PROTEIN BIOMARKEREK SZEREPE A KOPONYASÉRÜLÉS KÍSÉRLETES MODELLJEIBEN ÉS A KLINIKUMBAN

ÖSSZEFOGLALÓ KÖZLEMÉNY PROTEIN BIOMARKEREK SZEREPE A KOPONYASÉRÜLÉS KÍSÉRLETES MODELLJEIBEN ÉS A KLINIKUMBAN Lückl János 1, 2, Farkas Orsolya 2, Pál József 2, 3, Kövesdi Erzsébet 2, Czeiter Endre 2, Szellár Dóra 2, 4, Dóczi Tamás 2, Komoly Sámuel 1, Büki András 2 1 Pécsi Tudományegyetem, Általános Orvosi Kar, Neurológiai Klinika, Pécs 2 Pécsi Tudományegyetem, Általános Orvosi Kar, Idegsebészeti Klinika, Pécs 3 Magyar Tudományos Akadémia, Klinikai Idegtudományi Munkacsoport, Budapest 4 Pszichiátriai és Pszichoterápiás Klinika, Pécs PROTEIN BIOMARKERS IN EXPERIMENTAL MODELS AND IN THE CLINICAL CARE FOR TRAUMATIC BRAIN INJURY Lückl J, MD; Farkas O, MD; Pál J, PhD; Kövesdi E; Czeiter E, MD; Szellár D, MD; Dóczi T, MD, PhD, DSc; Komoly S, MD, PhD, DSc; Büki A, MD, PhD Ideggyogy Sz 2007;60(7 8):284 294. Ma Magyarországon a 40 évesnél fiatalabbak körében a baleset következtében kialakuló agysérülés a vezetô halálok, mortalitása a fejlett országokhoz mért kétszerese. Becslések szerint ez a súlyos szocioökonomikus következményekkel járó betegség 2020-ra a harmadik vezetô halálokká válhat világszerte. A kórkép epidemiológiai jelentôsége ellenére a kóreredetérôl, lefolyásáról szerzett ismereteink alapján eddig kidolgozott kísérletes terápiás eljárások klinikai bevezetésre alkalmatlannak bizonyultak: az elmúlt évtizedekben sorra kudarcot vallottak az eddigi mintegy ötven, klinikai vizsgálatban a primer, súlyos koponya-agy sérülés és a patobiológiai folyamatok progressziójában bizonyítottan szerepet játszó, agyi hypoperfusióval-hypoxiával jellemezhetô másodlagos károsodás gátlásában kísérletes körülmények között ígéretesnek tûnô vegyületek. A sorozatos sikertelenség egyik fô oka, hogy a terápia hatékonyságának megítélésére eddig alkalmazott paraméterek nem kellôen érzékenyek. Mindez felkeltette az érdeklôdést olyan, az agysérülés kiváltotta kórfolyamatokhoz specifikusan kapcsolódó biomarkerek iránt, amelyek megfelelô végpontként szolgálhatnak mind az állatkísérletes modellekben, mind a humán vizsgálatokban, illetve a mindennapi életben, s a betegágy mellett is jól hasznosíthatóak. Ebben az összefoglaló tanulmányban azokat a potenciális biomarkereket tekintettük át, amelyek klinikai alkalmazásától a jövôben a terápia hatékonyságának monitorozását, a prognózis pontosabb megítélését, s így racionálisabban kontrollált, vélhetôen a klinikai gyakorlatban alkalmazható gyógyszerek bevezetéséhez vezetô vizsgálatok lefolytatását várhatjuk. Kulcsszavak: súlyos koponyasérülés, biomarkerek, fehérjelebontási termékek, spektrin, S100 fehérje Traumatic brain injury is the leading cause of mortality in Hungary in the population under 40 years of age. In Western societies, like the United Sates, traumatic brain injury represents an extreme social-economic burden, expected to become the third leading cause of mortality until 2020. Despite its epidemiological significance, experimental therapeutic modalities developed in the last few decades did not prove efficient in the clinical care of severe traumatic brain injury. The reason for such a lack of success in terms of translating experimental results to clinical treatment at least partially could be explained by the paucity and the low sensitivity and specificity of clinical parameters endowing us to monitor the efficacy of the therapy. The drive for finding clinical parameters and monitoring tools that enable us to monitor treatment efficacy as well as outcome focused recent attention on biomarkers (and) surrogate markers that are based on rational pathological processes associated with/operant in traumatic brain injury. This review summarizes those biomarkers that could purportedly be used to monitor the treatment of the severely head injured while also providing information on salvageability facilitating the conduction of more rationally designed clinical studies. Keywords: severe traumatic brain injury, protein biomarkers, protein degradation products, spectrin, S100 protein Levelezõ szerzõ (correspondent): Dr. Büki András, Pécsi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Orvos- és Egészségtudományi Centrum, Idegsebészeti Klinika, 7624 Pécs, Rét u. 2. Fax: (72) 535-931. E-mail: andras.buki@aok.pte.hu Érkezett: 2006. július 31. Elfogadva: 2007. január 8. www.lam.hu 284 Lückl: A biomarkerek szerepe koponyasérülésben

Hazánkban az aktív/munkaképes népesség körében a baleset következtében kialakuló agysérülés az egyik vezetô halálok. A súlyos fejsérülés mortalitása a fejlett országokban 20-25%, hazánkban 45% 1. Az olyan motorizált társadalmakban, mint az Amerikai Egyesült Államok, a koponyasérültek kórházi kezelésének éves költsége mintegy 48 milliárd dollár 2. Becslések szerint ez a súlyos szocioökonomikus következményekkel járó betegség 2020-ra a harmadik vezetô halálokká válhat világszerte 3. A kórkép epidemiológiai jelentôsége ellenére a kóreredetérôl, lefolyásáról szerzett ismereteink alapján eddig kidolgozott kísérletes terápiás eljárások klinikai bevezetésre alkalmatlannak bizonyultak: az elmúlt évtizedekben az eddigi mintegy ötven klinikai vizsgálatban a primer, súlyos koponya-agy sérülés és a patobiológiai folyamatok progressziójában bizonyítottan szerepet játszó, agyi hypoperfusióvalhypoxiával jellemezhetô másodlagos károsodás gátlásában kísérletes körülmények között ígéretesnek tûnô vegyületek [N-metil-D-aszparaginsav (NMDA) és 2-amino-3-metil-(3-hidroxi-5-metil-izoxazol-4-il)- propionsav (AMPA) -receptor-antagonisták, szteroidok, lipidperoxidáz-gátlók, gyökfogók, kalciumcsatorna-blokkolók] sorra kudarcot vallottak 4. A sorozatos sikertelenség oka azonban nemcsak a terápiás modalitásokban kereshetô, hanem abban is, hogy az eddig a terápia hatékonyságának megítélésére alkalmazott paraméterek (Glasgow kimeneteli skála, intracranialis nyomás/perfúzió) nem voltak kellôen érzékenyek és nem szolgáltattak kellô információt a terápia beállításához, a megfelelô betegcsoport kiválasztásához. Mindez felkeltette az érdeklôdést olyan, az agysérülés kiváltotta kórfolyamatokhoz specifikusan kapcsolódó biomarkerek iránt, amelyek megfelelô végpontként szolgálhatnak mind az állatkísérletes modellekben, mind a humán vizsgálatokban, illetve a mindennapi életben, s a betegágy mellett is jól hasznosíthatóak. Ebben az összefoglaló tanulmányban azokat a potenciális biomarkereket tekintettük át, amelyek klinikai alkalmazásától a jövôben a terápia hatékonyságának monitorozását, a prognózis pontosabb megítélését s így racionálisabban kontrollált, vélhetôen a klinikai gyakorlatban alkalmazható gyógyszerek bevezetéséhez vezetô vizsgálatok lefolytatását várhatjuk. A koponyasérültek ellátásában aktuálisan használt markerek A klinikai ellátásban az elmúlt két évtizedben alig változott a sérülés súlyossága, valamint a potenciális kimenetel megítélésére alkalmas eszköztár; különösen a diffúz agysérülés mértékének és súlyosságának megítélésében szerény a rutindiagnosztika nyújtotta információ. A Glasgow kómaskála (GCS) bevezetéséhez nagy reményeket fûztek, ma már azonban nyilvánvaló, hogy a szedáláson, relaxáláson alapuló kezelési irányelvek alkalmazása mérsékelte a GCS jelentôségét 5 7. A koponya-ct-felvételeken számos, a sérülés kiterjedtségére utaló és a kimenetellel is kapcsolatba hozható elem látható (fokális laesio térfogata, kamrakompresszió, középvonal-diszlokáció, basalis