חלבון S100B

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
'
S100B
מעבדה	כימיה בדם
תחום	הערכת נזקים למוח, מדד פרוגנוסטי במלנומה
טווח ערכים תקין	0-96 ננוגרם/מ"ל
יוצר הערך	בן-עמי סלע

משפחת חלבוני S100

מספר חלבוני S100 מווסתים את פעילות p53 והאפופטוזה שנחשבים כמדכאי התהליך הסרטני, אך כמה מהם פועלים דווקא כמעודדים (promoters) של תהליך זה. החלבון S100B הוא חבר במשפחת חלבוני S100 המופיעים בעיקר כהומודימרים של 20 חלבוני S100 המונומרים, והם באים לביטוי בתאים של מערכת העצבים המרכזית, תאי גליה, ובחלק מתאים היקפיים כגון תאי Schwann, מלנוציטים, אדיפוציטים, וכונדרוציטים. חלבוני S100 מופיעים הן בציטופלזמה של תאים או בגרעין של מגוון גדול של תאים. חלבוני S100 כרוכים בוויסות של מספר תהליכים תאיים כמו התמיינות (differentiation) ושגשוג שלהם.

ישנם לפחות 13 גנים המקודדים למשפחת למשפחת S100, שכולם מרוכזים כמקבץ בכרומוזום 1 באתר q21, אך הגן ל-S100B ממוקם בכרומוזום 21 באתר 21q22.3.

חלבוני S100 הם חלבונים חומציים קטנים יחסית במשקל מולקולארי של 10-12,000 דלטון, שמייחסים להם תפקידים תאיים מגוונים. עד היום זוהו לפחות 20 חלבוני S100, שכל אחת מהן מקודדת על ידי גן שונה. תפקודים כגון זרחון של חלבונים, גורמי שעתוק (transcription factors), פעילויות אנזימאטיות, קישור ווויסות של סידן, וכן קשר דינאמי למרכיבי שלד של התא (cytoskeleton) הם בין התפקודים המגוונים של חלבוני S100. פעילויות חוץ-תאיות כוללות שפעול של מקרופאגים, אִפנוּן (מודולציה) של שגשוג תאים ומשיכה כימית (chemoattraction), כך שחלבוני S100 בהחלט קשורים לתהליכים כמו דלקת וממאירות. אחדים מחלבוני S100 מווסתים את פעולת p53, הגורם המדכא תאים סרטניים וגורם לאפופטוזיס שלהם, ולעומת זאת חלבוני S100 אחרים משמשים או כמעודדים או כמדכאים של תאים סרטניים.

חלבון S100B - בסיס פיזיולוגי

Claus Heizmann מציריך, היה אחד המובילים בחקר מבנה S100B ומחקריו סוכמו בשנת 2004 במאמר ב-Clin Chem. לפיו, המונומר של חלבוני S100 מורכב משני גדילי לולאה (helix loop), המחוברים על ידי אזור של ציר (hinge) מרכזי. הקצה ה-C טרמינאלי של המונומר מכיל את הלולאה הקושרת סידן (בדומה לחלבונים אחרים כמו troponin C או calmodulin). הקצה ה-N טרמינאלי מורכב מ-14 חומצות אמינו והוא משותף לכל חלבוני S100, שדרגת ההומולוגיה ברצף חומצות האמינו שלהם נעה בין 25-65%. באופן כללי, המבנים הדימריים של חלבוני S100 קושרים 4 אטומי Ca+2 לכל דימר, ובנוסף לקישור סידן מספר חלבוני S100 קושרים גם אבץ (Zn+2), ואילו S100B קושר אף יוני נחושת Cu+2. מבין 20 חלבוני S100 שאופיינו עד כה, דווקא S100B ו-S100A6 נמצאים ברמה גבוהה במיוחד במוח. מכאן מוסברת אולי השפעתו הפאראקרינית של S100B על נוירונים במוח.

חלבון S100B נחשב לחלבון ספציפי לתאי גליה, הוא מבוטא בעיקר על ידי אסטרוציטים, אם כי לא על ידי כולם. נמצא ש-S100B מבוטא רק על ידי תת-קבוצה של אסטרוציטים בשלים העוטפים כלי-דם וכן על ידי תאי גליה המבטאים על פני הממברנה שלהם את הפרוטאוגליקן NG2.

