Кальпротектин
Кальпротектин представляет комплекс белков млекопитающих S100A8 S100A9 и собой . [ 1 ] [ 2 ] Другие названия кальпротектина включают MRP8-MRP14, кальгранулин A и B, антиген муковисцидоза, L1, антиген 60BB и антиген 27E10. [ 2 ] [ 3 ] Белки существуют в виде гомодимеров, но предпочтительно существуют в виде гетеродимеров S100A8/A9 или гетеротетрамеров (кальпротектин) с противомикробными, провоспалительными и протромботическими свойствами. [ 4 ] [ 5 ] В присутствии кальция кальпротектин способен связывать железо переходных металлов . [ 6 ] марганец и цинк [ 2 ] [ 7 ] посредством хелатирования . [ 8 ] Эта секвестрация металлов придает комплекс антимикробных свойств. [ 2 ] [ 7 ] Кальпротектин — единственный известный антимикробный белковый комплекс, связывающий марганец. [ 9 ] до 60% растворимого белка цитозоля нейтрофилов Кальпротектин составляет . [ 2 ] [ 10 ] [ 11 ] и он секретируется неизвестным механизмом во время воспаления . [ 3 ] Фекальный кальпротектин используется для выявления воспалений кишечника ( колит или энтерит ) и может служить биомаркером воспалительных заболеваний кишечника . [ 10 ] [ 12 ] Кальпротектин в крови (в сыворотке и плазме ) используется для диагностики множественных воспалительных заболеваний, включая аутоиммунные заболевания, такие как артрит , и тяжелых инфекций, включая сепсис . [ 13 ] [ 14 ]
Структура
[ редактировать ]
Человеческий гомолог кальпротектина представляет собой 24 кДа димер массой . [ 9 ] и образован белковыми мономерами S100A8 (10835 Да) и S100A9 (13242 Да). [ 4 ] [ 5 ] кальпротектина Первичная структура может различаться у разных видов. Например, мышиный гомолог S100A8 имеет массу 10 295 Да, [ 15 ] тогда как гомолог S100A9 имеет массу 13 049 Да. [ 16 ] Ранние эксперименты с эксклюзионной хроматографией неверно показали, что кальпротектин имел молекулярную массу 36,5 кДа; [ 2 ] [ 11 ] изредка это значение используется в современной литературе. Димеры кальпротектина S100A8-S100A9 могут нековалентно спариваться друг с другом с образованием тетрамеров массой 48 кДа .
Металлический переплет
[ редактировать ]Кальпротектин обладает высоким сродством к кальцию, цинку, железу и марганцу. [ 10 ] [ 11 ] [ 17 ] [ 6 ] Каждый из S100A8 и S100A9 содержит две руки EF типа Ca. 2+ сайты связывания, [ 9 ] [ 3 ] а кальпротектин способен связывать в общей сложности четыре иона кальция на димер или восемь ионов кальция на тетрамер. [ 18 ] Связывание кальция вызывает конформационные изменения комплекса, которые улучшают его сродство к переходным металлам и способствуют образованию тетрамеров. [ 2 ] [ 9 ] С каждым димером кальпротектина S100A8-S100A9 могут связываться максимум два иона переходного металла. [ 9 ]
Димер кальпротектина способен с высоким сродством связывать только один ион марганца или железа, и делать это он может только в присутствии кальция. [ 9 ] [ 19 ] [ 6 ] Цинк может связываться в двух местах димера кальпротектина, и это может происходить в отсутствие кальция. [ 2 ] Однако кальций улучшает сродство кальпротектина к цинку. [ 9 ] Хотя связывание металла кальпротектина происходит на границе раздела мономеров S100A9 и S100A8, независимые мономеры обладают некоторой способностью связывать цинк и могут способствовать гомеостазу цинка у млекопитающих. [ 2 ] [ 4 ] [ 5 ]

Первый из двух сайтов связывания металлов кальпротектина состоит из His 3 Asp мотива , при этом S100A8 вносит два гистидиновых лиганда (His83 и His87), а S100A9 вносит гистидин и лиганд аспарагиновой кислоты (His20 и Asp30). [ 9 ] Второй сайт может координировать металлы через мотив связывания тетрагистидина (His 4 ) или гексагистидина (His 6 ). В случае связывания His 4 S100A8 координирует свои действия как через His17, так и через His27, тогда как S100A9 координирует через His91 и His95. [ 9 ] При связывании гексагистидина два дополнительных остатка гистидина, His103 и His105, рекрутируются с С- конца S100A9, чтобы обеспечить октаэдрическую координацию переходного металла. [ 9 ] Марганец или железо связываются димером кальпротектина в этом сайте His 6 . [ 9 ] [ 6 ] Цинк может быть связан с любым из сайтов, образующихся на границе раздела мономеров S100A8 и S100A9. [ 9 ] [ 19 ]
