DSIP veikimo mechanizmas: pusinės eliminacijos laikas, kortizolis, struktūra ir fosfo-DSIP

Delta miego skatinantis peptidas (DSIP), taip pat žinomas kaip emideltidas, atrodo, veikia keletą neuroninių ir neuroendokrininių sistemų, o ne veikia per vieną patvirtintą receptorių. Tačiau jo tikslus veikimo mechanizmas vis dar nėra išaiškintas, o dauguma duomenų apie jo biologinius kelius yra gauti iš tyrimų su gyvūnais, audiniais ar ląstelėmis.

DSIP yra iš devynių aminorūgščių sudarytas peptidas, pirmą kartą identifikuotas eksperimentuose su triušių smegenų veniniu krauju, paimtu miego metu. Jo pavadinimas leidžia manyti, kad jis veikia kaip savotiškas miego signalas. Tačiau vėlesni tyrimai susiejo DSIP su reakcijomis į stresą, hipofizės hormonų išsiskyrimu, paros ritmu, GABA ir glutamato signalizacija, monoaminais bei su opioidų sistema susijusiais procesais. Šie rezultatai paskatino keletą galimų mechanistinių paaiškinimų, tačiau nė vienas iš jų nepateikia išsamaus ir kliniškai patvirtinto DSIP veikimo žmonėse vaizdo [1–4].

Neapibrėžtumas apima ne tik trūkstamas mechanizmo detales. Mokslininkai nenustatė unikalaus DSIP receptoriaus, pasižyminčio dideliu afinitetu, tradicinio prekursorinio geno, kuris neabejotinai būtų atsakingas už laisvo nonapeptido sintezę, nei nuoseklios priklausomybės tarp tam tikros koncentracijos kraujyje ir konkretaus poveikio žmonėms. Matavimai, apibūdinami kaip „DSIP panaši imunoreaktyvumas”, taip pat gali aptikti peptidą, susietą su didesnėmis molekulėmis, arba panašios struktūros medžiagą, o ne vien tik laisvą, nesuskaidytą DSIP. Dėl šios priežasties svarbu atskirti cheminę tapatybę, tiesiogiai išmatuotus eksperimentinius poveikius, neuroendokrininius stebėjimus žmonėse ir platesnes mechanistines hipotezes.

Kaip veikia DSIP?

Labiausiai pagrįstas aiškinimas numato, kad DSIP gali veikti kaip nuo konteksto priklausomas neuromoduliatorius. Neuromoduliatorius nebūtinai turi aktyvuoti vieną receptorių ir sukelti vieną nuspėjamą reakciją. Tačiau jis gali keisti būdą, kuriuo neuroniniai grandynai reaguoja į esamus slopinančius, sužadinančius, hormoninius ir paros ritmo signalus. Toks paaiškinimas geriau atitinka turimą literatūrą nei DSIP apibūdinimas kaip tradicinio miego vaisto.

Eksperimentiniuose tyrimuose DSIP buvo siejamas su neuronų aktyvumo pokyčiais, GABA aktyvuojamomis srovėmis, glutaminato ir NMDA signalizacija, monoaminų aktyvumu, hipofizės hormonų sekrecija, su stresu susijusių genų ekspresija bei paros ritmu grindžiamu lokomotorinės veiklos aktyvumu [3–9]. Šių poveikių kryptis ir intensyvumas dažnai priklauso nuo rūšies, dozės, vartojimo būdo, paros laiko, pradinio streso lygio bei konkrečios smegenų srities ar tiriamo eksperimentinio modelio. Ankstesniuose tyrimuose taip pat buvo aprašyti nelinijiniai dozės ir reakcijos santykiai arba atvirkštinio varpo formos kreivės. Šiuose eksperimentuose vidutinė dozė kartais sukeldavo poveikį, o mažesnės ir didesnės dozės jo nesukeldavo [3,10].

Šie stebėjimai nenurodo vieno molekulinio taikinio. Nėra pripažintų įrodymų, kad DSIP veiktų kaip tiesioginis agonistas ar antagonistas konkrečiam „DSIP receptoriui”. Teiginiai, kad DSIP veikia išimtinai per GABA, serotoniną, dopaminą, NMDA receptorius, kortizolio mažinimą ar opioidų sistemą, todėl viršija turimus duomenis. Kiekvienas iš šių mechanizmų atspindi eksperimentinį stebėjimą arba siūlomą tarpinį mechanizmą, o ne išsamų DSIP veikimo žmonėse paaiškinimą.

DSIP aminorūgščių seka ir molekulinė struktūra

DSIP yra nonapeptidas, o tai reiškia, kad jis susideda iš devynių aminorūgščių likučių, sujungtų peptidiniais ryšiais. Nustatyta laisvojo peptido seka yra tokia:

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

Vieno litro sekos užrašymas yra:

• WAGGDASGE

N-galas prasideda triptofanu, o C-galas baigiasi glutamino rūgštimi. Serinas yra 7-oje pozicijoje ir yra ypač svarbus fosfo-DSIP atveju, nes jo hidroksilinė šoninė grandinė gali būti fosforiliuojama. Pirminiai sekos tyrimai taip pat parodė, kad struktūriniai ypatumai gali turėti įtakos aktyvumui. Sintetinis DSIP padidino delta bangų ir miego verpstelių aktyvumą EEG triušių modelyje, tuo tarpu tirti fragmentai, modifikuotos sekos analogai ir beta-aspartilo izomeras parodė mažesnį aktyvumą arba liko neaktyvūs tomis pačiomis eksperimentinėmis sąlygomis [1]. Tai rodo struktūros ir aktyvumo ryšį pirminiuose tyrimuose su gyvūnais, tačiau nepatvirtina specifinio žmogaus DSIP receptoriaus egzistavimo.

