S100 b altymai yra mažos molekulinės masės audiniams specifinių kalcį surišančių b altymų, turinčių moduliacinį poveikį, šeima, dalyvaujanti daugelyje fiziologinių procesų organizme. Pavadinimas apibūdina šios grupės junginių gebėjimą visiškai ištirpti 100 % amonio sulfato tirpale esant neutralioms pH vertėms.
Šiuo metu žinomi 25 šios giminės atstovai, būdingi skirtingiems audiniams. Ši savybė rodo, kad smegenims būdingi s100 b altymai yra smegenų ląstelėse esantys b altymai, dalyvaujantys neurofiziologiniuose procesuose.
Atradimų istorija
Pirmąjį s100 b altymą 1965 m. iš galvijų smegenų išskyrė mokslininkai Moore'as ir Gregoras. Vėliau šios šeimos b altymai buvo aptikti žinduolių, paukščių, roplių ir žmonių organizme. Iš pradžių buvo manoma, kad s100 yra tik nerviniame audinyje, tačiau tobulėjant imunologiniams metodams šios grupės b altymų pradėjo rastis ir kituose organuose.
Bendrosios charakteristikos ir topografija
S100 šeimos b altymų yra tik stuburiniuose gyvūnuose ir žmonėse. Iš 25 šios grupės b altymų 15 yra specifiniai smegenims, kurių daugumą gamina CNS astroglijos ląstelės, tačiau kai kurių jų yra ir neuronuose.
Nustatyta, kad 90% visos s100 frakcijos organizme yra ištirpę ląstelių citoplazmoje, 0,5% yra lokalizuota branduolyje ir 5-7% yra susijusi su membranomis. Nedidelė b altymų dalis randama tarpląstelinėje erdvėje, įskaitant kraują ir smegenų skystį.
S100 grupės b altymų yra daugelyje organų (odoje, kepenyse, širdyje, blužnyje ir kt.), tačiau smegenyse jų yra šimtą tūkstančių kartų daugiau. Didžiausia koncentracija stebima smegenyse. B altymas s100 taip pat aktyviai gaminamas melanocituose (odos naviko ląstelėse). Dėl to šis junginys buvo naudojamas kaip ektoderminės kilmės audinių žymeklis.
Chemiškai s100 b altymai yra dimerai, kurių molekulinė masė yra 10–12 d altonų. Šie b altymai yra rūgštūs, nes juose yra didelis kiekis (iki 30%) glutamo ir asparto aminorūgščių likučių. s100 molekulių sudėtyje nėra fosfatų, angliavandenių ir lipidų. Šie b altymai gali atlaikyti iki 60 laipsnių temperatūrą.
Struktūra ir erdvinė konformacija
Visų s100 šeimos narių struktūra yra rutuliniai b altymai. Vienos dimerinės molekulės sudėtis apima 2 polipeptidus (alfa ir beta), sujungtus vienas su kitu nekovalentiniais ryšiais.
Dauguma šeimos narių yra homodimerai, sudaryti iš dviejų identiškų subvienetų, tačiau yra ir heterodimerų. Kiekvienas s100 molekulėje esantis polipeptidas turi kalcį surišantį motyvą, vadinamą EF ranka. Jis pastatytas pagal spiralės-kilpos-spiralės tipą.
S100 b altymą sudaro 4 α-spiraliniai segmentai, kintamo ilgio centrinė vyrių sritis ir du galiniai kintamieji domenai (N ir C).
Veiksmo ypatybės
S100 b altymai patys nepasižymi fermentiniu aktyvumu. Jų veikimas pagrįstas kalcio jonų jungimu, kurie dalyvauja daugelyje tarpląstelinių ir tarpląstelinių procesų, įskaitant signalizaciją. Ca2+ į s100 molekulę lemia jos erdvinį pertvarkymą ir tikslinio b altymų surišimo centro atidarymą, per kurį sąveikauja su atliekami kiti b altymai.
