Mekanisme kerja DSIP: waktu paruh, kortisol, struktur, dan fosfo-DSIP

Delta sleep-inducing peptide (DSIP), yang juga dikenal sebagai emideltide, tampaknya memengaruhi beberapa sistem saraf dan neuroendokrin, alih-alih bekerja melalui satu reseptor yang telah dikonfirmasi. Namun, mekanisme kerjanya yang tepat masih belum jelas, dan sebagian besar data mengenai jalur biologisnya berasal dari penelitian pada hewan, jaringan, atau sel.

DSIP adalah peptida yang terdiri dari sembilan asam amino, yang pertama kali diidentifikasi dalam eksperimen yang melibatkan darah vena otak kelinci yang diambil saat hewan tersebut sedang tidur. Namanya menunjukkan bahwa peptida ini berfungsi sebagai sinyal tidur yang spesifik. Namun, penelitian selanjutnya mengaitkan DSIP dengan respons terhadap stres, sekresi hormon hipofisis, aktivitas sirkadian, pensinyalan GABA dan glutamat, monoamina, serta proses yang terkait dengan sistem opioid. Hasil-hasil ini telah memunculkan beberapa penjelasan mekanistik yang mungkin, namun tidak satupun di antaranya memberikan gambaran lengkap dan tervalidasi secara klinis mengenai mekanisme kerja DSIP pada manusia [1–4].

Ketidakpastian ini melampaui sekadar kurangnya rincian mengenai mekanismenya. Para peneliti belum mengidentifikasi reseptor DSIP unik dengan afinitas tinggi, gen prekursor konvensional yang secara tegas bertanggung jawab atas produksi nonapeptida bebas, maupun hubungan yang konsisten antara konsentrasi tertentu dalam darah dengan efek spesifik pada manusia. Pengukuran yang disebut sebagai „imunoreaktivitas mirip DSIP” juga dapat mendeteksi peptida yang terikat pada molekul yang lebih besar atau bahan dengan struktur serupa, bukan hanya DSIP bebas yang utuh. Oleh karena itu, penting untuk membedakan antara identitas kimiawi, efek eksperimental yang diukur secara langsung, pengamatan neuroendokrin pada manusia, serta hipotesis mekanistik yang lebih luas.

Bagaimana cara kerja DSIP?

Penafsiran yang paling masuk akal mengasumsikan bahwa DSIP dapat berfungsi sebagai neuromodulator yang bergantung pada konteks. Neuromodulator tidak harus mengaktifkan satu reseptor dan memicu satu respons yang dapat diprediksi. Sebaliknya, DSIP dapat memodifikasi cara sirkuit saraf merespons sinyal-sinyal penghambat, perangsang, hormonal, dan sirkadian yang sudah ada. Penjelasan ini lebih sesuai dengan literatur yang tersedia daripada menggambarkan DSIP sebagai obat tidur konvensional.

Dalam penelitian eksperimental, DSIP dikaitkan dengan perubahan aktivitas neuron, arus yang diaktifkan oleh GABA, pensinyalan glutamat dan NMDA, aktivitas monoamina, sekresi hormon hipofisis, ekspresi gen yang terkait dengan stres, serta aktivitas lokomotor harian [3–9]. Arah dan intensitas efek-efek ini sering kali bergantung pada spesies, dosis, rute pemberian, waktu dalam sehari, tingkat stres awal, serta area otak tertentu atau model eksperimental yang diteliti. Penelitian sebelumnya juga menggambarkan hubungan dosis–respons nonlinier atau kurva berbentuk lonceng terbalik. Dalam eksperimen tersebut, dosis menengah terkadang menimbulkan efek, sedangkan dosis yang lebih rendah dan lebih tinggi tidak menimbulkan efek tersebut [3,10].

Pengamatan ini tidak menunjukkan adanya satu target molekuler tertentu. Tidak ada bukti yang diakui yang menunjukkan bahwa DSIP berfungsi sebagai agonis atau antagonis langsung dari „reseptor DSIP” tertentu. Oleh karena itu, pernyataan bahwa DSIP bekerja secara eksklusif melalui GABA, serotonin, dopamin, reseptor NMDA, penurunan kortisol, atau sistem opioid, melampaui data yang tersedia. Masing-masing jalur ini mewakili pengamatan eksperimental atau mekanisme perantara yang diusulkan, bukan penjelasan lengkap mengenai cara kerja DSIP pada manusia.

Urutan asam amino dan struktur molekul DSIP

DSIP adalah nonapeptida, yang berarti terdiri dari sembilan residu asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Urutan peptida bebas yang telah ditetapkan adalah:

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

Penulisan urutan satu liter adalah:

• WAGGDASGE

Ujung N dimulai dengan triptofan, sedangkan ujung C diakhiri dengan asam glutamat. Serin terletak pada posisi 7 dan sangat penting dalam kasus fosfo-DSIP, karena rantai samping hidroksilnya dapat mengalami fosforilasi. Penelitian awal mengenai urutan asam amino juga menunjukkan bahwa detail struktural dapat memengaruhi aktivitas. DSIP sintetis meningkatkan aktivitas gelombang delta dan spindle tidur pada EEG dalam model kelinci, sedangkan fragmen yang diteliti, analog dengan urutan yang dimodifikasi, serta isomer beta-aspartil menunjukkan aktivitas yang lebih rendah atau tetap tidak aktif dalam kondisi eksperimental yang sama [1]. Hal ini menunjukkan hubungan struktur-aktivitas dalam studi awal pada hewan, namun tidak mengkonfirmasi adanya reseptor DSIP spesifik pada manusia.