Ne modifikuotam laisvajam DSIP „PubChem“ duomenų bazėje nurodyta molekulinė formulė C35H48N10O15, apytikslė molekulinė masė 848,8 g/mol ir „PubChem Compound ID“ identifikatorius 68816 [14]. CAS numeris 62568-57-4 paprastai priskiriamas emideltidui arba laisvajam DSIP. Tačiau CAS numeris, identifikatorius cheminėje duomenų bazėje ar tarptautinis nepatentuotas pavadinimas identifikuoja konkrečią cheminę medžiagą. Jie nepatvirtina reguliavimo patvirtinimo, klinikinio veiksmingumo, grynumo ar laisvojo DSIP ir jo druskos formos lygiavertiškumo.

Tekstinė struktūros schema

DSIP peptido struktūrą galima pavaizduoti nenurodant, kad jis turi vieną pastovią, biologiškai aktyvią trimatę konformaciją:

Plokščia sekos diagrama yra moksliškai tinkamesnė nei vieno išbaigto „molekulinio modelio” pateikimas kaip biologiškai aktyvios DSIP formos. Trumpi peptidai tirpale egzistuoja kaip dinamiški įvairių konformacijų rinkiniai. Jų konformacinis elgesys gali kisti priklausomai nuo pH, joninės stiprybės, tirpiklio, membranų, jungimosi partnerių, fosforilinimo ir koncentracijos. Nenustatyta galutinė su receptoriumi susijusio DSIP struktūra, kuri patvirtintų vieną aktyvią trimatę konformaciją.

Nurodyta molekulinė masė taip pat turi būti vertinama atsižvelgiant į atitinkamą kontekstą. Maždaug 848,8 g/mol vertė taikoma neutraliam, nemodifikuotam peptidui, kurio formulė yra C35H48N10O15. Acetato druskos, hidratuotos formos, priešjonai, fosforilinimas, izotopiniai žymekliai ir kiti modifikavimai gali pakeisti molekulinę formulę arba išmatuotą molekulinę masę. Komerciniame buteliuke nurodytas kiekis miligramais nepatvirtina tikslios cheminės formos ar jame esančio nesugadinto, aktyvaus peptido kiekio.

Siūlomi neuroniniai ir neuroendokrininiai mechanizmai

DSIP tyrimai apima kelis biologinės organizacijos lygmenis – nuo izoliuotų neuronų elektrinių atsakų iki visų gyvūnų reakcijų į stresą. Šių skirtingų lygmenų neturėtų būti sujungiami į vieną signalų perdavimo kelią. Elektrofiziologinis eksperimentas gali parodyti, kad DSIP keičia neuronų reakciją kontroliuojamomis sąlygomis, tačiau pats savaime negali patvirtinti, kad tas pats mechanizmas sukelia miegą, mažina kortizolio lygį ar gerina klinikinę būklę.

Viena iš pagrindinių mechanistinių tyrimų sričių susijusi su slopinančių ir sužadinančių signalų pusiausvyra. Žiurkių hipokampo ir smegenėlių neuronuose DSIP, priklausomai nuo dozės, stiprino sroves, kurias aktyvuoja GABA – pagrindinis slopinamasis neurotransmiteris smegenyse. Žievės ir hipokampo preparatuose DSIP taip pat blokavo NMDA sukeliamą potencializaciją. Eksperimentai su smegenų žievės sinaptozomais papildomai leido daryti prielaidą, kad moduluojamas presinaptinis su NMDA susijusio kalcio įsisavinimas [6]. Atskiruose eksperimentuose su žiurkių neuronais nustatyta, kad DSIP mažino glutaminato sukeliamus sužadinimo efektus [7]. Apibendrinant, šie rezultatai patvirtina galimybę, kad neuronų jaudrumas gali sumažėti. Tačiau jie neįrodo, kad DSIP tiesiogiai jungiasi prie GABA-A arba NMDA receptorių koncentracijose, pasiekiamose žmonėms.

Tyrimai, susiję su gyvūnų traukuliais ir stresu, iš esmės atitinka šį slopinimo ir sužadinimo pusiausvyros modelį. Esant padidėjusiam deguonies slėgiui, DSIP skyrimas žiurkėms buvo susijęs su didesnėmis GABA ir homokarnosino koncentracijomis smegenų žievėje bei mažesnėmis glutaminato ir asparaginato koncentracijomis [15]. Tai buvo biocheminis atradimas, gautas naudojant specializuotą gyvūnų traukulių modelį. Jo negalima tiesiogiai pritaikyti teiginiams, kad DSIP yra GABA-erginis vaistas, NMDA antagonistas ar antikonvulsantas žmonėms.

Taip pat buvo tirti monoaminerginiai mechanizmai. Eksperimente, susijusiame su žiurkių termoreguliacija, DSIP poveikis serotonino agonisto sukeltoms temperatūros pokyčiams buvo modifikuojamas farmakologiniu blokavimu. Todėl mokslininkai iškėlė hipotezę apie galimą 5-HT1A receptoriui priskiriamo mechanizmo dalyvavimą [8]. DSIP ir fosforiluotas DSIP taip pat keitė apomorfinu sukeltą hipotermiją, o haloperidolis antagonizavo abu šiuos efektus. Tai leido daryti prielaidą apie ryšį su dopaminerginiu signalizavimu šiame konkrečiame termoreguliacijos modelyje [9]. Šie tyrimai rodo tam tikrų gyvūnų reakcijų priklausomybę nuo konkrečių signalinių kelių, tačiau nepatvirtina, kad DSIP yra serotonino ar dopamino receptorių agonistas.

