李慕然(綜述)，劉艷迪(審校)

(天津市人民醫(yī)院消化科，天津300121)

S100蛋白是一組低相對(duì)分子質(zhì)量的鈣結(jié)合蛋白，其家族的不同分子具有廣泛的生物學(xué)活性，在細(xì)胞增殖、分化、肌肉收縮、基因表達(dá)、分泌及細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用。S100A12具有S100蛋白家族的一些共性，又有其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，是一種具有促進(jìn)炎性反應(yīng)的鈣結(jié)合蛋白，其主要作用是使血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子表達(dá)上調(diào)、激活炎性細(xì)胞、化學(xué)趨化和抗微生物作用?，F(xiàn)就S100蛋白的種類、分子結(jié)構(gòu)、生物學(xué)特性，特別是S100A12蛋白的臨床應(yīng)用進(jìn)展綜述如下。

1 S100蛋白概述

S100蛋白家族是一個(gè)鈣結(jié)合蛋白家族，其相對(duì)分子質(zhì)量為10×103～12×103，其氨基酸序列在脊椎動(dòng)物中高度保守，與鈣調(diào)蛋白及其他EF手型鈣離子結(jié)合蛋白具有高度同源性［1］。目前共發(fā)現(xiàn)有20種結(jié)構(gòu)與功能相似、存在于不同部位的可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外Ca2+的 S100蛋白，包括S100A1～S100A13、S100B、S100C、S100P、鈣粒蛋白 C、鈣結(jié)合蛋白3和毛透明蛋白(trichohyalin)等［2］。其成員在氨基酸水平存在20%～80%程度不等的一致性序列［3-4］。

S100蛋白具有兩個(gè)EF手型結(jié)構(gòu)，末端序列較短。EF手型結(jié)構(gòu)由具高親和性和選擇性與鈣離子結(jié)合的螺旋-環(huán)-螺旋組成，兩側(cè)為疏水區(qū)，中間為鉸鏈區(qū)。兩個(gè)EF手中間的鉸鏈區(qū)和C端擴(kuò)展區(qū)在不同成員中多變，產(chǎn)生成員獨(dú)特生物活性［5］。S100蛋白是由兩個(gè)同分異構(gòu)的2個(gè)亞單位(α，β)組成的同型二聚體或異型二聚體。細(xì)胞內(nèi)絕大多數(shù)S100蛋白分子以同型二聚體的形成存在，此外還能形成S100A/S100B、S100A8/S100A9 異 型 二 聚 體［6］，S100A8/S100A9三聚體以及S100A8/S100A9四聚體等，其聚合作用主要依賴于疏水作用力。S100蛋白的生物學(xué)功能多涉及蛋白質(zhì)的磷酸化、參與細(xì)胞骨架建立、調(diào)節(jié)鈣離子穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)酶活性、作為轉(zhuǎn)錄因子、調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)分化、參與炎性反應(yīng)等。

2 S100A12基因概述

S100A12基因定位于人染色體1q21，DNA全長(zhǎng)1895 bp，其染色體定位介于 S100A8和 S100A9之間［7］。S100A12蛋白曾有多種命名，如鈣顆粒素C、MRP6、CoAg、CAGC、CGRP、CAAF1 以及 EN-RAGE。S100A12蛋白相對(duì)分子質(zhì)量為10.575×103，由92個(gè)氨基酸組成，與S100A8、S100A9蛋白分別有40%和46%的一致性氨基酸序列［8］。

與大多數(shù)S100家族蛋白一樣，S100A12蛋白以共價(jià)二聚體的形式存在。細(xì)胞內(nèi)的S100A12主要以同型二聚體存在，與鈣離子結(jié)合后活化，并與靶蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)細(xì)胞功能。細(xì)胞外循環(huán)S100A12大多以同型二聚體和六聚體存在，具有細(xì)胞因子樣特征。S100A12基因有3個(gè)外顯子，由兩個(gè)長(zhǎng)度分別為900 bp和400 bp的內(nèi)含子分開。第1個(gè)外顯子為非編碼區(qū)，第2和第3外顯子為編碼區(qū)，TATA盒位于轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子上游30個(gè)核苷酸處，S100A12蛋白的兩個(gè)EF手基序分別由第2和第3外顯子編碼。S100A12正常表達(dá)于中性粒細(xì)胞［9］，同時(shí)在淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞中有低表達(dá)。當(dāng)與鈣離子結(jié)合后，S100A12構(gòu)象發(fā)生改變，暴露與靶蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，結(jié)合后通過(guò)與相應(yīng)的靶蛋白作用發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)［10］。