Untuk DSIP bebas yang tidak dimodifikasi, basis data PubChem mencantumkan rumus molekul C35H48N10O15, massa molekul perkiraan 848,8 g/mol, serta PubChem Compound ID 68816 [14]. Nomor CAS 62568-57-4 umumnya dikaitkan dengan emideltide atau DSIP bebas. Namun, nomor CAS, pengenal dalam basis data kimia, atau nama umum internasional mengidentifikasi zat kimia tertentu. Hal tersebut tidak membuktikan persetujuan regulasi, kemanjuran klinis, kemurnian, maupun kesetaraan antara DSIP bebas dan bentuk garamnya.

Diagram struktur berbasis teks

Struktur peptida DSIP dapat digambarkan tanpa menyiratkan bahwa peptida tersebut memiliki satu konformasi tiga dimensi yang tetap dan aktif secara biologis:

Diagram urutan datar lebih tepat secara ilmiah daripada menyajikan satu „model molekuler” yang telah disempurnakan sebagai bentuk DSIP yang aktif secara biologis. Peptida pendek terdapat dalam larutan sebagai kumpulan dinamis dari berbagai konformasi. Perilaku konformasi mereka dapat berubah tergantung pada pH, kekuatan ionik, pelarut, membran, pasangan pengikat, fosforilasi, dan konsentrasi. Belum ada struktur definitif DSIP yang terikat pada reseptor yang dapat mengonfirmasi adanya satu konformasi tiga dimensi yang aktif.

Massa molekul yang disebutkan juga perlu dilihat dalam konteks yang tepat. Nilai sekitar 848,8 g/mol mengacu pada peptida netral dan tidak dimodifikasi yang diwakili oleh rumus C35H48N10O15. Garam asetat, bentuk terhidrasi, anion, fosforilasi, penanda isotop, dan modifikasi lainnya dapat mengubah rumus molekul atau massa molekul yang diukur. Jumlah dalam miligram yang tertera pada botol komersial tidak menjamin bentuk kimia yang tepat maupun jumlah peptida aktif yang utuh yang terkandung di dalamnya.

Mekanisme saraf dan neuroendokrin yang diusulkan

Penelitian mengenai DSIP mencakup beberapa tingkatan organisasi biologis, mulai dari respons listrik neuron yang terisolasi hingga reaksi terhadap stres pada hewan utuh. Tingkatan-tingkatan yang berbeda ini tidak boleh digabungkan menjadi satu jalur. Eksperimen elektrofisiologis dapat menunjukkan bahwa DSIP memodifikasi respons neuron dalam kondisi terkendali, tetapi eksperimen tersebut sendiri tidak dapat membuktikan bahwa mekanisme yang sama memicu tidur, menurunkan kadar kortisol, atau memperbaiki kondisi klinis.

Salah satu bidang utama penelitian mekanistik berkaitan dengan keseimbangan antara sinyal penghambat dan sinyal pengaktif. Pada neuron hipokampus dan otak kecil tikus, DSIP secara dosis-tergantung meningkatkan arus yang diaktifkan oleh GABA, neurotransmiter penghambat utama di otak. Pada preparat korteks dan hipokampus, DSIP juga menghambat potensialisasi yang diaktifkan oleh NMDA. Eksperimen yang menggunakan sinaptosom korteks serebral juga menunjukkan adanya modulasi penyerapan kalsium presinaptik yang terkait dengan NMDA [6]. Dalam percobaan terpisah pada neuron tikus, ditemukan bahwa DSIP mengurangi efek stimulasi yang ditimbulkan oleh glutamat [7]. Secara keseluruhan, hasil-hasil ini mendukung kemungkinan terjadinya pergeseran ke arah penurunan rangsangan saraf. Namun, hasil tersebut tidak menunjukkan bahwa DSIP secara langsung berikatan dengan reseptor GABA-A atau NMDA pada konsentrasi yang dapat dicapai pada manusia.

Penelitian mengenai kejang dan stres pada hewan secara umum sejalan dengan model keseimbangan antara penghambatan dan rangsangan ini. Selama peningkatan tekanan oksigen, pemberian DSIP kepada tikus dikaitkan dengan konsentrasi GABA dan homokarnosin yang lebih tinggi di korteks serebral serta konsentrasi glutamat dan asparaginat yang lebih rendah [15]. Ini merupakan temuan biokimia yang berasal dari model hewan khusus untuk kejang. Temuan ini tidak dapat secara langsung ditafsirkan sebagai bukti bahwa DSIP adalah obat GABA-ergik, antagonis NMDA, atau obat antikejang bagi manusia.

Mekanisme monoaminergik juga diteliti. Dalam eksperimen mengenai termoregulasi pada tikus, pengaruh DSIP terhadap perubahan suhu yang dipicu oleh agonis serotonin dimodifikasi oleh blokade farmakologis. Para peneliti kemudian menyarankan kemungkinan keterlibatan mekanisme yang terkait dengan reseptor 5-HT1A [8]. DSIP dan DSIP terfosforilasi juga memodifikasi hipotermia yang dipicu oleh apomorphin, sedangkan haloperidol mengantagonis kedua efek tersebut. Hal ini mengindikasikan adanya hubungan dengan pensinyalan dopaminergik dalam model termoregulasi khusus ini [9]. Penelitian ini menunjukkan ketergantungan respons hewan tertentu terhadap jalur-jalur spesifik, tetapi tidak membuktikan bahwa DSIP adalah agonis reseptor serotonin atau dopamin.

