鈣結(jié)合蛋白S100A12 在急性感染性疾病中應用價值的研究進展

周曉蓮，王雪，李多

白細胞計數(shù)、中性粒細胞計數(shù)、白介素6（IL-6）、白介素8、C 反應蛋白（CRP）、降鈣素原（PCT）等是臨床診斷及鑒別診斷感染、評估感染嚴重程度、預測感染患者預后的常用生物學標志物［1］，近年來一些新的炎性標志物被不斷發(fā)現(xiàn)，如血清淀粉樣蛋白A（serum amyloid A，SAA）、可溶性髓系細胞表達觸發(fā)受體1（sTPEM-1）、可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體（soluble urokinase-type plasminogen activator receptor，suPAR）、脂多糖結(jié)合蛋白（lipopolysaccharide binding protein，LBP）、鈣結(jié)合蛋白S100 家族等［2-3］。鈣結(jié)合蛋白S100A12 是鈣結(jié)合蛋白S100 家族的重要成員，主要在人外周血細胞中表達，在急性感染性疾病的鑒別診斷、嚴重程度評估等方面具有重要價值。本文主要綜述了鈣結(jié)合蛋白S100A12 在急性感染性疾病中的應用價值，以期為提高臨床急性感染性疾病診治水平提供參考，現(xiàn)報道如下。

1 鈣結(jié)合蛋白S100A12 的生物學特性

1.1 鈣結(jié)合蛋白S100A12 的結(jié)構(gòu) 1965 年MOORE 首次于牛腦中發(fā)現(xiàn)鈣結(jié)合蛋白S100A12，1995 年GUIGNARD 分別于豬、狗、牛身上發(fā)現(xiàn)鈣結(jié)合蛋白S100A12［4］。鈣結(jié)合蛋白S100A12由92 個氨基酸組成，相對分子量為10 575，是一種新型胞外晚期糖基化終產(chǎn)物結(jié)合蛋白受體（en-RAGE）［5］，因其作為鈣結(jié)合蛋白S100 家族中的低分子量酸性鈣結(jié)合蛋白并能溶解于中性100%硫酸銨而得名［6］。目前，已發(fā)現(xiàn)鈣結(jié)合蛋白S100 家族有25 個成員，包括鈣結(jié)合蛋白S100A1～S100A13、鈣結(jié)合蛋白S100B、鈣結(jié)合蛋白S100C、鈣結(jié)合蛋白S100P、鈣結(jié)合蛋白3、毛透明蛋白［7］、鈣結(jié)合蛋白S100Z、鈣結(jié)合蛋白S100G、鈣結(jié)合蛋白S100A14～ S100A16；鈣結(jié)合蛋白S100 家族成員的序列同源性介于16%～98%之間，大部分由1q21 嚴格定義區(qū)域內(nèi)的基因編碼，但鈣結(jié)合蛋白S100B、S100G、S100P、S100Z 的基因編碼區(qū)則分別位于21、X、4、5 號染色體。研究表明，鈣結(jié)合蛋白S100 家族成員的結(jié)構(gòu)差異不大，但生物學作用卻大不相同［8］:鈣結(jié)合蛋白S100 家族成員均包含兩個由鏈接區(qū)分隔的EF 手型（螺旋-環(huán)-螺旋）鈣離子結(jié)合區(qū)，鏈接區(qū)及C 端擴展區(qū)是S100 蛋白家族中變化最大的結(jié)構(gòu)，每個EF 手型鈣離子結(jié)合區(qū)均能結(jié)合1 個Ca2+并在結(jié)合Ca2+后發(fā)生構(gòu)象變化、在C 端結(jié)構(gòu)域形成凹形疏水面及目標識別點，進而與多種特定蛋白或目標肽進行選擇性的相互作用；鈣結(jié)合蛋白S100 家族成員主要以抗平行異二聚體和同二聚體的形式存在于細胞中，并通過與Ca2+及靶蛋白相互作用而調(diào)節(jié)細胞功能，同時其作為Ca2+相關(guān)信號轉(zhuǎn)導遞質(zhì)會在胞外刺激下發(fā)生亞細胞結(jié)構(gòu)變化［6，9］。

