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中樞神經特異性蛋白S100β在精神病科的應用
發布時間:2019-08-14   點擊:

  一、中樞神經特異性蛋白S100β的特性

  S100β蛋白是S100家族中主要的、最具活性的成員。該類蛋白屬于酸性鈣結合蛋白,由Moore等首次從牛腦中分離獲得。因其在中性pH條件下能溶于100%飽和硫酸銨溶液,故命名為S100蛋白(Moore, 1965)。

  S100β蛋白由2個β亞基組成。2個β亞基通過半胱氨酸殘基形成二硫鍵,以二聚體活性形式存在于神經元中。S100β蛋白通過旁分泌和自分泌到達胞外作用于神經元和神經膠質細胞,參與Ca2+信號轉導,其生物半衰期為2 h,在體內代謝后經腎臟排出(王麗珍和古桂雄,2008)。

  S100β蛋白在胚胎期第14 d就有微弱表達,隨后與神經系統生長發育呈平行增加的關系,成年后相對穩定。正常成人血清中含量小于0.18 ng/ml。生理濃度的S100β蛋白是一種神經營養因子,具有促有絲分裂作用,可調節神經膠質細胞的生長、增殖、分化,維持鈣穩態,促進腦的發育,并在學習記憶中發揮一定作用。當神經膠質細胞表達S100β蛋白過量時,則會產生神經毒性,加速神經系統炎癥的惡化,并導致神經系統功能紊亂(王麗珍和古桂雄,2008)。

  

  圖1 星型膠質細胞與神經、腦部血管的關系。Capillary,毛細血管;Astrocyte,星型膠質細胞;Axon,軸突;Myelin,髓鞘;Oligodendrocyt,少突膠質細胞;Myelinated axon,有髓鞘的軸突。

  約96%的S100β蛋白存在于腦內,主要定位于中樞神經系統的星形細胞、少突神經膠質細胞及周圍神經系統的雪旺細胞,是神經系統的特異性蛋白。當腦部出現損傷時,如缺血缺氧或外傷導致富含S100β蛋白的星型膠質細胞壞死、凋亡或者分泌增加,大量S100β蛋白釋放進入腦部組織液中:一部分通過破壞的或通透性增加的血-腦屏障進入血液循環,另一部分則通過腦-腦脊液屏障進入腦脊液隨后經蛛網膜竇進入血液循環,還有一部分經腦-腦脊液屏障、血-腦脊液屏障進入血液循環。血液中的S100β蛋白水平在腦損傷后有一定的時間變化規律,而且與腦損傷程度及預后緊密相關,穩定性又比其它神經生化指標高,因此可以作為腦損傷的特異性標志物。

  二、中樞神經特異性蛋白S100β的臨床應用

  2.1 S100β在精神分裂、情感障礙等精神疾病中的應用

  S100β可以在急性精神病發病時被檢測出,是代表神經細胞完整性的生化標記,因而S100β越來越被重視。

  2.1.1 精神分裂癥

  精神分裂癥是以基本個性改變,思維、情感、行為的分裂,精神活動與環境的不協調為主要特征的一類最常見的精神病。

  Rothermundt等(2001b)對26例處于精神分裂癥急性期的未用藥的病人進行研究,結果發現在為期6周的治療前患者血漿中S100β的水平顯著高于正常對照組,治療后患者血漿中S100β的水平接近正常對照組。在對偏執型精神分裂癥患者研究中發現,患者血漿中S100β也高于正常對照組(Steiner et al, 2006;Lara et al, 2001)。

  另外,Rothermundt等(2001b)在研究中還發現經過6周治療后急性精神分裂癥患者的S100β蛋白濃度與PANSS陰性因子分呈顯著正相關。而國內研究者(紀家武等,2001)在研究中也發現首發患者經過12周治療后以及慢性疾病患者的S100β蛋白濃度與PANSS陰性因子分呈顯著正相關。這表明S100β蛋白濃度與精神分裂癥陰性癥狀關系更為密切。

  2.1.2 情感性精神障礙

  情感性精神障礙是以明顯而持久的心境高漲或低落為主的一組精神障礙,并有相應的思維和行為改變,包括躁狂癥、抑郁癥(含單次發作和反復發作)、雙相情感障礙(含躁狂相、抑郁相和混合相)及其他情感障礙,可伴有精神病性癥狀,如幻覺、妄想。大多數患者有反復發作的傾向,每次發作多可緩解,部分可有殘留癥狀或轉為慢性。

  Schreoeter等(2002)用免疫發光法檢測20例情感障礙者患者及12例健康人血S100β水平時發現,抑郁癥患者S100β蛋白水平中位數與正常對照組比較,差異具有統計學意義。用抗抑郁藥物治療后,S100β蛋白降低程度與抑郁癥嚴重程度有關。因此S100β蛋白變化可能與星型膠質細胞改變有關,通過抗抑郁治療有可能使其恢復。Rothermundt等(2001a)測定了28例患有抑郁癥的患者血漿中S100β的水平,結果顯示其S100β水平顯著高于正常對照組。因此S100β蛋白在提示情感障礙患者的腦損傷方面具有價值。