Biologi endogen DSIP masih sangat belum jelas. Imunoreaktivitas yang mirip dengan DSIP telah terdeteksi di otak, kelenjar hipofisis, jaringan perifer, plasma, cairan serebrospinal, urin, dan ASI. Sebagian dari bahan imunoreaktif ini tampaknya terikat pada molekul yang lebih besar. Metode berbasis antibodi tidak selalu memungkinkan untuk membedakan DSIP bebas yang utuh dari peptida terikat, bahan yang menyerupai prekursor, atau urutan yang bereaksi silang. Oleh karena itu, dalam berbagai tinjauan, DSIP digambarkan sebagai sistem peptida yang belum sepenuhnya dipahami, bukan sebagai hormon yang sepenuhnya terkarakterisasi dengan gen, reseptor, jalur sintesis, dan mekanisme umpan balik yang spesifik [2–4].

DSIP, ACTH, dan kortisol

DSIP telah diteliti sebagai pengatur potensial dari sumbu hipotalamus–hipofisis–adrenal, yang umumnya dikenal sebagai sumbu HPA. Dalam jalur respons stres klasik, hipotalamus melepaskan kortikoliberin (CRH). CRH merangsang kelenjar pituitari untuk melepaskan hormon adrenokortikotropik (ACTH), dan ACTH kemudian merangsang korteks adrenal untuk memproduksi kortisol pada manusia atau terutama kortikosteron pada tikus. Hasil yang terkait dengan DSIP telah diamati pada beberapa tahap sistem ini, tetapi hasil tersebut tidak membuktikan bahwa DSIP adalah zat yang secara pasti menurunkan kadar kortisol.

Dalam sebuah uji klinis berskala kecil, respons ACTH dan vasopresin arginin pada pria sehat diteliti. DSIP diberikan melalui infus kepada delapan peserta selama satu bagian protokol, sedangkan tujuh peserta lainnya dimasukkan ke dalam kondisi waktu yang berbeda. DSIP secara signifikan menurunkan konsentrasi ACTH dalam darah, tetapi tidak memengaruhi konsentrasi basal vasopresin maupun responsnya terhadap rangsangan osmotik dan ortostatik [11]. Ini merupakan bukti neuroendokrin langsung yang diperoleh dari penelitian pada manusia. Namun, eksperimen ini berskala kecil dan bersifat fisiologis. Eksperimen ini tidak menunjukkan efek terapeutik terhadap kortisol, manfaat jangka panjang, kemanjuran klinis, maupun keamanan produk DSIP subkutan atau intranasal yang ada saat ini.

Dalam penelitian lain yang melibatkan manusia, tes stimulasi CRH dilakukan pada 12 orang dengan gangguan depresi mayor dan 12 orang dari kelompok kontrol yang dipilih secara tepat. Kadar dasar DSIP dan kortisol saling berkorelasi dan lebih tinggi pada peserta yang mengalami depresi. Respons DSIP setelah pemberian CRH juga berbeda di antara kedua kelompok. Para peneliti menganggap hasil ini sejalan dengan kemungkinan peran DSIP sebagai modulator dalam regulasi sumbu HPA [12]. Namun, karena ini merupakan penelitian tentang biomarker dan respons terhadap rangsangan, penelitian ini tidak menunjukkan bahwa pemberian DSIP menurunkan kadar kortisol atau menyembuhkan depresi.

Data dari hewan juga sangat bergantung pada kondisi eksperimental. Pada tikus yang mengalami stres imobilisasi jangka panjang, kadar ACTH, kortikosteron, dan beta-endorfin meningkat. Pemberian DSIP sebagian mengurangi peningkatan kortikosteron, tetapi tidak menyebabkan penghambatan langsung terhadap semua hormon yang diukur [13]. Percobaan lain menunjukkan bahwa efek DSIP pada neuron bergantung pada konsentrasi kortikosteroid awal dan menjadi lebih terlihat dalam kondisi yang berhubungan dengan stres. Pola semacam ini lebih sesuai dengan modulasi yang bergantung pada keadaan daripada mekanisme penghambatan kortisol yang universal.

Oleh karena itu, pernyataan „DSIP menurunkan kadar kortisol” terlalu mutlak. Kesimpulan yang lebih tepat adalah bahwa data terbatas dari penelitian pada manusia dan hewan menunjukkan adanya interaksi DSIP dengan regulasi sumbu HPA, termasuk respons ACTH dan kortikosteroid, namun belum ada protokol klinis yang tervalidasi yang menunjukkan penurunan kadar kortisol yang dapat diprediksi. Kadar kortisol juga dipengaruhi oleh ritme sirkadian yang kuat dan bergantung pada kondisi penyakit, kurang tidur, asupan makanan, aktivitas fisik, obat-obatan, serta kondisi pengambilan sampel. Oleh karena itu, pengukuran kortisol tunggal memerlukan konteks yang tepat.

DSIP dan jalur-jalur yang mengatur tidur

DSIP mendapatkan namanya berdasarkan fenotipe eksperimental yang diamati, bukan berdasarkan penemuan jalur reseptor tertentu. Dalam eksperimen awal pada kelinci, digunakan bahan yang diambil selama tidur yang diinduksi secara elektrik, dan terbukti bahwa nonapeptida yang diisolasi dan kemudian diproduksi secara sintetis meningkatkan aktivitas gelombang delta serta gelombang spindle pada EEG setelah pemberian intraventrikular [1]. Percobaan-percobaan selanjutnya menghasilkan hasil yang beragam, tergantung pada spesies, rute pemberian, dosis, dan skema pengobatan. Ketidakkonsistenan ini merupakan salah satu alasan mengapa peran DSIP yang diusulkan sebagai faktor tidur endogen universal masih menjadi bahan perdebatan [2–4].

