Delta-une tekitav peptiid (DSIP), mida tuntakse ka nimetusega emideltide, mõjutab ilmselt mitmeid närvi- ja neuroendokriinseid süsteeme, selle asemel et toimida ühe kinnitatud retseptori kaudu. Selle täpne toimemehhanism on siiski selgitamata ning enamik andmeid selle bioloogiliste radade kohta pärineb loomade, kudede või rakkudega tehtud uuringutest.
DSIP on üheksast aminohappest koosnev peptiid, mida identifitseeriti esmakordselt katsetes, milles kasutati une ajal kogutud küülikute aju veeniverd. Selle nimetus viitab sellele, et see toimib omamoodi une signaalina. Hilisemad uuringud on aga seostanud DSIP-i stressireaktsioonidega, hüpofüüsi hormoonide eritumisega, ööpäevase rütmiga, GABA- ja glutamaadi signaalimisega, monoamiinidega ning opioidide süsteemiga seotud protsessidega. Need tulemused on andnud alust mitmele võimalikule mehhanistlikule selgitusele, kuid ükski neist ei anna täielikku ja kliiniliselt kinnitatud ülevaadet DSIP-i toimimisest inimestel [1–4].
Ebakindlus ulatub kaugemale kui mehhanismi kohta puuduvad üksikasjad. Teadlased ei ole tuvastanud DSIP-ile ainuomast kõrge afiinsusega retseptorit, tavapärast prekursorgeeni, mis oleks üheselt vastutav vaba nonapeptiidi tootmise eest, ega järjepidevat seost teatud kontsentratsiooni ja konkreetse toime vahel inimestel. Mõõtmised, mida nimetatakse „DSIP-sarnaseks immunoreaktiivsuseks”, võivad tuvastada ka suuremate molekulidega seotud peptiidi või sarnase struktuuriga ainet, mitte ainult vaba, tervet DSIP-i. Seetõttu on oluline teha vahet keemilise identiteedi, otseselt mõõdetud eksperimentaalsete mõjude, inimeste neuroendokriinsete tähelepanekute ja laiemate mehhanismihüpoteeside vahel.
Kuidas DSIP toimib?
Kõige põhjendatum tõlgendus eeldab, et DSIP võib toimida kontekstist sõltuva neuromodulaatorina. Neuromodulaator ei pea aktiveerima ühtegi konkreetset retseptorit ega esile kutsuma ühtegi ettearvatavat reaktsiooni. Selle asemel võib ta muuta viisi, kuidas närvirakud reageerivad olemasolevatele pärssivatele, ergutavatele, hormonaalsetele ja ööpäevarütmi signaalidele. Selline selgitus vastab olemasolevale kirjandusele paremini kui DSIP-i kirjeldamine tavapärase unerohtuna.
Eksperimentaalsetes uuringutes seostati DSIP-i neuronite aktiivsuse muutustega, GABA poolt aktiveeritud vooludega, glutamiini ja NMDA signaalimisega, monoamiinide aktiivsusega, hüpofüüsi hormoonide eritumisega, stressiga seotud geenide ekspressiooniga ning ööpäevase liikumisaktiivsusega [3–9]. Nende mõjude suund ja tugevus sõltuvad sageli liigist, annusest, manustamisviisist, kellaajast, algsest stressitasemest ning konkreetsest ajupiirkonnast või uuritavast eksperimentaalsest mudelist. Vanemates uuringutes on kirjeldatud ka mittelineaarseid annus-vastuse seoseid või ümberpööratud kellakujulisi kõveraid. Nendes katsetes põhjustas mõõdukas annus mõnikord toime, samas kui madalamad ja kõrgemad annused seda ei põhjustanud [3,10].
Need tähelepanekud ei viita ühelegi konkreetsele molekulaarsele sihtmärgile. Puuduvad tunnustatud tõendid, mis näitaksid, et DSIP toimib konkreetse „DSIP-retseptori” otsese agonisti või antagonistina. Seega lähevad väited, et DSIP toimib ainult GABA, serotoniini, dopamiini, NMDA-retseptorite, kortisoolitaseme alandamise või opioidide süsteemi kaudu, olemasolevatest andmetest kaugemale. Igaüks neist signaalradadest kujutab endast eksperimentaalset tähelepanekut või pakutud vahendavat mehhanismi, mitte aga täielikku selgitust DSIP-i toimimise kohta inimestel.
| Pakutav element | Tõendite liik | Mida tegelikult tõestati | Mis jääb ebakindlaks |
|---|---|---|---|
| GABA signaaliedastus | Katsed rottide neuronitega | DSIP tugevdas GABA poolt aktiveeritud voolu hipokampuse ja väikeaju neuronites [6] | Kas see hõlmab otsest vastasmõju retseptoriga ja kas see selgitab mõju inimeste unele? |
| Glutamiini/NMDA signaaliedastus | Rottide neuronid ja sünaptosomid | DSIP mõjutas NMDA-ga seotud reaktsioone ja presünaptilist kaltsiumi sissevõttu [6,7] | Inimorganismis esinevad olulised kontsentratsioonid, retseptorite selektiivsus ja kliiniline tähtsus |
| Serotoniin ja monoamiinid | Loomade farmakoloogia | DSIP muutis teatud katsetingimustes mõningaid serotoniini, dopamiini ja MAO-ga seotud reaktsioone [8,9] | Kas need muutused on esmased, teiseseid või liigispetsiifilised? |
| HPA-telje reguleerimine | Väikesemahulised uuringud inimeste ja loomade peal | Täheldati seoseid ACTH, kortisooli, kortikosterooni ja CRH tasemete muutustega [11–13] | Kas DSIP alandab järjekindlalt kortisoolitaset tervetel või stressis inimestel? |
| Ööpäevane reguleerimine | Loomkatsed | DSIP-i või P-DSIP-i korduv manustamine muutis liikumisrütme teatud valgustingimustes [10] | Kas DSIP toimib inimestel endogeense ööpäevase signaalina? |
| Opioididega seotud hoiatused | Loomkatsed ja mehhanistilised uuringud | On teatatud koostoimetest, mis on seotud opioidide toime ja peptiidide vabanemisega [2,3] | Teatav opioidretseptorite mehhanism või kliiniliselt oluline sõltuvuse tekkimise rada |
DSIP-i aminohapete järjestus ja molekulaarstruktuur
DSIP on nonapeptiid, mis tähendab, et see koosneb üheksast aminohappejäägist, mis on ühendatud peptiidsidemetega. Vaba peptiidi kindlaksmääratud järjestus on järgmine:
- H–Trp–Ala–Gly–Gly–Asp–Ala–Ser–Gly–Glu–OH
Jada ühekohaline esitus on:
- WAGGDASGE
N-ots algab trüptofaaniga, C-ots aga lõpeb glutamiinhappega. Serin asub 7. positsioonil ja on eriti oluline fosfo-DSIPi puhul, kuna selle hüdroksüülne külgahel võib läbida fosforüleerimist. Esialgsed järjestuse uuringud näitasid ka, et struktuurilised detailid võivad mõjutada aktiivsust. Sünteetiline DSIP suurendas küülikumudelil EEG-s delta- ja unefaasi aktiivsust, samas kui uuritud fragmendid, modifitseeritud järjestusega analoogid ja beeta-aspartüülisomeer näitasid samades katsetingimustes väiksemat aktiivsust või jäid mitteaktiivseks [1]. See näitab struktuuri ja aktiivsuse vahelist seost esialgses loomkatses, kuid ei kinnita spetsiifilise inimese DSIP-retseptori olemasolu.