DSIP endogeninė biologija tebėra ypač neaiški. DSIP panaši imunoreaktyvumas buvo nustatytas smegenyse, hipofizėje, periferiniuose audiniuose, plazmoje, smegenų ir nugaros smegenų skystyje, šlapime ir piene. Atrodo, kad dalis šio imunoreaktyvaus medžiagos yra susijusi su didesnėmis molekulėmis. Antikūnais pagrįsti metodai ne visada leidžia atskirti nesuskaldytą laisvą DSIP nuo susieto peptido, pirmtako primenančios medžiagos ar kryžmiškai reaguojančių sekų. Todėl apžvalgose DSIP apibūdinamas kaip ne visiškai ištirtas peptidų kompleksas, o ne kaip visiškai apibūdintas hormonas, turintis konkretų geną, receptorių, sintezės kelią ir grįžtamojo ryšio mechanizmą [2–4].

DSIP, ACTH ir kortizolis

DSIP buvo tiriamas kaip potencialus hipotalaminės–hipofizinės–antinksčių ašies, paprastai vadinamos HPA ašimi, reguliatorius. Klasikinėje streso reakcijos grandinėje hipotalamus išskiria kortikoliberiną (CRH). CRH skatina hipofizę išskirti adrenokortikotropinį hormoną (ACTH), o ACTH savo ruožtu stimuliuoja antinksčių žievę gaminti kortizolį žmonėms arba, daugiausia, kortikosteroną žiurkėms. DSIP poveikis buvo stebimas keliuose šio mechanizmo etapuose, tačiau tai nepatvirtina, kad DSIP yra medžiaga, kuri patikimai mažina kortizolio lygį.

Nedideliame klinikiniame tyrime buvo tiriamos sveikų vyrų reakcijos į ACTH ir arginininę vazopresiną. Aštuoniems dalyviams vienoje protokolo dalyje buvo skiriamas DSIP infuzijos būdu, o kiti septyni dalyviai buvo įtraukti į tyrimus kitomis laiko sąlygomis. DSIP reikšmingai sumažino ACTH koncentraciją kraujyje, tačiau neturėjo įtakos bazinei vazopresino koncentracijai nei jo reakcijai į osmotinius ir ortostatinius dirgiklius [11]. Tai yra tiesioginis neuroendokrininis įrodymas, gautas iš tyrimų su žmonėmis. Tačiau tyrimas buvo nedidelis ir fiziologinio pobūdžio. Jis neparodė terapinio poveikio kortizoliui, ilgalaikių privalumų, klinikinio veiksmingumo ar šiuolaikinių poodinių ar intranazinių DSIP preparatų saugumo.

Kitoje su žmonėmis atliktoje studijoje CRH stimuliacijos testas buvo taikytas 12 asmenų, sergančių sunkiu depresijos sutrikimu, ir 12 atitinkamai atrinktų kontrolinės grupės dalyvių. Pradinės DSIP ir kortizolio koncentracijos buvo tarpusavyje koreliuotos ir buvo didesnės dalyviams, sergantiems depresija. DSIP reakcijos po CRH įvedimo taip pat skyrėsi tarp abiejų grupių. Tyrėjai šiuos rezultatus įvertino kaip atitinkančius galimą DSIP moduliuojantį vaidmenį HPA ašies reguliacijoje [12]. Tačiau, kadangi tai buvo biomarkerių ir reakcijų į stimulą tyrimas, jis neįrodo, kad DSIP vartojimas mažina kortizolio lygį ar gydo depresiją.

Duomenys, gauti iš gyvūnų, taip pat priklauso nuo eksperimentinių sąlygų. Žiurkėms, patyrusioms ilgalaikį imobilizacijos stresą, padidėjo ACTH, kortikosterono ir beta-endorfinų koncentracijos. DSIP vartojimas iš dalies sumažino kortikosterono padidėjimą, tačiau nesukėlė visų matuojamų hormonų koncentracijos paprasto slopinimo [13]. Kiti eksperimentai leido manyti, kad DSIP poveikis neuronams priklausė nuo pradinių kortikosteroidų koncentracijų ir tapdavo ryškesnis streso sąlygomis. Toks modelis labiau atitinka nuo būklės priklausomą moduliaciją nei visuotinį kortizolio slopinimo mechanizmą.

Dėl šios priežasties teiginys „DSIP mažina kortizolio lygį” yra pernelyg kategoriškas. Tikslesnė išvada yra tokia: riboti duomenys iš tyrimų su žmonėmis ir gyvūnais rodo, kad DSIP sąveikauja su HPA ašies reguliavimu, įskaitant ACTH ir kortikosteroidų reakcijas, tačiau nėra patvirtinto klinikinio protokolo, įrodančio nuspėjamą kortizolio sumažėjimą. Be to, kortizolio koncentracija yra stipriai susijusi su paros ritmu ir priklauso nuo ligų, miego trūkumo, maisto suvartojimo, fizinio aktyvumo, vaistų bei mėginių ėmimo sąlygų. Todėl vienkartinis kortizolio matavimas turi būti vertinamas atsižvelgiant į atitinkamą kontekstą.

