Las proteínas S100 son una familia de proteínas de unión de calcio específicas de tejido de bajo peso molecular con un efecto modulador que están involucradas en muchos procesos fisiológicos en el cuerpo. El nombre caracteriza la capacidad de los compuestos de este grupo para disolverse completamente en una solución de sulfato de amonio al 100 % a valores de pH neutros.
Actualmente se conocen 25 representantes de esta familia, que son característicos de diferentes tejidos. Esta característica sugiere que las proteínas s100 específicas del cerebro son proteínas presentes en las células cerebrales e involucradas en procesos neurofisiológicos.
Historial de descubrimientos
La primera proteína s100 fue aislada en 1965 de cerebros bovinos por los científicos Moore y Gregor. Posteriormente, se encontraron proteínas de esta familia en mamíferos, aves, reptiles y humanos. Inicialmente, se pensó que s100 estaba presente solo en el tejido nervioso, pero con el desarrollo de métodos inmunológicos, las proteínas de este grupo comenzaron a encontrarse en otros órganos.
Características generales y topografía
Las proteínas de la familia s100 están presentes solo en vertebrados y humanos. De las 25 proteínas de este grupo, 15 son específicas del cerebro, la mayoría de las cuales son producidas por células astrogliales en el SNC, pero algunas también están presentes en las neuronas.
Se ha establecido que el 90% de toda la fracción s100 en el cuerpo se disuelve en el citoplasma de las células, el 0,5% se localiza en el núcleo y el 5-7% se asocia con las membranas. Una pequeña porción de la proteína se encuentra en el espacio extracelular, incluida la sangre y el líquido cefalorraquídeo.
La proteína del grupo s100 está presente en muchos órganos (piel, hígado, corazón, bazo, etc.), pero en el cerebro es cien mil veces más. La mayor concentración se observa en el cerebelo. La proteína s100 también se produce activamente en los melanocitos (células tumorales de la piel). Esto ha llevado al uso de este compuesto como marcador tisular de origen ectodérmico.
Químicamente, las proteínas s100 son dímeros con un peso molecular de 10-12 d altons. Estas proteínas son ácidas porque contienen una gran cantidad (hasta un 30%) de residuos de aminoácidos glutámicos y aspárticos. La composición de las moléculas s100 no incluye fosfatos, carbohidratos y lípidos. Estas proteínas pueden soportar temperaturas de hasta 60 grados.
Estructura y conformación espacial
La estructura de todos los miembros de la familia s100 son proteínas globulares. La composición de una molécula dimérica incluye 2 polipéptidos (alfa y beta), conectados entre sí por enlaces no covalentes.
La mayoría de los miembros de la familia son homodímeros formados por dos subunidades idénticas, pero también hay heterodímeros. Cada polipéptido dentro de la molécula s100 tiene un motivo de unión al calcio llamado mano EF. Está construido según el tipo espiral-bucle-espiral.
La proteína s100 contiene 4 segmentos α-helicoidales, una región bisagra central de longitud variable y dos dominios terminales variables (N y C).
Características de acción
Las proteínasS100 no tienen actividad enzimática. Su funcionamiento se basa en la unión de iones de calcio, que están implicados en muchos procesos intercelulares e intracelulares, incluida la señalización. La adición de Ca2+ a la molécula s100 conduce a su reordenamiento espacial y a la apertura del centro de unión a la proteína diana, a través del cual la interacción con se llevan a cabo otras proteínas.
Así, las s100 no pertenecen a las proteínas cuya función principal es regular la concentración de Ca2+. Las proteínas de este grupo son moduladores biológicamente activos dependientes del calcio que convierten señales y afectan los procesos intracelulares y extracelulares a través de la unión a proteínas diana. Los neurotransmisores también pueden actuar como estos últimos, razón por la cual la s100 influye en la transmisión de los impulsos nerviosos.
Actualmente, se ha revelado que los iones de zinc y/o cobre actúan como reguladores para algunos s100 en lugar de Ca2+. La adición de este último puede afectar directamente la actividad de la proteína y cambiar su afinidad por el calcio.
Funciones
Todavía no existe una imagen completa del papel biológico de las proteínas s100 específicas del cerebro en el cuerpo. Sin embargo, se reveló la participación de proteínas de este grupo en los siguientes procesos:
- regulación de las reacciones metabólicas del tejido nervioso;
- Replicación del ADN;
- expresión de la información genética;
- proliferación de células gliales;
- protección contra el daño celular oxidativo (relacionado con el oxígeno);
- diferenciación de neuronas inmaduras;
- muerte de neuronas por apoptosis;
- dinámica del citoesqueleto;
- fosforilación y secreción;
- transmisión de un impulso nervioso;
- regulación del ciclo celular.
Dependiendo de la especie y la localización, las proteínas s100 específicas del cerebro pueden tener efectos tanto intracelulares como extracelulares. El efecto de algunas proteínas depende de la concentración. Por lo tanto, la conocida proteína s100B en contenido normal exhibe actividad neurotrófica y en niveles elevados, neurotóxica.
