Rodina proteinů S-100 je tvořena skupinou přibližně 20 bílkovin s molekulovou hmotností mezi 10–12 kDa, které se vyznačují vazbou vápenatých iontů.¹ Tyto proteiny lze lokalizovat imunohistochemickými metodami (např. za použití protilátky polyclonal rabbit anti-S-100) zejména v jádře a cytoplazmě u rozmanité skupiny buněk, jakými jsou např. Schwannovy buňky, melanocyty, gliové buňky, chondrocyty, adipocyty, makrofágy, Langerhansovy buňky, dendritické buňky či keratinocyty.² Jejich funkce spočívá především v regulaci buněčného cyklu a procesu diferenciace.³

Proteiny S-100 fungují převážně ve formě homodimerů, v některých případech též heterodimerů, tvořených s ostatními členy S-100 rodiny (např. S-100B a S-100A6). Vazba vápníku indukuje konformační změny v proteinech S-100, které vedou k expozici hydrofobního místa schopného rozpoznat a vázat potenciální cílové struktury.¹ S-100B je izomerem S-100, který je exprimován v nejrůznějších buňkách a zastává řadu úloh v lokálních regulačních procesech zahrnujících také buněčné dělení, proliferaci, apoptózu, energetický metabolismus či zánětlivou odpověď.⁴ Mnoho proteinů z této rodiny hraje roli v prognóze a progresi onkologických onemocnění, přičemž  některé z nich byly dokonce navrženy jako biomarkery pro určité typy rakovinného bujení.¹ Konkrétně u cholangiokarcinomu a rakoviny slinivky břišní byla exprese proteinů S-100A2, S-100A4, S-100A6 či S-100P zvýšena v nádorových buňkách. Tato skutečnost z nich činí potenciální diagnostické a prognostické biomarkery.³

Protein S-100B byl poprvé popsán v roce 1965 ve snaze identifikovat marker, který by dokázal  reflektovat poškození mozkové tkáně. Byly provedeny mnohé studie, ve kterých se podařilo potvrdit patologické zvýšení koncentrace tohoto proteinu u osob po prodělaném traumatu hlavy. Z výsledků výzkumů vyplynulo, že zvýšená hladina S-100B má schopnost predikovat nepříznivý klinický vývoj u těchto pacientů a mohlo by se jednat o vhodný marker odrážející poškození na úrovni mozkové tkáně.⁵ Možnost použít časný indikátor neuronálního poškození může sehrát roli při určení doby trvání a stupně mozkového poškození. Mimoto může přispět ke stanovení prognózy. Jak již bylo zmíněno výše, z klinické praxe bylo vypozorováno, že vzrůst koncentrace proteinu S-100B v krvi souvisí s akutním poškozením mozku, taktéž byla nalezena souvislost mezi vysokými sérovými  hladinami S-100B a fokální epilepsií se zvýšenou záchvatovou aktivitou. Z tohoto důvodů bylo  doporučeno tento protein využívat také u pediatrických pacientů jako vhodný periferní biomarker určující poškození mozku.⁷ Zvýšená hladina S-100B byla zaznamenána i u kardiopulmonálních bypassů či srdeční zástavy.⁶

V úvahu byl brán fakt, že i poranění tkáně či fraktury by mohly stát za zvýšenými hodnotami S-100B. Z nedávno publikovaných výsledků pak skutečně vyplývá, že zvýšené hladiny S-100B se vyskytují i u pacientů s mnohačetnými poraněními, a to hlavně u fraktur či při poranění měkkých tkání. Silná asociace byla objevena zejména u zlomenin dlouhých kostí, páteře (hrudní, bederní, křížové) a lebky. Mimoto vysoká hladina proteinu korelovala se zlomeninami žeber.5 S vysokou koncentrací S-100B pak byla u pacientů snížená šance na přežití a zvýšený výskyt fatálních následků.