ciszterna kompressziója), mindazonáltal, különösen diffúz elváltozások esetén, a vizsgálat specifikussága, szenzitivitása és így prediktív értéke is kicsi 1. A koponya MRvizsgálata, különösen a T1-víztérképek, diffúziósúlyozott vizsgálatok, illetve a diffúziós tenzor képalkotás a diffúz, illetve axonalis károsodás mértékérôl is adhat felvilágosítást, de sem a vizsgálat ára, sem idôigényessége, sem pedig speciális technikai feltételei (MR-kompatibilis respirátor, monitor stb.) nem segítették elô rutinszerû alkalmazásának elterjedését a súlyos koponyasérültek ellátásában 8 15. A neurointenzív monitorizálás során nyert adatok (intracranialis nyomás, artériás középnyomás, agyi perfúziós nyomás, vérgázértékek) közül az intracranialis nyomás a primer károsodás súlyosságára is utal, ám ezek a paraméterek elsôsorban az addicionális, hypotonia/hypoperfusio által kiváltott károsodást jelzik, csak a szélsôséges értékek prediktívek 1, 16, 17. A leginkább alkalmazott skála a funkcionális kimenetel mérésére az ötpontos Glasgow Outcome Scale, amelyet gyakran dichotomizálva ( jó és rossz ) használnak, így javítva az amúgy nem kiemelkedô szenzitivitását. Sajnos a skála alkalmatlan a neuropszichiátriai státus finom változásainak mérésére. Sokkal szenzitívebbnek bizonyul a Disability Rating Scale vagy az American Brain Injury Consortium Neuropsychological Test Battery 4, ám ezek jóval nagyobb adminisztrációs terheket rónak a vizsgálatot végzôkre, valamint a vizsgálók közötti variabilitás is sokkal nagyobb. Biomarkerek: elvárások és haszon A mindennapos orvosi tevékenység magában foglalja különbözô laboratóriumi vizsgálatok kérését, azok értelmezését. Azonban amíg egyes társszakmák szakterületei hatalmas eszköztárból válogathatnak, addig a központi idegrendszer betegségeivel foglalkozók nem dúskálhatnak kellôen specifikus és szenzitív szérummarkerekben. Ez különösen azért hátrányos, mert a koponyasérültek ellátásával foglalkozó szakemberek is jelentôsen profitálhatnának a biomarkerek nyújtotta elônyökbôl. A neuro- Ideggyogy Sz 2007;60(7 8):284 294. 285

lógiai deficittünetek nélküli, enyhe fejsérülést szenvedett betegek ellátása során segíthetne a pontos diagnózis felállításában, annak eldöntésében, hogy történt-e szöveti károsodás vagy sem, míg szedált vagy eszméletlen, politraumatizált betegek esetében is gyors kórismézést tenne lehetôvé, már a képalkotó eljárások elvégzése elôtt is. A klinikus munkája során támogatást kaphat olyan kérdések megválaszolásában, mint: Szükség van-e a beteg megfigyelésére? Végezzünk-e képalkotó vizsgálatot, és ha igen, mikor? A klinikai terápiás vizsgálatok során a laboratóriumi vizsgálat eredménye utalhat a sérülés mechanizmusára, lehetôvé teheti a terápiás ablak meghatározását, költségkímélô végpontként szolgálhat, illetve a súlyos (rehabilitáció), illetve az enyhe sérülést szenvedett betegek (táppénz, sportorvostan) esetében prognosztikai jelentôsége is lehet. Természetesen más neurológiai kórképekben is felmerül a különbözô biomarkerek használatának lehetôsége. Akut stroke során a neurológus megerôsítést nyerhetne például a thrombolyticus terápia alkalmazásáról. Sclerosis multiplex esetén a korai axonkárosodás kimutatása prognosztikai és terápiás jelentôségû lenne, a neurodegeneratív betegségeket korán lehetne diagnosztizálni. Az elmúlt évek vizsgálatai alapján lassan kikristályosodtak a biomarkerekkel szembeni elvárások. Ezek közül az egyik elsôdleges szempont, hogy vérbôl és/vagy liquorból kimutatható legyen, másrészt legyen arányos a mechanikai erôbehatással és a sérülés nagyságával. Fontos a specifikusság, és a nagy szenzitivitás. Lehetôleg hamar jelenjen meg a vérben, mutasson jól definiált idôbeli eloszlást. Ugyancsak fontos, hogy tükrözze az életkorbeli és nemek közti különbségeket, utaljon a központi idegrendszeri sérülés mechanizmusára. Ez a tulajdonsága különbözteti meg a valódi biomarkereket a surrogate (kiegészítô, helyettesítô) markerektôl 18. Progresszív, másodlagos károsodást okozó sejthalál-mechanizmusok: a proteolízis szerepe Koponyasérülés során a mechanikai energia okozta elsôdleges károsodás mellett másodlagos, progreszszív, autodestruktív folyamatok is elindulnak. Állatkísérletek során a neurotrauma modelltípusától, az erôbehatás nagyságától, nemtôl és életkortól, sejttípustól és agyi régiótól függôen különbözô sejthalál-mechanizmusok aktiválódnak. Az elmúlt évtized kutatásai során egyre több bizonyíték gyûlt öszsze a stroke, a neurodegeneratív betegségek, valamint a neurotrauma területén, amelyek megkérdôjelezik a jelenleg is érvényben lévô nekrózisapoptózis paradigma helyességét 19. A jelenlegi ismereteink szerint a sejthalál-mechanizmusok jellemezhetôk egyrészt a mikroszkópos, illetve ultrastrukturális morfológiai képpel (fenotípus), valamint a genetikai program megvalósulása során zajló génexpressziós változásokkal (genotípus). A klasszikus nekrózis a membránintegritás megszûnésével, duzzadással, a sejtorganellumok szétesésével, valamint gyakran gyulladásos infiltrációval járó folyamat. A korábbi elképzelésekkel ellentétben, amelyek a nekrózist kaotikus, mindenféle vezérlést nélkülözô folyamatnak tartották, újabban génexpressziót, és Ca ++ -függô, aktív proteolízist is sikerült igazolni, például Nematodákban. A mechanizmus kulcsenzimének a Ca ++ - aktivált ciszteinproteázt, a calpaint, valamint az elsôsorban a lizoszómákban megtalálható katepszint tartják 20 23. Az apoptózis a klasszikus definíció szerint a filogenezis során meglehetôsen konzervált, fiziológiás folyamatot jelez, amelynek szerepe a szöveti homeosztázis fenntartása. Jellegzetessége a kromatinkondenzáció, a magfragmentáció, a sejtzsugorodás, valamint az apoptotikus testek képzôdése, amelyeket makrofágok takarítanak el. Kulcsenzime a kaszpáz, az aszparaginsav mellett hasító ( cisztein- ) proteáz, amely intrinsic (mitochondriumkárosodás) és extrinsic ( halálreceptorok ) módon aktiválódhat. Az apoptózisnak ugyancsak ismert kaszpáztól független formája is, amelyben különbözô faktorok mint az apoptózisindukáló faktor (AIF) vagy endonukleáz G (mitochondrialis nukleáz) mediálják a típusos programozott sejthalál fenotípus megjelenését 24, 25. Egyes vizsgálati eredmények szerint a sejtet ért inzultus erôsségétôl (jelen esetben a mechanikai energia), a Ca ++ -felszabadulás mértékétôl, illetve az intracelluláris ATP-szinttôl függ 26, hogy a sejt a nekrotikus vagy az apoptotikus utat választja. Feltételezik azt is, hogy az egyik út gátlása a másik irányába terelné a sejtpusztulás kivitelezését 27 29. Természetesen mind a nekrózis, mind az apoptózis csak abból a genetikailag elôre meghatározott eszközkészletbôl (jelátviteli utak, effektor proteázok stb.) válogathat, amelybôl a fiziológiás mûködések is. Ezért az élettani és a különbözô noxák által elindított patológiás folyamatok a genotípusukban és ezáltal a fenotípusukban is hasonlíthatnak egymáshoz. A koponyasérülés során lejátszódó történések komplexitását jól jelzik azok a géncsipanalízisek 30, amelyekkel az akut génexpressziót vizsgálták neurotrauma állatkísérletes modelljeiben. Az eredmények nagyszámú receptor, transzkripciós faktor, gyulladásos mediátor, anti- és proapoptotikus fak- 286 Lückl: A biomarkerek szerepe koponyasérülésben