לחלבון S100B מייחסים פעילויות מגוונות החל מהנצה של הסתעפויות תאי עצב (neurite extension), שגשוג של תאי מלנומה, גירוי של מעבר יוני סידן דרך ממברנות תאים, עיכוב של זרחון חלבונים על ידי האנזים protein kinase C, עיכוב הארגון של מבני שלד ציטופלזמטיים (microtubule assembly), ועידוד תהליכים של שגשוג אסטרוציטים (astrocytosis) על רקע פגיעה בתאי עצב סמוכים. במערכת העצבים המרכזית המתפתחת, משמש S100B כגורם נוירוטרופי, וכחלבון המעודד הישרדות של תאי עצב. בגוף הבוגר S100B בדרך מוגבר כתוצאה מנזק למערכת העצבים, באופן ההופך מדד זה למשמעותי קלינית.

משמעות קלינית

יש סבורים ששינויים כרומוזומאליים הגורמים לביטוי משתנה של הגן לחלבון זה, כרוכים כנראה במספר מפגעים נוירולוגיים, סרטניים, ובסוגי מחלות שונות כולל מחלת אלצהיימר, תסמונת Down, מלנומה, אפילפסיה, ALS ואף סוכרת type 1. מודלים בחיות שיצרו כדי ללמוד על התפקוד של S100B, התמקדו בעיקר בשורת עכברי knockout כחלק מתוכנית בינלאומית הידועה כ-knockout mouse consortium בחסות מכון Wellcome Trust Sanger. בעכברים ממין זכר ונקבה בהם בוצעו מניפולציות גנטיות בגן ל-S100B כדי לקבוע מהי ההשפעה הקלינית של שינויים גנטיים אלה: אך ב-23 מבחנים קליניים שונים שבוצעו בעכברים המוטנטיים, לא נמצאו איזה שהן אי-סדירויות משמעותיות.

משמעות אבחונית

החלבון S100B מופרש על ידי אסטרוציטים או שהוא יכול לדלוף מתאים פגועים ולהגיע למרווח הבינתאי במוח ומשם להגיע לצירקולציה. רמות S100B גדלות בנסיוב של אלה בשלב חריף של נזק מוחי. החל משנת 2002 החל S100B מצטייר כמדד ראוי להערכת החדירות של מחסום דם-מוח (BBB), ולנזק למערכת העצבים המרכזית. רמות מוגברות של S100B משקפות במדויק נוכחות של תרחיש נוירו-פתולוגי החל מפגיעה מוחית טראומטית וכלה במחלות עצב ניווניות. רמות תקינות של S100B שוללות בדרגת אמינות גבוהה תרחיש פתולוגי משמעותי ב-CNS.

השימוש האבחוני הפוטנציאלי של S100B בתהליך של החלטות טיפוליות מבוסס על מבחר גדול של מחקרים שהתפרסמו בספרות הרפואית, המאששים את המתאם בין רמות מוגברות של חלבון זה, לבין מדדים אחרים המקובלים להערכת לדרגת הנזק ב-CNS כגון שינויים הנצפים בדימות מוחי, הגברת לחץ צרברו-ספינאלי, או שינויים במדדים מולקולאריים מוחיים אחרים כ- NSE או neuron specific enolase, ו-GFAP או glial fibrillary acidic protein. אך חשוב מכך, נמצא שרמות S100B נמצאו מוגברות עוד לפני שנצפו שינויים בלחץ נוזל השדרה, בשיטות הדימות, או בממצאים הנוירולוגיים הנבחנים.