Beberapa mekanisme berpotensi menghubungkan DSIP dengan regulasi tidur. Peningkatan penghambatan yang terkait dengan GABA, dikombinasikan dengan penurunan rangsangan yang terkait dengan glutamat dan NMDA, dapat membatasi rangsangan neuron pada sirkuit tertentu [6,7]. Perubahan aktivitas serotonergik dan dopaminergik mungkin memengaruhi transisi antara tidur dan terjaga, termoregulasi, serta perilaku sirkadian [8–10]. Modulasi sumbu HPA mungkin secara tidak langsung memengaruhi tidur dalam kondisi aktivitas sistem stres yang meningkat [11–13]. Namun, tidak ada satu pun dari jalur ini yang telah ditetapkan sebagai mekanisme utama yang bertanggung jawab atas pengaruh DSIP yang konsisten terhadap tidur pada manusia.

Penelitian pada hewan juga menunjukkan bahwa waktu pemberian dan pola paparan dapat memengaruhi respons. Pemberian berulang mengubah aktivitas lokomotor harian dalam kondisi pencahayaan terus-menerus, di mana DSIP dan P-DSIP alami memicu pola yang berbeda [10]. Dalam penelitian tidur pada tikus, analog terfosforilasi meningkatkan baik tidur gelombang lambat maupun tidur paradoksal setelah pemberian secara sentral, meskipun rentang dosis yang efektif bersifat nonlinier [16,17]. Hasil ini dapat membantu dalam merumuskan hipotesis mengenai regulasi sirkadian dan arsitektur tidur, tetapi tidak membuktikan bahwa pemberian secara perifer pada manusia akan mencapai area otak yang sama atau menimbulkan efek yang sama.

Penelitian tentang insomnia pada manusia belum secara konsisten menunjukkan efek yang kuat. Dalam beberapa eksperimen berskala kecil, memang tercatat adanya perubahan pada parameter yang berkaitan dengan tidur, namun penelitian terkontrol umumnya menunjukkan manfaat yang lemah, bervariasi, atau terbatas secara klinis. Oleh karena itu, meskipun DSIP memodifikasi jalur saraf yang terkait dengan penghambatan, stres, atau ritme sirkadian, temuan mekanistik tersebut belum diterjemahkan menjadi metode pengobatan insomnia yang mapan.

Apa yang diketahui mengenai waktu paruh DSIP?

Belum ditetapkan waktu paruh eliminasi DSIP pada manusia yang telah dikonfirmasi dengan baik, yang memungkinkan untuk menentukan secara andal durasi efek klinis, akumulasi, atau frekuensi pemberian dosis.

Angka yang sering dikutip, yaitu sekitar 15 menit, berasal dari eksperimen mengenai degradasi proteolitik yang dilakukan pada irisan atau homogenat otak. Dalam eksperimen tersebut, titik akhir yang diukur adalah hilangnya triptofan pada ujung N [3]. Ini merupakan pengukuran degradasi pada jaringan in vitro, bukan pengukuran masa paruh farmakokinetik modern setelah pemberian intravena pada manusia.

Penelitian sebelumnya yang menggunakan homogenat otak tikus menunjukkan perbedaan yang sama. Setelah 7,5 menit inkubasi dengan 2,5% homogenat otak, dilepaskan sekitar 30% DSIP N-terminal tryptophan. Laju degradasi bervariasi tergantung pada kondisi eksperimental dan usia perkembangan [5]. Tes semacam ini menunjukkan kerentanan terhadap pemecahan enzimatik. Tes ini tidak secara langsung mengukur penyerapan, distribusi, klirens plasma, pengikatan dalam jaringan, eliminasi ginjal, maupun durasi kerja dalam tubuh manusia yang masih hidup.

Penelitian inkubasi dengan darah juga menunjukkan bahwa degradasi DSIP bergantung pada waktu, suhu, dan spesies. DSIP natif relatif cepat menghilang dalam preparat darah manusia atau tikus, membentuk produk yang sesuai dengan penghilangan triptofan pada ujung N-terminal. Analog yang ditandai dengan fosforilasi atau dimodifikasi pada ujung N mengalami degradasi lebih lambat dan membentuk kompleks atau agregat, yang berpotensi memperpanjang keberadaan material yang tampak utuh [18]. Penelitian ini merupakan penelitian biostabilitas, bukan penelitian farmakokinetik pada manusia yang telah divalidasi.

Perbedaan ini menjelaskan mengapa istilah „waktu paruh” dan „lamanya efek” tidak boleh digunakan secara bergantian. Peptida dapat dengan cepat menghilang dari fraksi bebas yang bersirkulasi dalam plasma, sekaligus memicu sinyal lanjutan yang bertahan jauh lebih lama. Di sisi lain, bahan imunoreaktif mungkin tetap terdeteksi karena terikat pada pembawa atau karena pengukuran mencakup fragmen terkait, meskipun fragmen tersebut tidak setara secara biologis dengan DSIP bebas yang utuh.

Data yang dipublikasikan tidak memberikan nilai yang dapat diandalkan mengenai waktu paruh akhir, bioavailabilitas, volume distribusi, klirens, maupun paparan pada manusia setelah pemberian secara intranasal atau subkutan.