Muutmata vaba DSIPi puhul on PubChemi andmebaasis esitatud molekulivalem C35H48N10O15, ligikaudne molekulmass 848,8 g/mol ning PubChemi ühendi ID 68816 [14]. CAS-numbrit 62568-57-4 omistatakse tavaliselt emideltidile või vabale DSIP-ile. CAS-number, keemilise andmebaasi identifikaator või rahvusvaheline üldnimetus identifitseerivad aga konkreetset keemilist ainet. Need ei kinnita regulatiivset heakskiitu, kliinilist tõhusust, puhtust ega vaba DSIP-i ja selle soolvormi vahelist samaväärsust.
Struktuuri tekstiline skeem
DSIP-peptiidi struktuuri võib kirjeldada nii, et see ei viita sellele, et sellel oleks üks kindel, bioloogiliselt aktiivne kolmemõõtmeline konformatsioon:
| Asukoht | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ülejäänud | Trp | Ala | Gly | Gly | Asp | Ala | Juust | Gly | Glu |
| Ühekohaline kood | W | A | G | G | D | A | S | G | E |
| Mehhanistlik tähendus | N-lõppega jääk, mis on lõhustumisele altis | Väike hüdrofoobne jääk | Elastne | Elastne | Kwasowa | Väike hüdrofoobne jääk | Fosforüülimise koht P-DSIP-is | Elastne | Happe C-ots |
Lame järjestusdiagramm on teaduslikult asjakohasem kui ühe täpselt välja töötatud „molekulaarmudeli” esitamine DSIP-i bioloogiliselt aktiivse kujuna. Lühikesed peptiidid esinevad lahuses dünaamiliste kogumitena, mis koosnevad erinevatest konformatsioonidest. Nende konformatsiooniline käitumine võib muutuda sõltuvalt pH-st, ioonijõust, lahustist, membraanidest, seondumispartneritest, fosforüleerimisest ja kontsentratsioonist. Retseptoriga seotud DSIP-i lõplikku struktuuri, mis kinnitaks ühte aktiivset kolmemõõtmelist konformatsiooni, ei ole kindlaks tehtud.
Esitatud molekulmass vajab samuti asjakohast konteksti. Väärtus umbes 848,8 g/mol viitab neutraalsele, modifitseerimata peptiidile, mida esindab valem C35H48N10O15. Otsaadid, hüdraatvormid, vastioonid, fosforüülimine, isotoobimärgistused ja muud modifikatsioonid võivad muuta molekulvalemit või mõõdetud molekulmassit. Kaubanduslikul viaalil märgitud kogus milligrammides ei kinnita täpset keemilist vormi ega selles sisalduva tervete, aktiivsete peptiidide kogust.
Pakutud neuronaalsed ja neuroendokriinsed mehhanismid
DSIP-i uuringud hõlmavad mitmeid bioloogilise organiseerituse tasandeid, alates isoleeritud neuronite elektrilistest reaktsioonidest kuni tervete loomade stressireaktsioonideni. Neid erinevaid tasandeid ei tohiks üheks rajaks kokku liita. Elektrofysioloogiline eksperiment võib näidata, et DSIP muudab neuronaalset reaktsiooni kontrollitud tingimustes, kuid see üksi ei suuda kinnitada, et sama mehhanism põhjustab une, alandab kortisoolitaset või parandab kliinilist seisundit.
Üks peamisi mehhanistilisi uurimisvaldkondi puudutab tasakaalu pärssiva ja ergutava signaalimise vahel. Rottide hipokampuse ja väikeaju neuronites tugevdas DSIP annusest sõltuvalt GABA poolt aktiveeritud voolu, mis on aju peamine pärssiv neurotransmitter. Kooriku- ja hipokampuse preparaatides blokeeris DSIP ka NMDA poolt aktiveeritud potentsialiseerumist. Aju koore sünaptosomidega läbi viidud katsed viitasid lisaks NMDA-ga seotud presünaptilise kaltsiumi sissevõtu modulatsioonile [6]. Eraldi katsetes rottide neuronitel leiti, et DSIP vähendas glutamiini poolt põhjustatud ergutavaid toimeid [7]. Kokkuvõttes toetavad need tulemused võimalust, et toimub nihe väiksema neuronaalse erutuvuse suunas. Need ei näita siiski, et DSIP seonduks otseselt GABA-A- või NMDA-retseptoritega inimestel saavutatavates kontsentratsioonides.
Loomadel läbi viidud krambihoogude ja stressi uuringud on üldiselt kooskõlas selle pidurdamise ja ergutamise vahelise tasakaalu mudeliga. Kõrgenenud hapnikurõhu tingimustes oli DSIP-i manustamine rottidele seotud kõrgemate GABA ja homokarnosiini kontsentratsioonidega ajukoores ning madalamate glutamiini ja asparagiini kontsentratsioonidega [15]. Tegemist oli biokeemilise avastusega, mis pärines spetsiaalsest loomade krampide mudelist. Seda ei saa otseselt tõlgendada väidetena, et DSIP on GABA-ergiline ravim, NMDA-antagonist või inimeste jaoks mõeldud krambivastane ravim.