1.2 鈣結(jié)合蛋白S100A12 的表達 鈣結(jié)合蛋白S100A12 主要表達于中性粒細胞胞質(zhì)及單核細胞樣細胞，部分結(jié)構(gòu)細胞如內(nèi)皮細胞、上皮細胞及平滑肌細胞可見鈣結(jié)合蛋白S100A12表達，健康個體部分器官組織如脾、肺也可見鈣結(jié)合蛋白S100A12 表達。研究證實，鈣結(jié)合蛋白S100A12 是一種潛在的炎性標志物，對細菌性感染尤其是嚴重細菌性感染具有較高的鑒別診斷價值［10］；脂多糖（LPS）誘導的革蘭陰性菌感染的單核細胞樣細胞S100A12 基因表達水平明顯升高，其中經(jīng)10 μg/L LPS 刺激可使S100A12 基因表達水平達峰值［11］；人靜脈注射LPS 3 h 后鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平達峰值（60 μg/L），24 h 后恢復到基線水平［8-9］，但可溶性晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（sRAGE）水平則不受靜脈注射LPS 的影響［12］。HOU 等［10］研究表明，細菌性肺炎患者鈣結(jié)合蛋白S100A12基因表達水平明顯升高且鈣結(jié)合蛋白S100A12 基因表達水平與其他炎性標志物如白細胞計數(shù)、中性粒細胞、C 反應蛋白、紅細胞沉降率等均呈正相關(guān)，因此鈣結(jié)合蛋白S100A12 與上述炎性標志物聯(lián)合檢測有助于提高細菌性肺炎的診斷準確率。

1.3 鈣結(jié)合蛋白S100A12 的致炎機制 一項膿毒癥大鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，鈣結(jié)合蛋白S100A12 與鈣調(diào)素激酶Ⅱ、蛋白激酶C（PKC）、磷脂酶C（PLC）、鈣調(diào)節(jié)和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）等的Ca2+結(jié)合后可激活并參與多種信號轉(zhuǎn)導通路［13］；此外，鈣結(jié)合蛋白S100A12 還具有趨化活性，可直接作為炎性細胞的趨化因子和活化因子而增強細胞炎性反應［14-15］。既往多項研究證實，晚期糖基化終產(chǎn)物受體（RAGE）是鈣結(jié)合蛋白S100A12 的唯一受體，其主要分布于血管內(nèi)皮細胞、單核-巨噬細胞、平滑肌細胞等細胞表面［16］，鈣結(jié)合蛋白S100A12 作為RAGE 的促炎配體可通過與RAGE相互作用而引發(fā)炎性反應，并可通過趨化中性粒細胞、單核-巨噬細胞等在炎癥部位聚集及激活細胞內(nèi)信號級聯(lián)反應等［14］而介導白介素1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、IL-6、核因子κB（NF-κB）等促炎因子的產(chǎn)生［17］，誘發(fā)氧化應激反應等［18］。MORBINI 等［19］研究證實，正常肺組織可見晚期糖基化終產(chǎn)物（AGEs）低表達，其受體RAGE 在細支氣管上皮細胞、Ⅱ型肺泡上皮細胞、巨噬細胞及部分內(nèi)皮細胞中呈低表達，肺部炎癥及與肺有關(guān)的所有病理改變組織細胞中均可見AGEs 及其受體RAGE 過度表達，同時多形核粒細胞及單核細胞樣細胞中鈣結(jié)合蛋白S100A12 表達水平升高，而炎癥刺激可激活細胞膜上RAGE 并使其與鈣結(jié)合蛋白S100A12 結(jié)合，繼而使鈣結(jié)合蛋白S100A12 與白細胞整合素Mac-1、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）及CD11c/CD18 等遞質(zhì)相互作用，促進炎性細胞趨化、聚集并參與炎癥的發(fā)生發(fā)展［14-15］。

2 鈣結(jié)合蛋白S100A12 的檢測方法

鈣結(jié)合蛋白S100A12 的檢測方法主要包括酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）和放射免疫分析法（RIA），其中RIA 需放射性示蹤劑，而ELISA 則不需放射性示蹤劑且較RIA 更敏感［20］，目前雙抗夾心ELISA 是應用最廣泛、最普遍的鈣結(jié)合蛋白S100A12 檢測方法。研究表明，通過ELISA 可在經(jīng)50 pmol/L LPS 刺激24 h 后的細胞溶解液中檢測到50 pmol/L 的鈣結(jié)合蛋白S100A12，但在LPS 或TNF-α 刺激的細胞上清液中則無法檢測到鈣結(jié)合蛋白S100A12［11］；經(jīng)ELISA 測定的鈣結(jié)合蛋白S100A12 參考范圍為15～800 μg/L，變異系數(shù)約為6.0%，但鈣結(jié)合蛋白S100A12 低于10 μg/L 時ELISA 標準化變異系數(shù)則升高為20.0%，變異范圍為8.4%～31.0%［21］。需要注意的是，以下幾種情況會干擾鈣結(jié)合蛋白S100A12 檢測結(jié)果準確性:（1）鈣結(jié)合蛋白S100A12 與sRAGE 形成配合物；（2）鈣和肝素的影響［21］；（3）ELISA 試劑盒之間的差異［22］。因此，標準化的方法和可靠一致的ELISA 試劑盒是保證鈣結(jié)合蛋白S100A12 檢測結(jié)果準確性、敏感性的重要條件。

