Open Access

Lisa Deußen

• Protein S-100 ist ein Calcium-bindendes Protein, das die Aktivität seiner Zielproteine moduliert. Der Aufgabenbereich umfasst die Regulation von Zellwachstum und Zellstrukturbildung. Entdeckt wurde es im Jahre 1965 von B.W. Moore, der es erstmals aus Rinderhirn isolierte. Seinen Namen erhielt es aufgrund seiner Löslichkeit in 100% gesättigtem Ammoniumsulfat bei neutralem ph-Wert. Protein S-100 besteht aus mehreren Untereinheiten, von denen S-100B nur im Hirngewebe vorkommt, hauptsächlich im Zytosol von Gliazellen. Bei astroglialer Zerstörung und konsekutiver Störung der Blut-Hirn-Schranke können erhöhte Konzentrationen von Protein S-100B im Serum gemessen werden. Durch seine spezifische Herkunft besitzt Protein S-100B einen potentiellen Wert als biochemischer Marker einer strukturellen Hirnschädigung. Ziel dieser Studie ist die Überprüfung des posttraumatischen Protein S-100B Serumspiegels bezüglich seiner Korrelation mit dem Schweregrad kindlicher Schädel-Hirn-Verletzungen und deren Prognose. In Form einer prospektiven Studie wurden insgesamt 45 Kinder (23 Jungen und 22 Mädchen) zwischen 4 Monaten und 17 Jahren (Mittelwert 7,64 Jahre) mit Hirnverletzungen unterschiedlicher Schweregrade untersucht, bei denen innerhalb der ersten 20 posttraumatischen Stunden mittels eines immunoluminometrischen Assays die Protein S-100B Serumkonzentration bestimmt wurde. Der Normalbereich für Protein S-100B liegt bei < 0,15 µg/l. Werte zwischen 0,15 und 0,5 µg/l gelten als leichtgradig erhöht, Werte über 0,5 µg/l als deutlich erhöht. Die S-100B-Werte wurden mit den klinischen Daten und dem posttraumatischen Outcome (Nachbeobachtungszeit mindestens 6 Monate) korreliert. Die statistischen Signifikanzberechnungen erfolgten mittels des Fisher-Exact-Tests.Die gemessenen S-100B Werte lagen zwischen 0,05 und 3,05 µg/l (Mittelwert 0,46 µg/l). Die mittlere Latenzzeit der posttraumatischen Protein S-100B Bestimmung betrug 5 Stunden. 38 % der Kinder zeigten leichtgradige Erhöhungen (>= 0,2-0,5 µg/l), 29 % deutliche Erhöhungen (> 0,5 µg/l). Niedrige Punktwerte in der initialen Glasgow-Coma-Scale (GCS) bedeuteten im Mittel höhere Werte für Protein S-100B. Ein initialer GCS-Wert von unter 8 ging in allen Fällen mit S-100B Werten über 0,5 µg/l einher (p=0,005). In Fällen ohne Verlust des Bewusstseins, bzw. maximal einer leichten Eintrübung des Bewusstseins (Lange-Cosack I-II) lagen die S-100B Werte im Mittel niedriger als bei Vorliegen eines Bewusstseinsverlustes (III-IV). Ein Bewusstseinsverlust ging immer mit einem S-100B Wert von mindestens 0,2 µg/l einher (p=0,04), meist lag der Wert über 0,5 µg/l (p=0,015). 25 Kinder erhielten eine Computer- und /oder Magnetresonanztomographie. Hier zeigten sich erhöhte S-100B Werte vor allem bei schweren Kontusionen und Subduralblutungen. Den höchsten Wert (3,05 µg/l) wies ein Kind mit ausgedehnten diffusen axonalen Verletzungen auf. Bei 38 der 45 Patienten konnte nach einer durchschnittlichen Nachbeobachtungszeit von 27,5 Monaten das neurologische Outcome (Glasgow Outcome Scale, GOS) erhoben werden. 8 Kinder (21 %) wiesen neurologische Residuen auf, vor allem Koordinationsstörungen und Verlangsamungen im Sinne eines Psychosyndroms, 1 Kind verstarb im Akutverlauf an einem malignen Hirnödem. Die Kinder mit posttraumatischen Residuen / Behinderungen wiesen im Mittel tendenziell höhere Werte für Protein S-100B auf. Die unterschiedlichen Beschwerdebilder und Residualzustände nach leichten und schweren Schädel-Hirn-Verletzungen lassen sich anhand der etablierten klinischen, neurophysiologischen und neuroradiologischen Prognosemarker bislang nur bedingt vorhersagen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen gute Korrelation des Serum S-100B Wertes mit der Schwere und Dauer der initialen Bewusstseinsstörung sowie dem Ausmaß der hirnparenchymatösen Läsionen. Die Aussagekraft bezüglich des posttraumatischen Outcomes ist aufgrund der Fallzahl und der zu einem großen Teil einbezogenen leichten Schädel-Hirn-Verletzungen begrenzt. Die Untersuchungsergebnisse unterstützen die bei Erwachsenen erhobenen Daten und zeigen, dass Protein S-100B auch im Kindesalter einen viel versprechenden Parameter zur Objektivierung einer akuten Hirnschädigung darstellt und bereits zu einem frühen posttraumatischen Zeitpunkt einen Beitrag zur Beurteilung des Schweregrades und der Prognose von Schädel-Hirn-Verletzungen leisten kann. Der posttraumatische Protein S-100B Serumwert bringt hier als biochemischer Marker eine zusätzliche Information und kann so bei der Einschätzung und Initiierung von diagnostischen, therapeutischen, rehabilitativen und Follow-up-Maßnahmen hilfreich sein.
