GFAP: gliozais fibrilārais skābais proteīns

GFAP molekulai, tāpat kā visiem starppavedieniem, ir trīs daļas: centrālais stieņveida posms ar vairākiem spirāliskiem apgabaliem, kā arī galvas un astes gali. Divas molekulas savijas kopā, pāri savukārt savienojas četrinieku kompleksos, un no tiem savelkas gatavais pavediens.

Astrocītā GFAP nestrādā viens. Pavedienos kopā ar to iekļaujas vimentīns, nestīns un sinemīns, un to savstarpējās attiecības mainās atkarībā no šūnas stāvokļa. Attīstības gaitā un pēc bojājuma šūnā palielinās vimentīna un nestīna daļa, bet nobriedušos, mierīgos astrocītos dominē GFAP.

Pavedienu daudzumu un izvietojumu regulē fosforilēšana. Šūnu dalīšanās laikā GFAP tiek fosforilēts, pavedieni izjūk un pēc tam salīp no jauna. Tas ir viens no mehānismiem, kā astrocīts spēj mainīt formu, neizjaucot visu savu karkasu.

Galvenā vieta ir centrālās nervu sistēmas astrocīti. Tomēr GFAP ražo arī vairākas radniecīgas šūnas ārpus tipiskā astrocīta jēdziena, un tas ir svarīgi, lai pareizi nolasītu imūnhistoķīmijas rezultātu.

Vēl būtiskāk ir zināt, ka GFAP daudzums dažādos astrocītos ir ļoti atšķirīgs. Baltās vielas šķiedrainie astrocīti to satur daudz, bet pelēkās vielas protoplazmatiskie astrocīti ievērojami mazāk. Tāpēc no GFAP negatīvas krāsošanas nedrīkst secināt, ka šūna nav astrocīts.

• Astrocīti visā centrālajā nervu sistēmā, visvairāk baltajā vielā.
• Radiālās glijas šūnas attīstības laikā un Bergmaņa glija smadzenītēs.
• Tīklenes Millera šūnas un daļa ependīmas šūnu.
• Zarnu sienas gliozās šūnas enteriskajā nervu sistēmā.
• Nemielinizējošās Švāna šūnas perifērajos nervos un dažas hipofīzes zvaigžņveida šūnas.

Pirmā funkcija ir mehāniska: GFAP pavedieni dod astrocītam formu un izturību, īpaši garajos, plānajos atzarojumos, kas iestiepjas starp neironiem un ap asinsvadiem. Bez tiem šūna nespētu saglabāt savu sarežģīto ģeometriju.

Otrā ir kustības funkcija. Astrocītu atzarojumi nav nekustīgi; tie nepārtraukti mainās, pievelkas tuvāk sinapsēm vai atkāpjas no tām, un tādējādi ietekmē, cik ilgi neirotransmiters paliek sinapsē. Starppavedienu pārkārtošanās ir viens no šīs kustības dzinējspēkiem.

Trešā ir loma reakcijā uz bojājumu. Pēc traumas, insulta, infekcijas vai deģeneratīva procesa astrocīti pāriet stāvoklī, ko sauc par reaktīvo astrogliozi: tie uzbriest, izstiepj biezākus atzarojumus un strauji palielina GFAP sintēzi. Izteiktos gadījumos veidojas gliozā rēta, kas norobežo bojājuma perēkli.

Šī rēta ir divējāda. No vienas puses, tā ierobežo iekaisuma izplatīšanos un atjauno barjeru. No otras puses, tā ir viena no galvenajām mehāniskajām un ķīmiskajām barjerām aksonu ataugšanai, un tieši tāpēc centrālās nervu sistēmas bojājumi atjaunojas daudz sliktāk nekā perifērie.

Neiropatoloģijā GFAP krāsošana ir viens no pamata izmeklējumiem. Tā ļauj atbildēt uz jautājumu, vai audzēja šūnas ir gliozas izcelsmes vai ne. Astrocitomas, glioblastoma un ependimoma parasti ir GFAP pozitīvas, kamēr metastāzes no citiem orgāniem, limfomas un smadzeņu apvalku audzēji parasti nav.

Rezultātu nolasa piesardzīgi. Audzēja audos vienmēr ir arī iesprostoti normāli reaktīvie astrocīti, kuri arī krāsojas, tāpēc pozitīva krāsa pati par sevi vēl nenozīmē, ka audzēja šūnas ir glijas izcelsmes. Tieši tāpēc GFAP nekad neizmanto vienatnē, bet gan antivielu panelī kopā ar citiem marķieriem un ar molekulāro izmeklēšanu.

Mūsdienu smadzeņu audzēju klasifikācija vairs nebalstās tikai uz mikroskopisko izskatu un imūnhistoķīmiju. Izšķiroši ir molekulāri rādītāji, piemēram, IDH gēnu mutāciju esamība un hromosomu izmaiņas, un GFAP šajā kopainā ir palīgs, nevis galvenais lēmuma pieņēmējs.

Kad astrocīti tiek bojāti un hematoencefāliskā barjera kļūst caurlaidīga, GFAP nonāk cerebrospinālajā šķidrumā un tālāk asinīs. Ar ļoti jutīgām imūnķīmiskām metodēm to var izmērīt arī plazmā, kur koncentrācija ir ārkārtīgi zema.

Praktiski svarīgākā lietojuma joma ir vieglas galvas traumas izvērtēšana. GFAP kopā ar citu marķieri izmanto, lai palīdzētu izlemt, vai pacientam ar vieglu galvas traumu nepieciešama datortomogrāfija; zems marķieru līmenis padara nozīmīgu intrakraniālu bojājumu maz ticamu. Metodes pieejamība dažādās valstīs un slimnīcās atšķiras.