Воспалительное заболевание
[ редактировать ]Кальпротектин составляет до 60% содержания растворимого белка в цитозоле нейтрофильных гранулоцитов. [ 2 ] [ 10 ] [ 11 ] и его можно обнаружить в более низких концентрациях в моноцитах , макрофагах и клетках плоского эпителия . [ 2 ] [ 10 ] [ 11 ] Кальпротектин попадает в гной и абсцесса жидкость во время гибели нейтрофильных клеток вместе с другими антимикробными белками. [ 2 ]
Клетки млекопитающих секретируют кальпротектин во время воспалительной реакции . Циркулирующие активированные тромбоциты и тромбоцитарно-лейкоцитарные агрегаты увеличиваются при острых и хронических стерильных тромбовоспалительных заболеваниях. Уровень кальпротектина в плазме повышен у лиц с метаболическим синдромом — заболеванием, характеризующимся хроническим воспалением. [ 20 ] Кальпротектин секретируется во рту при воспалении десен и при кандидозе полости рта . [ 21 ] [ 22 ] Люди с мутациями в гене кальпротектина подвержены серьезным инфекциям десен. [ 21 ] Секвестрация марганца кальпротектином, вероятно, важна при воспалении легких. [ 7 ] Точный механизм секреции S100A8 и S100A9 клетками млекопитающих во время воспаления остается неизвестным. [ 3 ] При аутопсии легких пациентов с воспалением, вызванным COVID-19 , гетеродимерный S100A8/A9 преимущественно обнаруживается в нейтрофилах и откладывается на стенках сосудов. [ 23 ] Гликопротеин тромбоцитов Ib альфа ( GP1BA ; GPIbα) является рецептором S100A8/A9 на тромбоцитах. [ 23 ] In vitro тромбоциты прилипают и частично распространяются на S100A8/A9, что приводит к образованию отдельных популяций P-селектина. + и фосфатидилсерин + тромбоциты. Протромботический путь, инициируемый взаимодействием S100A8/A9 с GPIbα, индуцирует образование прокоагулянтных тромбоцитов и фибрина ( CD36 играет вспомогательную роль). [ 23 ]
Антимикробные свойства
[ редактировать ]Переходные металлы необходимы для выживания всех организмов. [ 24 ] Млекопитающие строго ограничивают доступность металлов как часть врожденной иммунной системы, и это помогает предотвратить заражение микробами и грибками. [ 24 ] Кальпротектин был впервые описан в 1980-х годах как антимикробный белок млекопитающих, который действует посредством секвестрации цинка. [ 1 ] [ 2 ] [ 9 ] Сейчас известно, что кальпротектин также обладает антибактериальными и противогрибковыми свойствами, обусловленными его способностью связывать марганец и железо. [ 7 ] [ 9 ] [ 6 ] Кальпротектин — единственный известный противомикробный агент, действующий за счет секвестрации марганца. [ 9 ]
Фекальный кальпротектин
[ редактировать ]Кальпротектин становится доступным в просвете кишечника за счет выделения лейкоцитов . [ 1 ] активная секреция, [ 2 ] [ 11 ] повреждение клеток и гибель клеток. [ 1 ] [ 11 ] Это приводит к повышению уровня фекального кальпротектина , который можно обнаружить в кале . [ 1 ] [ 11 ] Таким образом, повышенные уровни фекального кальпротектина указывают на миграцию нейтрофилов в слизистую оболочку кишечника , которая происходит во время воспаления кишечника. [ 1 ] [ 11 ] [ 17 ] Поскольку у людей с активными воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК), такими как язвенный колит или болезнь Крона , уровень кальпротектина в фекалиях увеличивается в 10 раз. [ 10 ] измерение фекального кальпротектина может служить биохимическим тестом на эти заболевания.
