[摘要]S100-β是一类钙离子结合蛋白,是轴突的生长因子,由神经系统胶质细胞分泌,广泛分布于神经组织中,在正常情况下发挥重要的生理作用,但分泌过高具有神经毒性，脑损伤后血清中S100-β水平有时间的规律性,并与脑损伤程度有密切关系,可以作为脑损伤后神经生化新标识物，本文综述了近年来的S100-β蛋白的分子生物学基础、神经生理作用及其在神经组织损伤、疾病中的作用机制。
对脑损伤研究随着分子生物学、免疫学、神经生物学的发展，已进入到分子水平研究，近年来，对脑损伤的神经化学标志物研究逐步深入，发现S100蛋白家族中S100-β蛋白有助于对神经系统疾病及神经损伤范围、程度、时间判断。
S100-β是一类分子量较小的EF手型钙离子结合蛋白，具有广泛的生物学活性，主要由中枢神经系统中星型胶质细胞和少突胶质细胞及周围神经系统的雪旺细胞分泌。Kim认为它是迄今最能反映脑损伤程度的特异性蛋白，由于 S100-β在脑损伤后有很好的时间变化规律，而且与脑损伤程度有紧密相关性，稳定性又比其它神经生化指标高，研究其在脑损伤后的动态规律变化，将能从分子水平细胞水平给脑损伤程度和损伤时间推断提供依据，本文根据近年来文献报道，对S100-β蛋白生物学特性及其在脑疾病、脑损伤中作用进行综述，并分析了它在法医学脑损伤研究中的意义和对其进一步研究的展望。
S100-β的分子生物学性状
1、S100-β化学本质与基因定位
S100蛋白属于钙离子结合蛋白家族，为一组低分子量 的酸性蛋白，相对分子质量(Mr)为 10~12 >103，其氨基酸序列在脊椎动物中高度保守，目前发现有20种结构与功能相似的S100蛋白。S100-β是其中的一种，它是由两个β链亚基构成的二聚体，其氨基端和羧基端都含有疏水区，在亚基的羧基端含有一个EF手型钙离子结合区，当钙离子与该区域结合后蛋白构象改变，暴露出与靶蛋白结合的位点，发挥生物学效应。β亚基基因由三个外显子组成，第一个外显子在5'端非转录区，第二和第三个外显子各编码一个EF手型钙离子结合区。其基因定位于染色体的2lg22.2~ 2lg22.3区域。
2、S100-β表达及影响因素
S100-β基因定位在21号染色体上，其转录调节机制复杂，包括了正性和负性的两种调节活动，该基因上游由150个核苷酸组成的5'DNA连接区，在神经元的负性调节占优势时，S100-β基因转录被抑制，依赖特异性反向因子才能启动它的表达。星型胶质细胞中的负性调节因子不活跃，因此星型胶质细胞的S100-β含量很高。正性和负性的相互调节十分重要，它维持了S100-β在生理状态下的正常水平。S100-β的mRNA及其表达产物随年龄的增长而有上升的趋势，60岁以上S100-β含量要明显高于60岁以下人群，伴随年龄增长S100-β的相应增长对于脑结构和功能起到了积极作用。S100-β表达受到了多种细胞因子的调节，S100-β主要是由星型胶质细胞分泌的，各种原因的脑损伤中，反应性星型胶质细胞的增殖和活化依赖激化的小胶质细胞分泌的细胞因子，白细胞介素-1 IL-1 能刺激星型胶质细胞的增殖与活化，产生大量的S100-β蛋白。体内与体外实验均证明了IL-1有显著刺激S100-β蛋白作用。其它的细胞因子也同样对星型胶质细胞分裂增殖及S100-β表达有促进作用，如 IL-6 TNF-α FGF-2 5-llT等。S100-β本身也能刺激星型胶质细胞的增殖，从而形成了正反馈作用。
3、S100-β的组织细胞分布与功能