נראה אם כן, שהיתרון העיקרי של שימוש במדד S100B הוא בכך שרמות מוגברות שלו בנסיוב או ב-CSF, מספקות מדד רגיש לקביעת נזק ב- CNS ברמה המולקולארית, עוד לפני שמתפתחים שינויים בולטים, מה שמאפשר הקדמת טיפול רפואי קריטי לפני התרחשות נזק מוחי בלתי הפיך. לדוגמה, רמות S100B בנסיוב מופיעות לפני תחילת פרכוסים. שימוש חשוב ביותר במדד S100B הוא בבחירת מטופלים עם פגיעה מוחית קלה שאינם זקוקים להערכה רדיו-נוירולוגית נוספת, שהרי מחקרים שהשוו בין סריקת CT לבין רמות S100b, הראו שרמות S100B הנמוכות מ-0.12 ננוגרם/מ"ל, כרוכות בסיכון נמוך ביותר לשינויים נוירו-רדיולוגיים ודאיים, כגון שטף-דם תוך מוחי או בצקת מוחית, או לתולדות קליניות משמעותיות. ערך הניבוי השלילי המצוין של S100B במצבים נוירולוגיים אחדים נובע מכך שרמות S100B בנסיוב משקפות חדירות של ה-BBB אפילו בהיעדר נזק עצבי.

במאמרם משנת 2006 ב-J neurotrauma מדגישים Kleindienst וחב' את התפקיד האפשרי של S100B בפגיעות מוח חריפות, ואילו Bloomfield וחב' בחנו ב-2007 ב-Neurocrit Care את האמינות של רמת S100B בניבוי החומרה של פגיעה ב-CNS.

S100B ומלנומה ממאירה

בסוף שנות ה-70 הראשון שהצביע על הקשר האפשרי בין S100B לתאי מלנומה היה Richard Gainor בלוס אנג'לס, אשר שני מחקריו המקוריים בנושא זה הופיעו ב-Nature וב-Lancet ב-1980-81. אך הממצא המשמעותי המקורי מבחינה קלינית היה זה של Fagnart וחב' שהתפרסם ב-Clin Chem בשנת 1988, בו השתמשו בשיטת particle immunoassy, וסקרו נסיובים של 50 אנשים בריאים, 325 מטופלים עם מחלות נוירולוגיות שונות, ו-20 מטופלים עם מלנומה ממאירה. לא נמצאו בשיטה זו שגבול הרגישות שלה 0.3 ננוגרם/מ"ל, עקבות S100B בכל הנבדקים הבריאים, ב-50 מטופלים עם MS, ב-23 מטופלים עם שיטיון, וכן ב-20 מטופלים עם מנינגיטיס. לעומת זאת, S100B נמצא מוגבר בנסיוב של 2/20 מאלה עם meningoradiculitis, ב-2/30 מאלה עם נוירופתיה היקפית, ב-1/14 מאלה עם אנצפליטיס, ב-1/25 מתוך אלה עם תסמונת Guillain-Barré, ב-2/20 מאלה עם AIDS. אך רמות גבוהות של S100B נמצאו ב-29 מתוך 75 מטופלים עם גידולים ב-CNS, בעיקר באלה עם מנינגיומה (6/9), גליובלסטומה (9/23), ו-neurinoma (5/5). רמות S100B היו בעיקר גבוהות בנסיוב של מטופלים עם מפגעים צרברו-וסקולאריים (43/48), או באלה עם מלנומה גרורתית (9/11).

בשנת 1997 התפרסם ב-Brit J Dermatol מחקר של Abraha וחב' שבחן את היחס בין רמות S100B לבין מדרג Breslow להערכת דרגת המלנומה והפרוגנוזה של המחלה. מחקר זה מצא שממצא כפול של רמת S100B מעל 0.22 ננוגרם/מ"ל, בנוסף לממצא עורי בעומק שמעל 4 מ"מ, הם בעלי רגישות של 91%, ומובהקות של 95%, להערכה נכונה של מחלה מפושטת. באותה שנה התפרסם ב-Brit J Cancer מחקרם של Buer וחב' בו הם בחנו רמות S100B ב-99 חולים עם מלנומה גרורתית, ומצאו שרמות מוגברות של מדד זה היו במתאם טוב עם תוצאי (outcomes) המחלה (p<0.0001), אם כי באנליזה רב-משתנית מדד זה לא הוסיף מידע לזה שניתן היה להפיק ממצאים קליניים או מפרמטרים פרוגנוסטיים אחרים.

