钙结合蛋白S100A12的临床研究进展

李慕然(综述)，刘艳迪(审校)

(天津市人民医院消化科，天津300121)

S100蛋白是一组低相对分子质量的钙结合蛋白，其家族的不同分子具有广泛的生物学活性，在细胞增殖、分化、肌肉收缩、基因表达、分泌及细胞凋亡中发挥重要作用。S100A12具有S100蛋白家族的一些共性，又有其独有的结构和功能特点，是一种具有促进炎性反应的钙结合蛋白，其主要作用是使血管内皮细胞黏附分子表达上调、激活炎性细胞、化学趋化和抗微生物作用。现就S100蛋白的种类、分子结构、生物学特性，特别是S100A12蛋白的临床应用进展综述如下。

1 S100蛋白概述

S100蛋白家族是一个钙结合蛋白家族，其相对分子质量为10×103～12×103，其氨基酸序列在脊椎动物中高度保守，与钙调蛋白及其他EF手型钙离子结合蛋白具有高度同源性［1］。目前共发现有20种结构与功能相似、存在于不同部位的可以调节细胞内和细胞外Ca2+的 S100蛋白，包括S100A1～S100A13、S100B、S100C、S100P、钙粒蛋白 C、钙结合蛋白3和毛透明蛋白(trichohyalin)等［2］。其成员在氨基酸水平存在20%～80%程度不等的一致性序列［3-4］。

S100蛋白具有两个EF手型结构，末端序列较短。EF手型结构由具高亲和性和选择性与钙离子结合的螺旋-环-螺旋组成，两侧为疏水区，中间为铰链区。两个EF手中间的铰链区和C端扩展区在不同成员中多变，产生成员独特生物活性［5］。S100蛋白是由两个同分异构的2个亚单位(α，β)组成的同型二聚体或异型二聚体。细胞内绝大多数S100蛋白分子以同型二聚体的形成存在，此外还能形成S100A/S100B、S100A8/S100A9 异 型 二 聚 体［6］，S100A8/S100A9三聚体以及S100A8/S100A9四聚体等，其聚合作用主要依赖于疏水作用力。S100蛋白的生物学功能多涉及蛋白质的磷酸化、参与细胞骨架建立、调节钙离子稳态、调节酶活性、作为转录因子、调节细胞生长分化、参与炎性反应等。

2 S100A12基因概述

S100A12基因定位于人染色体1q21，DNA全长1895 bp，其染色体定位介于 S100A8和 S100A9之间［7］。S100A12蛋白曾有多种命名，如钙颗粒素C、MRP6、CoAg、CAGC、CGRP、CAAF1 以及 EN-RAGE。S100A12蛋白相对分子质量为10.575×103，由92个氨基酸组成，与S100A8、S100A9蛋白分别有40%和46%的一致性氨基酸序列［8］。

与大多数S100家族蛋白一样，S100A12蛋白以共价二聚体的形式存在。细胞内的S100A12主要以同型二聚体存在，与钙离子结合后活化，并与靶蛋白结合，调节细胞功能。细胞外循环S100A12大多以同型二聚体和六聚体存在，具有细胞因子样特征。S100A12基因有3个外显子，由两个长度分别为900 bp和400 bp的内含子分开。第1个外显子为非编码区，第2和第3外显子为编码区，TATA盒位于转录启动子上游30个核苷酸处，S100A12蛋白的两个EF手基序分别由第2和第3外显子编码。S100A12正常表达于中性粒细胞［9］，同时在淋巴细胞、单核细胞中有低表达。当与钙离子结合后，S100A12构象发生改变，暴露与靶蛋白的结合位点，结合后通过与相应的靶蛋白作用发挥其生物学效应［10］。

3 S100A12临床的意义

S100A12在炎症调节中起关键作用，参与了机体的免疫防御反应或炎性反应，调节细胞生长分化、生长抑制、诱导细胞凋亡等，在炎症性肠病(investment banking division，IBD)、关节炎、心血管疾病等许多疾病中发挥着重要作用［11］。

3.1 S100A12与炎症性肠病的关系 德国明斯特大学的Foell等［12］测定45例IBD患者(其中30例克罗恩病患者、15例溃疡性结肠炎患者以及30例正常对照者)血清 S100A12的水平，结果显示 IBD患者S100A12的水平明显高于正常对照组，提示S100A12可能对IBD的发病机制起重要的作用，S100A12可能作为IBD疾病活动有用的标志物。

