S100B蛋白与颅脑损伤研究的新进展

李季林，盛罗平

我国每年有数十万人死于创伤，其中一半死于致命的颅脑损伤。另外，颅脑损伤致残率也很高，给社会和家庭带来巨大的负担。颅脑损伤已成为严重的公共卫生问题，需不断努力提高救治水平。目前，随着CT、磁共振成像等影像技术的应用，但很难量化原发性和继发性颅脑损伤的程度。近年对重型颅脑损伤的基础研究日趋增多，神经系统中某些特异性蛋白与颅脑损伤的研究也取得很大进展，其中S100B蛋白是具有代表性的蛋白。它是主要存在于神经胶质细胞中的特异性蛋白，正常情况下细胞外液含量很少，当胶质细胞受损后细胞完整性破坏，可以大量进入细胞外液。其对颅脑损伤有着高度的敏感性和特异性，其含量的变化与临床症状、体征及影像学改变密切相关。现就S100B蛋白的测定与颅脑损伤分型与判断预后的关系予以综述。

1 S100B的结构特点和功能

S100B是S100蛋白家族成员之一，1965年Moore［1］在牛脑中发现，因该蛋白能溶于100%硫酸铵溶液而得名。它包括S100αβ和S100ββ两个亚型。两个亚型都主要位于神经胶质细胞胞浆和胞核中，其中S100ββ占绝大部分。S100B蛋白基因位于人类染色体21q22．2－q22．3，含有3个外显子和2个内含子。mRNA由1095bp组成，编码91个氨基酸的S100B蛋白，相对分子质量为21×103的EF手性钙结合蛋白。主要通过肾脏代谢和排泄，生物半衰期为1～2小时。目前已发现该家族至少有19个成员，主要存在于哺乳动物中枢神经系统中。S100B蛋白主要由神经胶质细胞合成和分泌，特别是星形胶质细胞和少突胶质细胞;在外周神经的雪旺细胞和卫星细胞中也富含S100B蛋白;另外S100B蛋白也存在于非神经系统中，包括黑色素细胞、朗格汉斯细胞、软骨细胞、肾上腺卫星细胞等。

S100B蛋白的生理浓度具有广泛的生物学活性，在细胞增生、分化、肌肉收缩、基因表达、分泌及细胞凋亡中发挥重要作用［2］:(1)调节蛋白激酶C和钙调蛋白的磷酸化及核糖核酸(RNA)的合成，从而调节细胞的能量代谢，促进神经细胞新陈代谢;(2)增强三磷酸腺苷(ATP)酶的活性，构成并维持由磷脂构成的细胞膜表面，参与微管、微丝的解聚;(3)作为细胞内的正常成份参与细胞内外钙离子水平的调节，保持细胞内环境的稳定，对急性和慢性神经刺激做出反应;(4)具有神经营养作用，神经胶质细胞可以旁分泌和自分泌S100B蛋白，作用于神经元和神经胶质细胞，促进神经细胞骨架尤其是残存神经元的修复，从而促进神经的生长和损伤的修复，但高水平的S100B蛋白却可以产生神经毒性;(5)在体外可诱导神经元和神经胶质细胞凋亡;(6)对5-羟色胺能神经元起重要的营养作用，但S100B又受5-羟色胺调节。生理状态下脑中的S100B蛋白在胚胎第14天即有表达，但很微弱，随后与神经系统的生长发育育呈平行增加关系，成年后相对稳定。血清S100B蛋白的浓度与以下三种因素有关［3］:(1)脑损伤的严重程度及范围;(2)巨噬细胞或蛋白酶引起的降解作;(3)血-脑脊液屏障被破坏的程度。