DSIP ir miegą reguliuojantys mechanizmai

DSIP pavadinimas buvo suteiktas remiantis stebėtu eksperimentiniu fenotipu, o ne konkretaus receptorių kelio atradimu. Pirmuosiuose eksperimentuose su triušiais buvo naudojama medžiaga, paimta elektros sukeltos miego būsenos metu, ir buvo įrodyta, kad izoliuotas, o vėliau sintetiškai gautas nonapeptidas, įšvirkštus į smegenų kamerą, padidino delta bangų ir miego verpstelių aktyvumą EEG [1]. Vėlesni eksperimentai davė nevienareikšmiškus rezultatus, priklausančius nuo rūšies, įvedimo būdo, dozės ir gydymo schemos. Šis nenuoseklumas yra viena iš priežasčių, dėl kurių siūlomas DSIP vaidmuo kaip visuotinio endogeninio miego veiksnio tebėra diskusijų objektas [2–4].

Yra keletas mechanizmų, kurie galbūt galėtų susieti DSIP su miego regulavimu. Padidėjęs GABA sukeliamas slopinimas, kartu su sumažėjusiu glutaminato ir NMDA sukeliamu sužadinimu, galėtų riboti neuronų sužadinimą tam tikruose grandynuose [6,7]. Serotoninerginės ir dopaminerginės veiklos pokyčiai galėtų daryti įtaką perėjimams tarp miego ir budrumo, termoreguliacijai ir paros ritmams [8–10]. HPA ašies moduliavimas galėtų netiesiogiai paveikti miegą esant padidėjusiam streso sistemos aktyvumui [11–13]. Tačiau nė vienas iš šių mechanizmų nebuvo nustatytas kaip pagrindinis mechanizmas, atsakingas už pakartotinį DSIP poveikį žmonių miegui.

Tyrimai su gyvūnais taip pat rodo, kad vartojimo laikas ir ekspozicijos modelis gali turėti įtakos reakcijai. Pakartotinis vartojimas keitė paros lokomotorinę aktyvumą nuolatinio apšvietimo sąlygomis, o natūralus DSIP ir P-DSIP sukeldavo skirtingus modelius [10]. Miegą tiriančiuose tyrimuose su žiurkėmis fosforiluotas analogas, įvestas į centrinę nervų sistemą, padidino tiek lėtųjų bangų miegą, tiek paradoksalų miegą, nors veiksmingų dozių diapazonas buvo nelinijinis [16, 17]. Šie rezultatai gali padėti kurti hipotezes apie paros ritmo reguliavimą ir miego struktūrą, tačiau neįrodo, kad periferinis šios medžiagos įvedimas žmonėms pasiekia tas pačias smegenų sritis ar sukelia tuos pačius poveikius.

Tyrimai, skirti žmonių nemigai, neparodė nuosekliai stiprių rezultatų. Kai kuriuose nedideliuose eksperimentuose buvo užfiksuoti su miegu susijusių parametrų pokyčiai, tačiau kontroliuojamuose tyrimuose paprastai buvo nustatyta menka, kintanti arba klinikiškai ribota nauda. Todėl net jei DSIP modifikuoja neuroninius kelius, susijusius su slopinimu, stresu ar paros ritmu, mechanistiniai rezultatai nevirto pripažintu nemigos gydymo metodu.

Ką žinoma apie DSIP pusinės eliminacijos laiką?

Nėra nustatytas gerai patvirtintas DSIP pusinės eliminacijos laikas žmonėms, kuris leistų patikimai nustatyti klinikinio poveikio trukmę, kaupimąsi ar dozavimo dažnumą.

Dažnai cituojama vertė, siekianti apie 15 minučių, yra gauta iš eksperimentų, susijusių su proteolitiniu skilimu, atliktų su smegenų gabalėliais arba homogenatais. Šiuose eksperimentuose matuotu galutiniu rodikliu buvo N-galinio triptofano pašalinimas [3]. Tai yra skilimo audinyje in vitro matavimas, o ne šiuolaikinis farmakokinetinio pusinės eliminacijos laikotarpio matavimas po intraveninio įvedimo žmonėms.

Ankstesni tyrimai, kuriuose buvo naudojami žiurkių smegenų homogenatai, rodo tą patį skirtumą. Po 7,5 minutės inkubacijos su 2,5% smegenų homogenatu buvo išlaisvinta apie 30% N-galinio triptofano DSIP. Skaidymosi greitis skyrėsi priklausomai nuo eksperimentinių sąlygų ir vystymosi amžiaus [5]. Toks tyrimas rodo jautrumą fermentiniam skilimui. Jis tiesiogiai nematuoja absorbcijos, pasiskirstymo, plazmos klirenso, prisijungimo audiniuose, išsiskyrimo per inkstus ar veikimo trukmės gyvame žmogaus organizme.

Tyrimai, kuriuose buvo naudojamas kraujas, taip pat parodė, kad DSIP skilimas priklausė nuo laiko, temperatūros ir rūšies. Natūralus DSIP palyginti greitai išnykdavo žmogaus ar žiurkių kraujo preparatuose, susidarydami produktai, atitinkantys N-galinio triptofano pašalinimą. Pažymėti fosforiluoti arba N-gale modifikuoti analogai skaidėsi lėčiau ir sudarė kompleksus arba agregatus, kurie galėjo potencialiai prailginti nepažeistos medžiagos tariamą buvimą [18]. Tai buvo biostabilumo tyrimai, o ne patvirtinti farmakokinetiniai tyrimai su žmonėmis.

