DSIP:n vaikutusmekanismi: puoliintumisaika, kortisoli, rakenne ja fosfo-DSIP

Delta-unihormoni (DSIP), joka tunnetaan myös nimellä emideltidi, vaikuttaa ilmeisesti useisiin hermosto- ja neuroendokriinisiin järjestelmiin sen sijaan, että se toimisi yhden vahvistetun reseptorin kautta. Sen tarkka vaikutusmekanismi on kuitenkin edelleen selittämätön, ja suurin osa sen biologisia reittejä koskevista tiedoista on peräisin eläin-, kudos- tai solututkimuksista.

DSIP on yhdeksästä aminohaposta koostuva peptidi, joka tunnistettiin ensimmäisen kerran kokeissa, joissa tutkittiin kanien aivojen laskimoverta, jota oli otettu unen aikana. Sen nimi viittaa siihen, että se toimii eräänlaisena unisignaalina. Myöhemmät tutkimukset ovat kuitenkin liittäneet DSIP:n stressireaktioihin, aivolisäkkeen hormonien eritykseen, vuorokausirytmiin, GABA- ja glutamaattisignalointiin, monoamiineihin sekä opioidirakenteeseen liittyviin prosesseihin. Nämä tulokset ovat johtaneet useisiin mahdollisiin mekanistisiin selityksiin, mutta mikään niistä ei anna kattavaa ja kliinisesti vahvistettua kuvaa DSIP:n vaikutuksesta ihmisillä [1–4].

Epävarmuus ulottuu mekanismia koskevien puuttuvien yksityiskohtien ulkopuolelle. Tutkijat eivät ole tunnistaneet DSIP:lle ainutlaatuista, korkean affiniteetin omaavaa reseptoria, perinteistä esigeeniä, joka olisi yksiselitteisesti vastuussa vapaan nonapeptidin tuotannosta, eivätkä johdonmukaista riippuvuussuhdetta tietyn pitoisuuden ja tietyn vaikutuksen välillä ihmisillä. Mittaukset, joita kutsutaan „DSIP:n kaltaiseksi immunoreaktiivisuudeksi”, voivat havaita myös suurempiin molekyyleihin sitoutunutta peptidiä tai rakenteeltaan samankaltaista ainetta, eivätkä pelkästään vapaata, ehjää DSIP:tä. Tästä syystä on tärkeää tehdä ero kemiallisen identiteetin, suoraan mitattujen kokeellisten vaikutusten, ihmisillä tehtyjen neuroendokriinisten havaintojen ja laajempien mekanististen hypoteesien välillä.

Miten DSIP toimii?

Perustelluin tulkinta on, että DSIP voi toimia kontekstista riippuvaisena neuromodulaattorina. Neuromodulaattorin ei tarvitse aktivoida yhtä reseptoria ja aiheuttaa yhtä ennustettavaa reaktiota. Sen sijaan se voi muokata tapaa, jolla hermosolupiirit reagoivat olemassa oleviin estäviin, kiihottaviin, hormonaalisiin ja vuorokausirytmiin liittyviin signaaleihin. Tällainen selitys vastaa paremmin saatavilla olevaa kirjallisuutta kuin DSIP:n kuvaaminen perinteisenä unilääkkeenä.

Kokeellisissa tutkimuksissa DSIP:n on havaittu liittyvän muutoksiin hermosolujen aktiivisuudessa, GABA:n aktivoimissa virroissa, glutaminaatti- ja NMDA-signalointijärjestelmissä, monoamiinien aktiivisuudessa, aivolisäkkeen hormonien erityksessä, stressiin liittyvien geenien ilmentymisessä sekä vuorokausirytmiin liittyvässä liikkumisaktiivisuudessa [3–9]. Näiden vaikutusten suunta ja voimakkuus riippuvat usein lajista, annoksesta, antoreitistä, vuorokaudenajasta, lähtötason stressistä sekä tietystä aivoalueesta tai tutkittavasta kokeellisesta mallista. Aikaisemmissa tutkimuksissa on kuvattu myös epälineaarisia annos–vaste-suhteita tai käänteisen kellonmuotoisia käyriä. Näissä kokeissa väliannos aiheutti toisinaan vaikutuksen, kun taas sitä pienemmät ja suuremmat annokset eivät sitä aiheuttaneet [3,10].

Nämä havainnot eivät viittaa mihinkään yksittäiseen molekyylitason kohteeseen. Ei ole olemassa tunnustettua näyttöä siitä, että DSIP toimisi tietyn „DSIP-reseptorin” suorana agonistina tai antagonistina. Väitteet, joiden mukaan DSIP toimisi yksinomaan GABA:n, serotoniinin, dopamiinin, NMDA-reseptorien, kortisolin alentamisen tai opioidireseptorijärjestelmän kautta, menevät siten saatavilla olevien tietojen ulkopuolelle. Jokainen näistä reiteistä edustaa kokeellista havaintoa tai ehdotettua välittäjämekanismia, ei kuitenkaan täydellistä selitystä DSIP:n vaikutukselle ihmisillä.

DSIP:n aminohapposekvenssi ja molekyylirakenne

DSIP on nonapeptidi, mikä tarkoittaa, että se koostuu yhdeksästä aminohappojäämästä, jotka on yhdistetty peptidisidoksilla. Vapaan peptidin määritelty sekvenssi on:

• H–Trp–Ala–Gly–Gly–Asp–Ala–Ser–Gly–Glu–OH

Sekvenssin yhden litran merkintä on:

• WAGGDASGE

N-pää alkaa tryptofaanilla, kun taas C-pää päättyy glutamiinihappoon. Serini sijaitsee asemassa 7 ja on erityisen tärkeä fosfo-DSIP:n kannalta, koska sen hydroksyylinen sivuketju voi fosforyloitua. Alustavat sekvenssitutkimukset ovat myös osoittaneet, että rakenteelliset yksityiskohdat voivat vaikuttaa aktiivisuuteen. Synteettinen DSIP lisäsi delta- ja univaiheiden aktiivisuutta EEG:ssä kanimallissa, kun taas tutkittavat fragmentit, sekvenssimuunnellut analogit ja beeta-aspartyyli-isomeeri osoittivat vähäisempää aktiivisuutta tai olivat inaktiivisia samoissa koeolosuhteissa [1]. Tämä osoittaa rakenne–aktiivisuus-suhteen alkuperäisessä eläinkokeessa, mutta ei vahvista ihmiselle spesifisen DSIP-reseptorin olemassaoloa.