Metabolisme, degradasi, dan ketidakpastian farmakokinetik

Tryptophan pada ujung N tampaknya merupakan titik pemotongan awal yang penting dalam beberapa eksperimen mengenai degradasi DSIP. Peptidase yang terdapat dalam jaringan dan darah dapat secara berurutan menghilangkan sisa-sisa atau memecah ikatan peptida, sehingga menghasilkan fragmen yang mungkin tidak aktif, menunjukkan aktivitas yang berbeda, atau tetap dapat dideteksi dengan metode analitis tertentu. Laju degradasi yang diukur dapat dipengaruhi oleh suhu, pH, konsentrasi enzim, spesies, matriks biologis, dan modifikasi peptida [3,5,18].

Ikatan dengan protein dan agregasi semakin memperumit interpretasi. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa imunoreaktivitas endogen yang mirip dengan DSIP mungkin terkait dengan protein pembawa yang lebih besar, yang berpotensi melindungi peptida dari degradasi proteolitik yang cepat [3]. Analog yang dimodifikasi juga menunjukkan pembentukan kompleks serta degradasi yang lebih lambat secara in vitro [18]. Akibatnya, tes yang mengukur imunoreaktivitas total mungkin memberikan hasil yang berbeda dari metode analitik yang secara spesifik mengukur DSIP bebas yang utuh.

Penelitian mengenai sawar darah-otak yang dilakukan pada hewan dan pada model sel endotel in vitro menunjukkan adanya tingkat penetrasi DSIP tertentu. Namun, hasil penelitian mengenai transportasi tersebut tidak menentukan seberapa besar bagian dari produk intranasal atau yang diberikan melalui injeksi saat ini yang mencapai target saraf pada manusia. Penyerapan yang bergantung pada rute pemberian, metabolisme di selaput lendir, pengikatan perifer, eliminasi melalui ginjal, dan degradasi lokal di jaringan masih belum cukup dikarakterisasi. Pernyataan bahwa DSIP intranasal sepenuhnya „menghindari” degradasi atau mengantarkan bagian tertentu dari zat tersebut langsung ke otak, tidak didukung oleh penelitian farmakokinetik yang relevan.

Ketidakpastian farmakokinetik ini juga menghalangi perhitungan paparan yang dapat diandalkan secara ilmiah antara pemberian secara intravena, subkutan, intranasal, dan oral. Jumlah yang sama yang diberikan melalui rute yang berbeda tidak selalu menghasilkan konsentrasi dalam darah atau paparan otak yang setara. Oleh karena itu, literatur tidak memungkinkan untuk membenarkan skema dosis klinis berdasarkan degradasi sekitar 15 menit yang diamati in vitro.

Apa itu fosfo-DSIP atau P-DSIP?

Fosfo-DSIP, yang juga dikenal sebagai P-DSIP atau DSIP-P, adalah bentuk terfosforilasi dari DSIP, di mana residu serin pada posisi 7 mengandung gugus fosfat.

Fosforilasi menambahkan gugus kimia bermuatan negatif tambahan dan dapat mengubah konformasi peptida, kerentanannya terhadap enzim, sifat ikatannya, agregasi, serta perilaku biologisnya. Oleh karena itu, P-DSIP tidak boleh dianggap sekadar nama lain dari DSIP natif.

Penelitian imunokimia telah mengidentifikasi bentuk DSIP yang serupa yang terfosforilasi pada Ser7. Eksperimen enzimatik in vitro juga menunjukkan bahwa kasein kinase II dapat memfosforilasi DSIP dengan menggunakan ATP atau GTP sebagai donor fosfat. Dalam kondisi tersebut, afinitas semu terhadap substrat rendah, dan para peneliti menggambarkan DSIP sebagai substrat potensial in vitro, tanpa menunjukkan enzim yang bertanggung jawab atas fosforilasi dalam organisme manusia yang hidup [19]. Menunjukkan bahwa enzim dapat memfosforilasi DSIP dalam sistem laboratorium tidak membuktikan bahwa reaksi yang sama merupakan jalur biosintesis alaminya dalam tubuh manusia.

Fosforilasi juga mengubah massa molekul. Penambahan gugus fosfat meningkatkan massa peptida sekitar 80 Da. Massa molekul yang diharapkan dari P-DSIP yang difosforilasi tunggal adalah sekitar 928,8 Da, tergantung pada ionisasi dan bentuk garamnya. Ini adalah nilai kimia yang dihitung, bukan hasil analisis terkait batch produk tertentu.

DSIP asli dan analog-analog yang terfosforilasi

DSIP dan P-DSIP asli menunjukkan perilaku yang berbeda dalam penelitian pada hewan dan eksperimen in vitro.

Pada tikus yang bergerak bebas, infus intraventrikular 0,5 nmol P-DSIP yang diberikan secara terus-menerus selama sepuluh jam pada malam hari meningkatkan tidur gelombang lambat sebesar 22% dan tidur paradoxal sebesar 81%. Peningkatan tersebut disebabkan oleh jumlah episode tidur yang lebih banyak, sedangkan dosis yang diuji, baik yang lebih tinggi maupun yang lebih rendah, tidak efektif. Dalam uji coba khusus ini, para peneliti memperkirakan bahwa P-DSIP sekitar lima kali lebih kuat daripada DSIP alami [16].

