Анализ на белок S100 (маркер, ассоциированный с повреждениями мозга)

S-100 является специфическим белком астроцитарной глии, способным связывать каль­ций, с мол. массой 21 000 Да. Белок впервые был идентифицирован в 1965 г. B.W. Moore и получил свое название благодаря растворимости в 100% сульфате аммония. Он состоит из двух субъединиц — а и p. S-100 (Pβ) присутствует в высоких концентрациях в глиальных и шванновских клетках (леммоцитах), S-100 (оф) — в глиальных клетках, S-100 (аа) — в по­перечнополосатых мышцах, печени и почках. Белок метаболизируется почками, его время биологической полужизни составляет 2 ч. Астроглиальные клетки — это наиболее многочис­ленные клетки в мозговой ткани. Они образуют трехмерную сеть, которая является опорным каркасом для нейронов. Коммерчески доступные наборы позволяют определять формы белка S-100 (рр) и S-100 (оф), т.е. пригодны для диагностики поражения мозговой ткани. В последние годы определение этого белка все более активно используется в клинике в каче­стве маркера повреждения мозговой ткани при нарушениях мозгового кровообращения. У больных с кровоизлиянием в мозг пик концентрации S-100 в сыворотке крови и СМЖ на­блюдается уже в первые сутки заболевания, при ишемическом инсульте этот пик приходится на 3-й сутки. Уровень повышения концентрации коррелирует с объ­емом поражения мозга. Уровень S-100 в сы­воротке крови у больных ишемическим инсультом при объеме поражения мозга более 5 см3 был значительно выше, чем при объеме поражения менее 5 см3, и концентрация белка кор­релировала с тяжестью неврологических нарушений. При ишемическом инсульте наиболь­шее повышение S-100 выявляется у больных с кортикальными поражениями мозга. Субкор­тикальные поражения сопровождаются менее значительными повышениями концентрации белка как в сыворотке крови, так и в СМЖ.

Белок S-100 высвобождается в кровь у пациентов, оперированных в условиях искусст­венного кровообращения. Пик концентрации приходится на окончание экстракорпоральной циркуляции и затем уменьшается в неосложненных случаях. У пациентов с мозговыми ос­ложнениями выход белка продолжается и в послеоперационном периоде. Уровень S-100 более 0,5 мкг/л через 2 дня после операции на сердце указывает на наличие у пациента нев­рологических осложнений.

S-100 - Маркёр потенциального повреждения мозга, маркёр злокачественной меланомы.

Белки семейства S100 (к настоящему времени известно, по крайней мере, 25 представителей: S100A1 - S100A18, trichohylin, fillagrin, repetin, S100B, S100G, S100P, S100Z) – небольшие димерные кальцийсвязывающие белки с м.в. около 10,5 кДа, присутствующие только у позвоночных. S100 белки составляют самую большую подгруппу так называемых «EF-hand» кальций связывающих белков (по структуре кальцийсвязывающего участка: спираль E – петля – спираль F), к которым, для примера, относятся также кальмодулин и тропонин С. Название S100 было дано при его первом описании по растворимости (solubility) в 100% насыщенном сульфате аммония. S100 белки могут формировать как гомо-, так и гетеродимеры, помимо Ca2+ связывать также Zn2+ и Сu2+.. Захват ионов меняет пространственную организацию S100 белка и обеспечивает возможность связи с различными белками - мишенями их биологического действия (документировано более 90 потенциальных белков-мишеней).

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. Предполагается, что S100 белки выполняют как внутриклеточные, так и внеклеточные функции, некоторые S100 белки секретируются и действуют аналогично цитокинам. S100Β, который продуцируется преимущественно астроцитами мозга, является маркёром активации астроглии, опосредующим свои эффекты через взаимодействие с RAGE (receptor for advanced glycation end products - рецепторы конечных продуктов гликозилирования). Показано, что S100Β проявляет нейротрофическую активность при физиологической концентрации и нейротоксическую при высокой концентрации. Различные формы рака проявляют выраженное изменение продукции S100. Повышенная секреция S100Β характерна для злокачественной меланомы. S100 - RAGE взаимодействие играет важную роль в связи воспаления и рака, выживании опухолевых клеток и злокачественной прогрессии. Клинический интерес к S100 связан с применением его как маркёра повреждения мозга при травматических поражениях мозга, болезни Альцгеймера (S100Β, высвобождающийся из некротических тканей может усиливать нейродегенерацию путём S100Β-индуцированного апоптоза), субарахноидальных кровотечениях, инсультах и иных неврологических расстройствах; в мониторинге злокачественной меланомы, других неопластических заболеваний, а также воспалительных болезнях.

Тест количественного определения S100 (COBAS, Roche Elecsys 1010) направлен на выявление димеров S100A1B и S100BB. S100A1 и S100B (функциональные белки могут быть представлены как гомо- так и гетеродимерами) преимущественно экспрессируются клетками центральной нервной системы, главным образом, астроглией, но также продуцируются и в клетках меланомы и, в некоторой степени, в других тканях. Тест можно использовать для мониторинга и контроля лечения, раннего выявления метастазов и рецидивов (но не для постановки диагноза!) у пациентов со злокачественной меланомой и в целях комплексной оценки состояния пациентов с предполагаемым повреждением мозга.