Muuttamattoman vapaan DSIP:n osalta PubChem-tietokanta ilmoittaa molekyylikaavan C35H48N10O15, arvioidun molekyylimassan 848,8 g/mol sekä PubChem Compound ID -tunnisteen 68816 [14]. CAS-numero 62568-57-4 liitetään yleisesti emideltidiin tai vapaaseen DSIP:hen. CAS-numero, kemian tietokannan tunniste tai kansainvälinen yleisnimi viittaavat kuitenkin tiettyyn kemialliseen aineeseen. Ne eivät vahvista sääntelyviranomaisten hyväksyntää, kliinistä tehokkuutta, puhtautta tai vastaavuutta vapaan DSIP:n ja sen suolamuodon välillä.

Tekstimuotoinen rakennekaavio

DSIP-peptidin rakenne voidaan esittää ilman, että annetaan ymmärtää, että sillä olisi yksi vakiintunut, biologisesti aktiivinen kolmiulotteinen konformaatio:

Tasomainen sekvenssikaavio on tieteellisesti tarkoituksenmukaisempi kuin yhden tarkasti määritellyn „molekyylimallin” esittäminen biologisesti aktiivisena DSIP-muotona. Lyhyet peptidit esiintyvät liuoksessa dynaamisina joukkoina erilaisia konformaatioita. Niiden konformaatiokäyttäytyminen voi vaihdella pH:n, ionivahvuuden, liuottimen, kalvojen, sitoutumiskumppaneiden, fosforylaation ja pitoisuuden mukaan. Reseptoriin sitoutuneen DSIP:n lopullista rakennetta, joka vahvistaisi yhden aktiivisen kolmiulotteisen konformaation, ei ole määritetty.

Myös ilmoitettu molekyylimassa vaatii asianmukaista kontekstia. Arvo noin 848,8 g/mol viittaa neutraaliin, modifioimattomaan peptidiin, jota edustaa kaava C35H48N10O15. Asetaattisuolat, hydratoituneet muodot, vastionit, fosforylaatio, isotooppimerkinnät ja muut modifikaatiot voivat muuttaa molekyylikaavaa tai mitattua molekyylimassaa. Kaupallisessa pullossa ilmoitettu määrä milligrammoina ei vahvista tarkkaa kemiallista muotoa eikä siinä olevan ehjän, aktiivisen peptidin määrää.

Ehdotetut hermosolujen ja neuroendokriiniset mekanismit

DSIP:tä koskevat tutkimukset kattavat useita biologisen organisaation tasoja, eristettyjen hermosolujen sähköisistä vasteista kokonaisen eläimen stressireaktioihin. Näitä eri tasoja ei pidä yhdistää yhdeksi reitiksi. Elektrofysiologinen koe voi osoittaa, että DSIP muokkaa hermosolujen vastetta kontrolloiduissa olosuhteissa, mutta se ei sinänsä voi vahvistaa, että sama mekanismi aiheuttaa unen, alentaa kortisolitasoa tai parantaa kliinistä tilaa.

Yksi mekanistisen tutkimuksen pääalueista koskee estävän ja kiihottavan signalointin välistä tasapainoa. Rottien hippokampuksen ja pikkuaivojen neuroneissa DSIP voimisti annoksesta riippuvaisesti GABA:n, aivojen tärkeimmän estävän välittäjäaineen, aktivoimia virtoja. Aivokuoren ja hippokampuksen preparaateissa DSIP esti myös NMDA:n aktivoimaa potentiaalisointia. Aivokuoren synaptosomeja hyödyntävät kokeet viittasivat lisäksi NMDA:han liittyvän presynaptisen kalsiumin takaisinoton modulointiin [6]. Erillisissä kokeissa rotan hermosoluilla havaittiin, että DSIP vähensi glutaminaanin aiheuttamia kiihottavia vaikutuksia [7]. Yhteenvetona nämä tulokset tukevat mahdollisuutta, että ne johtavat hermosolujen herkkyyden vähenemiseen. Ne eivät kuitenkaan osoita, että DSIP sitoutuisi suoraan GABA-A- tai NMDA-reseptoreihin ihmisillä saavutettavissa olevissa pitoisuuksissa.

Eläimillä tehdyt kouristuskohtausten ja stressin tutkimukset ovat yleisesti ottaen yhdenmukaisia tämän jarrutuksen ja kiihottumisen välisen tasapainomallin kanssa. Korkeassa happipaineessa DSIP:n antaminen rotille johti korkeampiin GABA- ja homokarnosiinipitoisuuksiin aivokuoressa sekä matalampiin glutaminaatti- ja asparaginaattipitoisuuksiin [15]. Kyseessä oli biokemiallinen havainto, joka perustui erikoistuneeseen eläinperäiseen kohtausmalliin. Sitä ei voida suoraan tulkita väitteiksi, joiden mukaan DSIP olisi GABA-erginen lääke, NMDA-antagonisti tai ihmisille tarkoitettu kouristusten estolääke.

Myös monoaminergisiä mekanismeja tutkittiin. Rotilla tehdyssä lämmönsäätelyä koskevassa kokeessa DSIP:n vaikutus serotoniiniagonistin aiheuttamiin lämpötilan muutoksiin modifioitui farmakologisella salpauksella. Tutkijat ehdottivatkin 5-HT1A-reseptoriin liittyvän mekanismin mahdollista osuutta [8]. DSIP ja fosforyloitu DSIP muuttivat myös apomorfiinin aiheuttamaa hypotermiaa, kun taas haloperidoli antagonisoi molempia vaikutuksia. Tämä viittasi yhteyteen dopaminergiseen signalointiin tässä nimenomaisessa lämmönsäätelymallissa [9]. Nämä tutkimukset osoittavat tiettyjen eläinreaktioiden riippuvuuden tietyistä reiteistä, mutta eivät vahvista, että DSIP olisi serotoniini- tai dopamiinireseptorien agonisti.

