Les proteïnes S100 són una família de proteïnes d'unió de calci específiques de teixits de baix pes molecular amb un efecte modulador que estan implicades en molts processos fisiològics del cos. El nom caracteritza la capacitat dels compostos d'aquest grup de dissoldre's completament en una solució de sulfat d'amoni al 100% a valors de pH neutres.
En l'actualitat es coneixen 25 representants d'aquesta família, que són característics de diferents teixits. Aquesta característica suggereix que les proteïnes s100 específiques del cervell són proteïnes presents a les cèl·lules cerebrals i que participen en processos neurofisiològics.
Historial de descobriments
La primera proteïna s100 va ser aïllada l'any 1965 de cervells bovins pels científics Moore i Gregor. Posteriorment, es van trobar proteïnes d'aquesta família en mamífers, ocells, rèptils i humans. Inicialment, es pensava que s100 només està present al teixit nerviós, però amb el desenvolupament de mètodes immunològics, les proteïnes d'aquest grup van començar a trobar-se en altres òrgans.
Característiques generals i topografia
Les proteïnes de la família s100 només estan presents en vertebrats i humans. De les 25 proteïnes d'aquest grup, 15 són específiques del cervell, la majoria de les quals són produïdes per cèl·lules astroglials del SNC, però algunes també estan presents a les neurones.
S'ha establert que el 90% de tota la fracció s100 del cos es dissol al citoplasma de les cèl·lules, el 0,5% es localitza al nucli i el 5-7% s'associa a membranes. Una petita part de la proteïna es troba a l'espai extracel·lular, incloent sang i líquid cefaloraquidi.
La proteïna del grup s100 està present en molts òrgans (pell, fetge, cor, melsa, etc.), però al cervell és cent mil vegades més. La concentració més alta s'observa al cerebel. La proteïna s100 també es produeix activament en melanòcits (cèl·lules tumorals de la pell). Això ha portat a l'ús d'aquest compost com a marcador tissular d'origen ectodèrmic.
Químicament, les proteïnes s100 són dímers amb un pes molecular de 10-12 d altons. Aquestes proteïnes són àcides perquè contenen una gran quantitat (fins a un 30%) de residus d'aminoàcids glutàmics i aspártics. La composició de les molècules s100 no inclou fosfats, hidrats de carboni i lípids. Aquestes proteïnes poden suportar temperatures de fins a 60 graus.
Estructura i conformació espacial
L'estructura de tots els membres de la família s100 són proteïnes globulars. La composició d'una molècula dimèrica inclou 2 polipèptids (alfa i beta), connectats entre si per enllaços no covalents.
La majoria dels membres de la família són homodímers formats per dues subunitats idèntiques, però també hi ha heterodímers. Cada polipèptid dins de la molècula s100 té un motiu d'unió de calci anomenat mà EF. Està construït segons el tipus espiral-bucle-espiral.
La proteïna s100 conté 4 segments helicoïdals α, una regió frontissa central de longitud variable i dos dominis variables terminals (N i C).
Característiques de l'acció
Les proteïnesS100 no tenen activitat enzimàtica. El seu funcionament es basa en la unió dels ions de calci, que estan implicats en molts processos intercel·lulars i intracel·lulars, inclosa la senyalització. L'addició de Ca2+ a la molècula s100 condueix a la seva reordenació espacial i a l'obertura del centre d'unió a proteïnes objectiu, a través del qual la interacció amb es duu a terme altres proteïnes.
Així, s100 no pertany a proteïnes la tasca principal de les quals és regular la concentració de Ca2+. Les proteïnes d'aquest grup són moduladors biològicament actius dependents del calci convertidors de senyal que afecten els processos intracel·lulars i extracel·lulars mitjançant la unió a proteïnes diana. Els neurotransmissors també poden actuar com aquests últims, que és el motiu de la influència de s100 en la transmissió dels impulsos nerviosos.
Actualment, s'ha revelat que els ions de zinc i/o coure actuen com a reguladors d'alguns s100 en lloc de Ca2+. L'addició d'aquest últim pot afectar directament l'activitat de la proteïna i canviar la seva afinitat pel calci.
Funcions
Encara no existeix una imatge completa del paper biològic de les proteïnes s100 específiques del cervell al cos. No obstant això, es va revelar la participació de proteïnes d'aquest grup en els següents processos:
- regulació de les reaccions metabòliques del teixit nerviós;
- Replicació de l'ADN;
- expressió d'informació genètica;
- proliferació de cèl·lules glials;
- protecció contra el dany cel·lular oxidatiu (relacionat amb l'oxigen);
- diferenciació de neurones immadures;
- mort de neurones per apoptosi;
- dinàmica del citoesquelet;
- fosforilació i secreció;
- transmissió d'un impuls nerviós;
- regulació del cicle cel·lular.
Depenent de l'espècie i la localització, les proteïnes s100 específiques del cervell poden tenir efectes tant intracel·lulars com extracel·lulars. L'efecte d'algunes proteïnes depèn de la concentració. Així, la coneguda proteïna s100B en contingut normal presenta activitat neurotròfica i, a nivells elevats, neurotòxica.