Šis skirtumas paaiškina, kodėl terminai „pusinės eliminacijos laikas” ir „poveikio trukmė” neturėtų būti vartojami kaip sinonimai. Peptidas gali greitai išnykti iš laisvosios frakcijos, cirkuliuojančios plazmoje, tuo pačiu suaktyvindamas tolesnį signalizavimą, kuris išlieka žymiai ilgiau. Kita vertus, imunoreaktyvi medžiaga gali išlikti aptinkama, nes yra susieta su nešikliu arba todėl, kad matavimas apima giminingus fragmentus, nors jie ir nėra biologiškai lygiaverčiai nepakitusiai laisvajai DSIP.

Paskelbti duomenys nepateikia patikimų duomenų apie galutinį pusinės eliminacijos laiką, biologinį prieinamumą, pasiskirstymo tūrį, klirensą ar ekspoziciją žmonėms po intranazalinio ar poodinio įvedimo.

Metabolizmas, skilimas ir farmakokinetinis neapibrėžtumas

N-galinis triptofanas, atrodo, yra svarbi ankstyva skilimo vieta keliuose eksperimentuose, susijusiuose su DSIP skilimu. Audiniuose ir kraujyje esančios peptidazės gali paeiliui pašalinti likučius arba skaidyti peptidinius ryšius, sukurdamos fragmentus, kurie gali būti neaktyvūs, pasižymėti kitokiu aktyvumu arba vis dar būti aptinkami naudojant tam tikrus analitinius metodus. Matomą skilimo greitį gali įtakoti temperatūra, pH, fermentų koncentracija, rūšis, biologinė matrica ir peptido modifikacija [3,5,18].

Sąveika su baltymais ir agregacija dar labiau apsunkina rezultatų interpretavimą. Ankstesni tyrimai leido manyti, kad endogeninis imunoreaktyvumas, panašus į DSIP, gali būti susijęs su didesniais nešikliais baltymais, kurie galbūt apsaugo peptidą nuo greito proteolitinio skilimo [3]. Modifikuoti analogai taip pat rodė kompleksų susidarymą ir lėtesnį skilimą in vitro [18]. Dėl to testas, matuojantis bendrą imunoreaktyvumą, gali duoti kitokį rezultatą nei analitinis metodas, kuris konkrečiai matuoja nepakitusią, laisvą DSIP.

Tyrimai, susiję su kraujo–smegenų barjera, atlikti su gyvūnais ir in vitro endotelio ląstelių modeliuose, leido manyti, kad DSIP tam tikru mastu prasiskverbia. Tačiau transporto tyrimų rezultatai nenurodo, kokia dalis dabartinio per nosį ar injekcijomis vartojamo preparato pasiekia neuroninius tikslus žmonėse. Nuo vartojimo būdo priklausantis įsisavinimas, metabolizmas gleivinėse, periferinis prisijungimas, išsiskyrimas per inkstus ir vietinis skilimas audiniuose vis dar nėra pakankamai ištirti. Tvirtinimai, kad nazaliniu būdu vartojamas DSIP visiškai „išvengia” skilimo arba tam tikrą medžiagos dalį tiesiogiai pristato į smegenis, nėra pagrįsti atitinkamais farmakokinetiniais tyrimais.

Šie farmakokinetiniai neaiškumai taip pat neleidžia moksliškai patikimai perskaičiuoti ekspozicijos tarp intraveninio, poodinio, intranazalinio ir peroralinio vartojimo. Tos pačios dozės, vartojamos skirtingais būdais, nebūtinai lemia lygiavertes koncentracijas kraujyje ar ekspoziciją smegenyse. Taigi literatūroje nėra pagrindo nustatyti klinikinę dozavimo schemą remiantis maždaug 15 minučių trukmės skilimu, stebimu in vitro.

Kas yra fosfo-DSIP arba P-DSIP?

Fosfo-DSIP, taip pat žinomas kaip P-DSIP arba DSIP-P, yra fosforiliuota DSIP forma, kurioje serino likutis 7-oje pozicijoje turi fosfato grupę.

Fosforilinimas įveda papildomą neigiamai įkrautą cheminę grupę ir gali pakeisti peptido konformaciją, jo jautrumą fermentams, jungimosi savybes, agregaciją bei biologinį elgesį. Todėl P-DSIP neturėtų būti laikomas tiesiog kitu natūralaus DSIP pavadinimu.

Imunocheminiai tyrimai nustatė DSIP panašią formą, fosforilintą Ser7 pozicijoje. In vitro fermentinis eksperimentas taip pat parodė, kad kazeino kinazė II gali fosforilinti DSIP, naudodama ATP arba GTP kaip fosfato donorą. Šiomis sąlygomis tariamas afinitetas substratui buvo mažas, o tyrėjai apibūdino DSIP kaip potencialų substratą in vitro, nenurodydami fermento, atsakingo už fosforilinimą gyvame žmogaus organizme [19]. Tai, kad buvo įrodyta, jog fermentas gali fosforiliuoti DSIP laboratorinėmis sąlygomis, dar nereiškia, kad ta pati reakcija yra natūralus jo biosintezės kelias žmogaus organizme.

Fosforilinimas taip pat keičia molekulinę masę. Pridėjus fosfato grupę, peptido masė padidėja maždaug 80 Da. Taigi, vienkartinai fosforiluoto P-DSIP tikėtina molekulinė masė yra apie 928,8 Da, priklausomai nuo jonizacijos ir druskos formos. Tai yra apskaičiuota cheminė vertė, o ne konkrečios produkto partijos analizės rezultatas.