DSIP:n endogeeninen biologia on edelleen varsin epäselvä. DSIP:n kaltaista immunoreaktiivisuutta on havaittu aivoissa, aivolisäkkeessä, perifeerisissä kudoksissa, plasmassa, aivo-selkäydinnesteessä, virtsassa ja maidossa. Osa tästä immunoreaktiivisesta aineesta näyttää olevan sitoutunut suurempiin molekyyleihin. Vasta-aineisiin perustuvilla menetelmillä ei aina pystytä erottamaan ehjää vapaata DSIP:tä sitoutuneesta peptidistä, esiasteen kaltaisesta aineesta tai ristireagoivista sekvensseistä. Katsauksissa DSIP:tä onkin kuvattu peptidijärjestelmäksi, jota ei vielä täysin tunneta, eikä hormoniksi, jonka geeni, reseptori, synteesireitti ja takaisinkytkentämekanismi olisi täysin karakterisoitu [2–4].

DSIP, ACTH ja kortisoli

DSIP:tä on tutkittu potentiaalisena hypotalamus–aivolisäke–lisämunuaisakselin, yleisesti HPA-akseliksi kutsutun, säätelijänä. Klassisessa stressivasteessa hypotalamus vapauttaa kortikoliberiiniä (CRH). CRH stimuloi aivolisäkettä erittämään adrenokortikotrooppista hormonia (ACTH), ja ACTH puolestaan stimuloi lisämunuaiskuorta tuottamaan kortisolia ihmisillä tai pääasiassa kortikosteronia rotilla. DSIP:hen liittyviä vaikutuksia on havaittu useissa tämän järjestelmän vaiheissa, mutta ne eivät vahvista, että DSIP olisi aine, joka luotettavasti alentaa kortisolitasoa.

Pienessä kliinisessä tutkimuksessa tutkittiin ACTH:n ja arginiinivasopressiinin vasteita terveillä miehillä. DSIP:tä annettiin infuusiona kahdeksalle osallistujalle yhden tutkimusvaiheen aikana, kun taas seitsemän muuta osallistujaa otettiin mukaan muissa aikaväleissä. DSIP alensi merkitsevästi ACTH:n pitoisuutta veressä, mutta se ei vaikuttanut vasopressiinin peruspitoisuuteen eikä sen vasteeseen osmoottisiin ja ortostaattisiin ärsykkeisiin [11]. Tämä on suora neuroendokriininen näyttö, joka on peräisin ihmisillä tehdystä tutkimuksesta. Koe oli kuitenkin pienimuotoinen ja luonteeltaan fysiologinen. Siinä ei osoitettu terapeuttista vaikutusta kortisoliin, pitkäaikaisia hyötyjä, kliinistä tehokkuutta eikä nykyisten ihonalais- tai nenän kautta annettavien DSIP-valmisteiden turvallisuutta.

Toisessa ihmisillä tehdyssä tutkimuksessa suoritettiin CRH-stimulaatiotesti 12:lle vakavasta masennuksesta kärsivälle henkilölle ja 12:lle asianmukaisesti valitulle verrokkiryhmän jäsenelle. DSIP:n ja kortisolin peruspitoisuudet korreloivat keskenään ja olivat korkeammat masennuksesta kärsivillä osallistujilla. Myös CRH:n antamisen jälkeiset DSIP-vasteet erosivat toisistaan ryhmien välillä. Tutkijat katsoivat näiden tulosten tukevan DSIP:n mahdollista moduloivaa roolia HPA-akselin säätelyssä [12]. Koska kyseessä oli kuitenkin biomarkkereita ja ärsykkeeseen annettuja vasteita koskeva tutkimus, se ei osoita, että DSIP:n antaminen alentaisi kortisolitasoa tai parantaisi masennusta.

Eläinkokeista saadut tiedot riippuvat vastaavasti koeolosuhteista. Pitkäkestoisen liikkumattomuuden aiheuttaman stressin alaisina olleilla rotilla ACTH:n, kortikosteronin ja beeta-endorfiinin pitoisuudet nousivat. DSIP:n antaminen vähensi osittain kortikosteronin nousua, mutta ei johtanut kaikkien mitattujen hormonien yksinkertaiseen estymiseen [13]. Muut kokeet viittasivat siihen, että DSIP:n vaikutukset hermosoluihin riippuivat kortikosteroidien lähtöpitoisuuksista ja tulivat selvemmin esiin stressiä aiheuttavissa olosuhteissa. Tällainen malli sopii paremmin tilaan perustuvaan säätelyyn kuin yleispätevään kortisolin estomekanismiin.

Tästä syystä väite „DSIP alentaa kortisolia” on liian kategorinen. Tarkempi johtopäätös on, että ihmisillä ja eläimillä tehtyjen tutkimusten rajalliset tiedot viittaavat DSIP:n vuorovaikutukseen HPA-akselin säätelyssä, mukaan lukien ACTH:n ja kortikosteroidien vasteet, mutta ei ole olemassa validoitua kliinistä protokollaa, joka osoittaisi ennustettavaa kortisolin laskua. Kortisoli noudattaa myös voimakasta vuorokausirytmiä, ja sen pitoisuuteen vaikuttavat sairaudet, unenpuute, ruokailu, fyysinen aktiivisuus, lääkkeet sekä näytteenotto-olosuhteet. Yksittäinen kortisolimittaus vaatii siis asianmukaista kontekstia.