Les proteïnes s100 específiques del cervell extracel·lulars poden estar implicades en les respostes inflamatòries, regular la diferenciació glial i neuronal i desencadenar l'apoptosi (mort cel·lular programada). La importància de s100 es va demostrar en un experiment in vitro en què les neurones no van sobreviure sense la presència deaquesta proteïna.
Valor de diagnòstic s100
El valor diagnòstic de s100 es basa en la relació de la seva concentració en sèrum sanguini (o líquid cefaloraquidi) amb patologies del SNC i mal alties oncològiques. S'ha establert que quan les cèl·lules glials estan danyades, aquesta proteïna entra a l'espai extracel·lular, des d'on entra al líquid cefaloraquidi i després a la sang. Així, a partir d'un augment de la concentració de s100 al sèrum, es pot extreure una conclusió sobre una sèrie de patologies cerebrals. S'ha confirmat experimentalment la relació entre el contingut d'aquesta proteïna a la sang i les mal alties del sistema nerviós central.
Augmentar la concentració de s100 en els líquids extracel·lulars no només condueix a la destrucció de les barreres cel·lulars que sintetitzen les cèl·lules d'aquesta proteïna. La primera resposta a moltes patologies cerebrals és l'anomenada resposta glial, part de la qual és un augment de la intensitat de la secreció de s100 per part dels astròcits. Un augment del contingut d'aquesta proteïna a la sang també pot indicar una violació de la barrera hematoencefàlica.
La supervisió del nivell de s100 permet avaluar el grau de dany cerebral, que és de gran importància en el pronòstic mèdic. La relació diagnòstica entre la quantitat d'aquesta proteïna i la neuropatologia s'assembla a la correlació de la concentració de proteïna c-reactiva amb la inflamació sistèmica.
Utilitzar com a marcador tumoral
La proteïna s100 es va començar a utilitzar com a marcador tumoral a principis dels anys vuitanta. Actualment, aquest mètode és eficaç per a la detecció precoç de càncer, recurrència o metàstasi. Molt sovint s'utilitza s100diagnosticar melanoma o neuroblastoma.
Cal distingir quan s'analitza aquesta proteïna per detectar patologies del SNC o altres mal alties, i quan s'utilitza per detectar càncer. Si l'orientació es dirigeix específicament al marcador, la descodificació de la proteïna s100 també hauria de tenir en compte altres possibles motius per a l'augment de la concentració de la substància de prova a la sang. Quan interpreteu els resultats, assegureu-vos de parar atenció al mètode d'anàlisi, ja que els límits de l'interval de referència (indicadors normals) en depenen.
El principal inconvenient del marcador s100 és la seva baixa selectivitat, ja que un augment de la concentració d'aquesta proteïna a la sang i al LCR es pot associar a moltes patologies, no necessàriament de naturalesa cancerosa. Per tant, a la proteïna s100 no se li pot donar un valor diagnòstic decisiu. No obstant això, aquesta proteïna ha demostrat ser un marcador de càncer acompanyant.
Nivell de presència al sèrum sanguini
Normalment, la proteïna s100 hauria d'estar present al sèrum en una quantitat inferior a 0,105 µg/l. Aquest valor correspon al límit superior de concentració en una persona sana. Superar el nivell permès (DL) s100 pot indicar:
- CP;
- lesió cerebral;
- desenvolupament de melanoma maligne (o la seva recurrència);
- embaràs;
- neuroblastoma;
- dermatomiositis;
- que cobreix grans àrees de cremades.
Els nivells de proteïnes també poden augmentar amb l'estrès o l'exposició prolongadacos a la zona ultraviolada. La concentració a la sang es determina mitjançant l'anàlisi adequada.
Detecció al cos
Hi ha diverses maneres de detectar la presència de s100 al sèrum, com ara:
- assaig immunoradiomètric (IRMA);
- espectroscòpia de masses;
- western blot;
- ELISA (immunoassaig enzimàtic);
- electroquimioluminescència;
- PCR quantitativa.
Tots aquests mètodes analítics són molt sensibles i permeten una determinació molt precisa del contingut quantitatiu de s100. Com que aquesta proteïna té una vida mitjana curta (30 minuts), les concentracions sèriques elevades només són possibles amb un subministrament constant dels teixits mal alts.
En el diagnòstic clínic, s'utilitza més sovint un immunoassaig electroquimioluminiscent automatitzat per a la proteïna s100. L'estudi combina l'ús d'anticossos contra una proteïna detectable amb un marcat lleuger. El dispositiu determina la concentració s100 per la intensitat de la radiació quimioluminiscent.
Anticossos contra la proteïna s100
En medicina, els anticossos contra la proteïna s100 tenen 2 àrees d'aplicació pràctica:
- diagnòstic: s'utilitza en mètodes immunològics per detectar la concentració d'aquesta proteïna en sèrum o LCR (en aquest cas, s100 és un antigen);
- terapèutic: la introducció d'anticossos al cos s'utilitza en el tractament de determinades mal alties.
Els anticossos exerceixen el seu efecte mitjançant la modulacióefectes sobre les proteïnes s100. Un fàrmac conegut sobre aquesta base és Tenoten. Els anticossos contra s100 tenen un efecte beneficiós sobre el sistema nerviós, milloren la transmissió d'impulsos. A més, aquests fàrmacs són capaços d'aturar les manifestacions simptomàtiques dels trastorns de la funció autònoma del sistema digestiu.