Natūralus DSIP ir fosforiluoti analogai

Natūralus DSIP ir P-DSIP elgėsi skirtingai gyvūnų tyrimuose ir in vitro eksperimentuose.

Laisvai judančioms žiurkėms nuolatinė, dešimties valandų trukmės naktinė 0,5 nmol P-DSIP intrakamerinė infuzija padidino lėtųjų bangų miegą 22%, o paradoksalų miegą – 81%. Šis padidėjimas buvo susijęs su didesniu miego epizodų skaičiumi, o tiek didesnės, tiek mažesnės tiriamosios dozės buvo neveiksmingos. Šiame konkrečiame tyrime mokslininkai įvertino, kad P-DSIP buvo maždaug penkis kartus stipresnis už natūralų DSIP [16].

Kito eksperimento su žiurkėmis metu P-DSIP buvo įšvirkštas į trečiąją smegenų kamerą prieš prasidedant tamsos laikotarpiui. Esant 200 pmol/kg dozei, P-DSIP padidino lėtojo bangų miegą 17,31 TP30T, o paradoksalų miegą – 32,31 TP30T per po įvedimo sekusį tamsos laikotarpį, nesutrumpindamas miego latentinio laikotarpio. Poveikis lėtosios bangos miegui išsilaikė ir per kitą šviesos laikotarpį, o antrą dieną rodikliai grįžo į kontrolinį lygį [17]. Tai buvo tyrimai su gyvūnais, kuriuose buvo naudojamas centrinis vartojimo būdas. Tai nebuvo tyrimai su žmonėmis, todėl juose nenustatytas vartojimo per nosį ar po oda protokolas.

Be to, P-DSIP ne visada pasirodė esąs ilgiau veikianti forma visuose eksperimentiniuose modeliuose. Eksperimente, susijusiame su apomorfinu sukelta hipotermija, P-DSIP poveikis pasireiškė ir išnyko greičiau nei natūralaus DSIP poveikis [9]. Tuo tarpu kraujo inkubacijos tyrimuose žymėti fosforiluoti analogai rodė lėtesnį skilimą ir kompleksų susidarymą [18].

Šie iš pažiūros skirtingi rezultatai rodo, kodėl efekto trukmė priklauso nuo to, kas tiksliai matuojama. Cheminis stabilumas biologinėje matricoje, su receptoriais susijusi fiziologija, elgsena ir miego struktūra gali vykti skirtingais laiko intervalais.

Kurie teiginiai apie mechanizmą yra patvirtinti, o kurie – hipotetiniai?

Tarp geriausiai patvirtintų cheminių duomenų yra devynių aminorūgščių sekvencija DSIP, apytikslė molekulės formulė ir laisvo peptido masė, taip pat Ser7 fosforilinimo vietos lokalizacija [1,14,19].

Eksperimentiniai duomenys taip pat rodo, kad DSIP gali būti skaidomas smegenų ir kraujo preparatuose, P-DSIP gali elgtis kitaip nei natūralus DSIP, o DSIP gali keisti parametrus, susijusius su GABA, glutaminatu, NMDA, monoaminais ir neuroendokrinine sistema tam tikruose eksperimentiniuose modeliuose [5–13,16–19].

Ne mažiau svarbūs yra ir neapibrėžtumo aspektai.

Nenustatytas unikalus DSIP receptorius. Nė vienas atskiras intracelulinis signalizacijos kelias nepaaiškina visų pranešamų DSIP poveikių. Dažnai minimas 15 minučių laikotarpis nėra nustatytas DSIP pusinės eliminacijos laikas žmonėse. Nenustatytas nuspėjamas kortizolio mažinantis poveikis. Taip pat nežinoma, ar stebimi su GABA ar NMDA susiję poveikiai paaiškina miego reakcijas žmonėse.

Be to, didesnis P-DSIP aktyvumas tam tikruose eksperimentuose su gyvūnais nepatvirtina jo pranašumo žmonėms. DSIP panašios imunoreaktyvumo aptikimas taip pat nebūtinai rodo nepažeisto, laisvo DSIP koncentraciją.

Veikimo mechanizmo duomenų apribojimai

Didžioji dalis literatūros apie DSIP yra iš XX a. 70–90-ųjų metų laikotarpio. Daugelyje šių eksperimentų buvo naudojami metodai, sukurti siekiant atsakyti į žymiai siauresnio pobūdžio klausimus nei šiuolaikinė receptorių farmakologija, proteomika, masės spektrometrijos pagrįsta farmakokinetika ar kontroliuojami klinikiniai tyrimai.

Daugelis rezultatų pagrįsti intrakameriniu įvedimu, izoliuotais neuronais, audinių homogenatais, sinaptozomomis, radioimunologiniais tyrimais arba specializuotais gyvūnų modeliais, susijusiais su stresu ir termoreguliacija.

Rezultatai taip pat skiriasi priklausomai nuo rūšies, vartojimo būdo, dozės, laiko ir pradinės fiziologinės būklės. Netiesiniai dozės ir reakcijos santykiai ypač apsunkina plačią ekstrapoliaciją.

Antikūnais pagrįsti DSIP panašios medžiagos matavimai taip pat gali neleisti nuosekliai atskirti nepakitusio laisvojo peptido, didesnių susijusių formų ir kryžmiškai reaguojančių molekulių.

Taigi mechanistiniai rezultatai tebėra vertingi formuluojant ir tikrinant mokslines hipotezes, tačiau jų nepakanka, kad būtų galima nustatyti veiksmingą dozę žmonėms, gydymo schemą, klinikinę naudą ar saugumo profilį.

