S100β蛋白与脑细胞损伤程度相关性的研究进展

S100β蛋白与脑细胞损伤程度相关性的研究进展

(偃师市人民医院;河南偃师471900)

摘要脑损伤是一种严重的临床上比较常见的创伤,及早发现和诊断是治疗脑损伤以及改善预后的关键。S100β蛋白是目前最具潜力的对脑损伤有高度敏感性和特异性的生化标志物,本文对S100β蛋白的结构、生物学特点等,以及S100β蛋白含量与脑细胞损伤程度相关性的研究进展进行了综述,并对目前S100β蛋白研究存在的问题和前景进行了展望。

关键词S100-β蛋白;脑损伤

脑损伤(Braininjury)是指由于自身因素、外力作用或其他因素造成的颅内组织结构、功能被破坏的一类疾病的总称[1],该类疾病是一种严重的创伤,会造成严重的脑组织损伤,如果治疗不及时,很容易导致终身性疾病,严重的可能导致患者死亡[2]。目前,脑损伤常用的诊断和评估方法主要依靠脑功能临床评估和影像学技术,近年来,可应用于脑损伤快速、及时、准确检测的特异性生化标志物越来越受到人们的关注。这些生化标志物对研究脑损伤的发病机制、病情判断、预后评估等具有重要的临床意义。现就其研究进展综述如下。

1.S100β蛋白的结构

1965年,Moore[3首先在牛的脑组织中发现S100蛋白,目前,已经发现20多个S100蛋白家族成员,S100β蛋白是其中之一[4]。S100β蛋白含有两个亚基(α亚基和β亚基),这两种亚基形成一个EF手型结构,可以和钙离子结合,相对分子质量约21KD,pH值约4.1,编码基因定位21q22.3,距该染色体末端约100~140kb[5]。

2.S100β蛋白的生物学特点

S100β蛋白是中枢神经特异性蛋白,大约96%存在于脑组织中,约占脑可溶性蛋白总量的0.1%-0.2%[6]。在哺乳动物中,S100β蛋白主要存在于中枢神经胶质细胞外周神经系统Schwann细胞内,在中枢神经系统含量为3500ng/mg蛋白,而其他组织中约为100-200ng/mg蛋白[7]。正常成人S100β蛋白浓度与年龄、性别、体重指数无关,不受鱼精蛋白、肝素、异丙酚和溶血和酒精浓度的影响;在静脉血和动脉血中均可检测;性质相对稳定,采样后在室温或4℃下,全血中的S100β蛋白能保存大约48h而不发生变化。其浓度大小主要和血脑屏障的破坏程度、脑损伤严重程度、弥散距离和受伤时间等有关。

3.S100β蛋白与脑组织损伤程度的关系

生理状态下在胚胎第14天,脑中S100β蛋白即有微弱表达,随着神经系统生长发育成增加的趋势,成年之后S100β蛋白含量基本不变。大量的研究表明,患者血液中S100β蛋白含量与脑损伤程度息息相关。正常情况下,成年人血液中S100β蛋白含量极低,一般小于0.02ng/mL,当脑损伤或者中枢神经系统受损时,中枢神经细胞被激活,大量分泌S100β蛋白并释放到脑脊液中,脑脊液中的S100β蛋白经过受损的血脑屏障进入血液循环,造成血液中S100β蛋白含量升高。因此,脑脊液和血液中的S100β蛋白含量可以作为脑损伤的早期诊断的生化指标。

3.1S100β蛋白与创伤性颅脑损伤

S100β蛋白对颅脑损伤的早期诊断、判断严重程度、监控治疗效果及推测预后等方面均具有十分重要的临床意义,患者血液中S100β蛋白含量与颅脑损伤严重程度呈正相关,即S100β蛋白含量越高,患者颅脑损伤越严重。郑中慧等将急性颅脑损伤患者按照格拉斯哥昏迷评分(GCS评分)分为三组:GCS评分12~15分为轻型颅脑损伤患者(轻型组)、GCS评分9~11分为中型颅脑损伤患者(中型组)、GCS评分3~8分为重型颅脑损伤患者(重型组),分别于发病24h内,第3、7、14天检测外周静脉血中S100β蛋白含量,结果表明,患者血清S100β蛋白含量:重型组>中型组>轻型组>对照组,差异均具有统计学意义(P<0.01);而且病情越严重,S100β含量下降越慢,并长时间保持较高水平。