Taigi, s100 nepriklauso b altymams, kurių pagrindinė užduotis yra reguliuoti Ca2+. Šios grupės b altymai yra signalus konvertuojantys nuo kalcio priklausomi biologiškai aktyvūs moduliatoriai, kurie, jungdamiesi prie tikslinių b altymų, veikia tarpląstelinius ir ekstraląstelinius procesus. Neurotransmiteriai taip pat gali veikti kaip pastarasis, todėl s100 veikia nervinių impulsų perdavimą.
Šiuo metu buvo atskleista, kad cinko ir (arba) vario jonai veikia kaip kai kurių s100 reguliatoriai, o ne Ca2+. Pastarojo pridėjimas gali tiesiogiai paveikti b altymo aktyvumą ir pakeisti jo afinitetą kalciui.
Funkcijos
Viso vaizdo apie smegenims specifinių s100 b altymų biologinį vaidmenį organizme dar nėra. Nepaisant to, buvo atskleistas šios grupės b altymų dalyvavimas šiuose procesuose:
- nervinio audinio metabolinių reakcijų reguliavimas;
- DNR replikacija;
- genetinės informacijos raiška;
- glijų ląstelių proliferacija;
- apsauga nuo oksidacinio (su deguonimi susijusio) ląstelių pažeidimo;
- nesubrendusių neuronų diferenciacija;
- neuronų mirtis dėl apoptozės;
- citoskeleto dinamika;
- fosforilinimas ir sekrecija;
- nervinio impulso perdavimas;
- ląstelių ciklo reguliavimas.
Priklausomai nuo rūšies ir lokalizacijos, smegenims būdingi s100 b altymai gali turėti ir tarpląstelinį, ir tarpląstelinį poveikį. Kai kurių b altymų poveikis priklauso nuo koncentracijos. Taigi gerai žinomas b altymas s100B, esant normaliam kiekiui, turi neurotrofinį aktyvumą, o esant padidintam kiekiui – neurotoksinį.
Ekstraląsteliniai smegenų specifiniai s100 b altymai gali dalyvauti uždegiminiuose atsakuose, reguliuoti glijos ir neuronų diferenciaciją ir sukelti apoptozę (užprogramuotą ląstelių mirtį). s100 svarba buvo įrodyta in vitro eksperimentu, kurio metu neuronai neišgyveno bešis b altymas.
Diagnostinė vertė s100
Diagnostinė s100 reikšmė pagrįsta jo koncentracijos kraujo serume (arba smegenų skystyje) ryšiu su CNS patologijomis ir onkologinėmis ligomis. Nustatyta, kad pažeidus gliulines ląsteles, šis b altymas patenka į tarpląstelinę erdvę, iš kurios patenka į smegenų skystį, o vėliau – į kraują. Taigi, remiantis s100 koncentracijos padidėjimu serume, galima daryti išvadą apie daugybę smegenų patologijų. Ryšys tarp šio b altymo kiekio kraujyje ir centrinės nervų sistemos ligų buvo patvirtintas eksperimentiškai.
Siekdami padidinti s100 koncentraciją tarpląsteliniuose skysčiuose, švino ne tik dėl to, kad sunaikinami ląsteliniai barjerai, sintetinantys šį b altymą. Pirmasis atsakas į daugelį smegenų patologijų yra vadinamasis glialinis atsakas, kurio dalis yra astrocitų s100 sekrecijos intensyvumo padidėjimas. Šio b altymo kiekio kraujyje padidėjimas taip pat gali rodyti kraujo ir smegenų barjero pažeidimą.
S100 lygio stebėjimas leidžia įvertinti smegenų pažeidimo laipsnį, o tai turi didelę reikšmę medicinos prognozėms. Diagnostinis ryšys tarp šio b altymo kiekio ir neuropatologijos panašus į c-reaktyvaus b altymo koncentracijos ryšį su sisteminiu uždegimu.