Меланома. Секреция S100 повышена у пациентов, страдающих от злокачественной меланомы (особенно, в стадиях II, III и IV), уровень S100 коррелирует с прогрессией опухоли, стадией заболевания и может использоваться в целях прогноза, выявления рецидивов и метастазов (не для первичного диагноза). Превышение пороговой величины теста при мониторировании лечения пациентов с меланомой можно ожидать, в среднем, в % - у пациентов без проявлений заболевания – в 5,5%; с региональными метастазами – в 12,5%; метастазами в коже/дистантных лимфоузлах – в 47,6%; дистантными/висцеральными метастазами – в 42,9% (по результатам последующего наблюдения). В контрольной группе здоровых людей превышение порога наблюдается у 4,9% (доверительный интервал 95%).

В случае выявления повышенного уровня S100 рекомендован повтор исследования в целях исключения ложноположительного результата и проведение соответствующих томографических исследований для повышения точности диагностики.

Взрослые пациенты с потенциальным повреждением мозга. Уровень S100 растёт в спинномозговой жидкости и высвобождается в кровь при различных клинических ситуациях. Измерение S100 при неврологических нарушениях сравнивают c измерением СРБ при системном воспалении. S100 может быть обнаружен у пациентов с повреждениями мозга разного происхождения, включая травматические повреждения или инсульт.

После инсульта рост S100 начинается в период первых 8 часов, повышение сохраняется в течение 72 часов, концентрация S100 коррелирует с объемом повреждения и неврологическими последствиями инсульта. Повышение S100 после спонтанных субарахноидальных кровотечений коррелирует с тяжестью патологии (уровень выше 0,3 мкг/л ассоциирован с неблагоприятным течением). Травматические повреждения мозга сопровождаются ростом уровня S100 в спинномозговой жидкости и сыворотке.

При сопоставлении концентрации S100 с результатами томографии продемонстрирована высокая отрицательная предсказательная ценность теста (отсутствие повреждения по результатам томографии при отрицительном результате S100) - 99 - 100%, но низкая позитивная предсказательная ценность (наличие повреждений мозга по томограмме при результатах S100 выше порога) - 9 - 13%. Чувствительность теста 96,5 - 100%, специфичность 30 - 35% при доверительном интервале 95%. При умеренных травматических повреждениях мозга рост S100A1B и S100BB может наблюдаться у 31% и 48% пациентов без заметных признаков когнитивных расстройств. Показатель нельзя рассматривать как достоверное предсказание длительных неврологических исходов в таких случаях, особенно у детей.

Следует осторожно интерпретировать результаты, учитывая возможность влияния изменения целостности гематоэнцефалического барьера. Раннее высвобождение S100 может быть следствием механического выделения при повреждении гематологического барьера или активации экспрессии S100B при вовлечении мозга в системную воспалительную реакцию. Потенциально возможны внемозговые источники S100B (хондроциты, адипоциты). Рост S100 (>1,5 мкг/л) после остановки сердца и последующей реанимации отражает высокий риск тяжёлых неврологических последствий.

Показания анализа на белок S-100:

- Мониторинг течения и контроль успешности терапии
  злокачественной меланомы, раннее выявление рецидивов и метастазов.
- В качестве дополнительного теста в комплексе обследований при
  потенциальном повреждении мозга (в том числе, травматические
  повреждения мозга, инсульт) для общей оценки и прогноза
  неврологических последствий. 

Содержание белка S-100 норма

в сыворотке крови в норме менее 0,105 - 0,2 мкг/л;
в спино-мозговой жидкости  — менее 5 мкг/л.

Расшифровка результатов анализов на белок S-100:

Обращаем внимание: 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: мкг/л.
Референсные значения: < 0,105 мкг/л (95% здоровых людей без явных проявлений какой-либо патологии).

Повышение белка S-100 в сыворотке крови и СМЖ

Повышение белка S-100 в сыворотке крови и спино-мозговой жидкости (СМЖ) при нарушениях мозгового кровооб­ращения обусловлено активацией микроглии. В ран­ней фазе церебрального инфаркта микроглиальные клетки в периинфарктной зоне экспрессируют белки семейства S-100 и активно пролиферируют, причем белки экспрессируются не более чем 3 дня после инфаркта. Это говорит о том, что активация постоянной популяции микроглии является ранним ответом мозговой ткани на ишемию и может быть использована как ранний маркер ее повреждения.

Повышение значений:

онкология: злокачественная меланома (коррелирует со стадией заболевания);

неврологические расстройства:

1. метаболические повреждения мозга;
2. травматические повреждения мозга;
3. спонтанные субарахноидальные кровотечения;
4. болезнь Альцгеймера;
5. инсульт;
6. множественный склероз (колебания уровня);
7. системная красная волчанка (с нейропсихиатрическим вовлечением – органический мозговой синдром, судороги, сосудистые инциденты, психоз);
8. печёночная энцефалопатия;
9. биполярные расстройства в период обострений, но не в период ремиссий;
10. неврологические нарушения после остановки сердца и последующей реанимации;

физиологические условия: интенсивные физические тренировки
 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. мкг/л. Референсные значения: < 0,105 мкг/л (95% здоровых людей без явных проявлений какой-либо патологии). злокачественная меланома (коррелирует со стадией заболевания); интенсивные физические тренировки.