tor, ioncsatorna, sejtadhéziósmolekula-gén bonyolult serkentô és gátló szabályozását igazolták. Elsôsorban a neurodegeneratív betegségek (Parkinson-szindróma, Alzheimer-kór, Huntington-kór, amyotrophiás lateralsclerosis) területén kapott eredmények vetik fel a klasszikus apoptózishoz hasonló, de attól mégis fenotípusában és genotípusában is különbözô alternatív sejthaláltípusok létezését 19. Egyes szerzôk a nekrózist és az apoptózist egy képzeletbeli spektrum két szélén helyezik el, amely között bármilyen hibrid elôfordulhat 24. Mások nekrózis, necrosis-like, apoptosis-like és apoptózis kategóriákat használnak 21. Az eddigiekbôl jól kitûnik, hogy habár különbözô sejthaláltípusokról beszélünk, és azok igen komplexek ezek gyakran ugyanazokat a szignáltranszdukciós utakat használják 31. A kaszkádok effektorai az említett proteázok, amelyek egymás regulációjában is részt vesznek, jó példa erre a calpain és a kaszpáz között feltételezett párbeszéd 32. A bontóenzimek által hasított struktúrfehérjék szeparálása, majd identifikálása vérbôl, illetve liquorból pedig kiváló lehetôséget teremt a biomarkerek azonosítására, majd tesztelésére. A fehérjelebontási termékek, illetve más, például enzimtermészetû markerek azonosítása utalhat arra is, hogy a sérülés milyen sejtpopulációt, illetôleg a sejtek mely doménjét érintette. Így például a neuronspecifikus enoláz a neuron, míg a gliális fibrilláris acidikus protein (GFAP) a glia károsodására utal; a tau és spektrin bontási termékek megjelenése a vérben, illetve a liquorban axonkárosodásra utal 33, 34. Biomarkerek azonosítása: neuroproteomika A Human Genom Project lezárultával világossá vált, hogy összesen csak mintegy 30 000 gén található az emberi kromoszómákban 35. Becslések szerint ugyanakkor a humán fehérjék száma 300 000- re tehetô. A különbségért a transzkriptumok alternatív hasítása, a poszttranszlációs módosítások, illetve a különbözô protein protein, protein lipid interakciók tehetôk felelôssé 36. Ahhoz, hogy a vérben és liquorban különbözô idôpontokban, különbözô koncentrációkban számos potenciális fehérjeterméket szeparáljunk és azonosítsunk, fejlett molekuláris biológiai technológiák kombinált alkalmazására van szükség. Klasszikus módszer a kétdimenziós gélelektroforézis és a tömegspektrometria együttes alkalmazása. A fehérjéket elôbb izoelektromos fókuszálással, majd a második dimenzióban méret szerint szeparáljuk. Az identifikálás tömegspektrometriával történik (Matrix Assisted Laser Desorption-Time Of Flight, MALDI-TOF). A technológia hátránya, hogy nagy gyakorlatot és szakértelmet igényel; a kis molekulatömegû (<2 kda), a kis koncentrációjú, a bázikus jellegû, a glikozilált, illetve az integrált membránproteinek nem azonosíthatók, és legalább három mérés szükséges a statisztikai analízishez 37. Az újabban alkalmazott fluoreszcens 2-D gélelektroforézis (DIGE) technika lehetôvé teszi, hogy a kontroll- és a vizsgált minták egy gélen fussanak, így könnyebben azonosíthatók a különbségek a fehérjeprofilban 38, 39. A tömegspektrometria kombinálható olyan nem gélalapú, fehérjeszeparációs eljárásokkal is, mint a folyadékkromatográfia (folyadékkromatográfia tömegspektrometria/tömegspektrometria LC MS/ MS), amely nagyrészt kiküszöböli az elôbb említett technikai hiányosságokat 39. Az isotope coded affinity tags (ICAT) technológia alkalmazása gyors azonosítást és mennyiségi analízist biztosít a neurotrauma során újonnan szintetizált fehérjékrôl, azonban rendkívül anyag- (vegyszer) és technikaigényes (jó felbontóképességû tömegspektrométer), valamint alkalmatlan a poszttranszlációsan módosított proteinek kimutatására 38. Hasonlóan a géncsip-technológiához, a kereskedelmi forgalomban már elérhetôk különbözô antitestalapú proteincsipek is, bár a fejlesztések még a korai stádiumban vannak. A módszer lényege, hogy ismert fehérjék ellen termeltetett antitesteket inert felületre visznek, majd a keresett fehérjéket tartalmazó mintával reagáltatják. Az eljárás elônye, hogy párhuzamosan akár több száz fehérje is vizsgálható. Nem science fiction az az elképzelés, hogy néhány év múlva a rutingyakorlatban elérhetôk lesznek olyan injury csipek, amelyek a klinikumban bevált, sok hasznos információt hordozó, a diagnózis, a kezelés és a prognózis szempontjából jelentôs protein biomarkerek elleni antitesteket tartalmaznak, megkönnyítve a koponyasérültek ellátását 39. Biomarkerek a gyakorlatban A következôkben rövid áttekintést adunk a jelen, valamint a jövô potenciális protein biomarkereirôl, beszámolva az állatkísérletes és humán vizsgálatok eredményeirôl, valamint összefüggéseikrôl a koponyasérülés súlyosságával, a funkcionális kimenetellel (1. táblázat). S-100 BÉTA Az S-100 protein rövid féléletidejû, kis molekulatömegû (10-12 kda), kalciumkötô fehérje, amelynek béta-formája igen specifikus az idegrendszerre. Elsôsorban az astrogliákban és a Schwann-sejtek Ideggyogy Sz 2007;60(7 8):284 294. 287

1. táblázat. Biomarkerek elôfordulása, kimutathatósága és viselkedése koponyasérülést követôen Biomarker Forrás Extracelluláris Viselkedés Korreláció Politrauma térbe jutás S100 béta glia aktív, passzív emelkedik (liquor, szérum) GCS, GOS, befolyásolja intracerebralis nyomás, laesiós volumen GFAP glia passzív emelkedik (szérum) GOS, CT nem befolyásolja NSE neuron passzív emelkedik (szérum) GOS befolyásolja ApoE neuron, glia aktív csökken (liquor) GOS nincs adat Amyloid-béta 1-42 neuron, glia aktív, passzív(?) csökken (liquor) GOS nincs adat Interleukin-6 neuron, glia aktív emelkedik (szérum) GOS befolyásolja Cleaved-tau neuron, glia passzív emelkedik (liquor, szérum) GOS, nincs adat intracranialis nyomás SBDPs neuron, glia passzív emelkedik (liquor, szérum) GOS, laesio nincs adat (állatkísérlet) GCS: Glasgow Coma Scale, GOS: Glasgow Outcome Scale, NSE: neuronspecifikus enoláz, ApoE: apolipoprotein E, SBDPs: spektrin lebontási termékei, GFAP: gliális fibrilláris acidikus protein citoplazmájában fordul elô. Fiziológiásan aktívan szekretálódik, míg patológiás körülmények között passzívan jut az extracelluláris térbe 40. Nanomoláris koncentrációban valószínûleg a sejtdifferenciálódásban vesz részt, mikromoláris mennyiségben az apoptózisban játszhat szerepet. Mind a koponyasérültek szérumában, mind a liquorban kimutatható, elôbbiben tíz 41, utóbbiban öt napig 42, a sérülés után gyakorlatilag azonnal detektálható 43. Egyes adatok szerint súlyos esetben 100%-ban emelkedett a szérumszintje, míg közepesen súlyos esetben 75%-ban, enyhe sérülés esetén pedig csak 35%-ban. Szintje az utóbbi esetben gyorsan visszaesik a normálérték felsô határára 42. A szérumszintek szignifikáns összefüggést mutatnak az alacsonyabb GCS-pontszámmal, illetve a contusio kiterjedtségével 42, 44. Az elsô vérmintában mért szérumértékekkel találták a legerôsebb korrelációt 43. Más adatok szerint összefüggés található az S100-csúcskoncentráció, a legalacsonyabb agyi perfúziós nyomás, a legmagasabb intracranialis nyomás és a betegek életkora között 41. Koponyasérülés után kóros CT-lelet esetén több mint 90%-ban emelkedett a szérumszint 44. A korai minták S100Bszintje szignifikáns összefüggést mutat a contusiós volumennel. Egyes adatok szerint a korai S100- szérumszint a diffúz károsodás mértékére is utalhat 41. Ami a kimenetelt illeti, az S100 csúcskoncentrációja a trauma következtében elhalálozott betegek szérumában szignifikánsan magasabb volt, mint a túlélôkében 41. A kifejezett neuropszichológiai deficittel gyógyult betegek szérumértékei szintén magasabbak voltak, és lassabban tértek vissza a normálértékre 