Naudoti kaip naviko žymeklį
S100 b altymas buvo pradėtas naudoti kaip naviko žymeklis devintojo dešimtmečio pradžioje. Šiuo metu šis metodas veiksmingas anksti nustatant vėžį, atkrytį ar metastazes. Dažniausiai naudojamas s100diagnozuojant melanomą ar neuroblastomą.
Būtina atskirti, kada šis b altymas analizuojamas CNS patologijoms ar kitoms ligoms nustatyti, o kada – vėžiui nustatyti. Jei orientacija eina būtent į onkomarkerį, dekoduojant s100 b altymą reikėtų atsižvelgti ir į kitas galimas tiriamosios medžiagos koncentracijos kraujyje padidėjimo priežastis. Interpretuodami rezultatus būtinai atkreipkite dėmesį į analizės metodą, nes nuo jo priklauso atskaitos intervalo ribos (normalūs rodikliai).
Pagrindinis s100 žymeklio trūkumas yra mažas jo selektyvumas, nes šio b altymo koncentracijos padidėjimas kraujyje ir likvore gali būti susijęs su daugeliu patologijų, nebūtinai vėžinių. Todėl s100 b altymui negali būti suteikta lemiama diagnostinė vertė. Nepaisant to, šis b altymas pasitvirtino kaip papildomas vėžio žymuo.
Yra kraujo serume
Paprastai s100 b altymo serume turi būti mažiau nei 0,105 µg/l. Ši vertė atitinka viršutinę sveiko žmogaus koncentracijos ribą. Leidžiamo lygio (DL) viršijimas s100 gali reikšti:
- CP;
- smegenų pažeidimas;
- piktybinės melanomos išsivystymas (arba jos pasikartojimas);
- nėštumas;
- neuroblastoma;
- dermatomiozitas;
- dengia didelius nudegimų plotus.
B altymų kiekis taip pat gali padidėti dėl streso ar ilgalaikio poveikiokūnas ultravioletinėje zonoje. Koncentracija kraujyje nustatoma atlikus atitinkamą analizę.
Aptikimas kūne
Yra keletas būdų, kaip nustatyti s100 buvimą serume, įskaitant:
- imunoradiometrinis tyrimas (IRMA);
- masių spektroskopija;
- western blot;
- ELISA (fermentinis imunologinis tyrimas);
- elektrochemiliuminescencija;
- kiekybinė PGR.
Visi šie analizės metodai yra labai jautrūs ir leidžia labai tiksliai nustatyti kiekybinį s100 turinį. Kadangi šio b altymo pusinės eliminacijos laikas yra trumpas (30 minučių), didelė koncentracija serume įmanoma tik esant nuolatiniam tiekimui iš sergančių audinių.
Klinikinėje diagnostikoje dažniausiai naudojamas automatinis elektrochemiliuminescencinis imunologinis s100 b altymo tyrimas. Tyrimas apjungia aptinkamo b altymo antikūnų naudojimą su šviesos žymėjimu. Prietaisas nustato koncentraciją s100 pagal chemiliuminescencinės spinduliuotės intensyvumą.
Antikūnai prieš b altymą s100
Medicinoje antikūnai prieš s100 b altymą turi 2 praktinio taikymo sritis:
- diagnostinė – naudojama imunologiniuose metoduose, siekiant nustatyti šio b altymo koncentraciją serume arba CSF (šiuo atveju s100 yra antigenas);
- gydomasis – antikūnų įvedimas į organizmą naudojamas tam tikrų ligų gydymui.
Antikūnai veikia moduliuodamipoveikis s100 b altymams. Šiuo pagrindu gerai žinomas vaistas yra Tenoten. Antikūnai prieš s100 teigiamai veikia nervų sistemą, gerina impulsų perdavimą. Be to, tokie vaistai gali sustabdyti simptominius virškinimo sistemos autonominės funkcijos sutrikimo pasireiškimus.