DSIP ja unen säätelyreitit

DSIP sai nimensä havaittujen kokeellisten fenotyyppien perusteella, ei tietyn reseptorireitin löytämisen seurauksena. Alkuperäisissä kaniineilla tehdyissä kokeissa käytettiin sähköisesti indusoidun unen aikana kerättyä materiaalia, ja osoitettiin, että eristetty ja myöhemmin synteettisesti valmistettu nonapeptidi lisäsi delta-aivoaaltojen ja unispindeleiden aktiivisuutta EEG:ssä kammion sisäisen annon jälkeen [1]. Myöhemmät kokeet tuottivat vaihtelevia tuloksia, jotka riippuivat lajista, antoreitistä, annoksesta ja hoito-ohjelmasta. Tämä epäjohdonmukaisuus on yksi syy siihen, miksi DSIP:n ehdotettua roolia yleispätevänä endogeenisenä unitekijänä pidetään edelleen kiistanalaisena [2–4].

Useat mekanismit saattaisivat mahdollisesti yhdistää DSIP:n unen säätelyyn. GABA:han liittyvän eston lisääntyminen yhdistettynä glutamiiniin ja NMDA:han liittyvän herätteen vähenemiseen saattaisi rajoittaa hermosolujen herätettä tietyissä piireissä [6,7]. Serotoniini- ja dopamiinijärjestelmien aktiivisuuden muutokset voisivat vaikuttaa unen ja valveillaolon välisiin siirtymiin, lämmönsäätelyyn sekä vuorokausirytmiin liittyviin käyttäytymisiin [8–10]. HPA-akselin modulointi voisi välillisesti vaikuttaa uneen tilanteissa, joissa stressijärjestelmän aktiivisuus on kohonnut [11–13]. Mitään näistä reiteistä ei kuitenkaan ole vahvistettu pääasialliseksi mekanismiksi, joka selittäisi DSIP:n toistuvan vaikutuksen ihmisten uneen.

Eläinkokeet viittaavat myös siihen, että annosteluajankohta ja altistumismalli voivat vaikuttaa vasteeseen. Toistuva annostelu muutti vuorokausirytmiin liittyvää liikkumisaktiivisuutta jatkuvassa valaistuksessa, ja luonnollinen DSIP ja P-DSIP aiheuttivat erilaisia malleja [10]. Rotilla tehdyissä unitutkimuksissa fosforyloitu analogi lisäsi sekä hidasaaltounaa että REM-unta keskushermostoon annosteltuna, vaikka tehokkaiden annosten alue oli epälineaarinen [16,17]. Nämä tulokset voivat auttaa muodostamaan hypoteeseja vuorokausirytmin säätelystä ja unen rakenteesta, mutta ne eivät todista, että perifeerinen antaminen ihmisillä johtaisi samoihin aivoalueisiin tai aiheuttaisi samoja vaikutuksia.

Ihmisillä tehdyt unettomuustutkimukset eivät ole osoittaneet johdonmukaisesti voimakkaita vaikutuksia. Joissakin pienissä kokeissa havaittiin muutoksia uniin liittyvissä parametreissa, mutta kontrolloiduissa tutkimuksissa havaittiin yleensä heikkoja, vaihtelevia tai kliinisesti rajallisia hyötyjä. Siksi, vaikka DSIP muokkaisikin estämiseen, stressiin tai vuorokausirytmiin liittyviä hermoratoja, mekanistiset tulokset eivät ole johtaneet vakiintuneeseen unettomuuden hoitomenetelmään.

Mitä tiedetään DSIP:n puoliintumisajasta?

Ihmisillä ei ole määritetty luotettavasti vahvistettua DSIP:n eliminaation puoliintumisaikaa, jonka perusteella voitaisiin luotettavasti määrittää lääkkeen kliininen vaikutusaika, kertyminen tai annostelutiheys.

Usein mainittu arvo, noin 15 minuuttia, on peräisin aivoleikkeillä tai aivojen homogenaateilla tehdyistä proteolyyttistä hajoamista koskevista kokeista. Näissä kokeissa mitattuna päätepisteenä oli N-terminaalisen tryptofaanin poistuminen [3]. Kyseessä on kudoksen hajoamisen mittaus in vitro -olosuhteissa, ei nykyaikainen farmakokineettisen puoliintumisajan mittaus ihmisillä laskimonsisäisen annon jälkeen.

Aikaisemmat tutkimukset, joissa on käytetty rotan aivojen homogenaatteja, osoittavat saman eron. 7,5 minuutin inkuboinnin jälkeen 2,5% aivohomogenaatin kanssa vapautui noin 30% N-terminaalista tryptofaania sisältävää DSIP:tä. Hajoamisnopeus vaihteli kokeellisten olosuhteiden ja kehitysvaiheen mukaan [5]. Tällainen testi osoittaa alttiuden entsymaattiselle pilkkoutumiselle. Se ei mittaa suoraan imeytymistä, jakautumista, plasman puhdistumaa, kudoksiin sitoutumista, munuaisten kautta tapahtuvaa erittymistä eikä vaikutusaikaa elävässä ihmisorganismissa.

Veren kanssa tehdyt inkubaatiotutkimukset osoittivat vastaavasti, että DSIP:n hajoaminen riippui ajasta, lämpötilasta ja lajista. Natiivinen DSIP hajoaa suhteellisen nopeasti ihmisen tai rotan verivalmisteissa muodostaen tuotteita, jotka ovat tyypillisiä N-terminaalisen tryptofaanin poistumiselle. Merkityt fosforyloidut tai N-päästä modifioidut analogit hajoivat hitaammin ja muodostivat komplekseja tai aggregaatteja, jotka saattoivat pidentää ehjän aineen näennäistä läsnäoloa [18]. Kyseessä olivat biostabiilisuustutkimukset, eivät validoidut farmakokineettiset tutkimukset ihmisillä.

Tämä ero selittää, miksi termejä „puoliintumisaika” ja „vaikutuksen kesto” ei pidä käyttää keskenään synonyymeinä. Peptidi voi kadota nopeasti plasmassa kiertävästä vapaasta fraktiosta, mutta samalla käynnistää jatkosignaloinnin, joka kestää huomattavasti pidempään. Toisaalta immunoreaktiivinen aine voi jäädä havaittavaksi, koska se on sitoutunut kantajaan tai koska mittaus kattaa samankaltaisia fragmentteja, vaikka ne eivät olekaan biologisesti ekvivalentteja ehjän vapaan DSIP:n kanssa.

