Ուղեղին հատուկ սպիտակուց s100. ի՞նչ է դա:

2024 Հեղինակ: Curtis Blomfield | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 21:13

S100 սպիտակուցները ցածր մոլեկուլային քաշի հյուսվածքներին հատուկ կալցիումին կապող սպիտակուցների ընտանիք են՝ մոդուլացնող ազդեցությամբ, որոնք ներգրավված են օրգանիզմի բազմաթիվ ֆիզիոլոգիական գործընթացներում: Անունը բնութագրում է այս խմբի միացությունների՝ չեզոք pH արժեքներով ամոնիումի սուլֆատի 100% լուծույթում ամբողջությամբ լուծվելու ունակությունը։

Ներկայումս հայտնի է այս ընտանիքի 25 ներկայացուցիչ, որոնք բնորոշ են տարբեր հյուսվածքներին։ Այս հատկանիշը ցույց է տալիս, որ ուղեղին հատուկ s100 սպիտակուցները ուղեղի բջիջներում առկա սպիտակուցներ են և ներգրավված են նյարդաֆիզիոլոգիական գործընթացներում:

Հայտնաբերման պատմություն

Առաջին s100 սպիտակուցը մեկուսացվել է 1965 թվականին խոշոր եղջերավոր կենդանիների ուղեղից գիտնականներ Մուրի և Գրեգորի կողմից: Հետագայում այս ընտանիքի սպիտակուցները հայտնաբերվել են կաթնասունների, թռչունների, սողունների և մարդկանց մոտ։ Սկզբում ենթադրվում էր, որ s100-ն առկա է միայն նյարդային հյուսվածքում, սակայն իմունոլոգիական մեթոդների մշակմամբ այս խմբի սպիտակուցները սկսեցին գտնել այլ օրգաններում։

Ընդհանուր բնութագրեր և տեղագրություն

s100 ընտանիքի սպիտակուցները առկա են միայն ողնաշարավորների և մարդկանց մոտ: Այս խմբի 25 սպիտակուցներից 15-ը հատուկ են ուղեղին, որոնցից շատերը արտադրվում են կենտրոնական նյարդային համակարգի աստղագլիալ բջիջների կողմից, սակայն որոշները առկա են նաև նեյրոններում:

Հաստատվել է, որ օրգանիզմում s100 ամբողջ ֆրակցիայի 90%-ը լուծված է բջիջների ցիտոպլազմայում, 0,5%-ը տեղայնացված է կորիզում, իսկ 5-7%-ը կապված է թաղանթների հետ։ Սպիտակուցի մի փոքր մասը գտնվում է արտաբջջային տարածությունում, ներառյալ արյունը և ողնուղեղային հեղուկը:

s100 խմբի սպիտակուցը առկա է բազմաթիվ օրգաններում (մաշկ, լյարդ, սիրտ, փայծաղ և այլն), իսկ ուղեղում այն հարյուր հազար անգամ ավելի է։ Ամենաբարձր կոնցենտրացիան նկատվում է ուղեղիկում։ S100 սպիտակուցը նույնպես ակտիվորեն արտադրվում է մելանոցիտներում (մաշկի ուռուցքային բջիջներ): Սա հանգեցրել է այս միացության օգտագործմանը՝ որպես էկտոդերմալ ծագման հյուսվածքային մարկեր:

Քիմիապես s100 սպիտակուցները 10-12 դալտոն մոլեկուլային զանգվածով դիմերներ են: Այս սպիտակուցները թթվային են, քանի որ պարունակում են մեծ քանակությամբ (մինչև 30%) գլուտամիկ և ասպարտիկ ամինաթթուների մնացորդներ։ S100 մոլեկուլների կազմը չի ներառում ֆոսֆատներ, ածխաջրեր և լիպիդներ: Այս սպիտակուցները կարող են դիմակայել մինչև 60 աստիճան ջերմաստիճանի։

Կառուցվածք և տարածական կոնֆորմացիա

S100 ընտանիքի բոլոր անդամների կառուցվածքը գնդաձեւ սպիտակուցներ են: Մեկ դիմերային մոլեկուլի կազմը ներառում է 2 պոլիպեպտիդներ (ալֆա և բետա), որոնք միմյանց հետ կապված են ոչ կովալենտային կապերով։