Zvýšení hladiny S-100B bylo asociováno s 33% zvýšením úmrtnosti endoteliálních buněk ve srovnání se zdravými jedinci, a navíc bylo doprovázeno zvýšenými hladinami prozánětlivých cytokinů. Tyto skutečnosti vedou k závěru, že apoptóza endoteliálních buněk urychluje prozánětlivou odpověď, tedy hlavní příčinu rozvoje vážných komplikací (systémová zánětlivá odpověď nebo multiorgánové selhání) u velkých traumat. Tímto způsobem lze vysvětlit, jak zvýšená koncentrace S-100B přispívá ke sníženému přežívání pacientů po traumatech.⁴ V rámci shromažďování dat a informací stran S-100B jsme statisticky vyhodnotili výsledky měření S-100B ve FN Brno za uplynulých 5 let. Cílem bylo zjistit, u jakých diagnóz se nejčastěji setkáváme s vysokými hodnotami tohoto markeru a která pracoviště naší FN o toto vyšetření jeví dlouhodobě největší zájem.

Výsledky

Pokud data za posledních 5 let hodnotíme z pohledu oddělení, která si nejčastěji vyšetření S-100B indikovala, na prvním místě je ambulance dětské onkologie následovaná oční klinikou, viz. graf 1. V předešlých letech se taktéž objevovala indikace k vyšetření tohoto markeru ze strany interní kardiologické kliniky.

Nejvyšších hodnot pak marker S-100B dosahoval u pacientů s primární diagnózou kardiálního charakteru (akutní transmurální infarkt myokardu, komorový flutter či fibrilace, kardiogenní šok a srdeční zástava s úspěšnou defibrilací). Vzhledem k převaze využití S-100B u maligních melanomů však dochází ke zkreslení dat a nelze tedy na jejich základě objektivně interpretovat naměřené hodnoty. (Jedná se o orientační přehled z dostupných dat, viz grafy 2 a 3.)

Stabilně je po celou dobu marker S-100B využíván jako auxiliární marker ke stanovení diagnózy a prognózy maligních melanomů. Velký rozptyl hodnot u této sledované skupiny je způsoben skutečností, že se jedná jak o nově diagnostikované pacienty, tak i o pacienty ve všech stadiích nemoci a pravidelného sledování (viz graf 2 a 3).

Diskuse

Z dat získaných v rámci měření hodnot S-100B ve FN Brno bylo zjištěno několik skutečností. Jednou z nich je fakt, že nejvyšší naměřené hodnoty S-100B za posledních 5 let byly objeveny u pacientů s akutním transmurálním infarktem myokardu přední nebo spodní stěny. Vysoké hodnoty S-100B byly taktéž zjištěny u dalších diagnóz vztahujících se k onemocněním srdce, jako jsou např. komorové fibrilace, kardiogenní flutter nebo stav po resuscitaci. Tento poznatek je ve shodě s předešlými nálezy. Bylo například zjištěno, že měření hodnot S-100B u přeživších pacientů během 24 hodin po srdeční zástavě může být více relevantní než měření hodnot neuron specifické enolázy (NSE) pro predikci neurologických poškození.⁸ Důvodem, proč je ve FN Brno marker S-100B prakticky využíván u akutních infarktů myokardu, může být dán i skutečností, že zde byla již dříve provedena studie týkající se vypovídající hodnoty tohoto proteinu u pacientů po resuscitaci. Ze získaných výsledků že S-100B je časný a senzitivní marker poškození mozku po předchozí zástavě srdce. Toto zjištění tedy lékařům pomáhá posoudit rozsah poškození mozku a následně rozhodnout o vhodné léčbě.⁹