סדרת מחקרים בשנות ה-90, הצביעו על כך שניתן להשתמש ב-S100B כמדד אבחוני ופרוגנוסטי אמין, עם מתאם טוב בין רמת חלבון זה לבין דרגת מלנומה, בעיקר בשלביה הגרורתיים. מחקרם של Gau וחב' משנת 1995 ב-Europ J Cancer, הראה רמה נמוכה ביותר עד אפסית של S100B בנסיוב של אנשים בריאים או בזה של 126 מטופלים עם מלנומה. בשלבים I/II של המחלה הייתה עלייה של 1.3% בלבד, בשלב III של המחלה נרשמה עלייה של 8.7% ברמת חלבון זה, ואילו באלה המצויים בשלב IV של המחלה כבר נרשמה עלייה של 73.9%. עם זאת הודגש שאכן אין S100B יעיל כמדד לאבחון מוקדם בשלבים מוקדמים של מלנומה.

מאמרים רבים הופיעו בדבר משמעות המדד של S100B בהערכה של מלנומה ממאירה, אם כי נכון להיום אין הסכמה כללית לגבי השימוש במדד זה במערך הבדיקות השגרתי. בנובמבר 2008 הופיעה ב-Int J Cancer מטה-אנליזה של Mocellin וחב', בה נכללו 22 מחקרים בנושא, שכללו במקובץ סך של 3,393 משתתפים, מאובחנים עם מלנומה בשלביה השונים (TMN I-IV). מטה-אנליזה זו ניסתה לסכם את הנתונים הקיימים באשר למשמעות S100B בחיזוי שרידותם של החולים. מסקנות מחקר זה היו שרמות מוגברות של S100B היו המתאם מובהק עם עם שרידות נמוכה יותר (HR=2.23; p<0.0001), אם כי נרשמה הטרוגניות ניכרת בין המחקרים השונים, שיוחסה ל-dissemination bias, מעצם העובדה שנכללו במחקרים הללו גם חולים בשלב IV של המחלה.

לעומת זאת, כאשר נכללו במטה-אנליזה רק 1,594 חולי מלנומה בשלבי I-III של המחלה, נותר ה-meta-risk גבוה באופן מובהק (HR=2.28 ; p<0.0001), ומסקנות המחקרים כן נמצאו הומוגניים. ניתוח תת-קבוצתי של סדרת מחקרים עם אנליזה רב-משתנית, הצביע על S100B כגורם פרוגנוסטי שאינו תלוי במדרג TMN.

אחד ההיבטים במחקר על משמעות S100B בהתנהלות הטיפולית בחולי מלנומה, הוא אפשרות השימוש במדד זה לניטור הצלחת הטיפול במהלכו. בשנת 2003 התפרסם ב-Melanoma Res מחקרם של Hamberg וחב', שהשוו את המדדים S100B ו-LDH, לניטור התגובה לטיפול ב-53 חולים בשלב IV של מלנומה ממאירה. בבסיס המחקר, ל-81% מבין משתתפיו (43 מתוך הנבדקים) היו רמות מוגברות של S100B, ואילו רמות מוגברות של LDH נרשמו ב-20 מהנבדקים (38%). לאחר הטיפול, ב-31 מטופלים עם מחלה יציבה המגיבה לטיפול, ב-17 מתוכם (55%) רמות S100B עברו נרמול, בעוד שרק במטופל יחיד (5%) מתוך 22 מטופלים עם מחלה מתקדמת נרשם נרמול כזה. נרמול ברמת LDH בנסיוב נמצא ב-55% מבין אלה עם מחלה יציבה שהגיבה לטיפול, אך גם ב-41% מבין אלה עם מחלה מתקדמת שלא הגיבה לטיפול.

ההסתברות של הגעה לרמיסיה או אפילו לייצוב המחלה, הייתה נמוכה יותר בקרב מטופלים עם רמות מוגברות של S100B, בהשוואה לאלה עם רמות נורמאליות או אפילו אלה עם רמות מוגברות באופן מתון של S100B. נתונים אלה הצביעו על תפקיד ניבויי של S100B אם כי בדרגת מובהקות מתונה יותר (p<0.01). בעלי מחקר זה הסיקו של-S100B יש יתרון ניבוי טוב יותר מזה של LDH, זאת למרות ש-LDH נחשב כמדד הפרוגנוסטי החזק ביותר במלנומה ממאירה.