S100-β主要分布于中枢神经系统的神经胶质细胞和外周神经系统的Schwann细胞内，某些神经元细胞以及黑色素细胞 脂肪细胞中。中枢星型胶质细胞少突胶质细胞，外周的Schwann及卫星细胞含有丰厚的S100-β蛋白。其基因表达水平与细胞增殖和分化状态有关 ，S100-β由脑内活化的胶质细胞分泌是星型胶质细胞激活的标志之一，是S100蛋白家族中最具有活性的成分，S100-β由胶质细胞产生，作用于神经元及其周围的环境。是神经胶质细胞和神经元相互联系的中介物质之一，在脑的发育过程中和脑损伤时，S100-β是一种神经营养因子，适量表达对脑组织起到了营养保护作用，神经胶质细胞表达过量时，加速神经系统炎症的恶化，并导致神经系统功能紊乱S100-β的表达与脑损伤严重程度有密切关系，因此它具有多种生理功能:(1>促进轴突向外生长;(2>增强ATP酶的活性，影响微管~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;(4>在体外可诱导神经元和神经胶质细胞凋亡;(5>具有神经营养作用,神经胶质细胞可以旁分泌和自分泌S100-β蛋白,作用于神经元和神经胶质细胞,从而促进神经的生长和损伤的修复,但高水平的S100-β蛋白却可以产生神经毒性。
S100-β与相关神经系统的疾病
1、S100-β与Alzheimer病
S100-β蛋白在脑组织中的表达水平随着年龄的增加而，增加 60岁以上的Alzheimer患者脑组织的S100-β表达水平 、S100-β编码的mRNA水平以及S100-β表达阳性的星型胶质细胞数目要比60岁以下的患者明显增高，S100-β表达水平高低与患者脑损伤范围有密切的联系。
Peskind等依据临床痴呆程度标准对Alzheimer患者分为正常组(25人）、轻度组(46人）、严重组(22人）3组，分别对其脑脊液中S100-β水平进行检测分析，发现轻度组(1.17±0.11>μg·mL-1比严重组(0.60±0.12)μg·mL-1正常组(0.8±10.13)μg·mL-1的S100-β水平高。说明Alzheimer综合征的早期患者脑脊液S100-β水平比后期高，实验中还发现在健康青年人和老年人脑脊液中S100-β水平并无很大差别。PetzOld等发现脑容量每相应的减少10% S100-β在脑脊液中的水平就平均上升0.192μg·mL-1 ，Alzheimer患者在发生了脑萎缩后其脑脊液中S100-β水平与脑萎缩程度成正相关。
2、S100-β与脑血管疾病
大量研究证明脑血管疾病可以导致血脑屏障通透性增加，使脑脊液和血清中S100-β含量升高 Wiesmann对71例动脉瘤破裂引起硬脑膜下血肿(SAH)的患者血浆S100-β蛋白水平的动态变化进行了报道。S100-β蛋白平均血浓度在第24小时、第3天和第7天与对照组相比均有明显上升。神经系统HH评分在患者入院时与血浆中S100-β蛋白浓度呈正相关且相关系数为γ=0.75，6个月预后越差的患者,S100-β蛋白在出血1周内表达水平越高 。
3、S100-β可作为脑缺血性损伤的血清标志物
近年来研究表明：缺血性脑损伤可导致神经细胞水肿、变性、坏死神经胶质细胞分泌S100-β对损伤神经元进行修复、营养缺血又导致血脑屏障的通透性增加。使S100-β蛋白通过血脑屏障进入脑脊液和血清，使S100-β在血液和脑脊液中水平升高，血清中S100-β水平在脑缺血性疾病症状发作后第3~4天达到高峰值，而脑创伤后第1~2天就达到高峰值，这也许与两者神经系统病理生理机制不同有关。
Missle等人研究发现，在脑梗死患者中S100-β水平高峰值在发作后第 (2.5±1.3）天，并在第9天恢复正常水平，S100-β血清水平与脑梗死范围呈良好的正相关，高峰时的S100-β蛋白水平与预后显著相关，Buttner等对26名大脑中动脉(MCA）发生急性梗塞的患者检测症状发作后12 、24小时以及2、 3、 4 、5 、7、 8 、10天的S100-β血清中水平，并用26名性别、年龄相匹配对照组进行比对26名患者中21名的S100-β蛋白水平有显著升高(>0.2μg·L-1 ），S100-β在脑梗塞症状发生后2~3天达到高峰值对照组则无一例升高。
结论表明：脑梗塞的患者血清中S100-β蛋白可能是由坏死性神经胶质细胞所释放，并通过损伤后的血脑屏障进入血清中提示有严重的缺血性神经细胞损伤血清中S100-β蛋白的水平，可作为急性缺血性脑损伤的外周标志有助于急性缺血性脑损伤的诊断和治疗。
S100-β表达与创伤性脑损伤