Dalam percobaan lain pada tikus, P-DSIP diberikan ke kompartemen ketiga otak sebelum periode gelap. Pada dosis 200 pmol/kg, P-DSIP meningkatkan tidur gelombang lambat sebesar 17,3% dan tidur paradoksal sebesar 32,3% selama periode gelap setelah pemberian, tanpa memperpendek latensi tidur. Pengaruh terhadap tidur gelombang lambat tetap bertahan selama periode terang berikutnya, setelah itu pada hari kedua nilainya kembali ke tingkat kontrol [17]. Penelitian ini dilakukan pada hewan dengan menggunakan pemberian secara sentral. Penelitian ini bukan penelitian pada manusia dan tidak menetapkan protokol pemberian secara intranasal maupun subkutan.

P-DSIP juga tidak secara konsisten berperilaku sebagai bentuk yang bertahan lebih lama dalam semua model eksperimental. Dalam eksperimen mengenai hipotermia yang diinduksi apomorphin, efek P-DSIP muncul dan menghilang lebih cepat daripada efek DSIP asli [9]. Sebaliknya, dalam penelitian inkubasi dengan darah, analog terfosforilasi yang ditandai menunjukkan degradasi dan pembentukan kompleks yang lebih lambat [18].

Hasil yang sekilas tampak berbeda ini menunjukkan mengapa lamanya efek bertahan bergantung pada apa yang sebenarnya diukur. Stabilitas kimiawi dalam matriks biologis, fisiologi yang berkaitan dengan reseptor, perilaku, serta arsitektur tidur dapat berlangsung dalam rentang waktu yang berbeda-beda.

Pernyataan mana saja mengenai mekanisme tersebut yang telah terbukti, dan mana yang masih bersifat hipotetis?

Beberapa temuan kimia yang paling terkonfirmasi antara lain urutan sembilan asam amino DSIP, rumus molekul perkiraan dan massa peptida bebas, serta lokasi situs fosforilasi Ser7 [1,14,19].

Data eksperimental juga menunjukkan bahwa DSIP dapat mengalami degradasi dalam preparat otak dan darah, P-DSIP mungkin berperilaku berbeda dari DSIP natif, dan DSIP dapat memodifikasi parameter yang terkait dengan GABA, glutamat, NMDA, monoamina, dan sistem neuroendokrin pada model eksperimental tertentu [5–13,16–19].

Hal-hal yang masih belum pasti juga sama pentingnya.

Reseptor DSIP yang unik belum teridentifikasi. Tidak ada satu pun jalur pensinyalan intraseluler yang dapat menjelaskan semua efek DSIP yang dilaporkan. Angka 15 menit yang sering dikutip bukanlah waktu paruh eliminasi yang telah ditetapkan pada manusia. Belum terbukti adanya efek penurunan kadar kortisol yang dapat diprediksi. Juga belum diketahui apakah efek yang diamati terkait GABA atau NMDA dapat menjelaskan respons tidur pada manusia.

Demikian pula, aktivitas P-DSIP yang lebih tinggi dalam beberapa eksperimen pada hewan tidak membuktikan keunggulannya pada manusia. Deteksi imunoreaktivitas yang mirip dengan DSIP juga tidak selalu menunjukkan adanya konsentrasi DSIP bebas yang utuh.

Keterbatasan data mengenai mekanisme kerja

Sebagian besar literatur mengenai DSIP berasal dari periode tahun 1970-an hingga 1990-an. Banyak dari eksperimen tersebut menggunakan metode yang dirancang untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan yang jauh lebih terbatas dibandingkan dengan farmakologi reseptor modern, proteomika, farmakokinetika berbasis spektrometri massa, atau uji klinis terkontrol.

Banyak hasil penelitian tersebut didasarkan pada pemberian intraventrikular, neuron yang diisolasi, homogenat jaringan, sinaptosom, uji radioimunologi, atau model hewan khusus yang berkaitan dengan stres dan termoregulasi.

Hasilnya juga bervariasi tergantung pada spesies, rute pemberian, dosis, waktu, serta kondisi fisiologis awal. Hubungan dosis-respons yang tidak linier sangat mempersulit ekstrapolasi secara luas.

Pengukuran bahan yang mirip dengan DSIP yang didasarkan pada antibodi mungkin juga tidak memungkinkan untuk membedakan secara konsisten antara peptida bebas yang utuh, bentuk-bentuk terikat yang lebih besar, dan molekul-molekul yang menimbulkan reaksi silang.

Oleh karena itu, hasil mekanistik tetap bermanfaat untuk merumuskan dan menguji hipotesis penelitian, namun tidak dapat menentukan dosis yang efektif pada manusia, skema pengobatan, manfaat klinis, maupun profil keamanannya.

Pertanyaan yang Paling Sering Diajukan Mengenai Mekanisme DSIP

Bagaimana mekanisme kerja DSIP?

DSIP tampaknya memengaruhi proses-proses penghambatan, stimulasi, monoaminergik, sirkadian, serta yang terkait dengan sumbu HPA, namun belum ada satu reseptor maupun mekanisme kerja tunggal yang dapat dipastikan.

Data paling langsung mengenai jalur-jalur tersebut berasal dari penelitian terhadap neuron dan jaringan hewan serta penelitian neuroendokrin berskala kecil, bukan dari penelitian reseptor pada manusia yang bersifat definitif.

Bagaimana peptida DSIP memengaruhi tidur?

Mekanisme potensial yang terkait dengan tidur meliputi peningkatan penghambatan yang terkait dengan GABA, penurunan rangsangan yang terkait dengan glutamat dan NMDA, perubahan sinyal monoamin, modulasi ritme sirkadian, serta perubahan aktivitas sumbu stres dalam kondisi tertentu [6–13].