45. Vizsgálati eredmények szerint az S-100B a liquorban megbízhatóbb marker, mintha a szérumban mérnénk 46. E kedvezô tulajdonságok mellett ugyanakkor számos körülmény kisebbíti a molekula diagnosztikai értékét. Ismert, hogy külsô kamradrén behelyezése után, illetve hydrocephalus esetén megnövekedik a liquor S100-szintje 47. A protein ugyanakkor megtalálható, bár jóval kisebb koncentrációban az adipocytákban, a bôrben, valamint a porc- és izomszövetben is 40, 48, 49. Mivel politraumatizáció során több szerv is sérül, felmerült, hogy az emelkedett S100-koncentráció nem csak az agyból származik, azonban a vizsgálatok eredményei ezt nem támasztották alá teljesen hitelt érdemlôen 44. Ennek ellenére politraumatizált beteg esetében kevésbé megbízható markernek tartjuk. Az S100 proteint ugyanakkor nemcsak biomarkerként vizsgálták: feltételezett neuroprotektív, neurotrofikus hatását állatkísérletes patkánymodellben igazolták. A protein intraventricularis adása javította az állatok kognitív teljesítôképességét koponyasérülést követôen 50. GLIÁLIS FIBRILLÁRIS ACIDIKUS PROTEIN A gliális fibrilláris acidikus protein (GFAP) az astroglia citoszkeletont 51 alkotó egyik intermedier filamentum. Igen erôsen specifikus a központi idegrendszerre 52, csak sejtkárosodás során jut az extracelluláris térbe 53. Szérumszintjét 0,033 µg/l felett kórosnak tartjuk 54. Humán vizsgálatban szignifikánsan magasabb GFAP-szintet mértek az elhunytak, mint a túlélôk esetében, illetve a súlyos koponyasérültek esetében a jó funkcionális kimenetellel 288 Lückl: A biomarkerek szerepe koponyasérülésben

gyógyulókhoz képest, valamint összefüggést mutatott a koponya-ct-lelet súlyosságával 55. Politraumatizált, de nem koponyasérült betegek esetében nem emelkedik a szérumszintje 55. NEURONSPECIFIKUS ENOLÁZ A struktúrfehérje GFAP-val ellentétben, a neuronspecifikus enoláz (NSE) glikolitikus enzim, amely az idegsejtek citoplazmájában fordul elô. Ezenkí-vül megtalálható minden neuroendokrin irányban differenciált sejtben is, daganatsejtekben (kissejtes tüdôcarcinoma, melanoma, neuroblastoma) és a vér alakos elemeiben (vörösvértest, thrombocyta) is 56. Az NSE csak patológiás körülmények között, passzívan jut az extracelluláris térbe. Szérumszintje 10 µg/l felett számít kórosnak 54, 20 µg/ml felett jelentôs prediktív erôvel jelzi a fatális kimenetelt. Állatkísérletben (patkány) az emelkedett szérumszintek korreláltak az erôbehatás súlyosságával, valamint jól meghatározható idôbeli profilt mutattak. A csúcskoncentráció a koponyasérülés után hat órával volt mérhetô 57. A hydrocephalus nem befolyásolja szignifikánsan a liquorszintet 47. Mivel a neuronokra specifikus, ezért ideális marker lenne, azonban vizsgálatok során kimutatták, hogy politraumatizált betegek esetében, haemolysis alkalmával, haemorrhagiás sokkban, nyílt femurtörés, valamint máj- és vesekárosodás során is emelkedik a szérumszintje 58, 59. További limitáló tényezô, hogy enyhe fejsérülések során szenzitivitása igen vitatott, legalábbis megbízhatósága elmarad az S100B-étôl. Bizonyos perifériás idegrendszeri kórképekben (polyneuropathia, myopathia) is emelkedett értékek mérhetôk a liquorban 60. INTERLEUKIN-6 A koponyasérülések során eddig leginkább vizsgált immunprotein az interleukin-6 (IL-6). Makrofágok, endothelsejtek, T-sejtek, valamint a központi idegrendszerben astrocyták, microgliaelemek, neuronok termelik 61, 62. Infekciók, malignomák, valamint trauma hatására emelkedik meg a szérumban a szintje. Koponyasérülések során kétélû kardként viselkedik: egyrészt iniciálja az akutfázis-reakciót, valamint kölcsönhatásban más immunmediátorokkal, részt vesz a vér-agy gát megnyitásában, az oedemaképzôdésben, a nyugvó immunkompetens sejtek aktiválásában. Másrészt a késôbbi fázisban elôsegíti a reparatív folyamatokat 63. Az ösztrogén és a progeszteron modulálja a különbözô interleukinek és citokinek génexpresszióját 64, 65. Nôstény patkányokban jelentôsebb IL-6-mRNS-expresszió mérhetô, mint a hímekben koponyasérülést követôen. Ugyancsak állatkísérletes eredmény, hogy kombinált (fej+femur) traumák esetén magasabb IL-6- szérumszint mérhetô, mint kizárólagos koponyasérülésben, a szérum-csúcskoncentráció hat órával a trauma után mérhetô 66. Retrospektív humán vizsgálat során súlyos koponyasérültek szérumában (GCS <8) emelkedett IL-6-szintet detektáltak. Prospektív vizsgálatban az elsô napon mért 100 pg/ml határérték prediktívnek bizonyult a rövid távú prognózis és a fertôzéses szövôdmények szempontjából 67. Kimutatható az is, hogy a liquorban kifejezettebb az emelkedés, mint a szérumban 68. SPEKTRIN ÉS LEBONTÁSI TERMÉKEI (SBDPS) Az utóbbi években egyre nagyobb figyelem fordul a proteolízis során keletkezô degradációs termékek irányába. Különösen két struktúrprotein, a spektrin és a késôbbiekben tárgyalandó tau lebontási termékei bizonyulhatnak értékes biomarkernek. A nonerythroid alfa-ii-spektrin (280 kda) a corticalis cytoskeleton egyik fô komponense. Elsôsorban a preszinaptikus terminálokban, illetve a tengelyfonalak subaxolemmalis kompartmenjében fordul elô 69 71. Az utóbbi évtized vizsgálati eredményei bizonyították, hogy koponyatraumát követôen a spektrin mind a calpain-, mind a kaszpáz-3-mediált hasításnak szubsztrátja. Amíg a 150 kda nagyságú lebontási termék nem specifikus, addig a 145 kda molekulatömegû az elôbbi, a 120 kda nagyságú degradátum pedig az utóbbi proteáz mûködésére jellemzô 72 75. A spektrin agyi ubikviter jellege alapján alkalmasnak tûnt a sejtpusztulás és az axonkárosodás kimutatására, amelyet számos állatkísérletes modellben és humán vizsgálatban bizonyítottak 33, 76 79. Indirekt bizonyíték, hogy a calpain közvetett és közvetlen gátlói (cyclosporin A, hypothermia, MDL-28170, PACAP) bizonyítottan gátolják a spektrin proteolitikus lebontását 80 83. Állatkísérletben az SBDPs-liquorszint szignifikáns emelkedését észlelték 24 72 óra között, valamint korrelációt igazoltak az erôbehatás erôsségével, illetve a laesio nagyságával 84. Az SBDPs klinikai alkalmazásában rejlô lehetôségeket eddig kis betegszámú, csekély statisztikai erejû, elôzetes humán vizsgálatok során elemezték. Nyolc súlyos koponyasérült (medián GCS=5) vizsgálatakor a spektrin- és SBDP-szintek szignifikáns emelkedését észlelték a kontrollokhoz képest. A kedvezôtlen/fatális kimenetelû esetekben a szérumszintek idôben perzisztáltak, míg ellenkezô esetben csökkentek 85. Saját vizsgálataink során 12, nagyobb intracranialis nyomású, súlyos (GCS <9) koponyasérült liquorát és szérumát elemeztük, naponta vizsgálva a spektrin- és SBDP-szinteket. Western blot módszerrel vizsgálva a mintákat az elôbbi biomarkerek emelkedését észleltük mind a szérumban, mind a liquorban, jól definiált idôbeli eloszlást mutatva a Ideggyogy Sz 2007;60(7 8):284 294. 289

