钙结合蛋白S100A12 在急性感染性疾病中应用价值的研究进展

周晓莲，王雪，李多

白细胞计数、中性粒细胞计数、白介素6（IL-6）、白介素8、C 反应蛋白（CRP）、降钙素原（PCT）等是临床诊断及鉴别诊断感染、评估感染严重程度、预测感染患者预后的常用生物学标志物［1］，近年来一些新的炎性标志物被不断发现，如血清淀粉样蛋白A（serum amyloid A，SAA）、可溶性髓系细胞表达触发受体1（sTPEM-1）、可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体（soluble urokinase-type plasminogen activator receptor，suPAR）、脂多糖结合蛋白（lipopolysaccharide binding protein，LBP）、钙结合蛋白S100 家族等［2-3］。钙结合蛋白S100A12 是钙结合蛋白S100 家族的重要成员，主要在人外周血细胞中表达，在急性感染性疾病的鉴别诊断、严重程度评估等方面具有重要价值。本文主要综述了钙结合蛋白S100A12 在急性感染性疾病中的应用价值，以期为提高临床急性感染性疾病诊治水平提供参考，现报道如下。

1 钙结合蛋白S100A12 的生物学特性

1.1 钙结合蛋白S100A12 的结构 1965 年MOORE 首次于牛脑中发现钙结合蛋白S100A12，1995 年GUIGNARD 分别于猪、狗、牛身上发现钙结合蛋白S100A12［4］。钙结合蛋白S100A12由92 个氨基酸组成，相对分子量为10 575，是一种新型胞外晚期糖基化终产物结合蛋白受体（en-RAGE）［5］，因其作为钙结合蛋白S100 家族中的低分子量酸性钙结合蛋白并能溶解于中性100%硫酸铵而得名［6］。目前，已发现钙结合蛋白S100 家族有25 个成员，包括钙结合蛋白S100A1～S100A13、钙结合蛋白S100B、钙结合蛋白S100C、钙结合蛋白S100P、钙结合蛋白3、毛透明蛋白［7］、钙结合蛋白S100Z、钙结合蛋白S100G、钙结合蛋白S100A14～ S100A16；钙结合蛋白S100 家族成员的序列同源性介于16%～98%之间，大部分由1q21 严格定义区域内的基因编码，但钙结合蛋白S100B、S100G、S100P、S100Z 的基因编码区则分别位于21、X、4、5 号染色体。研究表明，钙结合蛋白S100 家族成员的结构差异不大，但生物学作用却大不相同［8］:钙结合蛋白S100 家族成员均包含两个由链接区分隔的EF 手型（螺旋-环-螺旋）钙离子结合区，链接区及C 端扩展区是S100 蛋白家族中变化最大的结构，每个EF 手型钙离子结合区均能结合1 个Ca2+并在结合Ca2+后发生构象变化、在C 端结构域形成凹形疏水面及目标识别点，进而与多种特定蛋白或目标肽进行选择性的相互作用；钙结合蛋白S100 家族成员主要以抗平行异二聚体和同二聚体的形式存在于细胞中，并通过与Ca2+及靶蛋白相互作用而调节细胞功能，同时其作为Ca2+相关信号转导递质会在胞外刺激下发生亚细胞结构变化［6，9］。

1.2 钙结合蛋白S100A12 的表达 钙结合蛋白S100A12 主要表达于中性粒细胞胞质及单核细胞样细胞，部分结构细胞如内皮细胞、上皮细胞及平滑肌细胞可见钙结合蛋白S100A12表达，健康个体部分器官组织如脾、肺也可见钙结合蛋白S100A12 表达。研究证实，钙结合蛋白S100A12 是一种潜在的炎性标志物，对细菌性感染尤其是严重细菌性感染具有较高的鉴别诊断价值［10］；脂多糖（LPS）诱导的革兰阴性菌感染的单核细胞样细胞S100A12 基因表达水平明显升高，其中经10 μg/L LPS 刺激可使S100A12 基因表达水平达峰值［11］；人静脉注射LPS 3 h 后钙结合蛋白S100A12 水平达峰值（60 μg/L），24 h 后恢复到基线水平［8-9］，但可溶性晚期糖基化终末产物受体（sRAGE）水平则不受静脉注射LPS 的影响［12］。HOU 等［10］研究表明，细菌性肺炎患者钙结合蛋白S100A12基因表达水平明显升高且钙结合蛋白S100A12 基因表达水平与其他炎性标志物如白细胞计数、中性粒细胞、C 反应蛋白、红细胞沉降率等均呈正相关，因此钙结合蛋白S100A12 与上述炎性标志物联合检测有助于提高细菌性肺炎的诊断准确率。