Uuriti ka monoamiinergilisi mehhanisme. Rottidel läbi viidud termoregulatsiooni eksperimendis mõjutas farmakoloogiline blokeerimine DSIP-i toimet serotoniini agonisti poolt esile kutsutud temperatuuri muutustele. Seetõttu viitasid teadlased 5-HT1A-retseptoriga seotud mehhanismi võimalikule osalusele [8]. DSIP ja fosforüülitud DSIP mõjutasid ka apomorfiini poolt esile kutsutud hüpotermiat, samas kui haloperidool antagoniseeris mõlemat mõju. See viitas seosele dopamiinergilise signalisatsiooniga selles konkreetses termoregulatsiooni mudelis [9]. Need uuringud näitavad teatud loomade reaktsioonide sõltuvust konkreetsetest signaalradadest, kuid ei kinnita, et DSIP on serotoniini- või dopamiiniretseptorite agonist.
DSIP-i endogeenne bioloogia on endiselt eriti ebaselge. DSIP-iga sarnast immunoreaktiivsust on tuvastatud ajus, hüpofüüsis, perifeersetes kudedes, plasmas, tserebrospinaalvedelikus, uriinis ja rinnapiimas. Osa sellest immunoreaktiivsest materjalist näib olevat seotud suuremate molekulidega. Antikehade põhinevad meetodid ei võimalda alati eristada tervet vaba DSIP-i seotud peptiidist, prekursorile sarnanevast materjalist või ristsiduvate järjestustega. Seetõttu on ülevaadetes kirjeldatud DSIP-i kui veel mitte täielikult tuntud peptiidsüsteemi, mitte aga täielikult iseloomustatud hormooni, millel on kindlaksmääratud geen, retseptor, sünteesitee ja tagasisidemehhanism [2–4].
DSIP, ACTH ja kortisool
DSIP-i on uuritud kui potentsiaalset hüpotalamus-hüpofüüs-neerupealiste telje (tavaliselt HPA-teljeks nimetatava) regulaatorit. Klassikalises stressireaktsiooni ahelas vabastab hüpotalamus kortikoliberiini (CRH). CRH stimuleerib hüpofüüsi eritama adrenokortikotroopset hormooni (ACTH), mis omakorda stimuleerib neerupealiste koort tootma kortisooli inimestel või peamiselt kortikosterooni rottidel. DSIP-ga seotud tulemusi on täheldatud selle süsteemi mitmes etapis, kuid need ei kinnita, et DSIP oleks aine, mis usaldusväärselt alandab kortisooli taset.
Väikeses kliinilises uuringus uuriti ACTH-i ja arginiin-vasopressiini reaktsioone tervetel meestel. DSIP-i manustati infusioonina kaheksale osalejale ühe uuringuprotokolli osa raames, samas kui järgmised seitse osalejat kaasati teistes ajalistes tingimustes. DSIP alandas oluliselt ACTH kontsentratsiooni veres, kuid ei mõjutanud vasopressiini baaskontsentratsiooni ega selle reaktsiooni osmootilistele ja ortostaatilistele stiimulitele [11]. See on inimestel läbi viidud uuringust pärinev otsene neuroendokriinne tõend. Katses osales siiski vähe osalejaid ja see oli füsioloogilise iseloomuga. Selles ei näidatud DSIP-i kaasaegsete nahaaluste või ninasiseste ravimite terapeutilist mõju kortisoolile, pikaajalisi eeliseid, kliinilist tõhusust ega ohutust.
Teises inimestel läbi viidud uuringus kasutati CRH-stimulatsioonitesti 12-l raske depressiooniga isikul ja 12-l asjakohaselt valitud kontrollgrupi liikmel. DSIP-i ja kortisooli baaskontsentratsioonid olid omavahel korrelatsioonis ning kõrgemad depressiooniga osalejatel. Ka DSIP-i reaktsioonid pärast CRH manustamist erinesid kahe rühma vahel. Uurijad pidasid neid tulemusi kooskõlas DSIP-i võimaliku moduleeriva rolliga HPA-telje reguleerimisel [12]. Kuna tegemist oli siiski biomarkereid ja stiimulile reageerimist käsitleva uuringuga, ei tõenda see, et DSIP-i manustamine alandab kortisooli taset või ravib depressiooni.
Loomade andmed sõltuvad samuti katsetingimustest. Pikaajalisele liikumatusest tingitud stressile allutatud rottidel tõusid ACTH, kortikosterooni ja beeta-endorfiini tasemed. DSIP-i manustamine vähendas osaliselt kortikosterooni tõusu, kuid ei põhjustanud kõigi mõõdetud hormoonide taseme lihtsat langust [13]. Teised katsed viitasid sellele, et DSIP-i neuronaalsed mõjud sõltusid kortikosteroidide algkontsentratsioonidest ja muutusid stressiga seotud tingimustes selgemini märgatavaks. Selline muster on pigem kooskõlas seisundist sõltuva modulatsiooniga kui universaalse kortisooli pärssimismehhanismiga.
Seetõttu on väide „DSIP alandab kortisooli taset” liiga kategooriline. Täpsem järeldus on see, et piiratud andmed inimeste ja loomade uuringutest viitavad DSIP-i koostoimele HPA-telje reguleerimisega, sealhulgas ACTH-i ja kortikosteroidide reaktsioonidega, kuid puudub valideeritud kliiniline protokoll, mis näitaks kortisoolitaseme etteaimatavat langust. Kortisooli tase allub ka tugevale ööpäevasele rütmile ning sõltub haigustest, unepuudusest, toidu tarbimisest, füüsilisest aktiivsusest, ravimitest ja proovi võtmise tingimustest. Seega tuleb kortisooli ühekordset mõõtmist vaadelda asjakohases kontekstis.
DSIP ja une reguleerivad signaalid
DSIP sai oma nime eksperimendi käigus täheldatud fenotüübi põhjal, mitte konkreetse retseptoriraja avastamise tõttu. Esialgsetes katsetes küülikutel kasutati materjali, mis oli kogutud elektriliselt indutseeritud une ajal, ning näidati, et isoleeritud ja seejärel sünteetiliselt saadud nonapeptiid suurendas pärast vatsakambrisse manustamist EEG-s delta- ja unevõnke aktiivsust [1]. Hilisemad katsed andsid segatud tulemusi, mis sõltusid liigist, manustamisviisist, annusest ja raviskeemist. See ebajärjekindlus on üks põhjustest, miks DSIP-i pakutud roll universaalse endogeense unetegurina on endiselt arutelu teemaks [2–4].