trauma után a második-harmadik napon mért csúcsértékkel. Az intracranialis nyomás emelkedésével járó nem traumás eredetû esetekben (kilenc beteg) szintén emelkedett értékeket találtunk, amely ugyanakkor szignifikánsan elmaradt a traumában megfigyelt SBDP-szintektôl 34. CLEAVED-TAU A tau-fehérje olyan mikrotubulus-asszociált protein, amely elsôsorban az idegsejtek axonjában fordul elô 86. A tau-mrns alternatív hasítása során hat különbözô, 50 65 kda molekulatömegû izoform keletkezik 87. Tubulin kötésével a fehérje a mikrotubulus-polimerizációt segíti elô a sejtben, illetve stabilizálja annak helyét a cytoskeletonban, ezáltal fontos szerepet tölt be az axontranszportban. A protein jelentôs számú potenciális foszforilációs helyet tartalmaz, amelyeknek kóros hiperfoszforilációja számos neurodegeneratív betegség patomechanizmusában vesz részt 87, 88. Koponyasérülés során a proteolitikus enzimek bontják a fehérjét, erre utal a hasított formák elnevezése: cleaved tau 89, 90. Humán vizsgálatok során igazolták, hogy a c-tau szintje az elsô 24 órában mintegy 40 000-szeresére emelkedik a liquorban az egyéb neurológiai betegségben szenvedôk, illetve az egészségesek mintáihoz képest. Nullánál nagyob c-tau-érték 64%-os szenzitivitással és 82%-os specifikussággal jelzi a kedvezôtlen prognózist 91. A kezdeti c-tau-értékek jól korrelálnak a klinikai kimenetellel (GOS) és az intracranialis nyomással. A fehérje kimutatása különösen szenzitívnek bizonyult a kezdetben súlyos állapotú, de kedvezô prognózisú betegek esetében 92. Állatkísérletes adatok szerint a szérum-c-tau-szint hat órával a sérülés után éri el a csúcskoncentrációt, de még 168 óra múlva is kimutatható a vérben. Patkányban cyclosporin intraperitonealis adása szignifikánsan csökkentette a koponyatrauma során létrejövô szöveti c-tau-emelkedést az ipsilateralis hippocampusban, valamint kedvezôen befolyásolta a szérumszinteket is 93. APOLIPOPROTEIN E A következôkben olyan markerek tárgyalására kerül sor, amelyeknek a szintje neurotrauma hatására az elôzôekkel szemben csökken a liquorban. Az apolipoprotein E (apoe) az agyban a lipidtranszportért felelôs, illetve mint a lipoproteinreceptorok ligandja, szerepet játszik a mikrotubulusok szerkezeti integritásának fenntartásában, valamint a neuralis transzmisszióban és a reparatív synaptogenesisben 94. Az apoe-deficiens egerek kifejezett hátrányt szenvednek memória- és tanulási képességeikben 95. A proteint kódoló gén polimorfizmusában az epszilon 2-es allélnak megfelelô fehérje protektív hatású, míg a 4-es számmal jelölt allélváltozat jelenlétét az Alzheimer-kórra hajlamosító faktorként tartják számon 96. Ez utóbbi génváltozat koponyasérülésben szignifikáns összefüggést mutat a kedvezôtlen kimenetellel 97, 98. Az epszilon-4 allélel rendelkezô betegek koponyasérülést követôen a memóriatesztekben rosszabbul teljesítettek 99. Az apoe szintje tehát hasonlóan a béta 1-42 amyloid proteinhez kamrai liquorban pontosan fordítva viselkedik, mint a legtöbb neurotrauma-marker (S100B, c-tau), ugyanis súlyos koponyasérültek esetében szignifikáns csökkenést mutat 100 102. AMYLOID-BÉTA 1-42 Az amyloid prekurzor protein (APP) jól ismert sejtadhéziós fehérje, a szinaptikus membránokban van jelen nagy koncentrációban, biológiai szerepe nem pontosan ismert. Genetikai faktor (például Alzheimer-kórban), hypoxia vagy trauma hatására a fehérje túltermelôdik, a prekurzorból a normálisnál nagyobb mennyiségû, 40-42 aminosavból álló amyloid-béta peptid képzôdik szekretázok (béta és gamma) hatására 103. Fontos megjegyezni, hogy a béta-monomerek kis mennyiségben fiziológiásan is termelôdnek, neuromodulátor hatásúak. Bizonyos neurodegeneratív betegségekben, mint Jakob Creutzfeld-betegségben 104, amyotrophiás lateralsclerosisban 105, multiszisztémás atrófiában 106 alacsony amyloid-béta-liquorszintek észlelhetôk. Alzheimerkórral kapcsolatban ellentmondásos adatok olvashatók az irodalomban. Egyes tanulmányokban emelkedett 107, mások alacsony liquorszintrôl számolnak be 108 112, utóbbiak szerzôi az amyloidnak a plakkokban történô szekvesztrálódásával magyarázzák az eredményeket. Más szerzôk az amyloidbéta 1-40/amyloid-béta 1-42 arány növekedését érzékenyebb markernek tartják 113, 114. Koponyasérültek liquorában szignifikánsan csökken az amyloidbéta-szint 102. Vizsgálati eredmények szerint liquorban, 23 pg/ml határéték mellett a marker alapján 100%-os szenzitivitással megítélhetô a kimenetel (GOS 1-3 vs. 4-5), ugyanezen forrás szerint szignifikáns összefüggés volt kimutatható a sérülés súlyossága és az amyloid-béta 1-40 szint csökkenése között 115. Összefoglalás A koponyasérülés a korszerû neurointenzív monitorizálás és jól megszervezett betegellátás mellett is nagy mortalitással járó központi idegrendszeri betegség. Az akut kórházi kezelés, majd a rehabilitá- 290 Lückl: A biomarkerek szerepe koponyasérülésben

ció és a szociális gondoskodás jelentôs terhet ró a társadalomra. Ennek ellenére a mai napig nem rendelkezünk humán vizsgálatokban bizonyított neuroprotektív vegyülettel. A sorozatos sikertelenség keltette fel az igényt olyan biológiai markerek iránt, amelyek mind az állatkísérletekben, mind a humán vizsgálatokban megfelelô végpontként alkalmazhatók, ugyanakkor diagnosztikai, terápiás és prognosztikai segítséget nyújtanak a klinikusnak a koponyasérültek ellátása során. Az ideális biomarker megtalálását nehezíti, hogy a koponyasérülés által kiváltott patológiás folyamatok igen komplexek. Az állatkísérletes modell típusától, az erôbehatás súlyosságától és sebességétôl, nemtôl és életkortól, valamint az érintett agyi régiótól és sejttípustól is függ, hogy milyen mechanizmusok aktiválódnak, vagyis a mechanikai energia milyen biológiai választ idéz elô az idegszövetben. Az elmúlt évtized kutatási eredményei alapján tényként kezelhetô, hogy bizonyos proteázok, mint a kalcium indukálta enzim, a calpain, valamint az apoptotikus folyamatok mediátora, a kaszpáz, effektorként vesznek részt a sejtpusztulásban. Míg korábban a biomarkerek kutatása során enzimeket (neuronspecifikus enoláz, kreatinkináz, laktátdehidrogenáz), struktúrfehérjéket teszteltek (MBP, GFAP, S100B) elsôsorban, addig az utóbbi években a vizsgálatok a degradációs termékek (SBDP, c-tau, amyloid-béta 1-42) felé fordultak, ugyanis a proteolízis során keletkezô fehérjelebontási termékek a korszerû molekuláris biológiai technikák kombinált alkalmazásával szeparálhatók és identifikálhatók. A biológiai markerekkel szemben támasztott igény, hogy vérbôl, illetve liquorból viszonylag korán kimutatható legyen, rendelkezzen nagy specifikussággal és szenzitivitással, korreláljon a sérülés súlyosságával, mutasson jól definiált idôbeli lefolyást, egyéb markerekkel (GCS, intracranialis nyomás, GOS) összemérhetô legyen, illetve lehetôleg utaljon a sérülés mechanizmusára. (Ideális, ha a biomarkerek vérbôl kimutathatók, hisz ez csökkenti a mintavétel invazivitását, javítja annak hozzáférhetôségét.) Sajnálatos módon a jelenleg ismert markerek közül egyik sem teljesíti maradéktalanul ezeket a kívánalmakat. Valószínûleg megoldást jelenthetne több, egymás hiányosságait kiegészítô marker együttes vizsgálata. Az egyelôre hipotetikus injury csipek akár 10-20 protein egyidejû, gyors vizsgálatát tehetnék lehetôvé a klinikumban, és az így nyert mintázatból fontos diagnosztikai és terápiás konklúziókat lehetne levonni. Másik megoldandó probléma, hogy sem az állatkísérletek (súlyosság, diffúz és fokális károsodás, különbözô neurotrauma-modell), sem a humán vizsgálatok (eltérô betegszám, súlyosság, terápiás ablak, követési idô stb.) nincsenek egységesen megtervezve, s ez jelentôsen megnehezíti az eredmények összevetését. Ezenkívül a vizsgálatokban igen kisszámú beteg vesz részt, ezért csökkent azok statisztikai ereje. Az enyhe koponyasérülésekre vonatkozó vizsgálatok tervezése különösen sok kívánnivalót hagy maga után, s bár nagyszámú beteg rövid idô alatt statisztikailag értékelhetô eredményeket hozhatna, a követés ebben a betegcsoportban a legnehezebb. A gondok ellenére az elmúlt évek eredményei, a folyamatos fejlôdés meg fogja változtatni az állatkísérletek és humán vizsgálatok menetét, javítani fogja azok eredményességét, és így patomechanizmusra épülô, optimálisan idôzített terápiát tesz majd lehetôvé a betegellátásban. IRODALOM 1 Sandor J, Szucs M, Kiss I, Ember I, Csepregi G, Futo J, et al. A subduralis vérzés miatt kezelt betegek halálozását befolyásoló tényezôk. [Risk factors for fatal outcome in subdural hemorrhage.] Ideggyogy Sz 2003;56(11-12):386-95. Hungarian. 