ra:
- CP;
- chấn thương sọ não;
- sự phát triển của khối u ác tính ác tính (hoặc sự tái phát của nó);
- thai;
- u nguyên bào thần kinh;
- viêm da cơ;
- che các vùng bỏng rộng.
Mức protein cũng có thể tăng lên khi căng thẳng hoặc tiếp xúc lâu dàicơ thể trong vùng cực tím. Nồng độ trong máu được xác định bằng phân tích thích hợp.
Phát hiện trong cơ thể
Có một số cách để phát hiện sự hiện diện của s100 trong huyết thanh, bao gồm:
- xét nghiệm đo miễn dịch (IRMA);
- quang phổ khối;
- tây blot;
- ELISA (xét nghiệm miễn dịch enzym);
- điện hóa phát quang;
- PCR định lượng.
Tất cả các phương pháp phân tích này đều có độ nhạy cao và cho phép xác định rất chính xác hàm lượng định lượng của s100. Vì protein này có thời gian bán hủy ngắn (30 phút), nồng độ cao trong huyết thanh chỉ có thể đạt được khi được cung cấp liên tục từ các mô bị bệnh.
Trong chẩn đoán lâm sàng, xét nghiệm miễn dịch phát quang điện hóa tự động cho protein s100 thường được sử dụng nhất. Nghiên cứu kết hợp việc sử dụng các kháng thể đối với một loại protein có thể phát hiện được với việc đánh dấu bằng ánh sáng. Thiết bị xác định nồng độ s100 bằng cường độ bức xạ phát quang hóa học.
Kháng thể với protein s100
Trong y học, kháng thể đối với protein s100 có 2 lĩnh vực ứng dụng thực tế:
- chẩn đoán - được sử dụng trong các phương pháp miễn dịch học để phát hiện nồng độ của protein này trong huyết thanh hoặc dịch não tủy (trong trường hợp này, s100 là một kháng nguyên);
- trị liệu - việc đưa các kháng thể vào cơ thể được sử dụng để điều trị một số bệnh.
Kháng thể phát huy tác dụng của chúng thông qua việc điều chỉnhtác động lên protein s100. Một loại thuốc nổi tiếng trên cơ sở này là Tenoten. Các kháng thể đối với s100 có tác dụng hữu ích đối với hệ thần kinh, cải thiện quá trình truyền xung động. Ngoài ra, những loại thuốc như vậy có thể ngăn chặn các biểu hiện triệu chứng của rối loạn chức năng tự chủ trong hệ tiêu hóa.