Mitmed mehhanismid võiksid potentsiaalselt seostada DSIP-i une reguleerimisega. GABA-ga seotud pidurduse suurenemine koos glutamiini ja NMDA-ga seotud ergastuse vähenemisega võiks piirata neuronite ergastust teatud ahelates [6,7]. Muutused serotoniinergilises ja dopamiinergilises aktiivsuses võiksid mõjutada üleminekuid une ja ärkveloleku vahel, termoregulatsiooni ja ööpäevaseid käitumismustreid [8–10]. HPA-telje modulatsioon võib kaudselt mõjutada und stressisüsteemi suurenenud aktiivsuse tingimustes [11–13]. Ühtegi neist mehhanismidest ei ole siiski kindlaks tehtud kui peamist mehhanismi, mis vastutab DSIP-i korduva mõju eest inimeste unele.
Loomkatsed viitavad samuti sellele, et manustamise aeg ja ekspositsiooni muster võivad mõjutada reaktsiooni. Korduv manustamine muutis ööpäevast liikumisaktiivsust pideva valgustuse tingimustes, kusjuures looduslik DSIP ja P-DSIP põhjustasid erinevaid mustreid [10]. Rottidel läbi viidud uneuuringutes suurendas fosforüülitud analoog nii aeglase laine une kui ka REM-une pärast kesknärvisüsteemi manustamist, kuigi efektiivsete annuste vahemik oli mittelineaarne [16,17]. Need tulemused võivad aidata luua hüpoteese une ööpäevase reguleerimise ja struktuuri kohta, kuid need ei tõenda, et perifeerne manustamine inimestel viib samadesse ajupiirkondadesse või põhjustab samu toimeid.
Inimeste unetuse uuringud ei ole järjepidevalt näidanud tugevaid mõjusid. Mõnedes väikesemahulistes katsetes täheldati une parameetrite muutusi, kuid kontrollitud uuringutes ilmnesid üldiselt nõrgad, muutlikud või kliiniliselt piiratud kasud. Seetõttu, isegi kui DSIP muudab pidurdamisega, stressiga või ööpäevase rütmiga seotud närviradu, ei ole mehhanistlikud tulemused viinud kindla unetuse ravimeetodi väljatöötamiseni.
Mida on teada DSIP-i poolestusaegade kohta?
Inimestel ei ole kindlaks määratud DSIP-i eliminatsiooni poolestusaega, mis võimaldaks usaldusväärselt määrata ravimi kliinilise toime kestust, akumulatsiooni või manustamissagedust.
Sageli tsiteeritud väärtus, mis on umbes 15 minutit, pärineb proteolüütilise lagunemise katsetest, mis viidi läbi aju lõikudel või homogenaatidel. Nendes katsetes oli mõõdetavaks lõpptulemuseks N-terminaalse trüptofaani eemaldumine [3]. Tegemist on kudedes in vitro toimuva lagunemise mõõtmisega, mitte tänapäevase farmakokineetilise poolestusaja mõõtmisega pärast intravenoosset manustamist inimestele.
Varasemad uuringud, milles kasutati rottide aju homogenaate, näitavad sama erinevust. Pärast 7,5-minutilist inkubeerimist 2,5% aju homogenaadiga vabanes umbes 30% N-terminaalset trüptofaani sisaldavat DSIP-i. Lagunemise kiirus varieerus sõltuvalt katsetingimustest ja arengueast [5]. Selline test näitab ensümaatilise lagundamise tundlikkust. See ei mõõda otseselt imendumist, jaotumist, plasma kliirensit, seondumist kudedes, eritumist neerude kaudu ega toime kestust elavas inimorganismis.
Samuti näitasid verega läbiviidud inkubatsiooniuuringud, et DSIP-i lagunemine sõltus ajast, temperatuurist ja liigist. Natiivne DSIP lagunes inim- või roti verepreparaatides suhteliselt kiiresti, moodustades saadusi, mis vastasid N-terminaalse trüptofaani eemaldumisele. Märgistatud fosforüülitud või N-otsas modifitseeritud analoogid lagunesid aeglasemalt ja moodustasid komplekse või agregaate, mis võisid potentsiaalselt pikendada tervete molekulide näilist olemasolu [18]. Tegemist oli biostabiilsuse uuringutega, mitte valideeritud farmakokineetiliste uuringutega inimestel.
See erinevus selgitab, miks termineid „poolestusaeg” ja „toime kestus” ei tohiks kasutada sünonüümidena. Peptiid võib kiiresti kaduda plasmas ringlevast vabast fraktsioonist, käivitades samal ajal edasise signaalimise, mis kestab märkimisväärselt kauem. Teisest küljest võib immunoreaktiivne materjal jääda tuvastatavaks, kuna see on seotud kandjaga või kuna mõõtmine hõlmab sarnaseid fragmente, kuigi need ei ole bioloogiliselt ekvivalentsed tervete vabade DSIP-molekulidega.
Avaldatud andmed ei anna usaldusväärseid väärtusi lõpliku poolestusaja, biosaadavuse, jaotumismahu, kliirensi ega ekspositsiooni kohta inimestel pärast ravimi manustamist nina kaudu või naha alla.
Ainevahetus, lagunemine ja farmakokineetiline ebakindlus
N-terminaalne trüptofaan näib olevat oluline varajane lõhustumiskoht mitmes DSIP-i lagunemist käsitlevas eksperimendis. Kudedes ja veres esinevad peptidaasid võivad omakorda eemaldada jääke või lõigata peptiidsidemeid, moodustades fragmente, mis võivad olla inaktiivsed, avaldada teistsugust aktiivsust või jääda endiselt tuvastatavaks teatud analüüsimeetoditega. Mõõdetavat lagunemiskiirust võivad mõjutada temperatuur, pH, ensüümide kontsentratsioon, liik, bioloogiline maatriks ja peptiidi modifikatsioon [3,5,18].
