As proteínas S100 são uma família de proteínas de ligação ao cálcio específicas do tecido de baixo peso molecular com um efeito modulador que estão envolvidas em muitos processos fisiológicos no corpo. O nome caracteriza a capacidade dos compostos deste grupo de se dissolverem completamente em uma solução 100% de sulfato de amônio em valores de pH neutros.
Atualmente, são conhecidos 25 representantes desta família, que são característicos de diferentes tecidos. Esse recurso sugere que as proteínas s100 específicas do cérebro são proteínas presentes nas células cerebrais e envolvidas em processos neurofisiológicos.
Histórico de descobertas
A primeira proteína s100 foi isolada em 1965 de cérebros bovinos pelos cientistas Moore e Gregor. Posteriormente, proteínas desta família foram encontradas em mamíferos, aves, répteis e humanos. Inicialmente, pensava-se que a s100 estivesse presente apenas no tecido nervoso, mas com o desenvolvimento dos métodos imunológicos, as proteínas desse grupo começaram a ser encontradas em outros órgãos.
Características gerais e topografia
Proteínas da família s100 estão presentes apenas em vertebrados e humanos. Das 25 proteínas deste grupo, 15 são específicas do cérebro, a maioria das quais é produzida por células astrogliais no SNC, mas algumas também estão presentes nos neurônios.
Foi estabelecido que 90% de toda a fração s100 no corpo está dissolvida no citoplasma das células, 0,5% está localizada no núcleo e 5-7% está associada às membranas. Uma pequena porção da proteína é encontrada no espaço extracelular, incluindo sangue e líquido cefalorraquidiano.
Proteína do grupo s100 está presente em muitos órgãos (pele, fígado, coração, baço, etc.), mas no cérebro é cem mil vezes mais. A maior concentração é observada no cerebelo. A proteína s100 também é produzida ativamente nos melanócitos (células tumorais da pele). Isso levou ao uso deste composto como marcador tecidual de origem ectodérmica.
Quimicamente, as proteínas s100 são dímeros com um peso molecular de 10-12 d altons. Essas proteínas são ácidas porque contêm uma grande quantidade (até 30%) de resíduos de aminoácidos glutâmicos e aspárticos. A composição das moléculas s100 não inclui fosfatos, carboidratos e lipídios. Essas proteínas podem suportar temperaturas de até 60 graus.
Estrutura e conformação espacial
A estrutura de todos os membros da família s100 são proteínas globulares. A composição de uma molécula dimérica inclui 2 polipeptídeos (alfa e beta), conectados entre si por ligações não covalentes.
A maioria dos membros da família são homodímeros formados por duas subunidades idênticas, mas também existem heterodímeros. Cada polipeptídeo dentro da molécula s100 tem um motivo de ligação ao cálcio chamado de mão EF. É construído de acordo com o tipo espiral-loop-espiral.
A proteína s100 contém 4 segmentos α-helicoidais, uma região de dobradiça central de comprimento variável e dois domínios variáveis terminais (N e C).
Recursos de ação
As proteínasS100 não possuem atividade enzimática. Seu funcionamento é baseado na ligação de íons cálcio, que estão envolvidos em muitos processos intercelulares e intracelulares, incluindo a sinalização. A adição de Ca2+ à molécula s100 leva ao seu rearranjo espacial e à abertura do centro de ligação à proteína alvo, através do qual a interação com outras proteínas são realizadas.
Assim, s100 não pertencem a proteínas cuja principal função é regular a concentração de Ca2+. As proteínas deste grupo são moduladores biologicamente ativos, dependentes de cálcio e conversores de sinal, que afetam os processos intracelulares e extracelulares através da ligação a proteínas alvo. Os neurotransmissores também podem atuar como este último, razão pela qual a influência do s100 na transmissão dos impulsos nervosos.
Atualmente, foi revelado que os íons de zinco e/ou cobre atuam como reguladores para alguns s100 em vez de Ca2+. A adição deste último pode afetar diretamente a atividade da proteína e alterar sua afinidade pelo cálcio.
Funções
Um quadro completo do papel biológico das proteínas s100 específicas do cérebro no corpo ainda não existe. No entanto, foi revelada a participação de proteínas deste grupo nos seguintes processos:
- regulação das reações metabólicas do tecido nervoso;
- Replicação de DNA;
- expressão da informação genética;
- proliferação de células gliais;
- proteção contra danos celulares oxidativos (relacionados ao oxigênio);
- diferenciação de neurônios imaturos;
- morte de neurônios por apoptose;
- dinâmica do citoesqueleto;
- fosforilação e secreção;
- transmissão de um impulso nervoso;
- regulação do ciclo celular.
Dependendo da espécie e localização, as proteínas s100 específicas do cérebro podem ter efeitos intracelulares e extracelulares. O efeito de algumas proteínas é dependente da concentração. Assim, a conhecida proteína s100B em teor normal apresenta atividade neurotrófica, e em níveis elevados - neurotóxica.