Otra interesanta joma ir insulta veida atšķiršana. Pēc smadzeņu asiņošanas GFAP asinīs pieaug ātrāk un izteiktāk nekā pēc išēmiska insulta, jo asiņošana strauji sagrauj astrocītus. To pēta kā iespējamu rīku pirmshospitālā posma lēmumiem, taču ikdienas praksē attēldiagnostika joprojām ir obligāta.

Neirodeģeneratīvās slimībās GFAP plazmā vērtē kā astrocītu aktivācijas rādītāju. Pētījumi rāda, ka tas pieaug Alcheimera slimības gadījumā un ir saistīts ar slimības gaitu multiplās sklerozes pacientiem, taču kā atsevišķs diagnostikas tests tas pagaidām netiek lietots.

Ir divas slimības, kurās GFAP nav vienkārši marķieris, bet gan slimības pamatā.

Pirmā ir Aleksandra slimība, reta leikodistrofija, ko izraisa GFAP gēna mutācijas, kuras vairumā gadījumu rodas no jauna, nevis mantotas no vecākiem. Bojātais olbaltums sakrājas astrocītos, veidojot Rozentāla šķiedras, kas ir šīs slimības noteicošā mikroskopiskā pazīme. Izpausmes atkarīgas no sākuma vecuma: agrīnās formas ar krampjiem, galvas apjoma pieaugumu un attīstības aizturi, vēlīnās formas ar rīšanas, runas un gaitas traucējumiem.

Otrā ir autoimūna GFAP astrocitopātija, salīdzinoši nesen aprakstīts stāvoklis, kurā cerebrospinālajā šķidrumā atrod antivielas pret GFAP. Tipiski izpaužas kā smadzeņu, smadzeņu apvalku un muguras smadzeņu iekaisums ar galvassāpēm, drudzi, apjukumu un redzes traucējumiem, bieži labi atbild uz glikokortikoīdu terapiju, un daļā gadījumu tā ir saistīta ar audzēju, tāpēc pacientu papildus izmeklē onkoloģiski.

Ar abiem stāvokļiem strādā neirologs, bērnu vecumā bērnu neirologs, kā arī ģenētiķis un neiropatologs; autoimūnās formas gadījumā iesaistās arī imunologs.

• Aleksandra slimība: GFAP gēna mutācija, Rozentāla šķiedras, leikodistrofija.
• Autoimūna GFAP astrocitopātija: antivielas cerebrospinālajā šķidrumā, steroīdiem pakļāvīgs iekaisums.
• Gliozas izcelsmes audzēji: GFAP kā diagnostikas marķieris audu paraugā.
• Galvas trauma un insults: GFAP asinīs kā bojājuma un barjeras caurlaidības rādītājs.
• Neirodeģeneratīvas slimības: GFAP plazmā kā astrocītu aktivācijas rādītājs pētniecībā.

Metodes ir atšķirīgas atkarībā no tā, vai to meklē audos vai šķidrumā.

1. Audu paraugu fiksē un iestrādā parafīnā vai sasaldē, atkarībā no plānotās metodes.
2. Imūnhistoķīmiski uz griezuma uzklāj antivielas pret GFAP un izstrādā krāsu reakciju, kas parāda šūnu izvietojumu.
3. Ja nepieciešams noteikt olbaltumvielas daudzumu un izmēru, veic imūnblotu no audu ekstrakta.
4. Cerebrospinālā šķidruma vai asins paraugā GFAP nosaka ar imūnķīmisku metodi; ļoti zemām koncentrācijām izmanto ultrajutīgus testus.
5. Aizdomu par autoimūnu astrocitopātiju gadījumā cerebrospinālajā šķidrumā meklē antivielas pret GFAP, izmantojot šūnu bāzes testu.
6. Iedzimtas slimības aizdomu gadījumā diagnozi apstiprina ar GFAP gēna sekvencēšanu.

Neiroloģiskajā biomarķieru jomā pēdējos gados ir parādījušies vairāki nosaukumi, un tos viegli sajaukt. Katrs no tiem rāda cita šūnu tipa bojājumu, tāpēc to interpretācija atšķiras.

Vēl viena bieža sajaukšana ir jēdzienu līmenī: GFAP apzīmē olbaltumvielu, glioze apzīmē audu reakciju, bet glioma apzīmē audzēju. Šie ir trīs dažādi jēdzieni, kurus radniecīgais vārda sākums padara mulsinošus.

Mācību grāmatas GFAP parasti pasniedz kā astrocītu sinonīmu. Praksē tas tā nav. Astrocīti ir ļoti neviendabīga šūnu grupa, un GFAP daudzums tajās atšķiras daudzkārtīgi atkarībā no smadzeņu apvidus un šūnas stāvokļa. Baltās vielas astrocīti krāsojas spilgti, bet pelēkās vielas protoplazmatiskie astrocīti mēdz palikt gandrīz nekrāsoti, lai gan tie ir pilnīgi normāli astrocīti.

Tam ir tiešas sekas pētniecībā un diagnostikā. Ja astrocītus skaita pēc GFAP krāsojuma, to skaits pelēkajā vielā tiek sistemātiski novērtēts par zemu. Ja pēc bojājuma redz „vairāk astrocītu", visbiežāk tas nenozīmē, ka šūnu ir kļuvis vairāk, bet gan to, ka esošās šūnas ir palielinājušas GFAP sintēzi un tāpēc kļuvušas redzamas.

Tāpēc mūsdienu pētījumos GFAP izmanto kopā ar citiem astrocītu marķieriem un ar metodēm, kas rāda visu šūnas apjomu, nevis tikai tās pavedienus. Tā ir laba atgādinājuma vērta doma par jebkuru marķieri: tas rāda to, ko spēj iekrāsot, nevis visu, kas tur patiesībā ir.