Несмотря на то, что это относительно новый тест, фекальный кальпротектин регулярно используется в качестве индикатора ВЗК во время лечения и в качестве диагностического маркера. [ 12 ] Тесты на фекальный кальпротектин также могут помочь отличить пациентов с синдромом раздраженного кишечника от пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. [ 1 ] [ 11 ] Кальпротектин полезен в качестве маркера, поскольку он устойчив к ферментативному расщеплению и его можно легко измерить в фекалиях . [ 25 ] Хотя фекальный кальпротектин значительно коррелирует с активностью заболевания у людей с подтвержденным ВЗК, [ 26 ] повышенный уровень фекального кальпротектина при некоторых условиях может быть ложноположительным индикатором ВЗК. Важно отметить, что прием ингибитора протонной помпы связан со значительно повышенным уровнем кальпротектина. [ 27 ] Более того, положительный результат фекального кальпротектина не помогает локализовать ВЗК или отличить язвенный колит от болезни Крона. [ 1 ] Фекальный кальпротектин может также указывать на другие желудочно-кишечные заболевания, такие как колоректальный рак, гастроэнтерит и пищевую непереносимость. [ 1 ] Уровни кальпротектина варьируются в зависимости от возраста, сопутствующих заболеваний и могут меняться у разных людей изо дня в день. [ 1 ] Фекальный кальпротектин можно использовать в качестве предварительного скрининга у функциональных пациентов с подозрением на ВЗК или в качестве средства для последующего заживления слизистой оболочки. [ 1 ] Было продемонстрировано, что у пациентов с инфекцией SARS-CoV-2 повышенный уровень фекального кальпротектина коррелирует с тромбозом, вызванным COVID-19, даже у пациентов без желудочно-кишечных симптомов. [ 28 ] Однако возможность использования фекального кальпротектина таким образом обсуждается, а предельные уровни не согласованы. [ 1 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л Леманн Ф.С., Бурри Э., Беглингер С. (январь 2015 г.). «Роль и полезность фекальных маркеров при воспалительных заболеваниях кишечника» . Терапевтические достижения в гастроэнтерологии . 8 (1): 23–36. дои : 10.1177/1756283X14553384 . ПМК 4265086 . ПМИД 25553077 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н Стриз I, Требичавский I (2004). «Кальпротектин – плейотропная молекула при остром и хроническом воспалении» . Физиологические исследования . 53 (3): 245–53. doi : 10.33549/phyisolres.930448 . ПМИД 15209531 . S2CID 19989349 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Селио, Марко Р.; Паулс, Томас; Шваллер, Бит (1996). Путеводитель по кальцийсвязывающим белкам . Оксфорд: Публикация Sambrook & Tooze в Oxford University Press. стр. 147–148. ISBN 0198599501 .
- ^ Перейти обратно: а б с Консорциум ЮниПрот. "P05109- S10A8_ЧЕЛОВЕК" . www.uniprot.org . Консорциум ЮниПрот . Проверено 21 января 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Консорциум ЮниПрот. "P06702-S10A9_ЧЕЛОВЕК" . www.uniprot.org . Консорциум ЮниПрот . Проверено 21 января 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Накашиге Т.Г., Чжан Б., Кребс С., Нолан Э.М. (октябрь 2015 г.). «Человеческий кальпротектин представляет собой белок защиты хозяина, связывающий железо» . Химическая биология природы . 11 (10): 765–71. doi : 10.1038/nchembio.1891 . ПМЦ 4575267 . ПМИД 26302479 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Коста, Лусио Дж; Ашнер, Майкл (2014). Марганец в здоровье и болезни . Королевское химическое общество. п. 146. ИСБН 978-1849739436 . Проверено 27 января 2015 г.