S100B蛋白虽然具有神经营养作用，但是高浓度的S100B蛋白却有神经毒性作用，参与神经退化机制。如Scotto等［4］研究发现细胞外高浓度的S100B蛋白可以刺激致炎细胞因子表达，导致细胞凋亡，并能通过一氧化氮(NO)依赖途径诱导神经元细胞死亡。Sandler等［5］的临床研究表明，脑损伤死亡病人血清高浓度S100B蛋白可能参与了创伤后的神经变性过程。

2 S100B蛋白与颅脑损伤的关系

Wiesmann等［6］研究认为，血清中S100B蛋白浓度与性别、年龄无确切关系，但脑脊液中的S100B蛋白浓度与年龄有一定关系，可能与脱髓鞘有关。Kleindienst等［7］认为理想的颅脑损伤标志物应该对颅脑损伤或血-脑脊液屏障受损时，脑脊液内S100B迅速升高，通过血-脑脊液屏障进入外周血。因此，S100B蛋白在血浆和脑脊液中的浓度变化可以反映中枢神经系统损害的程度，并已成为判断和评估颅脑损伤预后的特异性指标。虽然颅脑损伤后S100B在脑脊液中升高较血清中更显著，但临床应用仍以检测血清样本为主，原因是其诊断敏感性高，而且方便。

2．1 S100B蛋白与颅脑损伤严重程度 目前S100B蛋白作为中枢神经系统损伤时敏感的标志。一般来说，S100B蛋白血清水平越高，颅脑损害越严重。傅小君等［8］在120例颅脑损伤组患者中研究发现，血清S100B蛋白浓度明显高于正常对照组(P＜0．05)。重型、中型、轻型颅脑损伤组患者之间存在显著性差异(P＜0．05)，即重型高于中型、中型高于轻型。Lo等［9］报道格拉斯哥评分(GCS)3～5分组和GCS 6～8分组重型颅脑损伤病人在伤后2～6小时、1、3、5、7、10天等不同时间段血清S100B的含量均有显著性差异(P＜0．05)，推论重型颅脑损伤患者严重程度与血清S100B蛋白含量呈正相关，S100B蛋白水平越高，脑损害越严重。颅脑损伤后血清S100B蛋白水平升高，其机制可能是颅脑损伤时由小胶质细胞分泌的白细胞介素-1(IL-1)强烈刺激星形细胞活化和增殖，产生大量的S100B蛋白。而S100B蛋白自身也促进星形细胞的肥大和增殖产生更多的S100B蛋白，从而形成正反馈调节。高浓度S100B蛋白对中枢神经系统具有毒性作用，表现在以下几方面:(1)升高神经元内钙离子的浓度引起钙超载，钙超载是目前公认的钙依赖性毒性细胞死亡的共同通路，可诱导tau蛋白磷酸化和神经元凋亡和坏死，神经元的死亡又可引起小胶质细胞活化和IL-1的分泌，形成一个正反馈环路。(2)升高NO浓度，过量的NO具有神经毒性作用，其毒性作用通过三种机制实现:① 增强N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)，受体介导的神经毒性;② 与过氧化物阴离子结合生成自由集团，直接攻击膜性结构;③ NO可诱导胶质细胞产生IL-1，IL-1推动颅脑损伤时细胞分子水平上的级联炎性反应的进行［10］。