3.2S100β蛋白与脑血管疾病

Reynolds等比较了血清生化标志物与脑CT在诊断脑卒中的效果,认为血清中S100β含量可以作为早期诊断脑卒中的生化标志物。王希瑞等[研究了患者脑梗死面积和S100β蛋白含量之间的关系,并探讨了S100β蛋白对急性脑梗死患者诊断的特异性和灵敏性,结果表明,血清S100β蛋白含量与脑梗死面积呈正相关,S100β蛋白对急性脑梗死的特异度为96.7%,灵敏度为100%。

3.3S100β与脑部感染

S100β蛋白含量升高与中枢神经系统感染有关。黄艮彬等将颅内感染类患者(76例)分为病脑亚组(病毒性,34例)、结脑亚组(结核性,23例)、化脑亚组(化脓性,19例),并分别检测患者和30例健康对照组血清中S100β蛋白含量,结果为:病脑亚组>化脑亚组>结脑亚组>对照组,但化脑亚组和结脑亚组血清中S100β蛋白水平无显著性差异(P>0.05),其余各组组间有显著性差异(P<0.01或P<0.05),证明检查成人脑部感染患者血液中S100β蛋白含量对颅内感染的鉴别及诊断具有重要的参考价值,有利于其病情的早期判断。

3.4S100β蛋白与神经障碍类疾病

大量研究发现,精神分裂症患者血液和脑脊液中S100β蛋白浓度与正常人不同,但说法并不一致,其与患者年龄、发病年龄、发病次数、药物治疗、病程、阳性和阴性症状量表评分等的关系也没有统一的结论。Schroeter等[33]研究发现,患者S100β蛋白含量与抑郁症的严重程度呈正相关,治疗过程中,随着抑郁症状的减少,S100β蛋白含量降低。

5.总结与展望

综上所述,S100β蛋白与脑损伤相关的研究已经取得了一定的进展,其作为脑损伤的生化标志物,具有高特异性和灵敏性,对多种疾病的早期诊断、治疗监控、预后判断都有重要的临床意义。但是,S100β的临床研究仍存在很多问题:缺少大数据样本的研究,统计数据并不全面;多数研究都局限于临床观察阶段,不过,随着生物化学和免疫学技术的不断发展,医生和学者对S100β蛋白的研究将不断深入,S100β蛋白必然会有更广阔的应用前景。

参考文献

[1]陶俊.浅谈颅脑创伤治疗的现状[J].医学信息:下旬刊,2009(10):90-91.

[2]史晓奕.脑损伤程度与激活素A,C反应蛋白表达的相关性研究[D].郑州大学,2014.

[3]MooreBW.Asolubleproteincharacteristicofthenervoussystem[J].Biochemicalandbiophysicalresearchcommunications,1965,19(6):739-744.

[4]ShawGS,MarlattNM,FergusonPL,etal.Identificationofadimericintermediateintheunfoldingpathwayforthecalcium-bindingproteinS100B[J].Journalofmolecularbiology,2008,382(4):1075-1088.

[5]Sch?ferBW,HeizmannCW.TheS100familyofEF-handcalcium-bindingproteins:functionsandpathology[J].Trendsinbiochemicalsciences,1996,21(4):134-140.

[6]刘康,丁素菊.S100B蛋白在脑血管病中的研究新进展[J].中华老年心脑血管病杂志,2010(7):667-668.

[7]孙瑞红,林世和.脑脊液中特殊蛋白的检测与Creutzfeldt-Jakob病[J].临床神经病学杂志,2007,20(3):234-235.

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