As proteínas s100 extracelulares específicas do cérebro podem estar envolvidas em respostas inflamatórias, regular a diferenciação glial e neuronal e desencadear apoptose (morte celular programada). A importância do s100 foi comprovada em um experimento in vitro em que os neurônios não sobreviveram sem a presença deesta proteína.
Valor de diagnóstico s100
O valor diagnóstico de s100 é baseado na relação de sua concentração no soro sanguíneo (ou líquido cefalorraquidiano) com patologias do SNC e doenças oncológicas. Foi estabelecido que, quando as células gliais são danificadas, essa proteína entra no espaço extracelular, de onde entra no líquido cefalorraquidiano e depois no sangue. Assim, com base no aumento da concentração de s100 no soro, pode-se tirar uma conclusão sobre várias patologias cerebrais. A relação entre o conteúdo desta proteína no sangue e doenças do sistema nervoso central foi confirmada experimentalmente.
Aumentar a concentração de s100 nos fluidos extracelulares leva não só à destruição das barreiras celulares que sintetizam esta proteína nas células. A primeira resposta a muitas patologias cerebrais é a chamada resposta glial, parte da qual é um aumento na intensidade da secreção de s100 pelos astrócitos. Um aumento no conteúdo dessa proteína no sangue também pode indicar uma violação da barreira hematoencefálica.
O monitoramento do nível de s100 permite avaliar o grau de dano cerebral, que é de grande importância no prognóstico médico. A relação diagnóstica entre a quantidade dessa proteína e a neuropatologia assemelha-se à correlação da concentração da proteína c-reativa com a inflamação sistêmica.
Usar como marcador tumoral
A proteína s100 começou a ser usada como marcador tumoral no início da década de 1980. Atualmente, este método é eficaz para detecção precoce de câncer, recorrência ou metástase. Na maioria das vezes s100 é usado emdiagnosticar melanoma ou neuroblastoma.
É necessário distinguir quando esta proteína é analisada para detectar patologias do SNC ou outras doenças, e quando é usada para detectar câncer. Se a orientação for especificamente para o oncommarker, a decodificação da proteína s100 também deve levar em consideração outras possíveis razões para o aumento da concentração da substância teste no sangue. Ao interpretar os resultados, preste atenção ao método de análise, pois os limites do intervalo de referência (indicadores normais) dependem dele.
A principal desvantagem do marcador s100 é sua baixa seletividade, pois o aumento da concentração dessa proteína no sangue e no LCR pode estar associado a diversas patologias, não necessariamente de natureza cancerosa. Portanto, a proteína s100 não pode ter um valor diagnóstico decisivo. No entanto, esta proteína provou ser um marcador de câncer companheiro.
Nível de presença no soro sanguíneo
Normalmente, a proteína s100 deve estar presente no soro em uma quantidade inferior a 0,105 µg/l. Este valor corresponde ao limite superior de concentração em uma pessoa saudável. Exceder o nível permitido (DL) s100 pode indicar:
- CP;
- lesão cerebral;
- desenvolvimento de melanoma maligno (ou sua recorrência);
- gravidez;
- neuroblastoma;
- dermatomiosite;
- cobrindo grandes áreas de queimaduras.
Os níveis de proteína também podem aumentar com estresse ou exposição prolongadacorpo na zona ultravioleta. A concentração no sangue é determinada pela análise apropriada.
Detecção no corpo
Existem várias maneiras de detectar a presença de s100 no soro, incluindo:
- ensaio imunoradiométrico (IRMA);
- espectroscopia de massa;
- western blot;
- ELISA (imunoensaio enzimático);
- eletroquimioluminescência;
- PCR quantitativa.
Todos esses métodos analíticos são altamente sensíveis e permitem a determinação muito precisa do conteúdo quantitativo de s100. Como essa proteína tem meia-vida curta (30 minutos), altas concentrações séricas só são possíveis com um suprimento constante de tecidos doentes.
Em diagnósticos clínicos, um imunoensaio eletroquimioluminescente automatizado para a proteína s100 é mais frequentemente usado. O estudo combina o uso de anticorpos para uma proteína detectável com marcação de luz. O dispositivo determina a concentração s100 pela intensidade da radiação quimioluminescente.
Anticorpos para proteína s100
Na medicina, os anticorpos para a proteína s100 têm 2 áreas de aplicação prática:
- diagnóstico - usado em métodos imunológicos para detectar a concentração dessa proteína no soro ou LCR (neste caso, s100 é um antígeno);
- terapêutica - a introdução de anticorpos no organismo é utilizada no tratamento de certas doenças.
Anticorpos exercem seu efeito através da modulaçãoefeitos nas proteínas s100. Uma droga bem conhecida nesta base é Tenoten. Os anticorpos para s100 têm um efeito benéfico no sistema nervoso, melhoram a transmissão de impulsos. Além disso, essas drogas são capazes de interromper as manifestações sintomáticas de distúrbios da função autonômica no sistema digestivo.