Woertgen和Rothoerl［11］认为重型颅脑损伤患者不仅是原发伤时S100B蛋白升高，在伤后几天内也是升高的，主要是由于继发性颅脑损伤所致。按GCS评分标准分级为重型颅脑损伤的患者其血清S100B蛋白表达水平较正常人明显升高，预后较差患者血清S100B蛋白水平比预后良好者高;死亡患者血清S100B蛋白水平最高，当发现血清中有高水平S100B蛋白的表达时，提示可能有脑死亡过程，且血清S100B蛋白表达水平变化曲线可提示死亡率和脑损伤的程度、时间。Woertgen等［12］报道S100B蛋白在伤后15分钟即至峰值达10．0Lg/L，6 小时为1．14Lg/L，12 小时后降至 0．5Lg/L 以下，具有很强的时间依赖性。所以认为持续的高浓度的血清S100B水平多由继发性颅脑损伤引起。推测颅脑损伤后血清S100B蛋白的变化规律有以下几种情况［13］:(1)颅脑损伤后S100B蛋白低于0．2μg/L或检测不到，提示损伤轻微，甚至无需行头颅CT检查;(2)颅脑损伤早期(＜6小时)血清S100B蛋白明显升高，伤后6小时约36%升高者降至正常，9小时可达50%，绝大部分患者于12小时内降至正常，血清S100B蛋白水平早期的升高表明初期的原发性脑损害;(3)血清S100B蛋白于伤后下降后又升高或升高3～9天的持续高值说明有继发性脑损害。S100B蛋白半衰期短，若持续升高可能是继发性脑损伤后“半暗带组织区”向“缺血坏死区”转化的结果。因此，对重型颅脑损伤患者治疗期间的S100B蛋白水平进行动态监测，对于评定治疗效果、预后情况和判断继发性颅脑损伤情况是十分必要和有益的。

2．2 S100B蛋白与颅脑损伤患者预后的相关性 颅脑损伤的临床治疗结局有明显的提高，但伤后病情的诊断、进展情况及预后情况的判断，目前仅限于GCS评分及格拉斯哥预后评分(GOS)，而伤后神经系统细胞学损伤的程度是决定病情演变及预后的重要因素。颅脑损伤患者早期(6小时内)血清S100B蛋白浓度均显著升高，轻型颅脑损伤组多在1～2天内下降，中型颅脑损伤组多在2～3天内下降，重型颅脑损伤组持续保持较高水平。郭红梅等［14］研究证实，颅脑损伤后，S100B蛋白浓度与病情呈正相关，病情越重浓度越高，发病越急升幅越大。并且在轻、中、重度颅脑损伤间的浓度有显著差异，其浓度的变化与GCS评分呈负相关。赵振林等［15］研究发现患者入院时GCS评分与昏迷初期脑脊液中S100B蛋白浓度呈显著负相关，昏迷初期脑脊液S100B蛋白与GOS评分呈显著的负相关。因此，结合入院时GCS评分与昏迷初期脑脊液中S100B蛋白浓度，更能早期准确评估脑损伤程度，而且脑脊液S100B蛋白浓度可以指导昏迷患者的治疗，评估昏迷患者预后。

Ucar等［16］研究了48例入院时GCS评分≤8分的重型颅脑损伤患者血清S100B蛋白的浓度，发现预后恶劣组的平均浓度为(3．5 ±6．4)ng/L，预后良好组的平均浓度为(1．3 ±2．5)ng/L，两者具有显著性差异。Rainey等［17］研究 100 例颅脑损伤患者，预后恶劣组(GOS 1～3分)28例，预后良好组(GOS 4～5分)72例，预后恶劣组与预后良好组之间血清S100B蛋白浓度具有显著差异(P＜0．05)，表明颅脑损伤患者血清S100B蛋白浓度是判断患者的预后的一种客观指标。另外Anderson等［18］报道了17例无脑损伤的多发伤患者伤后血清S100B蛋白升高情况，认为即使没有颅脑损伤，其他部位的创伤，如脂肪、肌肉、骨骼等组织损伤也可检测到血清S100B蛋白水平的升高，所以在用S100B蛋白水平来评价脑外伤预后的时候要排除严重的多发伤患者，否则，会造成对预后判断的不准确。

综上所述，S100B蛋白的测定对颅脑损伤损伤严重程度及预后判定有重要意义，由于S100B蛋白有较高的特异性和灵敏度，具有非侵袭性，检测方法简便，作为一种神经损伤的生化标志物已越来越多地应用于神经系统损伤的临床诊断和病情评估。但S100B增高往往是一过性的，半衰期短，常需要进行动态监测，并结合症状、体征及影像学资料进行综合分析，能作出合理的判断。

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