3 鈣結(jié)合蛋白S100A12 在急性感染性疾病中的應用價值

既往研究證實，鈣結(jié)合蛋白S100A12 在細胞骨架建立、酶活性調(diào)節(jié)、細胞凋亡調(diào)節(jié)、炎癥與免疫應答、抗微生物作用等多個方面具有重要作用［23］；近年研究發(fā)現(xiàn)，鈣結(jié)合蛋白S100A12 的表達在急性感染性疾病中具有重要意義，且與SAA、C 反應蛋白（CRP）、降鈣素原（PCT）等其他炎性標志物相比，細菌感染患者鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平可快速升高并在短時間內(nèi)達到峰值（詳見表1）［12，24-26］。ACHOUITI等［12］認為，一方面鈣結(jié)合蛋白S100A12 的促炎作用有助于殺滅或抑制病原菌，因此急性感染時其對宿主有一定保護作用；另一方面鈣結(jié)合蛋白S100A12 誘導的促炎反應可能是與感染和/或炎癥相關(guān)組織損傷的基礎(chǔ)，且炎癥加重會對宿主造成一定損傷，因此，鈣結(jié)合蛋白S100A12 與多種抗菌肽一樣，其抗菌作用與炎癥作用是密切相關(guān)的［27-28］，并在急性感染性疾病的鑒別診斷、嚴重程度評估、治療等方面具有一定臨床應用價值。

3.1 感染性疾病的鑒別診斷 研究表明，不論是局部感染還是全身感染，鈣結(jié)合蛋白S100A12 對急性感染與非感染性疾病均具有較高的鑒別診斷價值［29］。ACHOUITI 等［12］于2013年首次研究證實，肺炎敗血癥患者感染后第0、3 天鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平最高，分別為716.9、787.5 μg/L；嚴重膿毒癥患者鈣結(jié)合蛋白S100A12 是系統(tǒng)性釋放的，與感染源無關(guān)，且血漿鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平明顯升高；腹膜炎患者腹腔積液中鈣結(jié)合蛋白S100A12 含量為12 945.8 μg/L，是同期血漿鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平（121.2 μg/L）的100 倍以上，且腹膜炎期間腹腔積液中鈣結(jié)合蛋白S100A12 含量不會發(fā)生改變。之后的研究表明，全身炎癥（如膿毒癥、敗血癥、感染性休克）、局部炎癥（如腹膜炎、尿路感染、肺炎、囊性纖維化伴肺部感染、阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征伴肺部感染）患者血清鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平均不同程度升高，鈣結(jié)合蛋白S100A12 有可能作為鑒別診斷急性感染性疾病的新型生物學標志物［12，29-30］。

表1 血清鈣結(jié)合蛋白S100A12、SAA、CRP、PCT 水平隨感染變化情況Table 1 Changes of serum levels of calcium binding protein S100A12，SAA，CRP and PCT levels in infection

3.2 急性感染性疾病的嚴重程度評估 ACHOUITI 等［12］通過對健康受試者靜脈注射LPS（觀察期間不進行其他干預）發(fā)現(xiàn)，血清鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平逐漸升高并于3 h 后達到峰值，24 h 后下降至基線水平。動物實驗發(fā)現(xiàn)，輸注LPS 后2～24 h 小鼠血漿鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平升高，證實鈣結(jié)合蛋白S100A12 參與了革蘭陰性菌血流感染［11］；有研究發(fā)現(xiàn)，重度細菌感染（敗血癥）患者鈣結(jié)合蛋白S100A12 表達水平最高（630 μg/L），遠高于健康、無感染者（5～10 μg/L）［31］；還有研究表明，鈣結(jié)合蛋白S100A12 基因相對表達量＞1.0時與包括肺炎、敗血癥、膿毒血癥等在內(nèi)的急性感染性疾病患者更嚴重的呼吸系統(tǒng)疾病有關(guān)［10］，且血清鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平可在一定程度上預測急性胰腺炎嚴重程度［32］。此外，急性中耳炎尤其是肺炎鏈球菌及流感嗜血桿菌所致急性中耳炎患者血清鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平明顯升高（見圖1）［33-34］；囊性纖維化伴肺部感染急性加重期患者血清鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平明顯升高，而經(jīng)抗生素治療兩周后幾乎所有患者血清鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平均明顯降低（見圖2）［29］，表明血清鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平隨急性感染性疾病患者抗生素治療后感染控制、病情好轉(zhuǎn)而逐漸降低［4］。