Tak satu pun dari mekanisme tersebut telah ditetapkan sebagai jalur utama yang bertanggung jawab atas pengaruhnya terhadap tidur pada manusia, dan hasil klinis terkait tidur pun tidak konsisten.

Apakah DSIP berikatan dengan reseptor GABA?

DSIP meningkatkan arus yang diaktifkan oleh GABA pada neuron hipokampus dan otak kecil tikus [6].

Namun, hasil ini tidak membuktikan bahwa DSIP secara langsung terkait dengan lokasi reseptor GABA tertentu. Hasil ini juga tidak membuktikan bahwa DSIP bekerja seperti benzodiazepin atau obat-obatan GABA-ergik lainnya.

Apakah DSIP memengaruhi glutamat atau reseptor NMDA?

Percobaan pada neuron dan sinaptosom tikus menunjukkan adanya perubahan terkait eksitasi yang bergantung pada glutamat, potensialisasi yang terkait dengan NMDA, serta penyerapan kalsium [6,7].

Pengamatan praklinis ini mendukung kemungkinan modulasi sinyal eksitasi, namun tidak membuktikan adanya efek penghambatan NMDA yang bermanfaat secara klinis pada manusia.

Apakah DSIP dapat menurunkan kadar kortisol?

Tidak dapat diprediksi berdasarkan bukti yang ada saat ini.

Beberapa penelitian berskala kecil pada manusia dan eksperimen stres pada hewan menunjukkan bahwa DSIP mungkin memengaruhi regulasi ACTH, kortisol, atau kortikosteron. Namun, penelitian-penelitian tersebut tidak membuktikan bahwa DSIP merupakan metode yang andal untuk menurunkan kadar kortisol [11–13].

Berapa lama waktu paruh peptida DSIP?

Belum ditentukan waktu paruh DSIP yang tervalidasi dalam plasma manusia.

Angka sekitar 15 menit yang sering dikutip tersebut berasal dari penelitian tentang penguraian proteolitik triptofan pada irisan atau homogenat otak, bukan dari pengukuran eliminasi farmakokinetik DSIP pada manusia [3].

Mengapa masa aktif DSIP bisa lebih lama daripada waktu degradasinya?

Peptida dapat memicu proses-proses saraf atau hormonal lebih lanjut, yang tetap berlangsung setelah molekul aslinya terurai atau dihilangkan.

Ikatan dengan molekul yang lebih besar, distribusi ke jaringan, reaktivitas silang pada tes, serta adanya fragmen yang dapat dideteksi atau aktif secara biologis, juga dapat menyebabkan perbedaan antara imunoreaktivitas yang diukur dan mirip dengan DSIP dengan konsentrasi sebenarnya dari DSIP bebas yang utuh.

Berapa massa molekul DSIP?

Peptida bebas yang tidak dimodifikasi memiliki massa molekul sekitar 848,8 g/mol dan rumus molekul C35H48N10O15 [14].

Bentuk garam, kontraion, hidrasi, penandaan isotop, atau fosforilasi dapat mengubah rumus molekul atau massa yang diukur.

Berapa nomor CAS DSIP?

Nomor CAS 62568-57-4 umumnya dikaitkan dengan emideltide atau DSIP bebas.

Namun, informasi katalog perlu diperiksa untuk memastikan bentuk kimia yang tepat, karena peptida bebas, bentuk asetat, analog yang dimodifikasi, dan standar analitik tidak secara otomatis setara.

Bagaimana urutan asam amino DSIP?

Urutan DSIP adalah Trp–Ala–Gly–Gly–Asp–Ala–Ser–Gly–Glu, disingkat WAGGDASGE [1].

Ini adalah nonapeptida yang mengandung serin pada posisi ke-7.

Apa itu fosfo-DSIP?

Fosfo-DSIP, P-DSIP, atau DSIP-P adalah bentuk DSIP yang terfosforilasi pada Ser7.

Dalam beberapa penelitian in vitro dan pada hewan yang dipilih, ditemukan perbedaan antara P-DSIP dan DSIP natif dalam hal degradasi, termoregulasi, aktivitas sirkadian, serta efek yang berkaitan dengan tidur [9,10,16–19].

Apakah P-DSIP lebih baik daripada DSIP asli?

Hal ini belum dikonfirmasi pada manusia.

P-DSIP menunjukkan aktivitas yang lebih tinggi dalam satu percobaan terkait tidur pada tikus dengan pemberian secara intraserebral, namun efeknya bervariasi tergantung pada dosis dan model percobaan [16]. Belum ada penelitian klinis langsung yang memadai pada manusia yang menunjukkan efektivitas atau keamanan yang lebih baik.

Apakah DSIP merupakan hormon endogen?

Imunoreaktivitas yang mirip dengan DSIP telah diidentifikasi pada beberapa jaringan dan cairan biologis, namun prekursor endogennya, jalur sintesisnya, reseptornya, dan identitas biologisnya masih belum sepenuhnya diketahui.

Oleh karena itu, menyebut DSIP sebagai hormon manusia yang telah sepenuhnya teridentifikasi akan melampaui bukti yang ada [2–4].

Penafian

Isi artikel ini semata-mata bersifat edukatif dan ilmiah-informatif. Isi ini bukan merupakan saran medis, diagnosis, anjuran pengobatan atau takaran, maupun rekomendasi penggunaan DSIP.

Delta sleep-inducing peptide (DSIP, emideltide) dan fosfo-DSIP belum disetujui oleh Badan Pengawas Obat dan Makanan Amerika Serikat (FDA), Badan Obat-obatan Eropa (EMA), maupun Badan Pengawas Obat dan Produk Kesehatan Inggris (MHRA) untuk pengobatan insomnia, penurunan kadar kortisol, penanganan stres, atau penggunaan lain yang dibahas dalam artikel ini.