3 S100A12臨床的意義

S100A12在炎癥調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用，參與了機(jī)體的免疫防御反應(yīng)或炎性反應(yīng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)分化、生長(zhǎng)抑制、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等，在炎癥性腸病(investment banking division，IBD)、關(guān)節(jié)炎、心血管疾病等許多疾病中發(fā)揮著重要作用［11］。

3.1 S100A12與炎癥性腸病的關(guān)系 德國(guó)明斯特大學(xué)的Foell等［12］測(cè)定45例IBD患者(其中30例克羅恩病患者、15例潰瘍性結(jié)腸炎患者以及30例正常對(duì)照者)血清 S100A12的水平，結(jié)果顯示 IBD患者S100A12的水平明顯高于正常對(duì)照組，提示S100A12可能對(duì)IBD的發(fā)病機(jī)制起重要的作用，S100A12可能作為IBD疾病活動(dòng)有用的標(biāo)志物。

S100A12是一種由粒細(xì)胞分泌的促炎性反應(yīng)蛋白，IBD患者血清及糞便中的S100A12水平增高。Kaiser等［13］研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)檢測(cè)糞便中粒細(xì)胞分泌的促炎癥蛋白S100A12可以幫助鑒別IBD和腸激惹綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)。血清促炎癥蛋白S100A12在IBD患者中明顯上升，并且可能成為這種疾病的非侵入性標(biāo)志物。為進(jìn)一步研究，他們檢查了有IBD癥狀的171例患者的糞便標(biāo)本和24例作為對(duì)照的健康者的糞便標(biāo)本，并且檢測(cè)了171例患者的腸活組織標(biāo)本中的促炎癥蛋白S100A12水平。結(jié)果顯示，活動(dòng)性炎癥性腸病患者糞便中的促炎癥蛋白S100A12的水平(2.45 mg/kg)明顯高于IBS 患者(0.05 mg/kg)和健康人(0.06 mg/kg)。在IBD和IBS對(duì)照中，這種標(biāo)志物具有86%的靈敏度和96%的特異度。而在IBD和健康人對(duì)照中，標(biāo)志物的靈敏度和特異度可以達(dá)到86%和100%。他們同時(shí)發(fā)現(xiàn)糞便促炎癥蛋白S100A12在細(xì)菌性腸炎中也上升，但是在病毒性胃腸炎中無(wú)變化。以上證據(jù)表明，如果排除了細(xì)菌性腸炎，糞便促炎癥蛋白S100A12可以作為監(jiān)測(cè)IBD活動(dòng)的理想的非侵入性標(biāo)志物。這種中性粒細(xì)胞分泌的蛋白提供了一種新的監(jiān)測(cè)IBD的非侵入性生物學(xué)指標(biāo)。

Manolakis等［14］最新研究，用酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定64例潰瘍性結(jié)腸炎患者、64例克羅恩病患者及73例IBS患者血清S100A12水平，結(jié)果分別為68.2、70.0、43.4 μg/L，S100A12 水平在 IBD 患者較 IBS高，且與IBD患者C反應(yīng)蛋白水平呈正相關(guān)，提示對(duì)鑒別IBD和IBS有一定的意義，血清S100A12可能作為IBD炎性標(biāo)志物。