Julkaistut tiedot eivät tarjoa luotettavia arvoja lopullisesta puoliintumisajasta, biologisesta hyötyosuudesta, jakautumistilavuudesta, puhdistumasta tai altistuksesta ihmisillä nenän kautta tai ihon alle annostelun jälkeen.

Aineenvaihdunta, hajoaminen ja farmakokineettinen epävarmuus

N-terminaalinen tryptofaani näyttää olevan tärkeä varhainen pilkkoutumiskohta useissa DSIP:n hajoamista koskevissa kokeissa. Kudoksissa ja veressä esiintyvät peptidaasit voivat poistaa aminohappotähteitä tai katkaista peptidisidoksia, jolloin syntyy fragmentteja, jotka voivat olla inaktiivisia, osoittaa erilaista aktiivisuutta tai olla edelleen havaittavissa tietyillä analyysimenetelmillä. Mitattuun hajoamisnopeuteen voivat vaikuttaa lämpötila, pH, entsyymipitoisuus, laji, biologinen matriisi ja peptidin modifikaatio [3,5,18].

Proteiineihin sitoutuminen ja aggregaatio vaikeuttavat tulkintaa entisestään. Aikaisemmat tutkimukset ovat viitanneet siihen, että DSIP:n kaltainen endogeeninen immunoreaktiivisuus voi liittyä suurempiin kantajaproteiineihin, jotka mahdollisesti suojaavat peptidiä nopealta proteolyyttiseltä hajoamiselta [3]. Myös modifioidut analogit muodostivat komplekseja ja hajoivat hitaammin in vitro [18]. Tämän seurauksena kokonaisimmunoreaktiivisuutta mittaava testi voi antaa erilaisen tuloksen kuin analyyttinen menetelmä, joka mittaa nimenomaan ehjää, vapaata DSIP:tä.

Eläimillä ja in vitro -endoteelisolu-malleissa tehdyt veri-aivoesteen tutkimukset viittasivat siihen, että DSIP:tä pääsee läpäisemään jossain määrin. Kuljetusta koskevat tulokset eivät kuitenkaan tarkenna, kuinka suuri osa nykyisestä nenäsumutteena tai injektiona annettavasta tuotteesta saavuttaa hermosolut ihmisillä. Annostelutavasta riippuva imeytyminen, aineenvaihdunta limakalvoissa, perifeerinen sitoutuminen, munuaisten kautta tapahtuva erittyminen ja paikallinen hajoaminen kudoksissa ovat edelleen riittämättömästi kuvattuja. Väitteet, joiden mukaan nenän kautta annettava DSIP „välttää” hajoamisen kokonaan tai kuljettaa tietyn osan aineesta suoraan aivoihin, eivät saa tukea asianmukaisista farmakokineettisistä tutkimuksista.

Nämä farmakokineettiset epävarmuustekijät estävät myös tieteellisesti luotettavan altistumisen muuntamisen laskimon sisäisen, ihonalaisen, nenän kautta annettavan ja suun kautta otettavan annostelun välillä. Eri antoreiteillä annetut identtiset määrät eivät välttämättä johda vastaaviin pitoisuuksiin veressä tai aivojen altistumiseen. Kirjallisuuden perusteella ei siis voida perustella kliinistä annostelusuunnitelmaa noin 15 minuutin in vitro -hajoamisen perusteella.

Mikä on fosfo-DSIP tai P-DSIP?

Fosfo-DSIP, joka tunnetaan myös nimellä P-DSIP tai DSIP-P, on DSIP:n fosforyloitu muoto, jossa seriinijäännös asemassa 7 sisältää fosfaattiryhmän.

Fosforylaatio lisää ylimääräisen negatiivisesti varautuneen kemiallisen ryhmän ja voi muuttaa peptidin konformaatiota, sen alttiutta entsyymeille, sitoutumisominaisuuksia, aggregaatiota sekä biologista käyttäytymistä. P-DSIP:tä ei siis pidä käsitellä pelkästään natiivin DSIP:n toisena nimityksenä.

Immunokemiallisissa tutkimuksissa tunnistettiin DSIP:n kaltainen, Ser7:ssä fosforyloitu muoto. In vitro -entsyymikoe osoitti myös, että kaseiini-II-kinaasi voi fosforyloida DSIP:tä käyttäen ATP:tä tai GTP:tä fosfaattidonorina. Näissä olosuhteissa näennäinen affiniteetti substraattiin oli alhainen, ja tutkijat kuvailivat DSIP:tä potentiaaliseksi in vitro -substraatiksi ilman, että he olisivat osoittaneet, mikä entsyymi vastaa fosforylaatiosta elävässä ihmisorganismissa [19]. Se, että entsyymi pystyy fosforyloimaan DSIP:tä laboratorio-olosuhteissa, ei todista, että sama reaktio olisi sen luonnollinen biosynteesireitti ihmiskehossa.

Fosforylaatio muuttaa myös molekyylimassaa. Fosfaattiryhmän lisääminen kasvattaa peptidin massaa noin 80 Da. Yksittäisesti fosforyloidun P-DSIP:n odotettu molekyylimassa on siis noin 928,8 Da, riippuen ionisaatiosta ja suolan muodosta. Kyseessä on laskennallinen kemiallinen arvo, ei analyyttinen tulos, joka koskee tiettyä tuote-erää.

Alkuperäinen DSIP ja fosforyloidut analogit

Natiivinen DSIP ja P-DSIP käyttäytyivät eri tavoin eläinkokeissa ja in vitro -kokeissa.

Vapaasti liikkuvilla rotilla jatkuva, kymmenen tuntia kestävä 0,5 nmol:n P-DSIP:n kammioinfuusio yöllä lisäsi hidasaaltoista unta 22% ja REM-unta 81%. Kasvu johtui unen jaksojen suuremmasta määrästä, kun taas sekä tutkituista suuremmista että pienemmistä annoksista ei ollut hyötyä. Tässä nimenomaisessa kokeessa tutkijat arvioivat, että P-DSIP oli noin viisi kertaa voimakkaampi kuin natiivi DSIP [16].