1.3 钙结合蛋白S100A12 的致炎机制 一项脓毒症大鼠模型研究发现，钙结合蛋白S100A12 与钙调素激酶Ⅱ、蛋白激酶C（PKC）、磷脂酶C（PLC）、钙调节和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）等的Ca2+结合后可激活并参与多种信号转导通路［13］；此外，钙结合蛋白S100A12 还具有趋化活性，可直接作为炎性细胞的趋化因子和活化因子而增强细胞炎性反应［14-15］。既往多项研究证实，晚期糖基化终产物受体（RAGE）是钙结合蛋白S100A12 的唯一受体，其主要分布于血管内皮细胞、单核-巨噬细胞、平滑肌细胞等细胞表面［16］，钙结合蛋白S100A12 作为RAGE 的促炎配体可通过与RAGE相互作用而引发炎性反应，并可通过趋化中性粒细胞、单核-巨噬细胞等在炎症部位聚集及激活细胞内信号级联反应等［14］而介导白介素1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、IL-6、核因子κB（NF-κB）等促炎因子的产生［17］，诱发氧化应激反应等［18］。MORBINI 等［19］研究证实，正常肺组织可见晚期糖基化终产物（AGEs）低表达，其受体RAGE 在细支气管上皮细胞、Ⅱ型肺泡上皮细胞、巨噬细胞及部分内皮细胞中呈低表达，肺部炎症及与肺有关的所有病理改变组织细胞中均可见AGEs 及其受体RAGE 过度表达，同时多形核粒细胞及单核细胞样细胞中钙结合蛋白S100A12 表达水平升高，而炎症刺激可激活细胞膜上RAGE 并使其与钙结合蛋白S100A12 结合，继而使钙结合蛋白S100A12 与白细胞整合素Mac-1、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）及CD11c/CD18 等递质相互作用，促进炎性细胞趋化、聚集并参与炎症的发生发展［14-15］。

2 钙结合蛋白S100A12 的检测方法

钙结合蛋白S100A12 的检测方法主要包括酶联免疫吸附试验（ELISA）和放射免疫分析法（RIA），其中RIA 需放射性示踪剂，而ELISA 则不需放射性示踪剂且较RIA 更敏感［20］，目前双抗夹心ELISA 是应用最广泛、最普遍的钙结合蛋白S100A12 检测方法。研究表明，通过ELISA 可在经50 pmol/L LPS 刺激24 h 后的细胞溶解液中检测到50 pmol/L 的钙结合蛋白S100A12，但在LPS 或TNF-α 刺激的细胞上清液中则无法检测到钙结合蛋白S100A12［11］；经ELISA 测定的钙结合蛋白S100A12 参考范围为15～800 μg/L，变异系数约为6.0%，但钙结合蛋白S100A12 低于10 μg/L 时ELISA 标准化变异系数则升高为20.0%，变异范围为8.4%～31.0%［21］。需要注意的是，以下几种情况会干扰钙结合蛋白S100A12 检测结果准确性:（1）钙结合蛋白S100A12 与sRAGE 形成配合物；（2）钙和肝素的影响［21］；（3）ELISA 试剂盒之间的差异［22］。因此，标准化的方法和可靠一致的ELISA 试剂盒是保证钙结合蛋白S100A12 检测结果准确性、敏感性的重要条件。