3.2 S100A12與關(guān)節(jié)炎的關(guān)系 德國(guó)Foell等［15］研究顯示，滑膜組織中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)、銀屑病關(guān)節(jié)炎和血清陰性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病中起至關(guān)重要的作用。其中，血管功能改變和內(nèi)皮激活對(duì)于疾病的發(fā)生、發(fā)展非常重要。而S100A12(EN-RAGE)由激活的粒細(xì)胞分泌并與其受體結(jié)合，進(jìn)一步誘導(dǎo)核因子κB依賴的內(nèi)皮激活。為此，研究人員選取42例患者進(jìn)行研究，應(yīng)用免疫組織化學(xué)法檢測(cè)了滑膜S100A12的表達(dá)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，S100A12在炎癥性滑液組織中強(qiáng)烈表達(dá)，但在對(duì)照組和已經(jīng)成功控制病情的患者中則幾乎檢測(cè)不到。因此推測(cè)，血清中的S100A12水平與疾病的活動(dòng)程度相關(guān)，并指出S100A12在炎性組織的局部表達(dá)，說(shuō)明其在滑膜炎中有重要作用，特別是銀屑病關(guān)節(jié)炎。而且，活動(dòng)性關(guān)節(jié)炎患者與健康人群或已經(jīng)緩解的患者相比，血清S100A12水平明顯增高，說(shuō)明其是一項(xiàng)有意義的血清學(xué)指標(biāo)。Foell等［15］認(rèn)為，對(duì)于RA和銀屑病關(guān)節(jié)炎患者，S100A12是一項(xiàng)對(duì)診斷具有重要意義的血清學(xué)指標(biāo)。

Rouleau等［16］對(duì)鼠靜脈注射 S100A12導(dǎo)致了粒細(xì)胞由骨髓向外周血的遷移，提示S100A12通過(guò)誘導(dǎo)骨髓釋放，激活中性粒細(xì)胞黏附和向炎性區(qū)域的遷移刺激了中性粒細(xì)胞的募集。Yang等［17］也提出，S100A12在慢性炎性反應(yīng)中具有白細(xì)胞遷移作用。Liao等［18］對(duì)RA中具有侵蝕、致殘傾向的蛋白標(biāo)志物研究篩選出33個(gè)可能的預(yù)選標(biāo)志物，其中在侵蝕性RA患者滑膜液中顯著升高的蛋白是C反應(yīng)蛋白和S100A12的6個(gè)S100蛋白家族，同時(shí)侵蝕性RA患者血清C反應(yīng)蛋白、S100A12等的水平較非侵蝕性RA和正常個(gè)體也是明顯升高的。

3.3 S100A12與心血管疾病的關(guān)系 日本的一項(xiàng)研究顯示，血漿S100A12蛋白水平與血液透析患者的心血管疾病患病率相關(guān)［19］。S100A12是一種晚期糖基化終產(chǎn)物的內(nèi)源性受體配體。心血管疾病仍然是慢性腎臟病患者發(fā)病率和病死率的重要原因。這項(xiàng)橫斷面研究納入550例血透患者，并評(píng)估血漿S100A12水平和心血管疾病的關(guān)系，結(jié)果顯示，伴心血管疾病的血透患者血漿S100A12水平［n=197，(33.8±28.1)μg/L］高于無(wú)心血管疾病的血透患者［n=353，(20.2 ±16.1)μg/L］;多因素 Logistic回歸分析顯示，血漿 S100A12水平(OR=1.28，P＜0.001)被確定為與心血管疾病患病率相關(guān)的獨(dú)立因素。與心血管疾病患病率相關(guān)的其他因素，包括糖尿病(OR=2.81，P＜0.01)和超敏 C反應(yīng)蛋白水平(OR=1.02，P=0.046);血漿 S100A12 水平(OR=1.30，P=0.004)與非糖尿病血透患者的心血管疾病顯著相關(guān)(n=348)［19］。

Mori等［20］檢測(cè)透析患者的血清S100A12水平，并用超聲檢測(cè)頸動(dòng)脈內(nèi)中膜厚度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈內(nèi)中膜厚度的最大值與血漿S100A12水平呈正相關(guān)。逐步回歸分析還認(rèn)為血漿S100A12是反映頸動(dòng)脈內(nèi)中膜厚度最大值的一個(gè)重要的獨(dú)立因素，認(rèn)為S100A12蛋白參與了血液透析患者動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展進(jìn)程。

4 結(jié)語(yǔ)

S100A12蛋白是一種具有促進(jìn)炎性反應(yīng)的鈣結(jié)合蛋白，能夠調(diào)節(jié)多種基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，激活炎性細(xì)胞，具有化學(xué)趨化和抗微生物作用。S100A12在炎性反應(yīng)調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用，在諸多疾病中的價(jià)值已得到證實(shí)。相信隨著對(duì)S100A12蛋白研究的不斷深入，勢(shì)必對(duì)炎癥性腸病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎以及心血管病等疾病的研究和防治起到越來(lái)越重要的作用，為這些疾病和相關(guān)臨床研究提供一條新的思路。

［1］Moroz OV，Antson AA，Murshudov GN，et al.The three dimensional structure of human S100A12［J］.Acta Crystallogr D Biol Crystallogr，2001，57(Pt 1):20-29.