Las proteínas s100 extracelulares específicas del cerebro pueden participar en las respuestas inflamatorias, regular la diferenciación glial y neuronal y desencadenar la apoptosis (muerte celular programada). La importancia de s100 se demostró en un experimento in vitro en el que las neuronas no sobrevivieron sin la presencia deesta proteína.
Valor de diagnóstico s100
El valor diagnóstico de s100 se basa en la relación de su concentración en suero sanguíneo (o líquido cefalorraquídeo) con patologías del SNC y enfermedades oncológicas. Se ha establecido que cuando las células gliales se dañan, esta proteína ingresa al espacio extracelular, desde donde pasa al líquido cefalorraquídeo y luego a la sangre. Por lo tanto, sobre la base de un aumento en la concentración de s100 en el suero, se puede sacar una conclusión sobre una serie de patologías cerebrales. La relación entre el contenido de esta proteína en la sangre y las enfermedades del sistema nervioso central ha sido comprobada experimentalmente.
Aumentar la concentración de s100 en los fluidos extracelulares conduce no solo a la destrucción de las barreras celulares que sintetizan esta proteína en las células. La primera respuesta a muchas patologías cerebrales es la llamada respuesta glial, parte de la cual es un aumento en la intensidad de la secreción de s100 por parte de los astrocitos. Un aumento en el contenido de esta proteína en la sangre también puede indicar una violación de la barrera hematoencefálica.
La monitorización del nivel de s100 permite evaluar el grado de daño cerebral, lo cual es de gran importancia en el pronóstico médico. La relación diagnóstica entre la cantidad de esta proteína y la neuropatología se asemeja a la correlación de la concentración de proteína c reactiva con la inflamación sistémica.
Usar como marcador tumoral
La proteína s100 comenzó a utilizarse como marcador tumoral a principios de la década de 1980. Actualmente, este método es efectivo para la detección temprana de cáncer, recurrencia o metástasis. La mayoría de las veces, s100 se usa endiagnóstico de melanoma o neuroblastoma.
Hay que distinguir cuando esta proteína se analiza para detectar patologías del SNC u otras enfermedades, y cuando se utiliza para detectar cáncer. Si la orientación se dirige específicamente al oncomarcador, la decodificación de la proteína s100 también debería tener en cuenta otras posibles razones del aumento de la concentración de la sustancia de prueba en la sangre. Al interpretar los resultados, asegúrese de prestar atención al método de análisis, ya que los límites del intervalo de referencia (indicadores normales) dependen de él.
La principal desventaja del marcador s100 es su baja selectividad, ya que un aumento en la concentración de esta proteína en sangre y LCR puede estar asociado a muchas patologías, no necesariamente de carácter canceroso. Por lo tanto, a la proteína s100 no se le puede dar un valor diagnóstico decisivo. Sin embargo, esta proteína ha demostrado ser un marcador acompañante del cáncer.
Nivel de presencia en suero sanguíneo
Normalmente, la proteína s100 debe estar presente en el suero en una cantidad inferior a 0,105 µg/l. Este valor corresponde al límite superior de concentración en una persona sana. Superar el nivel permisible (DL) s100 puede indicar:
- CP;
- lesión cerebral;
- desarrollo de melanoma maligno (o su recurrencia);
- embarazo;
- neuroblastoma;
- dermatomiositis;
- cubriendo grandes áreas de quemaduras.
Los niveles de proteína también pueden aumentar con el estrés o la exposición prolongadacuerpo en la zona ultravioleta. La concentración en la sangre se determina mediante el análisis correspondiente.
Detección en el cuerpo
Hay varias formas de detectar la presencia de s100 en el suero, entre ellas:
- ensayo inmunorradiométrico (IRMA);
- espectroscopia de masas;
- mancha occidental;
- ELISA (inmunoensayo enzimático);
- electroquimioluminiscencia;
- PCR cuantitativa.
Todos estos métodos analíticos son muy sensibles y permiten una determinación muy precisa del contenido cuantitativo de s100. Dado que esta proteína tiene una vida media corta (30 minutos), las concentraciones séricas altas solo son posibles con un suministro constante de tejidos enfermos.
En el diagnóstico clínico, se utiliza con mayor frecuencia un inmunoensayo electroquimioluminiscente automatizado para la proteína s100. El estudio combina el uso de anticuerpos contra una proteína detectable con marcado ligero. El dispositivo determina la concentración s100 por la intensidad de la radiación quimioluminiscente.
Anticuerpos contra la proteína s100
En medicina, los anticuerpos contra la proteína s100 tienen 2 áreas de aplicación práctica:
- diagnóstico - utilizado en métodos inmunológicos para detectar la concentración de esta proteína en suero o LCR (en este caso, s100 es un antígeno);
- terapéutico: la introducción de anticuerpos en el cuerpo se usa en el tratamiento de ciertas enfermedades.
Los anticuerpos ejercen su efecto modulandoefectos sobre las proteínas s100. Una droga bien conocida sobre esta base es Tenoten. Los anticuerpos contra s100 tienen un efecto beneficioso sobre el sistema nervioso, mejoran la transmisión de impulsos. Además, dichos medicamentos pueden detener las manifestaciones sintomáticas de los trastornos de la función autónoma en el sistema digestivo.