2. Max W, Mackenzie EJ, Rice DP. Head injuries: costs and consequences. J Head Trauma Rehabil 1991;67:76-91. 3. Murray CJ, Lopez AD. Global mortality, disability, and the contribution of risk factors: Global Burden of Disease Study. Lancet 1997;349(9063):1436-42. 4. Tolias CM, Bullock MR. Critical appraisal of neuroprotection trials in head injury: what have we learned? NeuroRx 2004;1(1):71-9. 5. Formisano R, Carlesimo GA, Sabbadini M, Loasses A, Penta F, Vinicola V, et al. Clinical predictors and neuropsychological outcome in severe traumatic brain injury patients. Acta Neurochir (Wien) 2004;146(5):457-62. 6. Balestreri M, Czosnyka M, Chatfield DA, Steiner LA, Schmidt EA, Smielewski P, et al. Predictive value of Glasgow Coma Scale after brain trauma: change in trend over the past ten years. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2004; 75(1):161-2. 7. Schaan M, Jaksche H, Boszczyk B. Predictors of outcome in head injury: proposal of a new scaling system. J Trauma 2002;52(4):667-74. 8. Schuhmann MU, Stiller D, Skardelly M, Bernarding J, Klinge PM, Samii A, et al. Metabolic changes in the vicinity of brain contusions: a proton magnetic resonance spectroscopy and histology study. J Neurotrauma 2003; 20(8):725-43. 9. Takanashi Y, Shinonaga M. Magnetic resonance imaging for surgical consideration of acute head injury. J Clin Neurosci 2001;8(3):240-44. 10. Paterakis K, Karantanas AH, Komnos A, Volikas Z. Outcome of patients with diffuse axonal injury: the significance and prognostic value of MRI in the acute phase. J Trauma 2000;49(6):1071-5. 11. Marmarou A, Portella G, Barzo P, Signoretti S, Fatouros Ideggyogy Sz 2007;60(7 8):284 294. 291

P, Beaumont A, et al. Distinguishing between cellular and vasogenic edema in head injured patients with focal lesions using magnetic resonance imaging. Acta Neurochir Suppl 2000;76:349-51. 12. Barzo P, Marmarou A, Fatouros P, Corwin F, Dunbar JG. Acute blood-brain barrier changes in experimental closed head injury as measured by MRI and Gd-DTPA. Acta Neurochir Suppl (Wien) 1997;70:243-6. 13. Fatouros PP, Marmarou A. Use of magnetic resonance imaging for in vivo measurements of water content in human brain: method and normal values. J Neurosurg 1999;90(1):109-15. 14. Field AS, Hasan K, Jellison BJ, Arfanakis K, Alexander AL. Diffusion tensor imaging in an infant with traumatic brain swelling. AJNR Am J Neuroradiol 2003;24(7):1461-4. 15. Huisman TA. Diffusion-weighted imaging: basic concepts and application in cerebral stroke and head trauma. Eur Radiol 2003;13(10):2283-97. 16. Ghajar J. Traumatic brain injury. Lancet 2000;356(9233): 923-9. 17. Hackbarth RM, Rzeszutko KM, Sturm G, Donders J, Kuldanek AS, Sanfilippo DJ. Survival and functional outcome in pediatric traumatic brain injury: a retrospective review and analysis of predictive factors. Crit Care Med 2002;30(7):1630-35. 18. Pineda JA, Wang KK, Hayes RL. Biomarkers of proteolytic damage following traumatic brain injury. Brain Pathol 2004;14(2):202-9. 19. Graeber MB, Moran LB. Mechanisms of cell death in neurodegenerative diseases: fashion, fiction and facts. Brain Pathol 2002;12(3):385-90. 20. Syntichaki P, Tavernarakis N. Death by necrosis. Uncontrollable catastrophe, or is there order behind the chaos? EMBO Rep 2002;3(7):604-9. 21. Leist M, Jaattela M. Four deaths and a funeral: from caspases to alternative mechanisms. Nat Rev Mol Cell Biol 2001;2(8):589-98. 22. Yamashima T. Implication of cysteine proteases calpain, cathepsin and caspase in ischemic neuronal death of primates. Prog Neurobiol 2000;62(3):273-95. 23. Ferri KF, Kroemer G. Organelle-specific initiation of cell death pathways. Nat Cell Biol 2001;3(11):E255-E263. 24. Yakovlev AG, Faden AI. Mechanisms of neural cell death: implications for development of neuroprotective treatment strategies. NeuroRx 2004;1(1):5-16. 25. van Loo G, Saelens X, van Gurp M, MacFarlane M, Martin SJ, Vandenabeele P. The role of mitochondrial factors in apoptosis: a Russian roulette with more than one bullet. Cell Death Differ 2002;9(10):1031-42. 26. Eguchi Y, Shimizu S, Tsujimoto Y. Intracellular ATP levels determine cell death fate by apoptosis or necrosis. Cancer Res 1997;57(10):1835-40. 27. Bonfoco E, Krainc D, Ankarcrona M, Nicotera P, Lipton SA. Apoptosis and necrosis: two distinct events induced, respectively, by mild and intense insults with N-methyl-Daspartate or nitric oxide/superoxide in cortical cell cultures. Proc Natl Acad Sci USA 1995;92(16):7162-6. 28. Fiskum G. Mitochondrial participation in ischemic and traumatic neural cell death. J Neurotrauma 2000;17(10): 843-55. 29. Pohl D, Bittigau P, Ishimaru MJ, Stadthaus D, Hubner C, Olney JW, et al. N-methyl-D-aspartate antagonists and apoptotic cell death triggered by head trauma in developing rat brain. Proc Natl Acad Sci USA 1999;96(5): 2508-13. 30. Raghavendra RV, Dhodda VK, Song G, Bowen KK, Dempsey RJ. Traumatic brain injury-induced acute gene expression changes in rat cerebral cortex identified by GeneChip analysis. J Neurosci Res 2003;71(2):208-19. 31. Formigli L, Papucci L, Tani A, Schiavone N, Tempestini A, Orlandini GE, et al. Aponecrosis: morphological and biochemical exploration of a syncretic process of cell death sharing apoptosis and necrosis. J Cell Physiol 2000; 182(1):41-9. 32. Nakagawa T, Yuan J. Cross-talk between two cysteine protease families. Activation of caspase-12 by calpain in apoptosis. J Cell Biol 2000;150(4):887-94. 33. Buki A, Siman R, Trojanowski JQ, Povlishock JT. The role of calpain-mediated spectrin proteolysis in traumatically induced axonal injury. J Neuropathol Exp Neurol 1999; 58(4):365-75. 34. Farkas O, Polgar B, Szekeres-Bartho J, Doczi T, Povlishock JT, Buki A. Spectrin breakdown products in the cerebrospinal fluid in severe head inj. Acta Neurochir (Wien) 2005;147(8):855-61. 35. Claverie JM. Gene number. What if there are only 30.000 human genes? Science 2001;291(5507):1255-7. 36. Shouse B. American association for the advancement of science annual meeting. Human gene count on the rise. Science 2002;295(5559):1457. 37. Unlu M, et al. Difference gel electrophoresis: single gel method for detecting changes in protein extracts. Electrophoresis 1997;18(11):2071-7. 38. Patton WF. Detection technologies in proteome analysis. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 2002; 771(1-2):3-31. Review. 39. Denslow N, Michel ME, Temple MD, Hsu CY, Saatman K, Hayes RL. Application of proteomics technology to the field of neurotrauma. J Neurotrauma 2003;20(5):401-7. 40. Pelinka LE, Toegel E, Mauritz W, Redl H. Serum S 100 B: a marker of brain damage in traumatic brain injury with and without multiple trauma. Shock 2003;19(3):195-200. 41. Raabe A, Grolms C, Sorge O, Zimmermann M, Seifert V. Serum S-100B protein in severe head injury. Neurosurgery 1999;45(3):477-83. 