Indikace související s onkologií vychází ze skutečnosti, že hodnoty S-100B jsou využívány v diagnostice zhoubného melanomu. V rámci tohoto onemocnění bylo provedeno mnoho studií ve snaze najít vhodný biomarker k určení rizika progrese onemocnění, avšak žádný z nich se nedá označit jako ideální. Nicméně S-100B se rutinně používá pro imunohistochemickou diagnostiku primárního i metastatického melanomu. Jelikož je S-100B vylučován i buňkami melanomu, byla jeho detekce v krvi taktéž zkoumána jako potenciální nádorový marker.¹⁰ Bylo provedeno množství studií zaměřených na sledování sérové hladiny S-100B u pacientů s diagnózou maligního melanomu a v některých evropských centrech (Německo, Švýcarsko) je dokonce doporučováno mezinárodními směrnicemi využívat tento marker při rozhodování o léčbě u asymptomatických pacientů. Avšak jeho role při detekci časných recidiv je sporná. Mnoho výzkumů došlo k závěru, že vysoká nebo průběžně se zvyšující hodnota S-100B v séru během dosledování pacientů je obecně spojena s vyšším rizikem progrese onemocnění a horší prognózou. Nicméně prediktivní hodnota hladin S-100B pro časné lokální nebo vzdálené metastázy je omezená kvůli relativně vysoké míře falešně negativních i falešně pozitivních výsledků. V rámci jedné ze studií bylo zjištěno, že pokud je sledována hladina S-100B každý měsíc, lze zlepšit senzitivitu včasné detekce progrese onemocnění. Je totiž možné pozorovat nárůst hladiny S-100B v čase, přestože jednotlivé hodnoty se mohou nacházet v rámci referenčních mezí.¹¹ Toto zjištění platí i pro sledování pacientů s uveálními melanomy, které jsou podskupinou maligních melanomů. Sledování koncentrace S-100B u těchto pacientů taktéž vedlo ke zjištění, že významně vyšší hodnoty se nacházejí u pacientů s metastázami ve srovnání se skupinou pacientů bez metastáz. Hodnocení hladiny S-100B má tedy svůj význam i při identifikaci metastáz u uveálního melanomu, což vysvětluje zájem oční kliniky o vyšetření tohoto markeru.¹²

Jakkoliv je prognostický a prediktivní význam hladiny S-100B v rámci diagnostiky maligního melanomu diskutován, jedná se stále o jeden z nejčastěji používaných biomarkerů v diagnostice tohoto onemocnění a jeho monitorování je doporučeno zejména u pacientů s vysokým rizikem vzniku maligního melanomu,¹¹ což je v souladu s daty získanými ve FN Brno. Přestože protein S-100B byl historicky objeven a popsán jako marker specifický pro neurální tkáň a využívaný pouze pro traumatické poranění hlavy, brzy vyšlo najevo, že jeho zvýšené hodnoty se vyskytují i u pacientů bez traumatu mozku, což značí, že k expresi proteinu dochází i v dalších tkáních. Tím lze vysvětlit falešně pozitivní výsledky u pacientů bez poranění hlavy.^4,5 Navíc se uvažuje o tom, že i extrakraniální tkáň musí nějakým způsobem přispívat ke zvýšení hodnot S-100B, protože zvýšené hladiny se vyskytují mimo jiné i u zdravých maratonských běžců.⁵ Stejně tak žlutá i červená kostní dřeň, které obsahují velké množství adipocytů, mohou přispívat k vysoké hladině S-100B u pacientů se zlomeninami dlouhých kostí či hrudníku. Kromě toho každá zlomenina je neoddělitelně spojena s poškozením okolní měkké tkáně. To vše pravděpodobně ovlivňuje zvýšení hladin S-100B a vysvětluje tak asociaci s celkovou vážností traumatického zranění.5 Kromě toho by tento fakt vysvětloval i to, proč mnohé studie nalezly zvýšené hladiny S-100B u pacientů s jinými traumatickými zraněními nepostihujícími oblast hlavy.⁴ Pokud jde o skutečnost, že v rámci FN Brno není toto vyšetření častěji indikováno na neurochirurgické klinice, vysvětluje nám to dostupnost zobrazovacích metod a velký počet dalších vyšetření. Použití markeru S-100B by v takovém případě neposkytlo ošetřujícím lékařům novou informaci o stavu pacienta. Lze předpokládat, že i v těchto případech by S-100B korelovalo s dalšími vyšetřovanými parametry a výsledek by neovlivnil diagnostické a terapeutické postupy. Avšak na pracovištích, kde nejsou dostupné zobrazovací techniky, může S-100B představovat ideální marker schopný svou výpovědní hodnotou přispět ke správné diagnostice a léčbě.