Dažniausiai užduodami klausimai apie DSIP mechanizmą

Koks yra DSIP veikimo mechanizmas?

Atrodo, kad DSIP veikia slopinančius, stimuliuojančius, monoaminerginius, paros ciklą reguliuojančius ir su HPA ašimi susijusius procesus, tačiau nebuvo patvirtintas nei vienas konkretus receptorius, nei vieningas veikimo mechanizmas.

Tiesiogiausi duomenys apie šiuos mechanizmus gaunami iš gyvūnų neuronų ir audinių tyrimų bei nedidelių neuroendokrininių tyrimų, o ne iš vienareikšmiškų receptorių tyrimų su žmonėmis.

Kaip peptidas DSIP veikia miegą?

Galimi su miegu susiję mechanizmai apima GABA sukeliamo slopinimo sustiprėjimą, glutaminato ir NMDA sukeliamo sužadinimo sumažėjimą, monoaminų signalizacijos pokyčius, paros ritmo moduliavimą bei streso ašies aktyvumo pokyčius tam tikromis sąlygomis [6–13].

Nė vienas iš šių mechanizmų nebuvo nustatytas kaip pagrindinis mechanizmas, lemiantis poveikį žmonių miegui, o klinikiniai miego tyrimų rezultatai buvo prieštaringi.

Ar DSIP jungiasi prie GABA receptorių?

DSIP sustiprino GABA sukeliamas sroves žiurkių hipokampo ir smegenėlių neuronuose [6].

Tačiau šis rezultatas neįrodo, kad DSIP tiesiogiai sąveikauja su konkrečia GABA receptoriaus vieta. Jis taip pat nepatvirtina, kad DSIP veikia kaip benzodiazepinai ar kiti GABA-erginiai vaistai.

Ar DSIP daro įtaką glutamatui ar NMDA receptoriams?

Eksperimentai su žiurkių neuronais ir sinapsomomis parodė pokyčius, susijusius su glutamatui priklausančiu sužadinimu, NMDA susijusiu potencializavimu ir kalcio įsisavinimu [6,7].

Šios ikiklinikinės stebėsenos duomenys patvirtina galimybę moduliuoti sužadinančią signalizaciją, tačiau nepatvirtina klinikinio NMDA blokavimo poveikio žmonėms.

Ar DSIP mažina kortizolio lygį?

Remiantis esamais įrodymais, to neįmanoma numatyti.

Nedideli tyrimai su žmonėmis ir streso eksperimentai su gyvūnais leidžia manyti, kad DSIP gali turėti įtakos ACTH, kortizolio arba kortikosterono reguliavimui. Tačiau šie tyrimai nepatvirtina, kad DSIP yra patikimas būdas kortizolio lygiui mažinti [11–13].

Koks yra DSIP peptido pusinės eliminacijos laikas?

Nenustatytas patvirtintas DSIP pusinės eliminacijos laikas žmogaus plazmoje.

Dažnai cituojama maždaug 15 minučių trukmė yra nustatyta remiantis tyrimais, kuriuose buvo tiriamas proteolitinis triptofano pašalinimas iš smegenų gabaliukų ar homogenatų, o ne remiantis DSIP farmakokinetinio pašalinimo iš organizmo matavimais žmonėse [3].

Kodėl DSIP veikimas gali trukti ilgiau nei jo skilimo laikas?

Peptidas gali sukelti tolesnius neuroninius ar hormoninius procesus, kurie tęsiasi ir po to, kai pirminė molekulė suyra ar yra pašalinta.

Sąveika su didesnėmis molekulėmis, pasiskirstymas audiniuose, testų kryžminis reaktyvumas bei aptinkamų ar biologiškai aktyvių fragmentų buvimas taip pat gali lemti skirtumus tarp išmatuotos DSIP panašios imunoreaktyvumo ir tikrosios nepažeisto laisvojo DSIP koncentracijos.

Kokia yra DSIP molekulinė masė?

Nemodifikuoto laisvojo peptido apytikslė molekulinė masė yra 848,8 g/mol, o molekulinė formulė – C35H48N10O15 [14].

Druskos formos, priešjonai, hidratacija, izotopinis žymėjimas arba fosforilinimas gali pakeisti molekulinę formulę arba matuojamą masę.

Koks yra DSIP CAS numeris?

CAS numeris 62568-57-4 paprastai priskiriamas emideltidui arba laisvajam DSIP.

Tačiau kataloginę informaciją reikia patikrinti, siekiant nustatyti tikslią cheminę formą, nes laisvasis peptidas, acetato formos, modifikuoti analogai ir analitiniai etalonai nėra automatiškai lygiaverčiai.

Kokia yra DSIP aminorūgščių seka?

DSIP sekvencija yra Trp–Ala–Gly–Gly–Asp–Ala–Ser–Gly–Glu, sutrumpintai – WAGGDASGE [1].

Tai yra nonapeptidas, kurio 7-oje pozicijoje yra serinas.

Kas yra fosfo-DSIP?

Fosfo-DSIP, P-DSIP arba DSIP-P yra DSIP forma, fosforiliuota Ser7 pozicijoje.

Kai kuriuose in vitro ir gyvūnų tyrimuose buvo nustatyti P-DSIP ir natūralaus DSIP skirtumai, susiję su skilimu, termoreguliacija, paros ritmu bei su miego susijusiais poveikiais [9,10,16–19].