Seondumine valkudega ja agregatsioon muudavad tulemuste tõlgendamise veelgi keerulisemaks. Varasemad uuringud on viidanud, et DSIP-ile sarnane endogeenne immunoreaktiivsus võib olla seotud suuremate kandjavalgudega, mis potentsiaalselt kaitsevad peptiidi kiire proteolüütilise lagunemise eest [3]. Ka modifitseeritud analoogid näitasid komplekside moodustumist ja aeglasemat lagunemist in vitro [18]. Selle tulemusena võib koguimmunoreaktiivsust mõõtev test anda teistsuguse tulemuse kui analüüsimeetod, mis mõõdab konkreetselt tervet, vaba DSIP-i.
Loomadel ja in vitro endoteelrakkude mudelitel läbi viidud vere-aju barjääri uuringud viitasid DSIP-i teatavale läbilaskvusele. Transporditulemused ei täpsusta siiski, milline osa praegusest ninasprei või süstitavast ravimist jõuab inimeste närvirakkudesse. Manustamisviisist sõltuv imendumine, ainevahetus limaskestades, perifeerne seondumine, eritumine neerude kaudu ja kohalik lagunemine kudedes on endiselt ebapiisavalt iseloomustatud. Väited, et nasaalselt manustatud DSIP „väldib” täielikult lagunemist või toimetab teatud osa ainest otse ajju, ei leia kinnitust asjakohastes farmakokineetilistes uuringutes.
Need farmakokineetilised ebakindlused takistavad ka teaduslikult usaldusväärset ekspositsiooni ümberarvestamist intravenoosse, subkutaanse, nasaalse ja suukaudse manustamise vahel. Erinevate manustamisviiside kaudu manustatud identsed kogused ei pruugi tingimata viia võrdväärseteni kontsentratsioonidele veres või ekspositsioonini ajus. Seega ei võimalda kirjandus põhjendada kliinilist annustamisskeemi ligikaudu 15-minutilise in vitro täheldatud lagunemise alusel.
Mis on fosfo-DSIP ehk P-DSIP?
Fosfo-DSIP, mida tuntakse ka nimetustega P-DSIP või DSIP-P, on DSIP-i fosforüülitud vorm, mille seriinijääk positsioonil 7 sisaldab fosfaatrühma.
Fosforüülimine lisab täiendava negatiivselt laetud keemilise rühma ning võib muuta peptiidi konformatsiooni, selle tundlikkust ensüümide suhtes, sidumisomadusi, agregatsiooni ja bioloogilist käitumist. Seega ei tohiks P-DSIP-i käsitada lihtsalt natiivse DSIP-i teise nimetusena.
Immunokeemilised uuringud tuvastasid DSIP-iga sarnase, Ser7-l fosforüleeritud vormi. In vitro ensüümikatsed näitasid samuti, et kaseiinkinaas II suudab DSIP-i fosforüleerida, kasutades fosfaadi doonorina ATP-d või GTP-d. Nendes tingimustes oli näiv afiinsus substraadi suhtes madal ning teadlased kirjeldasid DSIP-i kui potentsiaalset in vitro substraati, viitamata ensüümile, mis vastutab fosforüleerimise eest elusas inimorganismis [19]. Tõendamine, et ensüüm suudab laboritingimustes DSIP-i fosforüleerida, ei tõesta, et sama reaktsioon moodustab selle loomuliku biosünteesitee inimorganismis.
Fosforüülimine muudab ka molekulmassit. Fosfaadirühma lisandumine suurendab peptiidi massi umbes 80 Da võrra. Seega on ühekordselt fosforüülitud P-DSIP-i eeldatav molekulmass umbes 928,8 Da, sõltuvalt ionisatsioonist ja soola vormist. Tegemist on arvutatud keemilise väärtusega, mitte konkreetse tootepartii analüütilise tulemusega.
Natiivne DSIP ja fosforüülitud analoogid
Natiivne DSIP ja P-DSIP käitusid loomkatsetes ja in vitro katsetes erinevalt.
Vabalt liikuvatel rottidel suurendas 0,5 nmol P-DSIP-i pidev, kümnetunnine öine intraventrikulaarne infusioon aeglase lainega und 22% võrra ja paradoksaalset und 81% võrra. Suurenemine tulenes uneepisoodide arvu kasvust, samas kui nii suuremad kui ka väiksemad uuritud annused osutusid ebaefektiivseks. Selles konkreetses katses hindasid teadlased, et P-DSIP oli umbes viis korda tugevam kui looduslik DSIP [16].
Teises rottidel läbi viidud katses manustati P-DSIP-i aju kolmandasse kambrisse enne pimeduse algust. Annuses 200 pmol/kg suurendas P-DSIP aeglase lainega und 17,3% võrra ja paradoksaalset und 32,3% võrra manustamisele järgneva pimedusperioodi jooksul, ilma et une latentsusaeg oleks lühenenud. Mõju aeglaselainelisele unele püsis ka järgneval valgusperioodil, mille järel naasid näitajad teisel päeval kontrolltasemele [17]. Tegemist oli loomkatsetega, kus kasutati tsentraalset manustamist. Need ei olnud inimestel läbi viidud uuringud ega määranud kindlaks manustamisprotokolli nina kaudu ega naha alla.
P-DSIP ei käitunud ka kõigis eksperimentaalsetes mudelites järjekindlalt pikema toimeajaga vormina. Apomorfiiniga esile kutsutud hüpotermia eksperimendis ilmus ja kadus P-DSIP-i toime kiiremini kui natiivse DSIP-i toime [9]. Seevastu verega inkubeerimise uuringutes näitasid märgistatud fosforüülitud analoogid aeglasemat lagunemist ja komplekside moodustumist [18].