Toisessa rotilla tehdyssä kokeessa P-DSIP:tä annettiin aivojen kolmanteen kammioon ennen pimeäjaksoa. Annostuksella 200 pmol/kg P-DSIP lisäsi hidasaaltounta 17,31 TP30T ja REM-unta 32,31 TP30T annostelua seuranneen pimeäjakson aikana ilman, että unen latenssia lyhennettiin. Vaikutus hidasaaltoiseen uneen jatkui seuraavalla valojaksolla, minkä jälkeen arvot palasivat toisena päivänä kontrollitasolle [17]. Kyseessä olivat eläinkokeet, joissa käytettiin keskushermostoon kohdistuvaa annostelua. Kyseessä eivät olleet ihmisillä tehdyt tutkimukset, eikä niissä määritelty nenän kautta tai ihon alle annettavan annosteluprotokollaa.

P-DSIP ei myöskään toiminut johdonmukaisesti pidempään vaikuttavana muotona kaikissa kokeellisissa malleissa. Apomorfiinilla aiheutetun hypotermian kokeessa P-DSIP:n vaikutus ilmeni ja hävisi nopeammin kuin natiivin DSIP:n vaikutus [9]. Sen sijaan veressä suoritetuissa inkubaatiotutkimuksissa leimatut fosforyloidut analogit hajoivat hitaammin ja muodostivat komplekseja hitaammin [18].

Nämä näennäisesti erilaiset tulokset osoittavat, miksi vaikutuksen kesto riippuu siitä, mitä tarkalleen ottaen mitataan. Kemiallinen stabiilius biologisessa matriisissa, reseptoreihin liittyvä fysiologia, käyttäytyminen sekä unen rakenne voivat noudattaa erilaisia aikakehyksiä.

Mitkä mekanismia koskevat väitteet ovat vahvistettuja ja mitkä hypoteettisia?

Parhaiten vahvistettuihin kemiallisiin havaintoihin kuuluvat DSIP-sekvenssi, joka koostuu yhdeksästä aminohaposta, vapaan peptidin likimääräinen molekyylikaava ja massa sekä Ser7-fosforylaatiokohdan sijainti [1,14,19].

Kokeelliset tiedot osoittavat myös, että DSIP voi hajoaa aivo- ja verinäytteissä, P-DSIP voi käyttäytyä eri tavalla kuin natiivi DSIP, ja DSIP voi muuttaa GABA:an, glutaminaattiin, NMDA:han, monoamiineihin ja neuroendokriiniseen järjestelmään liittyviä parametrejä tietyissä kokeellisissa malleissa [5–13,16–19].

Yhtä tärkeitä ovat epävarmuustekijät.

DSIP:lle ei ole määritetty ainutlaatuista reseptoria. Mikään yksittäinen solunsisäinen signalointireitti ei selitä kaikkia DSIP:n raportoituja vaikutuksia. Usein mainittu 15 minuutin arvo ei ole vahvistettu puoliintumisaika ihmisillä. Ennustettavaa kortisolia alentavaa vaikutusta ei ole osoitettu. Ei myöskään tiedetä, selittävätkö havaitut GABA:ta tai NMDA:ta koskevat vaikutukset ihmisten unireaktioita.

Vastaavasti P-DSIP:n suurempi aktiivisuus tietyissä eläinkokeissa ei todista sen paremmuutta ihmisillä. DSIP:n kaltaisen immunoreaktiivisuuden havaitseminen ei myöskään välttämättä viittaa ehjän, vapaan DSIP:n pitoisuuteen.

Toimintamekanismia koskevien tietojen rajoitukset

Suuri osa DSIP:tä käsittelevästä kirjallisuudesta on peräisin 1970-luvulta 1990-luvulle. Monissa näistä kokeista käytettiin menetelmiä, jotka oli suunniteltu vastaamaan huomattavasti kapeampiin kysymyksiin kuin nykypäivän reseptorifarmakologia, proteomiikka, massaspektrometriaan perustuva farmakokinetiikka tai kontrolloidut kliiniset tutkimukset.

Lukuisat tulokset perustuvat kammio-annosteluun, eristettyihin hermosoluihin, kudos homogenaatteihin, synaptosomeihin, radioimmunologisiin testeihin tai stressiin ja lämmönsäätelyyn liittyviin erikoistuneisiin eläinmalleihin.

Tulokset vaihtelevat myös lajin, antotavan, annoksen, ajankohdan ja lähtötilan mukaan. Epälineaariset annos–vaste-suhteet vaikeuttavat erityisesti laajaa yleistämistä.

Antibodyihin perustuvat DSIP:n kaltaisen aineen mittaukset eivät myöskään välttämättä salli johdonmukaista erottelua ehjän vapaan peptidin, suurempien sitoutuneiden muotojen ja ristireagoivien molekyylien välillä.

Mekaaniset tulokset ovat siis edelleen arvokkaita tutkimushypoteesien muodostamisessa ja testaamisessa, mutta niiden avulla ei voida määrittää ihmisille sopivaa annosta, hoito-ohjelmaa, kliinisiä hyötyjä eikä turvallisuusprofiilia.

DSIP-mekanismia koskevat usein kysytyt kysymykset

Miten DSIP toimii?

DSIP näyttää vaikuttavan jarruttaviin, stimuloiviin, monoaminergisiin, vuorokausirytmiin liittyviin sekä HPA-akseliin liittyviin prosesseihin, mutta yhtä tiettyä reseptoria tai yhtenäistä vaikutusmekanismia ei ole vahvistettu.

Reittejä koskevat suorimmat tiedot ovat peräisin eläinten hermosolujen ja kudosten tutkimuksista sekä pienimuotoisista neuroendokriinisistä tutkimuksista, eivätkä ne perustu yksiselitteisiin reseptoritutkimuksiin ihmisillä.

Miten DSIP-peptidi vaikuttaa uneen?

Mahdollisia uneen liittyviä mekanismeja ovat GABA:n aiheuttaman eston voimistuminen, glutaminaanin ja NMDA:n aiheuttaman aktivaation väheneminen, monoamiinisignaloinnin muutokset, vuorokausirytmin modulointi sekä stressiakselin aktiivisuuden muutokset tietyissä olosuhteissa [6–13].