Data yang tersedia masih terbatas dan sebagian besar berasal dari penelitian pada hewan, penelitian ex vivo, penelitian in vitro, penelitian mekanistik, serta sejumlah kecil penelitian historis yang melibatkan manusia. Artikel ini tidak memuat protokol mengenai pemberian dosis, rekonstitusi, injeksi, maupun penggunaan mandiri.

Referensi

[1] Schoenenberger, G. A., Maier, P. F., Tobler, H. J., Wilson, K., & Monnier, M. (1978). Peptida penginduksi delta EEG (tidur) (DSIP). XI. Analisis asam amino, urutan, sintesis, dan aktivitas nonapeptida. Arsip Pflüger, 376(2), 119–129. https://doi.org/10.1007/BF00581575

[2] Kovalzon, V. M., & Strekalova, T. V. (2006). Peptida pemicu tidur delta (DSIP): Sebuah teka-teki yang masih belum terpecahkan. Jurnal Neurokimia, 97(2), 303–309. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2006.03693.x

[3] Schoenenberger, G. A. (1984). Karakterisasi, sifat, dan fungsi multivariat peptida pemicu tidur delta (DSIP). European Neurology, 23(5), 321–345. https://doi.org/10.1159/000115711

[4] Graf, M. V., & Kastin, A. J. (1986). Delta sleep-inducing peptide (DSIP): Pembaruan. Peptida, 7(6), 1165–1187. https://doi.org/10.1016/0196-9781(86)90148-8

[5] Huang, J. T., & Lajtha, A. (1978). Degradasi nonapeptida, yaitu peptida penginduksi tidur, di otak tikus: Perbandingan dengan degradasi enkefalin. Komunikasi Penelitian dalam Patologi Kimia dan Farmakologi, 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). Pengaruh peptida penginduksi tidur delta terhadap glutamat pra- dan pascasinaptik serta reseptor GABA pascasinaptik pada neuron korteks, hipokampus, dan serebelum tikus. Buletin Biologi Eksperimental dan Kedokteran, 142(4), 444–446. https://doi.org/10.1007/s10517-006-0323-9

[7] Umriukhin, P. E. (2002). Peptida pemicu tidur fase delta menghambat efek eksitasi glutamat pada neuron otak tikus. Buletin Biologi Eksperimental dan Kedokteran, 134(1), 5–7. https://doi.org/10.1023/A:1020679815690

[8] Tsunashima, K., Kato, N., Masui, A., & Takahashi, K. (1994). Pengaruh peptida pemicu tidur delta (DSIP) terhadap perubahan suhu tubuh (inti) yang dipicu oleh agonis serotonergik pada tikus. Peptida, 15(1), 61–65. https://doi.org/10.1016/0196-9781(94)90171-6

[9] Tsunashima, K., Masui, A., & Kato, N. (1990). Pengaruh peptida pemicu tidur delta (DSIP) dan DSIP terfosforilasi (P-DSIP) terhadap hipotermia yang diinduksi apomorfina pada tikus. Penelitian Otak, 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 dan aktivitas motorik sirkadian tikus di bawah pencahayaan terus-menerus. Peptida, 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). Efek berbeda peptida penginduksi tidur delta terhadap sekresi arginin-vasopresin dan ACTH pada pria normal. 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). Respon peptida penginduksi tidur delta terhadap hormon pelepas kortikotropin (CRH) pada manusia yang menderita gangguan depresi mayor: Perbandingan dengan sekresi kortikotropin dan kortisol yang diinduksi oleh CRH. 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). Analisis mekanisme efek perlindungan terhadap stres dari peptida pemicu tidur delta. Buletin Biologi dan Kedokteran Eksperimental, 109(1), 46–47. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2159352/

[14] Pusat Informasi Bioteknologi Nasional. (2026). Ringkasan Senyawa PubChem untuk CID 68816, Peptida Penginduksi Tidur Delta. PubChem. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/68816

[15] Mendzheritskii, A. M., Lysenko, A. V., Uskova, N. I., & Mikhaleva, I. I. (1997). Studi mengenai mekanisme efek antikonvulsan peptida penginduksi tidur delta dalam kondisi peningkatan konsentrasi oksigen. Neuroscience and Behavioral Physiology, 27, 329–333. https://doi.org/10.1007/BF02461934

[16] Kimura, M., & Inoué, S. (1989). Analog terfosforilasi dari DSIP meningkatkan tidur gelombang lambat dan tidur paradoks pada tikus yang tidak diikat. Psychopharmacology, 97(1), 35–39. https://doi.org/10.1007/BF00443409

[17] Nakagaki, K., Ebihara, S., Usui, S., Honda, Y., & Takahashi, Y. (1988). Efek yang mendorong tidur setelah injeksi intraserebroventrikular analog terfosforilasi dari peptida penginduksi tidur delta (DSIP-P) pada tikus. 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). Degradasi dan agregasi peptida penginduksi tidur delta (DSIP) serta dua analognya dalam plasma dan serum. Peptida, 8(4), 599–603. https://doi.org/10.1016/0196-9781(87)90031-3

[19] Nakamura, A., & Shiomi, H. (1991). Fosforilasi peptida penginduksi tidur delta (DSIP) oleh kasein kinase II secara in vitro. Peptida, 12(6), 1375–1377. https://doi.org/10.1016/0196-9781(91)90222-B