3.3 急性感染性疾病的治療新靶點 由于鈣結(jié)合蛋白S100A12 是RAGE 的促炎配體，因此又被稱為en-RAGE，其與RAGE 結(jié)合后、相互作用可使細胞活化并分泌IL-1β、TNF-α 等促炎遞質(zhì)，進而誘發(fā)一系列炎性反應，因此阻斷RAGE 并減少組織中NF-κB 的活化、降低促炎因子的表達有利于抑制/阻斷炎性反應［18］。研究表明，抑制RAGE 通路并減少RAGE 產(chǎn)物的生成可能提高包括各種系統(tǒng)性感染、膿毒癥、敗血癥等在內(nèi)的急性感染性疾病患者存活率，而采用抗RAGE 單克隆抗體治療的肺炎球菌肺炎RAGE 缺陷小鼠及野生型小鼠病死率均降低［12］。因此，抗RAGE 單克隆抗體可能作為嚴重膿毒癥、敗血癥及其他急性感染性疾病的一種新的治療藥物，但仍需臨床研究進一步證實其可行性和有效性［35］。

注:Spn=肺炎鏈球菌，AOM=急性中耳炎，Healthy=健康受試者，NTHi=流感嗜血桿菌，Mcat=卡他莫拉菌

圖2 21 例囊性纖維化伴肺部感染急性加重期患者抗生素治療前后血清鈣結(jié)合蛋白S100A12 水平變化Figure 2 Changes of serum calcium binding protein S100A12 in 21 cystic fibrosis patients complicated with acute exacerbation of pulmonary infection before and after treatment of antibiotics

sRAGE 由RAGE mRNA 選擇性剪接產(chǎn)生，是RAGE 的內(nèi)源分泌型，主要存在于血清及肺泡分泌物中，可與RAGE競爭性結(jié)合鈣結(jié)合蛋白S100A12，對鈣結(jié)合蛋白S100A12 與RAGE 結(jié)合而引起的損傷具有一定保護作用［16，19］。一方面，鈣結(jié)合蛋白S100A12 與多種抗菌蛋白一樣具有促炎活性，會對宿主造成一定損傷［36］；另一方面，鈣結(jié)合蛋白S100A12的抗菌活性可直接或間接抑制病原菌生長，對宿主具有一定保護作用［12］。多項研究表明，鈣結(jié)合蛋白S100A12 在多種病原菌內(nèi)外均有抗菌作用，其中病原菌外抗菌作用涉及馬來絲蟲等寄生蟲、假絲酵母菌等真菌，大腸埃希菌、幽門螺桿菌等革蘭陰性菌及部分革蘭陽性菌；病原菌內(nèi)抗菌作用涉及單核細胞李斯特菌、麻風分枝桿菌、結(jié)核分枝桿菌等革蘭陽性桿菌［37-40］。ACHOUITI 等［12］研究表明，鈣結(jié)合蛋白S100A12 的促炎作用有助于在機體出現(xiàn)急性感染時殺滅或抑制病原菌，具有直接抗菌作用，對宿主具有一定保護作用，因此其抗菌作用可能對急性感染性疾病的治療具有一定指導作用。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，鈣結(jié)合蛋白S100A12 是一種重要的炎性反應蛋白，其檢測方法簡單、方便、快捷，在急性感染性疾病尤其是敗血癥、膿毒癥、細菌性肺炎的鑒別診斷、嚴重程度評估、治療等方面具有較高的臨床應用價值，可作為急性感染性疾病的新型生物學標志物；相信隨著更多臨床研究的深入挖掘及鈣結(jié)合蛋白S100A12 在不同系統(tǒng)性疾病中的檢出，其將更加廣泛、更快、更便捷地應用于臨床。

文獻檢索策略：

以“鈣結(jié)合蛋白S100A12”“感染”“炎癥”為關(guān)鍵詞檢索中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)、維普網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫，以“S100A12”“infectious”“inflammation”為關(guān)鍵詞檢索PubMed，檢索起止時間為1999-01-01 至2019-05-31，共檢索到91 篇文獻。文獻納入標準：研究對象為18～75 歲急性感染性疾病患者，包括膿毒癥、各臟器局部感染性疾病等；文獻排除標準：研究對象存在嚴重免疫缺陷疾病等。最終納入符合標準的文獻37 篇。