Белок S100 (онкомаркер S100)

 

Биохимия белка S100

Белок S100 является малым димерным протеином, т.е. состоящим из двух субъединиц, которые имеют молекулярную массу около 10,5 кДа каждая. Белок S100 имеет молекулярную массу 21кДа (10,5 кДа + 10,5 кДа), принадлежит к семейству внутриклеточных Са-связывающих белков (кальций-связывающих протеинов). Белок S100 представляет собой гомо- и гетеродимер, состоящий из двух субъединиц (β или α) в различных комбинациях: αα (S-100a), αβ (S-100 ab) и ββ (S-100b).

В настоящее время идентифицированы, по меньшей мере, 25 различных представителей этого семейства: S100A1 — S100A18, trichohylin, fillagrin, repetin, S100B, S100G, S100P, S100Z. Большинство белков S100 (до 85-90% от общего содержания в нервной ткани) сосредоточены в астроцитах; 10-15% расположены в нейронах, минимальное их количество определяется в олигодендроцитах.

Белки S100 синтезируются глиальными клетками, а затем транспортируются в нейроны. В клетке они локализуются преимущественно в цитоплазме, а также в синаптической мембране и хроматине. S100 A1 и S100 B также экспрессируются в клетках меланомы. Белки S100 обнаружены также в клетках мышечных тканей, в тканях внутренних органов (печень, почки и др.).

 

Функция белка S100

Различные формы белков S100 представляют наиболее универсальные из известных макромолекул, которые участвуют в регуляции практически всех основных мембранных, цитоплазматических и ядерных метаболических процессов, связанных с обеспечением механизмов восприятия и интеграции поступающей в нервную систему информации, принимают участие в ответе генов раннего реагирования, в реализации генетических программ апоптоза и антиапоптозной защиты.

Представители S100 белков демонстрируют выраженную тканеспецифичную и клеточноспецифичную экспрессию. Они вовлечены в различные процессы – сокращение, подвижность, клеточный рост и дифференциация, прогрессия клеточного цикла, транскрипция, клеточная организация мембран и динамика цитоскелета, защита от оксидативного повреждения клетки, фосфорилирование, секреция.

Показано, что S100Β проявляет нейротрофическую активность при физиологической концентрации и нейротоксическую при высокой концентрации.

Экспериментально доказано участие белков группы S100 в регуляции процессов направленного роста отростков нейронов, в завершении нейроонтогенеза как в морфологическом, так и функциональном отношении, в становлении основных форм врожденного поведения, в механизмах памяти и обучения. Многочисленные исследования доказали связь белка S100 с развитием тревожных расстройств.

 

Клиническое значение белка S100

Клинический интерес к белку S100 связан с применением его как маркёра повреждения мозга при следующих патологических состояниях:

1. Травматическое поражение мозга
2. Болезнь Альцгеймера (S100Β, высвобождающийся из некротических тканей может усиливать нейродегенерацию путём S100Β-индуцированного апоптоза)
3. Субарахноидальные кровоизлияния
4. Инсульт и иные неврологические расстройства
5. Мониторинг, оценке эффективности лечения, раннее выявление рецидивов при злокачественной меланоме и других неопластических заболеваний
6. Перинатальные гипоксические поражения ЦНС у детей
7. Воспалительные заболевания

 

Белок S100 — маркер повреждения мозга

Определение уровня белка S100 может использоваться в качестве дополнительного средства к клиническим данным и результатам инструментальных исследований при ведении пациентов с возможными повреждениями головного мозга (инсульты, травмы, опухоли и др.). Концентрация S100 напрямую зависит от степени повреждения мозга и даёт значимую информацию о ведении и лечении пациентов с мозговыми нарушениями.

При травме белок S100 из повреждённых клеток мозга выделяется в системную циркуляцию и может быть определён в крови уже через несколько минут после травмы.

Уровень S100 в таких ситуациях может быть использован для исключения легких травматических повреждений мозга с высокой чувствительностью (98.8%) и специфичностью (99.7%).

Значения белка S100 ниже 0.105 мкг/л минимизируют вероятность внутричерепных повреждений и коррелируют с отрицательными результатами КТ томографии головного мозга. Повышение S100 после спонтанных субарахноидальных кровотечений коррелирует с тяжестью патологии (уровень выше 0,3 мкг/л ассоциирован с неблагоприятным течением).

Концентрация белка S100 в крови повышается после развития геморрагического или ишемического инсульта в прямой зависимости от величины очага поражения мозга. Уровень нарастания белка S100 коррелирует с тяжестью клинических симптомов при инсульте. Также наблюдение за динамикой концентрации белка S100 после инсульта даёт возможность мониторинга повторных приступов.

Таким образом, измерение белка S100 у больных с инсультом даёт точную и объективную оценку тяжести приступа и прогноза заболевания.

Белок S100 также секретируется при опухолях мозговой ткани: глиомах и нейробластомах. При диагностике опухолей мозга определение белка S100 необходимо дополнять определением маркёра NSE (нейрон-специфической энолазы).

Также белок S100 может быть использован при наблюдении пациентов с различными нарушениями кровообращения — оценка степени поражения мозговой ткани при кратковременных остановках сердца (уровень S100 в таких ситуациях должен вернуться в норму в течение 24 часов), у пациентов с нарушениями мозгового кровообращения и в случаях экстракорпорального кровообращения.

 

Белок S100 — маркер, ассоциированный со злокачественной меланомой

Злокачественная меланома представляет собой одно из наиболее агрессивных видов рака кожи. Опухоль развивается из меланоцитов — клеток, продуцирующих меланин (пигмент). Эти клетке продуцируют белок S100, который и используется в качестве маркера при опухолевой трансформации меланоцитов.

Для благоприятного прогноза этого заболевания критическим является раннее диагностирование первичной опухоли. Чрезвычайно важно также и раннее выявление метастазов и рецидивов заболевания.

Белок S100 является единственным чувствительным серологическим маркёром меланомы. При адекватной терапии и успешном хирургическом вмешательстве содержание данного белка снижается. У пациентов, страдающих злокачественной меланомой, особенно в стадии II, III и IV, повышение содержания S100 в крови может характеризовать прогрессирование заболевания. Это является важным фактом в мониторировании таких пациентов и прогнозировании течения заболевания.

 

Интерпретация результатов

Измерение концентрации S100 может значительно варьировать в зависимости от процедуры тестирования, результаты, полученные разными методами нельзя прямо сравнивать друг с другом, это может послужить причиной неверной интерпретации. При необходимости смены процедуры тестирования S100 в ходе серийного мониторинга сопоставимость результатов должна быть подтверждена параллельным измерением двумя методами.

Единицы измерения для Elecsys S100 (Roche): мкг/л. Референсные значения: < 0,105 мкг/л (95% здоровых людей без явных проявлений какой-либо патологии).

Повышение значений концентрации белка S100 способствуют следующие состояния человека:

1. Онкология — злокачественная меланома (коррелирует со стадией заболевания)
2. Неврологические расстройства:
   • метаболические повреждения мозга
   • травматические повреждения мозга
   • спонтанные субарахноидальные кровотечения
   • болезнь Альцгеймера
   • инсульт
   • множественный склероз (колебания уровня)
   • системная красная волчанка (с нейропсихиатрическим вовлечением — органический мозговой синдром, судороги, сосудистые инциденты, психоз)
   • печёночная энцефалопатия
   • биполярные расстройства в период обострений, но не в период ремиссий
   • неврологические нарушения после остановки сердца и последующей реанимации
3. Физиологические условия — интенсивные физические тренировки