［2］Ridinger K，Sch?fer BW，Durussel I，et al.S100A13.Biochemical characterization and subcellular localization in different cell lines［J］.J Biol Chem，2000，275(12):8686-8694.

［3］Donato R.S100:a multigenic family of calcium-modulated proteins of the EF-hand type with intracellular and extracellular functional roles［J］.Int J Biochem Cell Biol，2001，33(7):637-668.

［4］Heizmann CW，Ackermann GE，Galichet A.Pathologies involving the S100 proteins and RAGE［J］.Subcell Biochem，2007，45:93-138.

［5］Salama I，Malone PS，Mihaimeed F，et al.A review of the S100 proteins in cancer［J］.Eur J Surg Oncol，2008，34(4):357-364.

［6］Hessian PA，F(xiàn)isher L.The heterodimeric complex of MRP-8(S100A8)and MRP-14(S100A9).Antibody recognition，epitope definition and the implications for structure［J］.Eur J Biochem，2001，268(2):353-363.

［7］Garcia AF，Garcia W，Nonato MC，et al.Structural stability and reversible unfolding of recombinant porcine S100A12［J］.Biophys Chem，2008，134(3):246-253.

［8］Ravasi T，Hsu K，Goyette J，et al.Probing the S100 protein family through genomic and functional analysis［J］.Genomics，2004，84(1):10-22.

［9］Arumugam T，Simeone DM，Schmidt AM，et al.S100P stimulates cell proliferation and survival via receptor for activated glycation end products(RAGE)［J］.J Biol Chem，2004，279(7):5059-5065.

［10］Moroz OV，Dodson GG，Wilson KS，et al.Multiple structural states of S100A12:a key to its functional diversity［J］.Microsc Res Tech，2003，60(6):581-592.

［11］Pietzsch J，Hoppmann S.Human S100A12:a novel key player in inflammation?［J］.Amino Acids，2009，36(3):381-389.

［12］Foell D，Kucharzik T，Kraft M，et al.Neutrophil derived human S100A12(EN-RAGE)is strongly expressed during chronic active inflammatory bowel disease［J］.Gut，2003，52(6):847-853.

［13］Kaiser T，Langhorst J，Wittkowski H，et al.Faecal S100A12 as a non-invasive marker distinguishing inflammatory bowel disease from irritable bowel syndrome［J］.Gut，2007，56(12):1706-1713.

［14］Manolakis AC，Kapsoritakis AN，Georgoulias P，et al.Moderate performance of serum S100A12，in distinguishing inflammatory bowel disease from irritable bowel syndrome［J］.BMC Gastroenterol，2010，10:118.

［15］Foell D，Kane D，Bresnihan B，et al.Expression of the pro-inflammatory protein S100A12(EN-RAGE)in rheumatoid and psoriatic arthritis［J］.Rheumatology(Oxford)，2003，42(11):1383-1389.

［16］Rouleau P，Vandal K，Ryckman C，et al.The calcium-binding protein S100A12 induces neutrophil adhesion，migration，and release from bone marrow in mouse at concentrations similar to those found in human inflammatory arthritis［J］.Clin Immunol，2003，107(1):46-54.

［17］Yang Z，Tao T，Raftery MJ，et al.Proinflammatory properties of the human S100 protein S100A12［J］.J Leukoc Biol，2001，69(6):986-994.

［18］Liao H，Wu J，Kuhn E，et al.Use of mass spectrometry to identify protein biomarkers of disease severity in the synovial fluid and serum of patients with rheumatoid arthritis［J］.Arthritis Rheum，2004，50(12):3792-3803.

［19］Shiotsu Y，Mori Y，Nishimura M，et al.Plasma S100A12 level is associated with cardiovascular disease in hemodialysis patients［J］.Clin J Am Soc Nephrol，2011，6(4):718-723.

［20］Mori Y，Kosaki A，Kishimoto N，et al.Increased plasma S100A12(EN-RAGE)levels in hemodialysis patients with atherosclerosis［J］.Am J Nephroi，2009，29(1):18-24.