3 钙结合蛋白S100A12 在急性感染性疾病中的应用价值

既往研究证实，钙结合蛋白S100A12 在细胞骨架建立、酶活性调节、细胞凋亡调节、炎症与免疫应答、抗微生物作用等多个方面具有重要作用［23］；近年研究发现，钙结合蛋白S100A12 的表达在急性感染性疾病中具有重要意义，且与SAA、C 反应蛋白（CRP）、降钙素原（PCT）等其他炎性标志物相比，细菌感染患者钙结合蛋白S100A12 水平可快速升高并在短时间内达到峰值（详见表1）［12，24-26］。ACHOUITI等［12］认为，一方面钙结合蛋白S100A12 的促炎作用有助于杀灭或抑制病原菌，因此急性感染时其对宿主有一定保护作用；另一方面钙结合蛋白S100A12 诱导的促炎反应可能是与感染和/或炎症相关组织损伤的基础，且炎症加重会对宿主造成一定损伤，因此，钙结合蛋白S100A12 与多种抗菌肽一样，其抗菌作用与炎症作用是密切相关的［27-28］，并在急性感染性疾病的鉴别诊断、严重程度评估、治疗等方面具有一定临床应用价值。

3.1 感染性疾病的鉴别诊断 研究表明，不论是局部感染还是全身感染，钙结合蛋白S100A12 对急性感染与非感染性疾病均具有较高的鉴别诊断价值［29］。ACHOUITI 等［12］于2013年首次研究证实，肺炎败血症患者感染后第0、3 天钙结合蛋白S100A12 水平最高，分别为716.9、787.5 μg/L；严重脓毒症患者钙结合蛋白S100A12 是系统性释放的，与感染源无关，且血浆钙结合蛋白S100A12 水平明显升高；腹膜炎患者腹腔积液中钙结合蛋白S100A12 含量为12 945.8 μg/L，是同期血浆钙结合蛋白S100A12 水平（121.2 μg/L）的100 倍以上，且腹膜炎期间腹腔积液中钙结合蛋白S100A12 含量不会发生改变。之后的研究表明，全身炎症（如脓毒症、败血症、感染性休克）、局部炎症（如腹膜炎、尿路感染、肺炎、囊性纤维化伴肺部感染、阻塞性睡眠呼吸暂停综合征伴肺部感染）患者血清钙结合蛋白S100A12 水平均不同程度升高，钙结合蛋白S100A12 有可能作为鉴别诊断急性感染性疾病的新型生物学标志物［12，29-30］。

表1 血清钙结合蛋白S100A12、SAA、CRP、PCT 水平随感染变化情况Table 1 Changes of serum levels of calcium binding protein S100A12，SAA，CRP and PCT levels in infection

3.2 急性感染性疾病的严重程度评估 ACHOUITI 等［12］通过对健康受试者静脉注射LPS（观察期间不进行其他干预）发现，血清钙结合蛋白S100A12 水平逐渐升高并于3 h 后达到峰值，24 h 后下降至基线水平。动物实验发现，输注LPS 后2～24 h 小鼠血浆钙结合蛋白S100A12 水平升高，证实钙结合蛋白S100A12 参与了革兰阴性菌血流感染［11］；有研究发现，重度细菌感染（败血症）患者钙结合蛋白S100A12 表达水平最高（630 μg/L），远高于健康、无感染者（5～10 μg/L）［31］；还有研究表明，钙结合蛋白S100A12 基因相对表达量＞1.0时与包括肺炎、败血症、脓毒血症等在内的急性感染性疾病患者更严重的呼吸系统疾病有关［10］，且血清钙结合蛋白S100A12 水平可在一定程度上预测急性胰腺炎严重程度［32］。此外，急性中耳炎尤其是肺炎链球菌及流感嗜血杆菌所致急性中耳炎患者血清钙结合蛋白S100A12 水平明显升高（见图1）［33-34］；囊性纤维化伴肺部感染急性加重期患者血清钙结合蛋白S100A12 水平明显升高，而经抗生素治疗两周后几乎所有患者血清钙结合蛋白S100A12 水平均明显降低（见图2）［29］，表明血清钙结合蛋白S100A12 水平随急性感染性疾病患者抗生素治疗后感染控制、病情好转而逐渐降低［4］。