1、S100-β蛋白对轻微脑损伤有预测作用
轻微脑损伤后伴有短暂意识障碍、头晕、健忘等临床症状的患者往往在CT~MRI等影像图片上观察不到病理性损伤，通过对血清中S100-β蛋白水平检测可以发现伴有临床症状的部分轻微脑损伤患者伤后S100-β的血清水平比正常人要高，且有些患者产生精神紊乱。粒细胞胰蛋白酶也作为轻微脑损伤后的标志物，但它的敏感程度远远低于S100-β在严重脑损伤和轻微脑损伤中并无显著差异In-gebrigtsen报道了24名CT检查阴性的头部轻度脑损伤患者(受伤12小时内）发现在损伤后血清中S100-β蛋白水平很快达到高峰值，并随着时间延长而降低，其中4名患者(17%）血清中可以检测到S100-β蛋白，其中2名患者MRI 未见异常，证实了影像学上未发现异常病理改变之前 S100-β就可以预测到脑损伤的发生。
Waterloo等研究7名血清中S100-β高水平的轻微脑损伤患者,并以7名性别、年龄相匹配的S100-β正常水平轻微脑损伤患者作对照发现了S100-β水平高的患者有认知功能的紊乱，得出S100-β蛋 白水平对轻微脑损伤患者预后有重要价值 。
2、S100-β蛋白可以作为重型脑损伤后生化标记物
按格拉斯哥量表(theGlasgOwOutcOmeScale）分级为严重脑损伤的患者，其血清S100-β表达水平比正常人有明显升高，预后较差患者血清S100-β水平比预后良好患者高，死亡患者血清S100-β最高，当发现血清中高水平S100-β表达时提示有脑死亡过程，且血清S100-β表达水平变化曲线可提示死亡率和脑损伤的程度、时间对脑损伤后死亡者和康复者的血清S100-β水平分析，发现两者在损伤开始都有升高，康复者在脑损伤后48小时内逐步恢复到正常水平，而死亡者在损伤初期48小时内有升高，然后不断的升高或者下降，最后又再次升高。但严重脑损伤后颈内静脉~动脉血中S100-β表达水平高于正常水平，预后差的患者有两次S100-β表达高峰，而预后良好患者在伤后3~5天内只有S100-β的逐渐升高。
Raabe等研究了84名严重脑损伤患者，其中死亡患者血清中S100-β(平均值2.7μg·mL-1）比康复者(平均值0.54μg·mL-1）要高，且S100-β血清水平与CT 显示损伤范围有显著的联系。损伤后2~6天内死亡患者和康复患者都有S100-β水平升高，提示脑组织有二次损伤，实验结果说明S100-β是一种评价脑损伤范围的有意义指标。并提示了脑部二次损伤的时间过程。
3、用S100-β可以推断法医脑损伤时间和程度
S100-β蛋白具有一系列重要的神经生物学功能，它可以作为脑损伤的生化标志物，在脑损伤(轻微脑损伤、重型脑损伤、缺血性脑损伤)后，血清水平有明显升高，并有一定的时间规律性。轻微脑损伤和重型脑损伤都有伤后的升高，但升高后它们又有各自的变化规律。血清中高水平的 S100-β可提示脑死亡发生。对S100-β定量监测，可以有助于法医学对脑损伤程度和时间进行推断。由于S100-β血清水平与脑损伤程度和时间有密切的相关性，随着对S100-β蛋白研究的不断深入，有必要从组织细胞的水平，进一步研究它的生理、病理机制，及伤后在神经组织内的分布位置和表达程度，研究S100-β蛋白的mRNA在神经胶质细胞内表达规律性，可以更加精确的推断脑损伤的程度和时间。
来源：法医学杂志
整理编辑：明德生物
明德生物S100-β蛋白（S100-β）产品简介
【产品名称】：S100-β蛋白（S100-β）检测试剂盒（免疫层析法）
【产品分型】：全血型/血清型/血浆型
【注册证号】：鄂食药监械（准）字2013第2401855号（更）
【预期用途】： S100-β蛋白（S100-β）检测试剂盒是应用免疫层析技术，通过免疫定量分析仪判读，建立的快速、特异、简便的定量检测试剂盒。其定量检测人血液中的S100-β蛋白，主要用于临床医生的辅助诊断。
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