- ^ Кларк, Х.Л.; и др. (2016), «Хелирование цинка и марганца нейтрофилами s100a8/a9 (кальпротектин) ограничивает внеклеточный рост гиф Aspergillus fumigatus и инфекцию роговицы», J Immunol , 196 (1): 336–344, doi : 10.4049/jimmunol.1502037 , PMC 4684987 , ПМИД 26582948 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Брофи М.Б., Нолан Э.М. (март 2015 г.). «Марганец и микробный патогенез: секвестрация иммунной системой млекопитающих и утилизация микроорганизмами» . АКС Химическая биология . 10 (3): 641–51. дои : 10.1021/cb500792b . ПМК 4372095 . ПМИД 25594606 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Маршалл, Уильям Маршалл; Лэпсли, Марта; Дэй, Эндрю; Эйлинг, Рут (2014). Клиническая биохимия: метаболические и клинические аспекты (3-е изд.). Elsevier Health Sciences, 2014. ISBN. 9780702054785 . Проверено 19 января 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Гупта, Рамеш (2014). Биомаркеры в токсикологии . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. стр. 272–273. ISBN 9780124046498 . Проверено 19 января 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б ван Ринен П.Ф., Ван де Вийвер Э., Фидлер В. (июль 2010 г.). «Фекальный кальпротектин для скрининга пациентов с подозрением на воспалительные заболевания кишечника: диагностический метаанализ» . БМЖ . 341 : c3369. дои : 10.1136/bmj.c3369 . ПМЦ 2904879 . ПМИД 20634346 .
- Фрэн Лоури (22 июля 2010 г.). «Фекальный кальпротектин – признак воспалительного заболевания кишечника» . МедСкейп .
- ^ Прюнстер, Моника; Фогль, Томас; Рот, Йоханнес; Сперандио, Маркус (ноябрь 2016 г.). «S100A8/A9: От фундаментальной науки к клиническому применению» . Фармакология и терапия . 167 : 120–131. doi : 10.1016/j.pharmthera.2016.07.015 . ISSN 1879-016X . ПМИД 27492899 .
- ^ Чан, Джеймс К.; Рот, Йоханнес; Оппенгейм, Йост Дж.; Трейси, Кевин Дж.; Фогль, Томас; Фельдманн, Марк; Хорвуд, Николь; Нанчахал, Джагдип (август 2012 г.). «Алармины: ждем клинического ответа» . Журнал клинических исследований . 122 (8): 2711–2719. дои : 10.1172/JCI62423 . ISSN 1558-8238 . ПМК 3408740 . ПМИД 22850880 .
- ^ Консорциум ЮниПрот. «P27005-S10A8_MOUSE» . www.uniprot.org . Консорциум ЮниПрот . Проверено 21 января 2015 г.
- ^ Консорциум ЮниПрот. «P31725-S10A9_MOUSE» . www.uniprot.org . Консорциум ЮниПрот . Проверено 21 января 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б Эванс, ГО (2009). Клиническая химия животных: Практическое руководство для токсикологов и биомедицинских исследователей (2-е изд.). Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. стр. 107–108. ISBN 9781420080124 . Проверено 19 января 2015 г.
- ^ Струпат К., Роньо Х., Ван Дорселер А., Рот Дж., Фогль Т. (сентябрь 2000 г.). «Индуцированные кальцием нековалентно связанные тетрамеры MRP8 и MRP14 подтверждены масс-анализом с ионизацией электрораспылением». Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 11 (9): 780–8. дои : 10.1016/s1044-0305(00)00150-1 . ПМИД 10976885 . S2CID 26014234 .
- ^ Перейти обратно: а б Марет, Вольфганг; Уэдд, Энтони (2014). Связывание, транспорт и хранение ионов металлов в биологических клетках . [Sl]: Королевская химическая компания. п. 271. ИСБН 9781849735995 . Проверено 27 января 2015 г.