במחקר של Bottoni וחב' שהתפרסם ב-2003 ב-Melanoma Res, נבדקו 279 מטופלים עם מלנומה ממאירה בשלבי מחלה שונים, ונמצא שלא רק רמת S100B נמצאה הגבוהה ביותר באלה בשלב IV של המחלה בהשוואה לרמת מדד זה בשלבי מחלה מוקדמים יותר, אלא גם שרמה זו נמצאה דינאמית בהקשר של התקדמות המחלה או נסיגתה. לכן, לדעת בעלי המחקר רמות ההולכות וגדלות של S100B במהלך טיפול, יכולות להצביע על צורך בשינוי באסטרטגיה הטיפולית.

מחקר של Kirkwood וחב' שהתפרסם בשנת 2009 ב-J Clin Oncol, בחן את המשמעות הפרוגנוסטית של קביעת רמת S100B בנסיוב המטופלים שעברו ניתוחי כריתה של שומות מלנומה ממאירה ונמצאו בדרגת סיכון גבוהה. מחקר זה נעשה במסגרת הסקר הנרחב של ECOG 1694, ונמצא בו שרמת S100B בבסיס המחקר הייתה גורם פרוגנוסטי משמעותי לשרידוּ, כמו גם רמות S100B שנקבעו לאחר שנה או בנקודות זמן מאוחרות יותר. פער גדול בין רמת S100B בבסיס המחקר לזו בבדיקת המשך, היה כרוך בשרידות נמוכה.

ב-2010 התפרסם ב-Journal of Biological Chemistry מחקרם של Lin וחב', שהצביע על כך ש-S100B מגיב ישירות עם החלבון מדכא הסרטן p53 בתאי מלנומה, ובכך יכול לדכא את פעילות האחרון, ולעודד את התפתחות סרטן זה.

למרות ממצאים מבטיחים אלה על ערכו של S100B, לא נכנס עדיין מדד זה לשגרת ההתנהלות במלנומה. ראשית, הגברה ברמת S100B אינה ייחודית למלנומה, וניתן למצוא הגברה זו גם המחלות כבד וכליות, ובגרורות לכבד של ממאירויות נוספות, וכן מחלות דלקתיות ומדבקות שונות. שנית, הראיות לערך הפרוגנוסטי של S100B מוגבלות כי רובם המכריע של הניסויים נעשו במדגמי מטופלים מצומצמים. בנוסף, לא ניתן להתעלם מתוספת המידע האבחוני של ממצאי S100B הנמוכה יחסית באנליזות רב-משתנים במחקרים אחדים, וכן מהעובדה שמחקרים בוצעו בשיטות מדידה שונות (luminoimmunometric assay לעומת radioimmunoassay), ולעתים רבות עם ערכי סף שונים. לפיכך, בארה"ב לא נעשה עדיין תיקוף (validation) של מדד זה, אם כי הוא כבר מיושם במספר מדינות באירופה.

מדידת S100B בנוזלי גוף כחלק מהערכה פרוגנוסטית של יילודים במצוקה

בשנת 2002 התפרסמה ב-Clin Chem סקירה של Michetti ו-Gazzolo על האפשרות להשתמש במדד של S100B בנוזלי גוף שונים להערכת בשלות מוחית ביילודים או בפגים עם דימום תוך-חדרי (IVH), עם HIE או hypoxic-ischemic encephalopathy, עם תשניק (asphyxia) וכן בפיגור גדילה תוך-רחמי (IUGR). נתוני סקירה זו מצביעים על ערכי S100B המוגברים לעתים באופן דרמטי ב-CSF, בדם טבורי, בדם היקפי ובשתן של יילודים בדרגות בשלות שונות.

הוראות לביצוע הבדיקה

יש לאסוף את הדם במבחנה כימית (פקק צהוב או אדום) ולאחר הסרכוז שצריך להתבצע עד שעתיים מנטילת הדם, ניתן לשמור את הנסיוב עד 24 שעות בטמפרטורת החדר, עד 7 ימים במקרר, או בהקפאה עד 3 חודשים.

המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן עמי סלע