42. Herrmann M, Jost S, Kutz S, Ebert AD, Kratz T, Wunderlich MT, et al. Temporal profile of release of neurobiochemical markers of brain damage after traumatic brain injury is associated with intracranial pathology as demonstrated in cranial computerized tomography. J Neurotrauma 2000;17(2):113-22. 43. Woertgen C, Rothoerl RD, Holzschuh M, Metz C, Brawanski A. Comparison of serial S-100 and NSE serum measurements after severe head injury. Acta Neurochir (Wien) 1997;139(12):1161-4. 44. Romner B, Ingebrigtsen T, Kongstad P, Borgesen SE. Traumatic brain damage: serum S-100 protein measurements related to neuroradiological findings. J Neurotrauma 2000;17(8):641-7. 45. Herrmann M, Curio N, Jost S, Grubich C, Ebert AD, Fork ML, et al. Release of biochemical markers of damage to neuronal and glial brain tissue is associated with short and long term neuropsychological outcome after traumatic brain injury. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2001;70(1): 95-100. 46. Ucar T, Baykal A, Akyuz M, Dosemeci L, Toptas B. Comparison of serum and cerebrospinal fluid protein S- 100b levels after severe head injury and their prognostic importance. J Trauma 2004;57(1):95-8. 47. Beems T, Simons KS, Van Geel WJ, De Reus HP, Vos PE, Verbeek MM. Serum- and CSF-concentrations of brain specific proteins in hydrocephalus. S Acta Neurochir (Wien) 2003;145(1):37-43. 48. Pelinka LE, Bahrami S, Szalay L, Umar F, Redl H. Hemorrhagic shock induces an S 100 B increase associated with shock severity. Shock 2003;19(5):422-6. 49. Pelinka LE, Harada N, Szalay L, Jafarmadar M, Redl H, Bahrami S. Release of S100B differs during ischemia and 292 Lückl: A biomarkerek szerepe koponyasérülésben

reperfusion of the liver, the gut, and the kidney in rats. Shock 2004;21(1):72-6. 50. Kleindienst A, Harvey HB, Rice AC, Muller C, Hamm RJ, Gaab MR, et al. Intraventricular infusion of the neurotrophic protein S100B improves cognitive recovery after fluid percussion injury in the rat. J Neurotrauma 2004;21(5):541-7. 51. Mori T, Morimoto K, Hayakawa T, Ushio Y, Mogami H, Sekiguchi K. Radioimmunoassay of astroprotein (an astrocyte-specific cerebroprotein) in cerebrospinal fluid and its clinical significance. Neurol Med Chir (Tokyo) 1978;18(1Pt1):25-31. 52. Missler U, Wiesmann M, Wittmann G, Magerkurth O, Hagenstrom H. Measurement of glial fibrillary acidic protein in human blood: analytical method and preliminary clinical results. Clin Chem 1999;45(1):138-41. 53. Regner A, Alves LB, Chemale I, Costa MS, Friedman G, Achaval M, et al. Neurochemical characterization of traumatic brain injury in humans. J Neurotrauma 2001; 18(8):783-92. 54. Ingebrigtsen T, Romner B. Biochemical serum markers of traumatic brain injury. J Trauma 2002;52(4):798-808. 55. Pelinka LE, Kroepfl A, Schmidhammer R, Krenn M, Buchinger W, Redl H, et al. Glial fibrillary acidic protein in serum after traumatic brain injury and multiple trauma. J Trauma 2004;57(5):1006-12. 56. Cooper EH. Neuron-specific enolase. Int J Biol Markers 1994;9(4):205-10. 57. Woertgen C, Rothoerl RD, Brawanski A. Neuron-specific enolase serum levels after controlled cortical impact injury in the rat. J Neurotrauma 2001;18(5):569-73. 58. Pelinka LE, Jafarmadar M, Redl H, Bahrami S. Neuronspecific-enolase is increased in plasma after hemorrhagic shock and after bilateral femur fracture without traumatic brain injury in the rat. Shock 2004;22(1):88-91. 59. Pelinka LE, Hertz H, Mauritz W, Harada N, Jafarmadar M, Albrecht M, et al. Nonspecific increase of systemic neuron-specific enolase after trauma: clinical and experimental findings. Shock 2005; 24(2):119-23. 60. Finsterer J, Exner M, Rumpold H. Cerebrospinal fluid neuron-specific enolase in non-selected patients. Scand J Clin Lab Invest 2004;64(6):553-8. 61. Yang L, Blumbergs PC, Jones NR, Manavis J, Sarvestani GT, Ghabriel MN. Early expression and cellular localization of proinflammatory cytokines interleukin-1beta, interleukin-6, and tumor necrosis factor-alpha in human traumatic spinal cord injury. Spine 2004;29(9):966-71. 62. Amick JE, Yandora KA, Bell MJ, Wisniewski SR, Adelson PD, Carcillo JA, et al. The Th1 versus Th2 cytokine profile in cerebrospinal fluid after severe traumatic brain injury in infants and children. Pediatr Crit Care Med 2001;2(3):260-64. 63. Lenzlinger PM, Morganti-Kossmann MC, Laurer HL, McIntosh TK. The duality of the inflammatory response to traumatic brain injury. Mol Neurobiol 2001;24(1-3):169-81. 64. Roof RL, Hall ED. Estrogen-related gender difference in survival rate and cortical blood flow after impact-acceleration head injury in rats. J Neurotrauma 2000;17(12): 1155-69. 65. Roof RL, Duvdevani R, Stein DG. Gender influences outcome of brain injury: progesterone plays a protective role. Brain Res 1993;607(1-2):333-6. 66. Maegele M, Riess P, Sauerland S, Bouillon B, Hess S, McIntosh TK, et al. Characterization of a new rat model of experimental combined neurotrauma. Shock 2005;23(5): 476-81. 67. Woiciechowsky C, Schoning B, Cobanov J, Lanksch WR, Volk HD, Docke WD. Early IL-6 plasma concentrations correlate with severity of brain injury and pneumonia in brain-injured patients. J Trauma 2002;52(2):339-45. 68. Hans VH, Kossmann T, Joller H, Otto V, Morganti- Kossmann MC. Interleukin-6 and its soluble receptor in serum and cerebrospinal fluid after cerebral trauma. Neuroreport 1999;10(2):409-12. 69. Diakowski W, Sikorski AF. Interaction of brain spectrin (fodrin) with phospholipids. Biochemistry 1995;34(40): 13252-8. 70. Goodman SR, Zimmer WE, Clark MB, Zagon IS, Barker JE, Bloom ML. Brain spectrin: of mice and men. Brain Res Bull 1995;36(6):593-606. 71. Zagon IS, Higbee R, Riederer BM, Goodman SR. Spectrin subtypes in mammalian brain: an immunoelectron microscopic study. J Neurosci 1986;6(10):2977-86. 72. Wang KK, Posmantur R, Nath R, McGinnis K, Whitton M, Talanian RV, et al. Simultaneous degradation of alp. J Biol Chem 1998;273(35):22490-97. 73. Hong SC, Lanzino G, Goto Y, Kang SK, Schottler F, Kassell NF, et al. Calcium-activated proteolysis in rat neocortex induced by transient focal ischemia. Brain Res 1994;661(1-2):43-50. 74. Hu RJ, Bennett V. In vitro proteolysis of brain spectrin by calpain I inhibits association of spectrin with ankyrinindependent membrane binding site(s). J Biol Chem 1991;266(27):18200-205. 75. Siman R, Baudry M, Lynch G. Brain fodrin: substrate for calpain I, an endogenous calcium-activated protease. Proc Natl Acad Sci USA 1984;81(11):3572-6. 76. Pike BR, Flint J, Dave JR, Lu XC, Wang KK, Tortella FC, et al. Accumulation of calpain and caspase-3 proteolytic fragments of brain-derived alphaii-spectrin in cerebral spinal fluid after middle cerebral artery occlusion in rats. J Cereb Blood Flow Metab 2004;24(1):98-106. 77. Kampfl A, Posmantur R, Nixon R, Grynspan F, Zhao X, Liu SJ, et al. Mu-calpain activation and calpain-mediated cytoskeletal proteolysis following traumatic brain injury. J Neurochem 1996;67(4):1575-83. 78. Pike BR, Zhao X, Newcomb JK, Posmantur RM, Wang KK, Hayes RL. Regional calpain and caspase-3 proteolysis of alpha-spectrin after traumatic brain injury. Neuroreport 1998;9(11):2437-42. 79. Saatman KE, Bozyczko-Coyne D, Marcy V, Siman R, McIntosh TK. Prolonged calpain-mediated spectrin breakdown occurs regionally following experimental brain injury in the rat. J Neuropathol Exp Neurol 1996;55(7): 850-60. 