Ընտանիքի անդամների մեծ մասը հոմոդիմերներ են, որոնք ձևավորվում են երկու նույնական ենթամիավորներով, բայց կան նաև հետերոդիմերներ: S100 մոլեկուլի յուրաքանչյուր պոլիպեպտիդ ունի կալցիումի հետ կապող մոտիվ, որը կոչվում է EF ձեռք: Կառուցված է պարույր-օղակ-պարույր տիպի համաձայն։

S100 սպիտակուցը պարունակում է 4 α-պտուտակային հատվածներ, փոփոխական երկարությամբ կրունկի կենտրոնական շրջան և երկու վերջնական փոփոխական տիրույթներ (N և C):

Գործողության առանձնահատկությունները

S100 սպիտակուցներն իրենք չունեն ֆերմենտային ակտիվություն: Նրանց գործունեությունը հիմնված է կալցիումի իոնների միացման վրա, որոնք ներգրավված են բազմաթիվ միջբջջային և ներբջջային գործընթացներում, այդ թվում՝ ազդանշանային: Ca^{2+-ի ավելացումը s100 մոլեկուլին հանգեցնում է դրա տարածական վերադասավորմանը և սպիտակուցը կապող թիրախային կենտրոնի բացմանը, որի միջոցով փոխազդեցությունը այլ սպիտակուցներ են իրականացվում։}

Այսպիսով, s100-ը չի պատկանում այն սպիտակուցներին, որոնց հիմնական խնդիրն է կարգավորել Ca^{2+: Այս խմբի սպիտակուցները ազդանշան փոխակերպող կալցիումից կախված կենսաբանական ակտիվ մոդուլյատորներ են, որոնք ազդում են ներբջջային և արտաբջջային գործընթացների վրա՝ կապված թիրախային սպիտակուցների հետ: Նեյրոհաղորդիչները կարող են հանդես գալ նաև որպես վերջինս, ինչն էլ պատճառ է հանդիսանում s100-ի ազդեցությանը նյարդային ազդակների փոխանցման վրա։}

Ներկայումս բացահայտվել է, որ ցինկը և/կամ պղնձի իոնները որոշ s100-ի համար գործում են որպես կարգավորիչներ Ca^{2+-ի փոխարեն:Վերջինիս ավելացումը կարող է և՛ ուղղակիորեն ազդել սպիտակուցի ակտիվության վրա, և՛ փոխել նրա կապը կալցիումի նկատմամբ։}

Functions

Օրգանիզմում ուղեղին հատուկ s100 սպիտակուցների կենսաբանական դերի ամբողջական պատկերը դեռ գոյություն չունի: Այնուամենայնիվ, պարզվել է այս խմբի սպիտակուցների մասնակցությունը հետևյալ գործընթացներին.

• նյարդային հյուսվածքի նյութափոխանակության ռեակցիաների կարգավորում;
• ԴՆԹ-ի վերարտադրություն;
• գենետիկ տեղեկատվության արտահայտում;
• գլիալ բջիջների բազմացում;
• պաշտպանություն օքսիդատիվ (թթվածնի հետ կապված) բջիջների վնասից;
• չհասուն նեյրոնների տարբերակում;
• նեյրոնների մահ ապոպտոզի միջոցով;
• ցիտոկմախքի դինամիկա;
• ֆոսֆորիլացում և սեկրեցիա;
• նյարդային իմպուլսի փոխանցում;
• բջջային ցիկլի կարգավորում.