Need esmapilgul erinevad tulemused näitavad, miks mõju kestus sõltub sellest, mida täpselt mõõdetakse. Keemiline stabiilsus bioloogilises maatriksis, retseptoritega seotud füsioloogia, käitumine ja une struktuur võivad kulgeda erinevates ajaraamides.
| Omadus | Natiivne DSIP | P-DSIP / DSIP-P |
|---|---|---|
| Keemiline erinevus | Muutmata Ser7 | Ser7-ga seotud fosfaatrühm |
| Ligikaudne molekulmass | 848,8 Da [14] | Arvutuste põhjal umbes 928,8 Da |
| Andmed lagunemise kohta | Aju- ja verepreparaatides täheldatud kiire lagunemine [3,5,18] | Mõned märgistatud analoogid näitasid aeglasemat lagunemist ja komplekside moodustumist [18] |
| Uneandmed | Loomkatsete tulemused on olnud ebajärjekindlad ja inimeste kohta on andmeid vähe | SWS-i ja paradoksaalse une suurenemine valitud uuringutes, kus rottidele manustati ravimit kesknärvisüsteemi [16,17] |
| Suhteline aktiivsus | Võrdluspeptiid | Umbes viis korda suurem ühes uuringus rottidel, kellele manustati kesknärvisüsteemi infusioonina [16] |
| Kliiniline seisund inimestel | Puudub kindlaksmääratud ja heaks kiidetud raviotstarve | Puudub kindlaksmääratud ja heakskiidetud terapeutiline kasutus ning veelgi vähem on andmeid inimeste kohta |
Millised mehhanismi puudutavad väited on kinnitust leidnud ja millised on hüpoteetilised?
Kõige paremini tõestatud keemiliste leidude hulka kuuluvad üheksa aminohappest koosnev DSIP-järjestus, vaba peptiidi ligikaudne molekulvalem ja mass ning Ser7 fosforüülimiskoha asukoht [1,14,19].
Eksperimentaalsed andmed näitavad ka, et DSIP võib ajupreparaatides ja veres laguneda, P-DSIP võib käituda teisiti kui looduslik DSIP ning DSIP võib mõjutada GABA-ga, glutamaadiga, NMDA-ga, monoamiinidega ja neuroendokriinsüsteemiga seotud parameetreid valitud eksperimentaalsetes mudelites [5–13,16–19].
Samavõrd olulised on ka ebakindluse valdkonnad.
DSIP-i unikaalset retseptorit ei ole kindlaks tehtud. Ükski üksik rakusisene signaalitee ei seleta kõiki DSIP-i kohta kirjeldatud mõjusid. Sageli tsiteeritud 15 minutit ei ole inimeste puhul kindlaksmääratud eliminatsiooni poolestusaeg. Ei ole tõestatud kortisooli taset alandavat ennustatavat toimet. Samuti ei ole teada, kas GABA- või NMDA-ga seotud täheldatud mõjud selgitavad inimeste une reaktsioone.
Samamoodi ei kinnita P-DSIP-i suurem aktiivsus valitud loomkatsetes selle eelist inimeste puhul. DSIP-iga sarnase immunoreaktiivsuse tuvastamine ei pruugi samuti viidata tervete, vabade DSIP-i kontsentratsioonile.
| Väide | Tõendite hindamine |
|---|---|
| DSIP on nonapeptiid, mille järjestus on WAGGDASGE | Keemiliselt kinnitatud [1,14] |
| Vaba DSIP-i molekulmass on umbes 848,8 g/mol | Keemiline omadus on kinnitatud andmebaasis [14] |
| DSIP-il on inimestel 15-minutiline poolestusaeg | Kinnitamata; väärtus pärineb in vitro proteolüüsi uuringutest [3] |
| DSIP aktiveerib otseselt spetsiifilist DSIP-retseptorit | Kinnitamata |
| DSIP võib moduleerida GABA- ja NMDA-ga seotud reaktsioone | Kinnitatud rottide närvirakkude preparaatides [6] |
| DSIP alandab inimestel usaldusväärselt kortisooli taset | Kinnitamata; HPA-teljega seotud piiratud tulemused sõltuvad kontekstist [11–13] |
| P-DSIP fosforüülitakse Ser7-l | Kinnitatud keemiliste uuringute ja in vitro fosforüleerimise käigus [19] |
| P-DSIP on võimsam kui algupärane DSIP | See on kinnitust leidnud teatud loomkatsetes, kuid mitte üldise järeldusena inimeste kohta [16] |
| DSIP-i mõju une protsessile on täielikult selgitatud | Viga; mõned pakutud marsruudid jäävad selgitamata [2–4] |
Toimemehhanismi puudutavate andmete piirangud
Suur osa DSIP-i käsitlevast kirjandusest pärineb 20. sajandi 70. kuni 90. aastatest. Paljud neist katsetest kasutasid meetodeid, mis olid mõeldud palju kitsamate küsimuste lahendamiseks kui tänapäevane retseptorifarmakoloogia, proteoomika, massispektromeetrial põhinev farmakokineetika või kontrollitud kliinilised uuringud.
Paljud tulemused põhinevad intraventrikulaarsel manustamisel, isoleeritud neuronitel, koehomogenaatidel, sünaptosomidel, radioimmuuntestidel või spetsiaalsetel loomamudelitel, mis on seotud stressi ja termoregulatsiooniga.
Tulemused erinevad ka sõltuvalt ravimi liigist, manustamisviisist, annusest, ajast ja algsest füsioloogilisest seisundist. Mittelineaarsed annus-vastuse seosed raskendavad eriti tulemuste laialdast ekstrapoleerimist.
Antikehade põhjal tehtud DSIP-sarnase aine mõõtmised ei pruugi samuti võimaldada järjekindlalt eristada tervet vaba peptiidi, suuremaid seotud vorme ja ristreageerivaid molekule.
Seega on mehhanistlikud tulemused endiselt väärtuslikud uurimishüpoteeside koostamisel ja testimisel, kuid nende põhjal ei ole võimalik kindlaks määrata inimestele sobivat annust, raviskeemi, kliinilist kasu ega ohutusprofiili.
DSIP-mehhanismi kohta kõige sagedamini esitatud küsimused
Milline on DSIP-i toimimismehhanism?
DSIP näib mõjutavat pärssivaid, stimuleerivaid, monoaminergilisi, ööpäevase rütmiga seotud ja HPA-teljega seotud protsesse, kuid ühtegi konkreetset retseptorit ega ühtset toimemehhanismi ei ole kinnitatud.
Kõige otsesemad andmed radade kohta pärinevad loomade neuronite ja kudede uuringutest ning väikesemahulistest neuroendokriinsetest uuringutest, mitte aga inimeste puhul läbi viidud üheselt tõlgendatavatest retseptoriuuringutest.
Kuidas mõjutab DSIP-peptiid und?
Unenäoga seotud võimalikud mehhanismid hõlmavad GABA-ga seotud pidurduse tugevnemist, glutamiini ja NMDA-ga seotud ergastuse vähenemist, monoamiinide signaalimise muutusi, ööpäevase rütmi modulatsiooni ning stressisüsteemi aktiivsuse muutusi teatud tingimustes [6–13].