80. Buki A, Farkas O, Doczi T, Povlishock JT. Preinjury administration of the calpain inhibitor MDL-28170 attenuates traumatically induced axonal injury. J Neurotrauma 2003;20(3):261-8. 81. Peterfalvi A, Farkas O, Tamas A, Zsombok A, Reglodi D, Buki A, et al. Effects of Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide (PACAP) in a rat model of diffuse axonal injury. Ideggyogy Sz 2003;56(5-6):197. 82. Buki A, Koizumi H, Povlishock JT. Moderate posttraumatic hypothermia decreases early calpain-mediated proteolysis and concomitant cytoskeletal compromise in traumatic axonal injury. Exp Neurol 1999;159(1):319-28. 83. Buki A, Okonkwo DO, Povlishock JT. Postinjury cyclosporin A administration limits axonal damage and disconnection in traumatic brain injury. J Neurotrauma 1999; 16(6):511-21. 84. Pike BR, Flint J, Dutta S, Johnson E, Wang KK, Hayes RL. Accumulation of non-erythroid alpha II-spectrin and calpain-cleaved alpha II-spectrin breakdown products in cerebrospinal fluid after traumatic brain injury in rats. J Neurochem 2001;78(6):1297-306. 85. D Avella D, et al. Detection of alpha-ii spectrin and breakdown products in humans after severe traumatic brain injury. CAEP/ACMU Scientific Abstract 2004. Ideggyogy Sz 2007;60(7 8):284 294. 293

86. Kosik KS, Finch EA. MAP2 and tau segregate into dendritic and axonal domains after the elaboration of morphologically distinct neurites: an immunocytochemical study of cultured rat cerebrum. J Neurosci 1987;7(10):3142-53. 87. Sergeant N, Delacourte A, Buee L. Tau protein as a differential biomarker of tauopathies. Biochim Biophys Acta 2005;1739(2-3):179-97. 88. Buee L, Bussiere T, Buee-Scherrer V, Delacourte A, Hof PR. Tau protein isoforms, phosphorylation and role in neurodegenerative disorders. Brain Res Brain Res Rev 2000;33(1):95-130. 89. Zemlan FP, Rosenberg WS, Luebbe PA, Campbell TA, Dean GE, Weiner NE, et al. Quantification of axonal damage in traumatic brain injury: affinity purification and characterization of cerebrospinal fluid tau proteins. J Neurochem 1999;72(2):741-50. 90. Fasulo L, Ugolini G, Visintin M, Bradbury A, Brancolini C, Verzillo V, et al. The neuronal microtubule-associated protein tau is a substrate for caspase-3 and an effector of apoptosis. J Neurochem 2000;75(2):624-33. 91. Shaw GJ, Jauch EC, Zemlan FP. Serum cleaved tau protein levels and clinical outcome in adult patients with closed head injury. Ann Emerg Med 2002;39(3):254-7. 92. Zemlan FP, Jauch EC, Mulchahey JJ, Gabbita SP, Rosenberg WS, Speciale SG, et al. C-tau biomarker of neuronal damage in severe brain injured patients: association with elevated intracranial pressure and clinical outcome. Brain Res 2002;947(1):131-9. 93. Gabbita SP, Scheff SW, Menard RM, Roberts K, Fugaccia I, Zemlan FP. Cleaved-tau: a biomarker of neuronal damage after traumatic brain injury. J Neurotrauma 2005;22(1):83-94. 94. Lane RM, Farlow MR. Lipid homeostasis and apolipoprotein E in the development and progression of Alzheimer s disease. J Lipid Res 2005;46(5):949-68. 95. Genis L, Chen Y, Shohami E, Michaelson DM. Tau hyperphosphorylation in apolipoprotein E-deficient and control mice after closed head injury. J Neurosci Res 2000;60(4):559-64. 96. Horsburgh K, McCarron MO, White F, Nicoll JA. The role of apolipoprotein E in Alzheimer s disease, acute brain injury and cerebrovascular disease: evidence of common mechanisms and utility of animal models. Neurobiol Aging 2000;21(2):245-55. 97. Waters RJ, Nicoll JA. Genetic influences on outcome following acute neurological insults. Curr Opin Crit Care 2005;11(2):105-110. 98. Friedman G, Froom P, Sazbon L, Grinblatt I, Shochina M, Tsenter J, et al. Apolipoprotein E-epsilon4 genotype predicts a poor outcome in survivors of traumatic brain injury. Neurology 1999;52(2):244-8. 99. Crawford FC, Vanderploeg RD, Freeman MJ, Singh S, Waisman M, Michaels L, et al. APOE genotype influences acquisition and recall following traumatic brain injury. Neurology 2002;58(7):1115-8. 100. Kay AD, Petzold A, Kerr M, Keir G, Thompson EJ, Nicoll JA. Cerebrospinal fluid apolipoprotein E concentration decreases after traumatic brain injury. J Neurotrauma 2003;20(3):243-50. 101. Kay AD, Day SP, Nicoll JA, Packard CJ, Caslake MJ. Remodelling of cerebrospinal fluid lipoproteins after subarachnoid hemorrhage. Atherosclerosis 2003;170(1):141-6. 102. Kay AD, Petzold A, Kerr M, Keir G, Thompson E, Nicoll JA. Alterations in cerebrospinal fluid apolipoprotein E and amyloid beta-protein after traumatic brain injury. J Neurotrauma 2003;20(10):943-52. 103. Mills J, Reiner PB. Regulation of amyloid precursor protein cleavage. J Neurochem 1999;72(2):443-60. 104. Otto M, Esselmann H, Schulz-Shaeffer W, Neumann M, Schroter A, Ratzka P, et al. Decreased beta-amyloid 1-42 in cerebrospinal fluid of patients with Creutzfeldt-Jakob disease. Neurology 2000;54(5):1099-102. 105. Sjogren M, Davidsson P, Wallin A, Granerus AK, Grundstrom E, Askmark H, et al. Decreased CSF-betaamyloid 42 in Alzheimer s disease and amyotrophic lateral sclerosis may reflect mismetabolism of betaamyloid induced by disparate mechanisms. Dement Geriatr Cogn Disord 2002;13(2):112-8. 106. Holmberg B, Johnels B, Blennow K, Rosengren L. Cerebrospinal fluid A beta42 is reduced in multiple system atrophy but normal in Parkinson s disease and progressive supranuclear palsy. Mov Disord 2003;18 (2):186-90. 107. Jensen M, Schroder J, Blomberg M, Engvall B, Pantel J, Ida N, et al. Cerebrospinal fluid A beta42 is increased early in sporadic Alzheimer s disease and declines with disease progression. Ann Neurol 1999;45(4):504-11. 108. Van Nostrand WE, Wagner SL, Shankle WR, Farrow JS, Dick M, Rozemuller JM, et al. Decreased levels of soluble amyloid beta-protein precursor in cerebrospinal fluid of live Alzheimer disease patients. Proc Natl Acad Sci USA 1992;89(7):2551-5. 109. Farlow M, Ghetti B, Benson MD, Farrow JS, Van Nostrand WE, Wagner SL. Low cerebrospinal-fluid concentrations of soluble amyloid beta-protein precursor in hereditary Alzheimer s disease. Lancet 1992;340(8817): 453-4. 110. Tamaoka A, Kondo T, Odaka A, Sahara N, Sawamura N, Ozawa K, et al. Biochemical evidence for the long-tail form (A beta 1-42/43) of amyloid beta protein as a seed molecule in cerebral deposits of Alzheimer s disease. Biochem Biophys Res Commun 1994;205(1): 834-42. 111. Mehta PD, Pirttila T, Mehta SP, Sersen EA, Aisen PS, Wisniewski HM. Plasma and cerebrospinal fluid levels of amyloid beta proteins 1-40 and 1-42 in Alzheimer disease. Arch Neurol 2000;57(1):100-105. 112. Tabaton M, Nunzi MG, Xue R, Usiak M, Autilio-Gambetti L, Gambetti P. Soluble amyloid beta-protein is a marker of Alzheimer amyloid in brain but not in cerebrospinal fluid. Biochem Biophys Res Commun 1994;200(3):1598-603. 113. Kanai M, Matsubara E, Isoe K, Urakami K, Nakashima K, Arai H, et al. Longitudinal study of cerebrospinal fluid levels of tau, A beta1-40, and A beta1-42(43) in Alzheimer s disease: a study in Japan. Ann Neurol 1998;44(1):17-26. 114. Shoji M, Matsubara E, Kanai M, Watanabe M, Nakamura T, Tomidokoro Y, et al. Combination assay of CSF tau, A beta 1-40 and A beta 1-42(43) as a biochemical marker of Alzheimer s disease. J Neurol Sci 1998;158(2):134-40. 115. Franz G, Beer R, Kampfl A, Engelhardt K, Schmutzhard E, Ulmer H, et al. Amyloid beta 1-42 and tau in cerebrospinal fluid after severe traumatic brain injury. Neurology 2003;60(9):1457-61. 294 Lückl: A biomarkerek szerepe koponyasérülésben