S100A12是一种由粒细胞分泌的促炎性反应蛋白，IBD患者血清及粪便中的S100A12水平增高。Kaiser等［13］研究发现，通过检测粪便中粒细胞分泌的促炎症蛋白S100A12可以帮助鉴别IBD和肠激惹综合征(irritable bowel syndrome，IBS)。血清促炎症蛋白S100A12在IBD患者中明显上升，并且可能成为这种疾病的非侵入性标志物。为进一步研究，他们检查了有IBD症状的171例患者的粪便标本和24例作为对照的健康者的粪便标本，并且检测了171例患者的肠活组织标本中的促炎症蛋白S100A12水平。结果显示，活动性炎症性肠病患者粪便中的促炎症蛋白S100A12的水平(2.45 mg/kg)明显高于IBS 患者(0.05 mg/kg)和健康人(0.06 mg/kg)。在IBD和IBS对照中，这种标志物具有86%的灵敏度和96%的特异度。而在IBD和健康人对照中，标志物的灵敏度和特异度可以达到86%和100%。他们同时发现粪便促炎症蛋白S100A12在细菌性肠炎中也上升，但是在病毒性胃肠炎中无变化。以上证据表明，如果排除了细菌性肠炎，粪便促炎症蛋白S100A12可以作为监测IBD活动的理想的非侵入性标志物。这种中性粒细胞分泌的蛋白提供了一种新的监测IBD的非侵入性生物学指标。

Manolakis等［14］最新研究，用酶联免疫吸附法测定64例溃疡性结肠炎患者、64例克罗恩病患者及73例IBS患者血清S100A12水平，结果分别为68.2、70.0、43.4 μg/L，S100A12 水平在 IBD 患者较 IBS高，且与IBD患者C反应蛋白水平呈正相关，提示对鉴别IBD和IBS有一定的意义，血清S100A12可能作为IBD炎性标志物。

3.2 S100A12与关节炎的关系 德国Foell等［15］研究显示，滑膜组织中性粒细胞的浸润在类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis，RA)、银屑病关节炎和血清阴性关节炎的发病中起至关重要的作用。其中，血管功能改变和内皮激活对于疾病的发生、发展非常重要。而S100A12(EN-RAGE)由激活的粒细胞分泌并与其受体结合，进一步诱导核因子κB依赖的内皮激活。为此，研究人员选取42例患者进行研究，应用免疫组织化学法检测了滑膜S100A12的表达情况。结果发现，S100A12在炎症性滑液组织中强烈表达，但在对照组和已经成功控制病情的患者中则几乎检测不到。因此推测，血清中的S100A12水平与疾病的活动程度相关，并指出S100A12在炎性组织的局部表达，说明其在滑膜炎中有重要作用，特别是银屑病关节炎。而且，活动性关节炎患者与健康人群或已经缓解的患者相比，血清S100A12水平明显增高，说明其是一项有意义的血清学指标。Foell等［15］认为，对于RA和银屑病关节炎患者，S100A12是一项对诊断具有重要意义的血清学指标。

Rouleau等［16］对鼠静脉注射 S100A12导致了粒细胞由骨髓向外周血的迁移，提示S100A12通过诱导骨髓释放，激活中性粒细胞黏附和向炎性区域的迁移刺激了中性粒细胞的募集。Yang等［17］也提出，S100A12在慢性炎性反应中具有白细胞迁移作用。Liao等［18］对RA中具有侵蚀、致残倾向的蛋白标志物研究筛选出33个可能的预选标志物，其中在侵蚀性RA患者滑膜液中显著升高的蛋白是C反应蛋白和S100A12的6个S100蛋白家族，同时侵蚀性RA患者血清C反应蛋白、S100A12等的水平较非侵蚀性RA和正常个体也是明显升高的。

3.3 S100A12与心血管疾病的关系 日本的一项研究显示，血浆S100A12蛋白水平与血液透析患者的心血管疾病患病率相关［19］。S100A12是一种晚期糖基化终产物的内源性受体配体。心血管疾病仍然是慢性肾脏病患者发病率和病死率的重要原因。这项横断面研究纳入550例血透患者，并评估血浆S100A12水平和心血管疾病的关系，结果显示，伴心血管疾病的血透患者血浆S100A12水平［n=197，(33.8±28.1)μg/L］高于无心血管疾病的血透患者［n=353，(20.2 ±16.1)μg/L］;多因素 Logistic回归分析显示，血浆 S100A12水平(OR=1.28，P＜0.001)被确定为与心血管疾病患病率相关的独立因素。与心血管疾病患病率相关的其他因素，包括糖尿病(OR=2.81，P＜0.01)和超敏 C反应蛋白水平(OR=1.02，P=0.046);血浆 S100A12 水平(OR=1.30，P=0.004)与非糖尿病血透患者的心血管疾病显著相关(n=348)［19］。

Mori等［20］检测透析患者的血清S100A12水平，并用超声检测颈动脉内中膜厚度，结果发现颈动脉内中膜厚度的最大值与血浆S100A12水平呈正相关。逐步回归分析还认为血浆S100A12是反映颈动脉内中膜厚度最大值的一个重要的独立因素，认为S100A12蛋白参与了血液透析患者动脉粥样硬化发展进程。

4 结语

S100A12蛋白是一种具有促进炎性反应的钙结合蛋白，能够调节多种基因的转录表达，激活炎性细胞，具有化学趋化和抗微生物作用。S100A12在炎性反应调节中起关键作用，在诸多疾病中的价值已得到证实。相信随着对S100A12蛋白研究的不断深入，势必对炎症性肠病、类风湿性关节炎以及心血管病等疾病的研究和防治起到越来越重要的作用，为这些疾病和相关临床研究提供一条新的思路。

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