Mitään näistä mekanismeista ei ole todettu olevan tärkein reitti, joka vaikuttaa ihmisten uneen, ja uneen liittyvät kliiniset tulokset ovat olleet epäjohdonmukaisia.

Sitoutuuko DSIP GABA-reseptoreihin?

DSIP voimisti GABA:n aktivoimia virtauksia rotien hippokampuksen ja pikkuaivojen hermosoluissa [6].

Tämä tulos ei kuitenkaan osoita, että DSIP sitoutuisi suoraan tiettyyn GABA-reseptoriin. Se ei myöskään vahvista, että DSIP toimisi kuten bentsodiatsepiinit tai muut GABA-ergiset lääkkeet.

Vaikuttaako DSIP glutaminiiniin tai NMDA-reseptoreihin?

Rotien hermosoluilla ja synaptosomeilla tehdyt kokeet ovat osoittaneet muutoksia glutamaanista riippuvassa herätyksessä, NMDA:han liittyvässä potentiaalisuudessa sekä kalsiumin sitoutumisessa [6,7].

Nämä prekliiniset havainnot tukevat ajatusta, että stimuloivaa signalointia voitaisiin moduloida, mutta ne eivät vahvista NMDA:n estävän vaikutuksen kliinistä hyötyä ihmisillä.

Alentaako DSIP kortisolia?

Nykyisten todisteiden perusteella sitä ei voida ennustaa.

Pienimuotoiset ihmisillä tehdyt tutkimukset ja eläimillä tehdyt stressikokeet viittaavat siihen, että DSIP saattaa vaikuttaa ACTH:n, kortisolin tai kortikosteronin säätelyyn. Nämä tutkimukset eivät kuitenkaan vahvista DSIP:n olevan luotettava menetelmä kortisolipitoisuuden alentamiseksi [11–13].

Mikä on DSIP-peptidin puoliintumisaika?

DSIP:n validoitua puoliintumisaikaa ihmisen plasman ei ole määritetty.

Usein mainittu arvo, noin 15 minuuttia, perustuu tutkimuksiin, joissa on selvitetty tryptofaanin proteolyyttistä hajoamista aivonäytteissä tai homogenisaateissa, eikä ihmisillä suoritettuihin DSIP:n farmakokineettisen eliminaation mittauksiin [3].

Miksi DSIP:n vaikutus voi kestää pidempään kuin sen hajoamisaika?

Peptidi voi käynnistää muita hermosolujen tai hormonien prosesseja, jotka jatkuvat alkuperäisen molekyylin hajoamisen tai poistumisen jälkeen.

Sitoutuminen suurempiin molekyyleihin, jakautuminen kudoksiin, testien ristireaktiivisuus sekä havaittavien tai biologisesti aktiivisten fragmenttien läsnäolo voivat myös aiheuttaa eroja mitatun DSIP:n kaltaisen immunoreaktiivisuuden ja todellisen ehjän vapaan DSIP:n pitoisuuden välillä.

Mikä on DSIP:n molekyylimassa?

Muuttamattoman vapaan peptidin molekyylimassa on noin 848,8 g/mol ja molekyylikaava C35H48N10O15 [14].

Suolan muodot, vastionit, hydraatio, isotooppimerkintä tai fosforylaatio voivat muuttaa molekyylikaavaa tai mitattua massaa.

Mikä on DSIP:n CAS-numero?

CAS-numero 62568-57-4 liitetään yleisesti emideltidiin tai vapaaseen DSIP:hen.

Tuotetietojen tarkistaminen on kuitenkin tarpeen tarkan kemiallisen muodon selvittämiseksi, sillä vapaa peptidi, asetaattimuodot, modifioidut analogit ja analyyttiset standardit eivät ole automaattisesti keskenään vastaavia.

Mikä on DSIP:n aminohappojärjestys?

DSIP-sekvenssi on Trp–Ala–Gly–Gly–Asp–Ala–Ser–Gly–Glu, lyhennettynä WAGGDASGE [1].

Se on nonapeptidi, jossa on seriini 7. asemassa.

Mikä on fosfo-DSIP?

Fosfo-DSIP, P-DSIP tai DSIP-P on Ser7-asemassa fosforyloitu DSIP-muoto.

Tietyissä in vitro- ja eläinkokeissa on havaittu eroja P-DSIP:n ja natiivin DSIP:n välillä hajoamisen, lämmönsäätelyn, vuorokausirytmin ja uneen liittyvien vaikutusten suhteen [9,10,16–19].

Onko P-DSIP parempi kuin natiivi DSIP?

Tätä ei ole vahvistettu ihmisillä.

P-DSIP:n aktiivisuus oli suurempi yhdessä rotilla tehdyssä, keskushermostoon annostellussa unta koskevassa kokeessa, mutta sen vaikutus vaihteli annoksen ja koemallin mukaan [16]. Asianmukaisia suoria kliinisiä tutkimuksia ihmisillä, joissa olisi osoitettu suurempaa tehokkuutta tai turvallisuutta, ei ole tehty.

Onko DSIP endogeeninen hormoni?

DSIP:n kaltaista immunoreaktiivisuutta on havaittu useissa kudoksissa ja biologisissa nesteissä, mutta sen endogeeninen esiaste, synteesireitti, reseptori ja biologinen luonne eivät ole vielä täysin selvitettyjä.

DSIP:n määritteleminen täysin tunnistetuksi ihmisen hormoniksi menisi siis saatavilla olevien todisteiden ulkopuolelle [2–4].

Vastuuvapauslauseke

Tämän sisällön tarkoitus on yksinomaan koulutuksellinen ja tieteellis-tiedottava. Se ei ole lääketieteellistä neuvontaa, diagnoosia, hoito- tai annostusohjeita eikä suosituksia DSIP:n käytöstä.