Ühtegi neist mehhanismidest ei ole kindlaks määratud kui peamist rada, mis mõjutab inimeste und, ning unealased kliinilised tulemused olid ebajärjekindlad.
Kas DSIP seondub GABA retseptoritega?
DSIP tugevdas GABA poolt aktiveeritud voolu rottide hipokampuse ja väikeaju neuronites [6].
See tulemus ei tõesta siiski, et DSIP seondub otseselt kindla GABA-retseptoriga. Samuti ei kinnita see, et DSIP toimib nagu bensodiasepiinid või muud GABA-ergilised ravimid.
Kas DSIP mõjutab glutamaati või NMDA-retseptoreid?
Rottide neuronitel ja sünaptosomidel läbi viidud katsed näitasid muutusi glutamaadist sõltuva ergastuse, NMDA-ga seotud potentsialiseerumise ja kaltsiumi sidumise osas [6,7].
Need prekliinilised tähelepanekud toetavad võimalust stimuleeriva signaaliedastuse moduleerimiseks, kuid ei kinnita NMDA-blokeeriva toime kliinilist kasulikkust inimestel.
Kas DSIP alandab kortisooli taset?
Praeguste tõendite põhjal ei ole seda võimalik ette näha.
Väikesemahulised uuringud inimestega ja loomadel läbi viidud stressikatsed viitavad sellele, et DSIP võib mõjutada ACTH, kortisooli või kortikosterooni reguleerimist. Need uuringud ei kinnita siiski, et DSIP oleks usaldusväärne meetod kortisoolitaseme alandamiseks [11–13].
Milline on peptiidi DSIP poolestusaeg?
DSIP-i valideeritud poolestusaega inimese plasmas ei ole kindlaks määratud.
Sageli tsiteeritud väärtus umbes 15 minutit pärineb uuringutest, milles uuriti trüptofaani proteolüütilist lagundamist aju lõikmetes või homogenaatides, mitte aga DSIP-i farmakokineetilise eliminatsiooni mõõtmistest inimestel [3].
Miks võib DSIP-i toime kesta kauem kui selle lagunemisaeg?
Peptiid võib käivitada edasisi neuronaalseid või hormonaalseid protsesse, mis jätkuvad ka pärast algse molekuli lagunemist või eemaldamist.
Seondumine suuremate molekulidega, jaotumine kudedesse, testide ristreaktiivsus ning tuvastatavate või bioloogiliselt aktiivsete fragmentide esinemine võivad samuti põhjustada erinevusi mõõdetud DSIP-sarnase immunoreaktiivsuse ja tegeliku tervete vabade DSIP-molekulide kontsentratsiooni vahel.
Milline on DSIP-i molekulmass?
Modifitseerimata vaba peptiidi ligikaudne molekulmass on 848,8 g/mol ja molekulvalem C35H48N10O15 [14].
Soolade vormid, vastioonid, hüdratatsioon, isotoopmärgistamine või fosforüülimine võivad muuta molekulvalemit või mõõdetud massi.
Milline on DSIP-i CAS-number?
CAS-number 62568-57-4 omistatakse tavaliselt emideltidile või vabale DSIP-ile.
Kataloogis esitatud andmeid tuleb siiski kontrollida täpse keemilise vormi osas, kuna vaba peptiid, atsetaatvormid, modifitseeritud analoogid ja analüütilised standardid ei ole automaatselt samaväärsed.
Milline on DSIP-i aminohapete järjestus?
DSIP-järjestus on Trp–Ala–Gly–Gly–Asp–Ala–Ser–Gly–Glu, lühendatult WAGGDASGE [1].
Tegemist on nonapeptiidiga, mis sisaldab seriinit 7. positsioonil.
Mis on fosfo-DSIP?
Fosfo-DSIP, P-DSIP või DSIP-P on Ser7-l fosforüülitud DSIP-vorm.
Valitud in vitro- ja loomkatsetes on täheldatud erinevusi P-DSIP-i ja natiivse DSIP-i vahel seoses lagunemise, termoregulatsiooni, ööpäevase aktiivsuse ja unega seotud mõjudega [9,10,16–19].
Kas P-DSIP on parem kui algupärane DSIP?
Seda ei ole inimeste puhul kinnitatud.
P-DSIP näitas suuremat aktiivsust ühes rottidel läbi viidud uneuuringus, kus ravimit manustati tsentraalselt, kuid selle toime varieerus sõltuvalt annusest ja katsemudelist [16]. Puuduvad asjakohased otsesed kliinilised uuringud inimestel, mis näitaksid suuremat tõhusust või ohutust.
Kas DSIP on endogeenne hormoon?
DSIP-ile sarnast immunoreaktiivsust on tuvastatud mitmes kudedes ja kehavedelikes, kuid selle endogeenne eelkäija, sünteesitee, retseptor ja bioloogiline olemus ei ole veel täielikult selgunud.
DSIP-i nimetamine täielikult iseloomustatud inimhormooniks läheks seega olemasolevatest tõenditest kaugemale [2–4].
Vastutusnõue
Sisu on ainult hariduslik ja teaduslik-informatiivne. See ei kujuta endast meditsiinilist nõuannet, diagnoosi, ravi- ega annustamisjuhiseid ega soovitusi DSIP-i kasutamiseks.
Delta-une esile kutsuv peptiid (DSIP, emideltide) ja fosfo-DSIP ei ole heaks kiidetud Ameerika Ühendriikide Toidu- ja Ravimiameti (FDA) poolt, Euroopa Ravimiameti (EMA) ega Suurbritannia Ravimite ja Tervishoiutoodete Reguleerimisameti (MHRA) poolt heaks kiidetud unetuse raviks, kortisoolitaseme alandamiseks, stressi raviks ega muudeks käesolevas artiklis käsitletud kasutusaladeks.
Kättesaadavad andmed on piiratud ja pärinevad peamiselt loomkatsetest, ex vivo- ja in vitro-uuringutest, mehhanistilistest uuringutest ning väikese ulatusega varasematest inimkatsetest. Artikkel ei sisalda annustamis-, lahustamis-, süstimise ega iseseisva kasutamise juhendit.