Կախված տեսակից և տեղայնացումից՝ ուղեղին հատուկ s100 սպիտակուցները կարող են ունենալ և՛ ներբջջային, և՛ արտաբջջային ազդեցություն: Որոշ սպիտակուցների ազդեցությունը կախված է կոնցենտրացիայից: Այսպիսով, հայտնի s100B սպիտակուցը նորմալ պարունակության դեպքում ցուցաբերում է նեյրոտրոֆիկ ակտիվություն, իսկ բարձր մակարդակներում՝ նեյրոտոքսիկ:

Ուղեղի արտաբջջային հատուկ s100 սպիտակուցները կարող են ներգրավված լինել բորբոքային պատասխանների մեջ, կարգավորել գլիալ և նեյրոնային տարբերակումը և հրահրել ապոպտոզ (ծրագրավորված բջջային մահ): S100-ի կարևորությունն ապացուցվել է in vitro փորձի ժամանակ, որի ընթացքում նեյրոնները չեն գոյատևել առանցայս սպիտակուցը։

Ախտորոշիչ արժեք s100

s100-ի ախտորոշիչ արժեքը հիմնված է արյան շիճուկում (կամ ողնուղեղային հեղուկում) նրա կոնցենտրացիայի կապի վրա կենտրոնական նյարդային համակարգի պաթոլոգիաների և ուռուցքաբանական հիվանդությունների հետ: Հաստատվել է, որ երբ գլիալ բջիջները վնասվում են, այս սպիտակուցը մտնում է արտաբջջային տարածություն, որտեղից մտնում է ողնուղեղային հեղուկ, ապա՝ արյուն։ Այսպիսով, շիճուկում s100-ի կոնցենտրացիայի ավելացման հիման վրա կարելի է եզրակացություն անել ուղեղի մի շարք պաթոլոգիաների մասին։ Արյան մեջ այս սպիտակուցի պարունակության և կենտրոնական նյարդային համակարգի հիվանդությունների միջև կապը փորձնականորեն հաստատվել է։

Արտբջջային հեղուկներում s100-ի կոնցենտրացիան մեծացնելու համար կապարի ոչ միայն այս սպիտակուցային բջիջները սինթեզող բջջային արգելքների ոչնչացման պատճառով: Ուղեղի բազմաթիվ պաթոլոգիաների առաջին արձագանքը, այսպես կոչված, գլիալ արձագանքն է, որի մի մասն է աստղազիտների կողմից s100 սեկրեցիայի ինտենսիվության բարձրացումը: Արյան մեջ այս սպիտակուցի պարունակության ավելացումը կարող է վկայել նաև արյունաուղեղային արգելքի խախտման մասին։

S100 մակարդակի մոնիտորինգը թույլ է տալիս գնահատել ուղեղի վնասվածքի աստիճանը, ինչը մեծ նշանակություն ունի բժշկական կանխատեսման համար։ Այս սպիտակուցի քանակի և նյարդապաթոլոգիայի միջև ախտորոշիչ կապը նման է c-ռեակտիվ սպիտակուցի կոնցենտրացիայի հարաբերակցությանը համակարգային բորբոքման հետ:

Օգտագործել որպես ուռուցքային մարկեր

S100 սպիտակուցը սկսեց օգտագործվել որպես ուռուցքային մարկեր 1980-ականների սկզբին: Ներկայումս այս մեթոդը արդյունավետ է քաղցկեղի, ռեցիդիվների կամ մետաստազների վաղ հայտնաբերման համար։ Ամենից հաճախ s100 օգտագործվում էմելանոմայի կամ նեյրոբլաստոմայի ախտորոշում։

Անհրաժեշտ է տարբերակել, երբ այս սպիտակուցը վերլուծվում է կենտրոնական նյարդային համակարգի պաթոլոգիաները կամ այլ հիվանդությունները հայտնաբերելու համար, և երբ այն օգտագործվում է քաղցկեղը հայտնաբերելու համար: Եթե կողմնորոշումը գնում է հատուկ օնկոմարկերի վրա, ապա s100 սպիտակուցի վերծանումը պետք է հաշվի առնի նաև արյան մեջ փորձարկման նյութի կոնցենտրացիայի ավելացման այլ հնարավոր պատճառները: Արդյունքները մեկնաբանելիս անպայման ուշադրություն դարձրեք վերլուծության մեթոդին, քանի որ հղման միջակայքի սահմանները (նորմալ ցուցանիշներ) կախված են դրանից։

s100 մարկերի հիմնական թերությունը նրա ցածր ընտրողականությունն է, քանի որ արյան և ՔՀՀ-ում այս սպիտակուցի կոնցենտրացիայի ավելացումը կարող է կապված լինել բազմաթիվ պաթոլոգիաների հետ, որոնք պարտադիր չէ, որ ունեն քաղցկեղային բնույթ: Հետեւաբար, s100 սպիտակուցը չի կարող որոշիչ ախտորոշիչ արժեք տալ: Այնուամենայնիվ, այս սպիտակուցն իրեն ապացուցել է որպես քաղցկեղի ուղեկից մարկեր:

Առկայություն մակարդակ արյան շիճուկում

Սովորաբար, s100 սպիտակուցը պետք է առկա լինի շիճուկում 0,105 մկգ/լ-ից պակաս քանակով: Այս արժեքը համապատասխանում է առողջ մարդու կենտրոնացման վերին սահմանին: Թույլատրելի մակարդակը (DL) s100 գերազանցելը կարող է ցույց տալ՝

• CP;
• ուղեղի վնասվածք;
• չարորակ մելանոմայի զարգացում (կամ դրա կրկնություն);
• հղիություն;
• նեյրոբլաստոմա;
• դերմատոմիոզիտ;
• ծածկում է այրվածքների մեծ տարածքներ։

Սպիտակուցի մակարդակը կարող է նաև աճել սթրեսի կամ երկարատև ազդեցության դեպքումմարմինը ուլտրամանուշակագույն գոտում. Արյան մեջ կոնցենտրացիան որոշվում է համապատասխան անալիզով։

Հայտնաբերում մարմնում

Շիճուկում s100-ի առկայությունը հայտնաբերելու մի քանի եղանակ կա, այդ թվում՝

• իմունորադիոմետրիկ անալիզ (IRMA);
• զանգվածային սպեկտրոսկոպիա;
• վեսթերն բլոտ;
• ELISA (ֆերմենտային իմունային անալիզ);
• էլեկտրաքիմիլյումինեսցենտություն;
• քանակական PCR.

Այս բոլոր վերլուծական մեթոդները խիստ զգայուն են և թույլ են տալիս ճշգրիտ որոշել s100-ի քանակական պարունակությունը: Քանի որ այս սպիտակուցն ունի կարճ կիսամյակ (30 րոպե), շիճուկի բարձր կոնցենտրացիաները հնարավոր են միայն հիվանդ հյուսվածքների մշտական մատակարարման դեպքում:

Կլինիկական ախտորոշման մեջ ամենից հաճախ օգտագործվում է s100 սպիտակուցի ավտոմատացված էլեկտրաքիմիլյումինեսցենտ իմունային անալիզ: Հետազոտությունը համատեղում է հակամարմինների օգտագործումը հայտնաբերվող սպիտակուցի նկատմամբ լուսային նշագրման հետ: Սարքը որոշում է s100 կոնցենտրացիան քիմլյումինեսցենտային ճառագայթման ինտենսիվությամբ:

Հակամարմիններ սպիտակուցի դեմ s100

Բժշկության մեջ s100 սպիտակուցի հակամարմիններն ունեն գործնական կիրառման 2 ոլորտ.

• ախտորոշիչ - օգտագործվում է իմունոլոգիական մեթոդներում՝ բացահայտելու այս սպիտակուցի կոնցենտրացիան շիճուկում կամ CSF-ում (այս դեպքում s100-ը հակագեն է);
• թերապևտիկ - հակամարմինների ներմուծումն օրգանիզմ օգտագործվում է որոշ հիվանդությունների բուժման համար։

Հակամարմիններն իրենց ազդեցությունն են թողնում մոդուլավորման միջոցովազդեցություն s100 սպիտակուցների վրա: Այս հիմքի վրա հայտնի դեղամիջոցը Tenoten-ն է: S100-ի դեմ հակամարմինները բարենպաստ ազդեցություն են ունենում նյարդային համակարգի վրա, բարելավում են իմպուլսների փոխանցումը: Բացի այդ, նման դեղամիջոցները կարող են դադարեցնել մարսողական համակարգի վեգետատիվ ֆունկցիայի խանգարումների սիմպտոմատիկ դրսևորումները։