Delta-unipeptidi (DSIP, emideltidi) ja fosfo-DSIP eivät ole saaneet hyväksyntää Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirastolta (FDA), Euroopan lääkevirasto (EMA) eikä Ison-Britannian lääke- ja terveydenhuollon tuotteiden sääntelyvirasto (MHRA) ole hyväksynyt niitä unettomuuden hoitoon, kortisolipitoisuuden alentamiseen, stressin hoitoon tai muihin tässä artikkelissa käsiteltyihin käyttötarkoituksiin.

Käytettävissä olevat tiedot ovat rajallisia ja perustuvat pääasiassa eläinkokeisiin, ex vivo- ja in vitro -tutkimuksiin, mekanistisiin tutkimuksiin sekä pienimuotoisiin aiempiin ihmisillä tehtyihin tutkimuksiin. Artikkelissa ei esitetä annostelu-, liuottamis-, injektio- tai itsenäisen käytön ohjeita.

Viitteet

[1] Schoenenberger, G. A., Maier, P. F., Tobler, H. J., Wilson, K., & Monnier, M. (1978). Delta-EEG:tä (uni) indusoiva peptidi (DSIP). XI. Nonapeptidin aminohappokoostumus, sekvenssi, synteesi ja aktiivisuus. Pflügersin arkisto, 376(2), 119–129. https://doi.org/10.1007/BF00581575

[2] Kovalzon, V. M., & Strekalova, T. V. (2006). Delta-unen indusoiva peptidi (DSIP): edelleen ratkaisematon arvoitus. Journal of Neurochemistry, 97(2), 303–309. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2006.03693.x

[3] Schoenenberger, G. A. (1984). Delta-unen indusoivan peptidin (DSIP) karakterisointi, ominaisuudet ja monimuuttujafunktiot. European Neurology, 23(5), 321–345. https://doi.org/10.1159/000115711

[4] Graf, M. V., & Kastin, A. J. (1986). Delta-unen indusoiva peptidi (DSIP): ajankohtaista tietoa. Peptidit, 7(6), 1165–1187. https://doi.org/10.1016/0196-9781(86)90148-8

[5] Huang, J. T., & Lajtha, A. (1978). Nonapeptidin, unta indusoivan peptidin, hajoaminen rotan aivoissa: Vertailu enkefaliinin hajoamiseen. 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., & Bachurin, S. O. (2006). Delta-unen indusoivan peptidin vaikutukset pre- ja postsynaptiseen glutamaattiin sekä postsynaptisiin GABA-reseptoreihin rotan aivokuoren, hippokampuksen ja pikkuaivojen neuroneissa. 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-unen aikaansaava peptidi estää glutamaatin kiihottavia vaikutuksia rotan aivojen hermosoluihin. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 134(1), 5–7. https://doi.org/10.1023/A:1020679815690

[8] Tsunashima, K., Kato, N., Masui, A., & Takahashi, K. (1994). Delta-unen indusoivan peptidin (DSIP) vaikutus serotoniinireseptoriagonistien aiheuttamiin kehon (ydin)lämpötilan muutoksiin rotilla. Peptidit, 15(1), 61–65. https://doi.org/10.1016/0196-9781(94)90171-6

[9] Tsunashima, K., Masui, A., & Kato, N. (1990). Delta-unen indusoivan peptidin (DSIP) ja fosforyloidun DSIP:n (P-DSIP) vaikutus apomorfiinin aiheuttamaan hypotermiaan rotilla. Brain Research, 510(1), 171–174. https://doi.org/10.1016/0006-8993(90)90748-Z

[10] Graf, M., Christen, H., & Schoenenberger, G. A. (1982). DSIP/DSIP-P ja rottien vuorokausirytmiin perustuva motorinen aktiivisuus jatkuvassa valaistuksessa. Peptidit, 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-unen indusoivan peptidin erilaiset vaikutukset arginiinivasopressiinin ja ACTH:n eritykseen terveillä miehillä. 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-unen indusoivan peptidin vaste ihmisen kortikotropiinia vapauttavalle hormonille (CRH) vakavassa masennustilassa: Vertailu CRH:n indusoimaan kortikotropiinin ja kortisolin eritykseen. 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., & Maĭskiĭ, A. I. (1990). Delta-unen indusoivan peptidin stressiä suojaavan vaikutuksen mekanismin analyysi. ’Eksperimental’noi Biologii i Meditsiny” -lehti, 109(1), 46–47. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2159352/

[14] National Center for Biotechnology Information. (2026). PubChemin yhdisteen yhteenveto CID 68816:lle, Delta-unen indusoiva peptidi. PubChem. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/68816

[15] Mendzheritskii, A. M., Lysenko, A. V., Uskova, N. I., & Mikhaleva, I. I. (1997). Tutkimuksia delta-unta indusoivan peptidin kouristuksia estävän vaikutuksen mekanismista kohonneen happipitoisuuden olosuhteissa. Neuroscience and Behavioral Physiology, 27, 329–333. https://doi.org/10.1007/BF02461934

[16] Kimura, M., & Inoué, S. (1989). DSIP:n fosforyloitu analogi tehostaa hidasaaltoista unta ja paradoksaalista unta vapaasti liikkuvilla rotilla. Psychopharmacology, 97(1), 35–39. https://doi.org/10.1007/BF00443409

[17] Nakagaki, K., Ebihara, S., Usui, S., Honda, Y., & Takahashi, Y. (1988). Delta-unipeptidin (DSIP-P) fosforyloidun analogin aivojen kammioihin annettavan injektion unta edistävä vaikutus rotilla. Neuroscience Letters, 91(2), 160–164. https://doi.org/10.1016/0304-3940(88)90761-6

[18] Graf, M. V., Saegesser, B., & Schoenenberger, G. A. (1987). Delta-unen indusoivan peptidin (DSIP) ja kahden analogin hajoaminen ja aggregaatio plasmassa ja seerumissa. Peptidit, 8(4), 599–603. https://doi.org/10.1016/0196-9781(87)90031-3

[19] Nakamura, A., & Shiomi, H. (1991). Delta-unen indusoivan peptidin (DSIP) fosforylaatio kaseiinikinaasi II:n vaikutuksesta in vitro. Peptidit, 12(6), 1375–1377. https://doi.org/10.1016/0196-9781(91)90222-B