Viited
[1] Schoenenberger, G. A., Maier, P. F., Tobler, H. J., Wilson, K. ja Monnier, M. (1978). Delta-EEG-d (uni) indutseeriv peptiid (DSIP). XI. Nonapeptiidi aminohapete analüüs, järjestus, süntees ja aktiivsus. Pflügeri arhiiv, 376(2), 119–129. https://doi.org/10.1007/BF00581575
[2] Kovalzon, V. M., & Strekalova, T. V. (2006). Delta-une esile kutsuv peptiid (DSIP): endiselt lahendamata mõistatus. Journal of Neurochemistry, 97(2), 303–309. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2006.03693.x
[3] Schoenenberger, G. A. (1984). Delta-une tekitava peptiidi (DSIP) iseloomustus, omadused ja mitmemõõtmelised funktsioonid. „European Neurology”, 23(5), 321–345. https://doi.org/10.1159/000115711
[4] Graf, M. V. ja Kastin, A. J. (1986). Delta-une esile kutsuv peptiid (DSIP): ülevaade. Peptiidid, 7(6), 1165–1187. https://doi.org/10.1016/0196-9781(86)90148-8
[5] Huang, J. T., & Lajtha, A. (1978). Unet tekitava nonapeptiidi lagunemine roti ajus: võrdlus enkefalini lagunemisega. „Research Communications in Chemical Pathology and Pharmacology”, 19(2), 191–199. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25463/
[6] Grigoriev, V. V., Ivanova, T. A., Kustova, E. A., Petrova, L. N., Serkova, T. P. ja Bachurin, S. O. (2006). Delta-une esilekutsuva peptiidi mõju presünaptilisele ja postsünaptilisele glutamaadile ning postsünaptilistele GABA-retseptoritele rottide ajukoore, hipokampuse ja väikeaju neuronites. „Bulletin of Experimental Biology and Medicine”, 142(4), 444–446. https://doi.org/10.1007/s10517-006-0323-9
[7] Umriukhin, P. E. (2002). Delta-une esile kutsuv peptiid blokeerib glutamaadi ergutavat mõju rottide aju neuronitele. „Bulletin of Experimental Biology and Medicine”, 134(1), 5–7. https://doi.org/10.1023/A:1020679815690
[8] Tsunashima, K., Kato, N., Masui, A. ja Takahashi, K. (1994). Delta-une esile kutsuva peptiidi (DSIP) mõju serotoniinergiliste agonistide poolt rottidel esile kutsutud keha (südame) temperatuuri muutustele. Peptiidid, 15(1), 61–65. https://doi.org/10.1016/0196-9781(94)90171-6
[9] Tsunashima, K., Masui, A. ja Kato, N. (1990). Delta-une indutseeriva peptiidi (DSIP) ja fosforüülitud DSIP-i (P-DSIP) mõju apomorfiini poolt indutseeritud hüpotermiale rottidel. Brain Research, 510(1), 171–174. https://doi.org/10.1016/0006-8993(90)90748-Z
[10] Graf, M., Christen, H. ja Schoenenberger, G. A. (1982). DSIP/DSIP-P ja rottide tsirkadiaanne motoorne aktiivsus pideva valguse tingimustes. Peptiidid, 3(6), 1053–1057. https://doi.org/10.1016/0196-9781(82)90161-9
[11] Chiodera, P., Volpi, R., Capretti, L., Giacalone, G., Caffarri, G., Davoli, C., Nigro, E., & Coiro, V. (1994). Delta-une esile kutsuva peptiidi erinevad mõjud arginiin-vasopressiini ja ACTH sekretsioonile tervetel meestel. Hormone Research, 42(6), 267–272. https://doi.org/10.1159/000184207
[12] Lesch, K. P., Widerlöv, E., Ekman, R., Laux, G., Schulte, H. M., Pfüller, H., & Beckmann, H. (1988). Delta-une esile kutsuv peptiidi reaktsioon inimese kortikotropiini vabastavale hormoonile (CRH) raske depressiooni korral: võrdlus CRH-st tingitud kortikotropiini ja kortisooli sekretsiooniga. Biological Psychiatry, 24(2), 162–172. https://doi.org/10.1016/0006-3223(88)90271-5
[13] Iukhananov, R. Iu., Rozhanets, V. V., Mikhaleva, I. I. ja Maĭskiĭ, A. I. (1990). Delta-une esile kutsuva peptiidi stressi vastu kaitsva toime mehhanismi analüüs. ’Eksperimentaalbioloogia ja meditsiini bülletään”, 109(1), 46–47. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2159352/
[14] Riiklik Biotehnoloogia Teabe Keskus. (2026). PubChemi ühendi kokkuvõte CID 68816 kohta, delta-une tekitav peptiid. PubChem. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/68816
[15] Mendzheritskii, A. M., Lysenko, A. V., Uskova, N. I., & Mikhaleva, I. I. (1997). Uuringud delta-une esile kutsuva peptiidi antikonvulsantse toime mehhanismi kohta kõrgenenud hapnikurõhu tingimustes. Neuroteadus ja käitumisfüsioloogia, 27, 329–333. https://doi.org/10.1007/BF02461934
[16] Kimura, M., & Inoué, S. (1989). DSIP-i fosforüülitud analoog soodustab aeglase lainega und ja paradoksaalset und vabalt liikuvatel rottidel. „Psychopharmacology”, 97(1), 35–39. https://doi.org/10.1007/BF00443409
[17] Nakagaki, K., Ebihara, S., Usui, S., Honda, Y., & Takahashi, Y. (1988). Une soodustav toime pärast delta-une indutseeriva peptiidi (DSIP-P) fosforüülitud analoogi intratserebroventrikulaarset süstimist rottidel. Neuroscience Letters, 91(2), 160–164. https://doi.org/10.1016/0304-3940(88)90761-6
[18] Graf, M. V., Saegesser, B. ja Schoenenberger, G. A. (1987). Delta-une esile kutsuva peptiidi (DSIP) ja kahe analoogi lagunemine ja agregatsioon plasmas ja seerumis. Peptiidid, 8(4), 599–603. https://doi.org/10.1016/0196-9781(87)90031-3
[19] Nakamura, A., & Shiomi, H. (1991). Delta-une esile kutsuva peptiidi (DSIP) fosforüleerimine kaseiinkinaasi II poolt in vitro. Peptiidid, 12(6), 1375–1377. https://doi.org/10.1016/0196-9781(91)90222-B