Liquor-14-3-3-Protein

14.3.3 proteins in cerebrospinal fluid (CSF)

Name eines Proteins mit besonders saurer Wanderungsposition bei DEAE-Chromatographie und Stärkegelelektrophorese. Ligand für Proteine in der Zelle, die dadurch Isotypenwechsel erfahren, was zum Zelltod im Zentralnervensystem (ZNS) führt. CSF-14-3-3-Isotypen sind Kenngröße für akuten Neuronenverlust, akute ZNS-Destruktion; laborunterstütze Diagnostik der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (JCD).

Körbchenstruktur mit 9 α-Helices in jedem Monomer mit 2 Bindungsstellen im Dimer (z. B. von 14-3-3 ζ und τ) zur Anpassung an Helix-Form von über 100 Liganden (phosphorylierte und nicht phosphorylierte Proteine). 14-3-3-Isotypen haben Chaperon-Funktion: Aktivitätserhöhung von Enzymen, z. B. Proteinkinasen, durch Konformationsänderungen, Aggregationshemmung von In-vitro-Proteinen.

Monomer 27–30 kDa, Dimere mit 7 Isoformen β, γ, ε, ζ, η, σ, τ/θ als Homodimere oder Heterodimere mit Unterschieden in Primärstruktur; β ist phosphorylierte Isoform von α, ζ phosphorylierte Isoform von δ.

ZNS-14-3-3-Proteine, ca. 1 % des löslichen ZNS-Proteins, sind lokalisiert in Neuronenkörper und Fortsätzen, 14-3-3-γ-, -ε-, -β-, -ζ-Isoformen in synaptischen Vesikeln und Membran, in einigen Gliazellen; Abgabe (z. B. durch Entleerung synaptischer Vesikel) in Interstitialflüssigkeit und CSF mit >1 % Anteil an Liquorprotein. 14-3-3-Proteine modifizieren Zellproliferation, -differenzierung, -transformation (Apoptose, Onkogenese) via transkriptionale Kontrolle, Signaltransduktion, intrazelluläres Trafficking, Regulation von Ionenkanälen.

Deposition von 14-3-3-Isotyp ζ mit sich selbst replizierendem Prion-Protein PrP^Sc in diffusen ZNS-Amyloidplaques bei Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJD) und neuen Variante von CJD, nicht bei anderen Demenzen, macht Beteiligung von 14-3-3-Protein(en) bei molekularen pathologischen Prozessen im CJD-ZNS wahrscheinlich, möglicherweise bei der Transformation von normalen löslichen PrP^C zur wenig löslichen PrP^Sc-Isoform, die Neuronenuntergang mittels Apoptose induziert; PrP^Sc-Peptid aktiviert Glutamat-Rezeptorkanal von Neuronen; 14-3-3-Proteine werden kurz vor Erscheinen klinischer Zeichen und atypischer Erregungsmuster im EEG (PSWCs) in CSF nachweisbar.

Kolokalisation von ε-, γ-, ζ-, θ-Isotypen mit α-Synuclein in Lewy-Körperchen im ZNS bei M. Parkinson und Hemmung der Tyrosinhydrolaseaktivität mit verminderter Dopaminproduktion.

14-3-3-Proteine in Astrozyten, Oligodendrozyten, Mikroglia, Makrophagen in Multiple-Sklerose-Plaques verhindern Apoptose von Oligodendrozyten.

Ventrikel-(V-), Subokzipital-(SOP-), Lumbal-Liquor.

Sofort auf Trockeneis ohne Zusatz einfrieren, Lagerung bei −80 °C.

Quantitativer 14-3-3-Capture-Assay, der 14-3-3 an sein Phosphorylierungsregion-Peptid-Motiv im Monomer bindet; gebundenes Monomer aggregiert zu 14-3-3-Dimer, dessen freier C-terminaler Teil 226–245 mit Anti-14-3-3-γ detektiert wird; Kreuzreaktion mit 14-3-3-η. Nachweisgrenze Optical Density (OD): 27 OD₄₀₅ nm bzw. >0,5 μg/L 14-3-3.

Semiquantitative 2-dimensionale SDS-Elektrophorese mit Silberfärbung und Detektion von zwei 30-kDa-Banden: p130 und p131.

Semiquantitative modifizierte Western-Blot-Technik mit Detektion von 14-3-3-Protein mittels polyklonaler Anti-β-Isoform-Antikörper; Nachweisgrenze 4 μg/L (Western blot).

Semiquantitativ: negativ, keine p130- und p131-Banden bzw. 14-3-3-Banden; quantitativ: <27 OD₄₀₅ nm (optical density) für 14-3-3-γ-/η-Isoform in CSF.

S. Erwachsene.

Mensch: Verdacht auf transmissible spongiforme Enzephalitis (TSE): Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJD; neue Variante: nvCJD), Gerstmann-Sträussler-Scheinker Syndrom (GSS), fatale familiäre Insomnia (FFI), spinozerebellare Ataxie Typ 1 (SCA1), amyotrophe Lateralsklerose, Motorneuronen-Krankheit. Bei Schaf/Rind: Verdacht auf Scrapie, bovine spongiforme Enzephalitis.

CSF-14-3-3-Isotypen in CSF nachgewiesen bei Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJD) (β, γ, ε, η), Alzheimer-Krankheit (AD) (η), Herpes-Enzephalitis (η). Modifizierte Western-Blot-Technik mit 14-3-3-β-Immundetektion positiv bei ca. 50 % der CJD-Fälle, mit 14-3-3-Capture-Assay erhöhte Werte bei 95 % der CJD-Fälle inklusive sporadische und genetische CJD, nicht erhöht bei anderen neurodegenerativen Demenzformen mit 8 % falsch-positiven Ergebnissen; 14-3-3 erhöht bzw. positiv bei aktiver Multiple Sklerose (ca. 20 % der Fälle), seltener bei ZNS-Entzündungen (bakterielle, virale Meningitis, Neuroborreliose, transverse Myelitis, [Herpes-]Enzephalitis), hypoxischem ZNS-Schaden (akuter Insult), Subarachnoidalblutung, sekundären ZNS-Tumoren; Barbituratintoxikation, Parkinsonismus, progressive multifokale Leukenzephalopathie, Rett-Syndrom; Korrelation von CSF 14-3-3 und IgG-Index bei Multipler Sklerose.

CSF-Prä-mortem-Diagnostik der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJD) mit Predictive Value <95 %, Sensitivität 90–95 %; bei CJD-Variante (nvCJD) Sensitivität 60–90 %; Sensitivität <70 % bei typischen periodischen „Sharp-“ und „Slow-wave-Komplexen“ (PSWCs) im EEG; parallele CSF-Erhöhung von Destruktionsmarkern von Neuronen (CSF-NSE, CSF-τ-Proteine) und Gliazellen (Liquor-S100-Proteine); deshalb blinde Probendiagnostik ohne klinischen Befunde nicht möglich (Prionen). Kombinierter 14-3-3-Protein-Nachweis mit Genanalysen zum Ausschluss von Mutationen. Günstiges Prognosezeichen bei bakterieller Meningitis: schnelle CSF-Clearance von 14-3-3-Isoform β.