3.3 急性感染性疾病的治疗新靶点 由于钙结合蛋白S100A12 是RAGE 的促炎配体，因此又被称为en-RAGE，其与RAGE 结合后、相互作用可使细胞活化并分泌IL-1β、TNF-α 等促炎递质，进而诱发一系列炎性反应，因此阻断RAGE 并减少组织中NF-κB 的活化、降低促炎因子的表达有利于抑制/阻断炎性反应［18］。研究表明，抑制RAGE 通路并减少RAGE 产物的生成可能提高包括各种系统性感染、脓毒症、败血症等在内的急性感染性疾病患者存活率，而采用抗RAGE 单克隆抗体治疗的肺炎球菌肺炎RAGE 缺陷小鼠及野生型小鼠病死率均降低［12］。因此，抗RAGE 单克隆抗体可能作为严重脓毒症、败血症及其他急性感染性疾病的一种新的治疗药物，但仍需临床研究进一步证实其可行性和有效性［35］。

注:Spn=肺炎链球菌，AOM=急性中耳炎，Healthy=健康受试者，NTHi=流感嗜血杆菌，Mcat=卡他莫拉菌

图2 21 例囊性纤维化伴肺部感染急性加重期患者抗生素治疗前后血清钙结合蛋白S100A12 水平变化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 选择性剪接产生，是RAGE 的内源分泌型，主要存在于血清及肺泡分泌物中，可与RAGE竞争性结合钙结合蛋白S100A12，对钙结合蛋白S100A12 与RAGE 结合而引起的损伤具有一定保护作用［16，19］。一方面，钙结合蛋白S100A12 与多种抗菌蛋白一样具有促炎活性，会对宿主造成一定损伤［36］；另一方面，钙结合蛋白S100A12的抗菌活性可直接或间接抑制病原菌生长，对宿主具有一定保护作用［12］。多项研究表明，钙结合蛋白S100A12 在多种病原菌内外均有抗菌作用，其中病原菌外抗菌作用涉及马来丝虫等寄生虫、假丝酵母菌等真菌，大肠埃希菌、幽门螺杆菌等革兰阴性菌及部分革兰阳性菌；病原菌内抗菌作用涉及单核细胞李斯特菌、麻风分枝杆菌、结核分枝杆菌等革兰阳性杆菌［37-40］。ACHOUITI 等［12］研究表明，钙结合蛋白S100A12 的促炎作用有助于在机体出现急性感染时杀灭或抑制病原菌，具有直接抗菌作用，对宿主具有一定保护作用，因此其抗菌作用可能对急性感染性疾病的治疗具有一定指导作用。

4 小结与展望

综上所述，钙结合蛋白S100A12 是一种重要的炎性反应蛋白，其检测方法简单、方便、快捷，在急性感染性疾病尤其是败血症、脓毒症、细菌性肺炎的鉴别诊断、严重程度评估、治疗等方面具有较高的临床应用价值，可作为急性感染性疾病的新型生物学标志物；相信随着更多临床研究的深入挖掘及钙结合蛋白S100A12 在不同系统性疾病中的检出，其将更加广泛、更快、更便捷地应用于临床。

文献检索策略：

以“钙结合蛋白S100A12”“感染”“炎症”为关键词检索中国知网、万方数据、维普网等数据库，以“S100A12”“infectious”“inflammation”为关键词检索PubMed，检索起止时间为1999-01-01 至2019-05-31，共检索到91 篇文献。文献纳入标准：研究对象为18～75 岁急性感染性疾病患者，包括脓毒症、各脏器局部感染性疾病等；文献排除标准：研究对象存在严重免疫缺陷疾病等。最终纳入符合标准的文献37 篇。