- ^ Педерсен Л., Нибо М., Поульсен М.К., Хенриксен Дж.Э., Даль Дж., Расмуссен Л.М. (декабрь 2014 г.). «Кальпротектин плазмы и его связь с проявлениями сердечно-сосудистых заболеваний, ожирением и метаболическим синдромом у больных сахарным диабетом 2 типа» . Сердечно-сосудистые заболевания BMC . 14 :196. дои : 10.1186/1471-2261-14-196 . ПМЦ 4289556 . ПМИД 25527236 .
- ^ Перейти обратно: а б Шехтер, Моселио (2009). Энциклопедия микробиологии (3-е изд.). [Sl]: Эльзевир. п. 570. ИСБН 978-0123739445 . Проверено 27 января 2015 г.
- ^ Вачаракса, Анджали (2007). Ограниченная инфекция ВИЧ-1 увеличивает восприимчивость к кандидозной инфекции в кератиноцитах полости рта . п. 20. ISBN 9780549367666 . Проверено 27 января 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Коликкья М, Шроттмайер В.К., Перрелла Дж., Рейат Дж.С., Бегум Дж., Слейтер А., Прайс Дж., Кларк Дж.К., Чжи З., Симпсон М., Борн Дж., Поултер Н.С., Хан А.О., Николсон П., Пью М.Р., Харрисон П., Икбал А.Дж. , Рейнгер Г.Е., Уотсон С.П., Томас М.Р., Матч Н.Дж., Ассингер А., Рэйес Дж. (26 августа 2022 г.). «S100A8/A9 стимулирует образование прокоагулянтных тромбоцитов посредством GPIbα» . Кровь . 2022 (24): 2626–2643. дои : 10.1182/blood.2021014966 . ПМЦ 10653093 . ПМИД 36026606 . S2CID 251866073 .
- ^ Перейти обратно: а б Худ М.И., Скаар Э.П. (июль 2012 г.). «Пищевой иммунитет: переходные металлы на границе между патогеном и хозяином» . Обзоры природы. Микробиология . 10 (8): 525–37. дои : 10.1038/nrmicro2836 . ПМЦ 3875331 . ПМИД 22796883 .
- ^ Тиббл Дж., Теахон К., Тьодлейфссон Б., Розет А., Сигторссон Г., Бриджер С., Фостер Р., Шервуд Р., Фагерхол М., Бьярнасон И. (октябрь 2000 г.). «Простой метод оценки воспаления кишечника при болезни Крона» . Гут . 47 (4): 506–13. дои : 10.1136/gut.47.4.506 . ПМК 1728060 . ПМИД 10986210 .
- ^ Д'Ханс Г., Ферранте М., Вермейр С., Баерт Ф., Номан М., Муртгат Л., Гинс П., Ивенс Д., Эрден И., Ван Аш Г., Ван Олмен Г., Рутгертс П. (декабрь 2012 г.). «Фекальный кальпротектин является суррогатным маркером эндоскопических поражений при воспалительных заболеваниях кишечника» . Воспалительные заболевания кишечника . 18 (12): 2218–24. дои : 10.1002/ibd.22917 . ПМИД 22344983 . S2CID 1716643 .
- ^ Пуллис А., Фостер Р., Мендалл М.А., Шрив Д., Винер К. (май 2003 г.). «Ингибиторы протонной помпы связаны с повышением фекального кальпротектина и могут влиять на специфичность». Европейский журнал гастроэнтерологии и гепатологии . 15 (5): 573–4, ответ автора 574. doi : 10.1097/00042737-200305000-00021 . ПМИД 12702920 .
- ^ Джуффре, Мауро; Ди Белла, Стефано; Самбатаро, Джанлука; Зербато, Верена; Кавалларо, Марко; Оккипинти, Алессандро Агостино; Палермо, Андреа; Крещенци, Анна; Моника, Фабио; Луццати, Роберто; Кроче, Лори Саверия (16 сентября 2020 г.). «Тромбоз, индуцированный COVID-19, у пациентов без желудочно-кишечных симптомов и повышенным уровнем фекального кальпротектина: гипотеза относительно механизма повреждения кишечника, связанного с COVID-19» . Тропическая медицина и инфекционные болезни . 5 (3): 147. doi : 10.3390/tropicalmed5030147 . ISSN 2414-6366 . ПМЦ 7557761 . ПМИД 32947803 .