  從精神分裂癥或抑郁癥的S100β檢測值范圍(血清約0.120 ng/ml,腦脊液約0.700 ng/ml)來看,并未有大量的神經膠質或神經元受到破壞,但可以認為精神分裂癥的病程中存在著進行性的神經變性。S100β增加可以反映出退變機制,但證明S100β濃度的變化伴發腦病理改變,需要在檢測S100β的血清和腦脊液中濃度的基礎上結合影像技術以及神經心理學測試等方面的研究。

  2.2 中樞神經特異性蛋白S100β在癲癇形成中的應用

  癲癇是慢性反復發作性的短暫腦功能失調綜合征,以腦神經元異常放電引起反復癇性發作為特征。癲癇是神經系統常見疾病之一,患病率僅次于腦卒中。

  Sendrowski等(2004)分別測定患有腦積水和癲癇患兒血漿中S100β的水平發現兩者都存在濃度增高的情況。而使用扁桃體激發模型,通過比較S100β基因敲除鼠和野生型鼠的差別,調查在癲癇形成過程中的作用。激發后根據海馬體和扁桃體膠質細胞中酸性蛋白的表達譜評估星形膠質細胞的活性,結果顯示野生型和基因敲除鼠相似,而且野生型和敲除鼠并沒有顯著不同的后放電閾。然而,敲除鼠能激發更迅速、癥狀更嚴重的癲癇。這些結果表明正常水平的S100β有對抗癲癇形成的作用(Dyck et al, 2002)。因此,推斷S100β蛋白缺乏導致星形膠質細胞中Ca2+處理能力降低,可能是癲癇產生的原因。

  2.3 中樞神經特異性蛋白S100β在神經退行性疾病中的應用

  神經退行性疾病是由神經元或其髓鞘的喪失所致。大腦和脊髓由神經元組成,神經元有不同的功能,如控制運動,處理感覺信息,并作出決策。大腦和脊髓的細胞一般是不會再生的,所以過度的損害可能是毀滅性的,不可逆轉的,并隨著時間的推移而惡化,以導致功能障礙。

  2.3.1 阿爾茨海默病(AD)

  阿爾茲海默病是一種持續性高級神經功能活動障礙,簡單解釋就是在沒有意識障礙的狀態下,記憶、思維、分析判斷、視空間辨認、情緒等方面發生了障礙。

  對AD患者的尸檢研究顯示,AD患者腦組織中所含的S100β mRNA和蛋白質水平均升高,并發現AD患者外周血中免疫細胞的S100β表達增高。在成年人腦內,S100β在神經可塑性方面起重要作用,而S100β過度表達,可導致細胞骨架失穩、增生,樹突和軸突退變,突觸數目減少,伴有行為異常,表現出癡呆的各種癥狀。研究表明AD患者也可有腦梗死病灶、白質疏松和血管性危險因素。腦血流的改變可引起淀粉樣蛋白的過度表達,刺激星型膠質活化和增殖,故推測S100β可能在AD的發生、發展機制中也扮演了重要角色(郭詠梅等,2005)。另外,小膠質細胞過度表達IL-1、星型膠質細胞過度表達S100β以及T2+神經元纖維纏結階段的進一步聯系已被證實(Donato et al, 2009)。相對健康對照和晚期AD患者,早期到中期AD患者S100β腦脊液濃度升高。晚期患者和正常人無差異甚至更低。(Lambert et al, 2007)。

  2.3.2 克雅病

  克雅病是一種罕見的主要發生在50-70歲的可傳播的腦病。受感染的人可以有睡眠紊亂、個性改變、共濟失調、失語癥、視覺喪失、肌肉萎縮、肌陣攣、進行性癡呆等癥狀,并且多會在發病的一年內死亡。

  克雅病是中樞神經變性疾病中進展最快的一種,其膠質細胞增生也是最明顯的。S100β蛋白主要由膠質細胞分泌,克雅病患者腦脊液中S100β蛋白含量升高(Kovacs et al, 2004),明顯高于非癡呆組和其他癡呆組患者(林世和等,2007)。

  2.3.3 肌萎縮性側索硬化癥

  肌萎縮性側索硬化癥是一種運動神經元疾病,多于30-50歲發病,以上肢周圍性癱瘓,下肢中樞性癱瘓,上下運動神經元混合性、對稱性損害為特點,表現為受累部位肌肉萎縮。

  Migheli等(1999)報道了肌萎縮性側索硬化癥患者的脊髓神經膠質細胞和運動神經元中的S100β蛋白表達上調。但是腦脊液中S100β濃度會隨病程增加而降低,即發病越遲的患者的S100β蛋白水平越低(Sussmuth et al, 2003)。

  三、中樞神經特異性蛋白S100β在精神病科的應用

  精神類疾病患者的中樞神經系統代謝往往存在障礙,部分神經系統可能存在損傷。對于急性精神病人,可通過檢測S100β蛋白的濃度,大致判斷中樞神經系統損傷的程度。但是,該指標僅僅作為輔助診斷指標。確診仍需依靠進一步的影像學和詳細的神經功能檢查。

  明德生物中樞神經特異性蛋白S100-β蛋白(S100-β)檢測試劑盒是應用免疫層析技術,通過免疫定量分析儀判讀,建立的快速、特異、簡便的定量檢測試劑盒,主要用于腦損傷的輔助診斷、監測病情變化、評估預后。不適用中樞神經系統腫瘤的治療監測。

  

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