• Protein S-100 is a calcium-binding protein that modulates the activity of its target proteins. Its spectrum of tasks comprises the regulation of cell growth and cell structure formation. The protein was discovered in 1965 by B.W. Moore, who first isolated it from the brains of bovine animals. It was given this name on the basis of its solubility in 100%-saturated ammonium sulphate at a neutral pH value. Protein S-100 consists of several sub-units, including S-100B, which occurs only in brain tissue, mainly in the cytosol of glial cells. Elevated serum concentrations of the S-100B protein are measured following astroglial destruction and consecutive disruption of the blood-brain barrier. The specific origin of the S-100B protein makes it potentially valuable as a biochemical marker of structural brain damage. The purpose of this study is to examine the post-traumatic serum level of protein S-100B in terms of its correlation with the severity and prognosis of paediatric craniocerebral injuries. The research was carried out as a prospective study, in which the serum concentration of the S-100B protein was determined by immunoluminometric assay in a total of 45 children (23 male, 22 female) aged between 4 months and 17 years (mean 7.64 years) with brain injuries of varying degrees of severity, carried out within the first 20 hours after occurrence of the trauma. The normal level of protein S-100B is around < 0.15 µg/L. Values between 0.15 and 0.5 µg/L are regarded as slightly elevated. Levels in excess of 0.5 µg/L are regarded as significantly elevated. These S-100B values were correlated with the clinical data and post-traumatic outcome (follow-up period of at least 6 months). Statistical significance calculations were performed with Fisher’s exact test. The measured S-100B values were between 0.05 and 3.05 µg/L (mean value 0.46 µg/L). The mean latency period for the post-traumatic determination of protein S-100B was 5 hours. Some 38% of the children displayed slight increases (>= 0.2-0.5 µg/L), and 29% significant increases (> 0.5 µg/L). Initial low point scores on the Glasgow coma scale (GCS) tended on average to be associated with higher protein S-100B values. An initial GCS value of less than 8 was in all cases associated with S-100B values of above 0.5 µg/L (p=0.005). The S-100B values were lower on average in cases where there was no loss of consciousness or no more than slight cloudiness of consciousness (Lange-Cosack I-II) than where the victim had suffered a loss of consciousness (III-IV). Loss of consciousness was in all cases associated with an S-100B value of at least 0.2 µg/L (p=0.04), and levels were mostly above 0.5 µg/L (p=0.015). A total of 25 children underwent a computer and/or magnetic resonance tomography procedure. In these cases, elevated S-100B values were associated mainly with severe contusions and subdural bleeding. The highest value (3.05 µg/l) was in a child with extensive diffuse axonal injuries. The neurological outcome was determined for 38 of the 45 patients, after an average follow-up period of 27.5 months (Glasgow outcome scale, GOS). Eight children (21%) displayed residual neurological effects, mainly in the form of coordination problems and slowness as a psychosyndrome, and one child died in the acute phase of a malignant cerebral oedema. The children with post-traumatic residual effects/impairments tended on average to have higher values for protein S-100B. At present, the various disorders and residual conditions following mild and severe craniocerebral injuries can be predicted with only a limited degree of success on the basis of established clinical, neurophysiological and neuroradiological prognosis markers. The results of this study show a high correlation between the serum S-100B value and the severity and duration of initial consciousness impairment and the extent of the cerebral parenchymal lesions. Given the small number of cases and preponderance of mild craniocerebral injuries in this study, only limited conclusions can be drawn on the linkages with post-traumatic outcomes. These research results support the data collected from adult patients, and show that protein S-100B is also a very promising parameter in paediatric care for the objectification of acute brain damage, with a potentially valuable role in determining the severity and prognosis of craniocerebral injuries already at an early post-traumatic stage. The post-traumatic serum value of the S-100B protein provides additional information as a biochemical marker, and may therefore be helpful for the assessment and initiation of diagnostic, therapeutic, rehabilitation and follow-up measures.