Ar P-DSIP yra geresnis už įprastą DSIP?

Tai nebuvo patvirtinta žmonėms.

P-DSIP parodė didesnį aktyvumą viename eksperimente, susijusiame su žiurkių miegu, kai vaistas buvo skiriamas centriniu būdu, tačiau jo poveikis skyrėsi priklausomai nuo dozės ir eksperimentinio modelio [16]. Trūksta atitinkamų tiesioginių klinikinių tyrimų su žmonėmis, kurie įrodytų didesnį veiksmingumą ar saugumą.

Ar DSIP yra endogeninis hormonas?

DSIP panaši imunoreaktyvumas buvo nustatytas keliuose audiniuose ir biologiniuose skysčiuose, tačiau jo endogeninis pirmtakas, sintezės kelias, receptorius ir biologinė tapatybė vis dar nėra iki galo išsiaiškinti.

Taigi DSIP apibūdinimas kaip visiškai ištirto žmogaus hormono peržengtų turimų įrodymų ribas [2–4].

Atsakomybės apribojimas

Šis tekstas yra skirtas tik švietimo ir mokslinio informavimo tikslams. Jis nėra medicininė konsultacija, diagnozė, gydymo ar dozavimo rekomendacijos, taip pat nėra rekomendacijos dėl DSIP vartojimo.

Delta miego skatinantis peptidas (DSIP, emideltidas) ir fosfo-DSIP nėra patvirtinti JAV Maisto ir vaistų administracijos (FDA), Europos vaistų agentūros (EMA) ar Jungtinės Karalystės vaistų ir sveikatos priežiūros produktų reguliavimo agentūros (MHRA) patvirtinti nemigos gydymui, kortizolio lygio mažinimui, streso gydymui ar kitoms šiame straipsnyje aptariamoms paskirtims.

Turimi duomenys yra riboti ir daugiausia gauti iš tyrimų su gyvūnais, ex vivo, in vitro tyrimų, mechanistinių tyrimų bei nedidelių ankstesnių tyrimų su žmonėmis. Straipsnyje nepateikiama dozavimo, atskiestimo, injekcijų ar savarankiško vartojimo instrukcija.

Nuorodos

[1] Schoenenberger, G. A., Maier, P. F., Tobler, H. J., Wilson, K., ir Monnier, M. (1978). Delta EEG (miego) indukcinis peptidas (DSIP). XI. Nonapeptido aminorūgščių sudėtis, seka, sintezė ir aktyvumas. Pflügerio archyvas, 376(2), 119–129. https://doi.org/10.1007/BF00581575

[2] Kovalzon, V. M., ir Strekalova, T. V. (2006). Delta miego indukcinis peptidas (DSIP): vis dar neišspręsta mįslė. „Journal of Neurochemistry“, 97(2), 303–309. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2006.03693.x

[3] Schoenenberger, G. A. (1984). Delta miego indukcinio peptido (DSIP) charakteristika, savybės ir daugiamačių funkcijų. „European Neurology“, 23(5), 321–345. https://doi.org/10.1159/000115711

[4] Graf, M. V., ir Kastin, A. J. (1986). Delta miego indukcinis peptidas (DSIP): naujausia informacija. Peptidai, 7(6), 1165–1187. https://doi.org/10.1016/0196-9781(86)90148-8

[5] Huang, J. T., ir Lajtha, A. (1978). Nonapeptido, miegą sukeliančio peptido, skilimas žiurkių smegenyse: palyginimas su enkefalino skilimu. „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. ir Bachurin, S. O. (2006). Delta miego indukuojančio peptido poveikis presinapsiniams ir postsinapsiniams glutamato bei postsinapsiniams GABA receptoriams žiurkių žievės, hipokampo ir smegenėlių neuronuose. „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 miego indukcijos peptidas slopina glutamato sužadinamąjį poveikį žiurkių smegenų neuronams. „Bulletin of Experimental Biology and Medicine“, 134(1), 5–7. https://doi.org/10.1023/A:1020679815690

[8] Tsunashima, K., Kato, N., Masui, A. ir Takahashi, K. (1994). Delta miego indukcinio peptido (DSIP) poveikis žiurkių kūno (vidinės) temperatūros pokyčiams, kuriuos sukelia serotoninerginiai agonistai. Peptidai, 15(1), 61–65. https://doi.org/10.1016/0196-9781(94)90171-6

[9] Tsunashima, K., Masui, A., ir Kato, N. (1990). Delta miego indukuojančio peptido (DSIP) ir fosforiluoto DSIP (P-DSIP) poveikis apomorfinu sukeltam žiurkių hipotermijai. „Brain Research“, 510(1), 171–174. https://doi.org/10.1016/0006-8993(90)90748-Z

[10] Graf, M., Christen, H., ir Schoenenberger, G. A. (1982). DSIP/DSIP-P ir žiurkių cirkadinė motorinė veikla esant nuolatiniam apšvietimui. Peptidai, 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 miego indukcinio peptido skirtingas poveikis arginin-vazopresino ir ACTH sekrecijai sveikų vyrų organizme. „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 miego indukuojančio peptido reakcija į žmogaus kortikotropino išskyrimo hormoną (CRH) sergant sunkiu depresiniu sutrikimu: palyginimas su CRH sukeltu kortikotropino ir kortizolio išsiskyrimu. „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., ir Maĭskiĭ, A. I. (1990). Delta miego indukcinio peptido streso apsauginio poveikio mechanizmo analizė. ’Eksperimentinės biologijos ir medicinos biuletenis“, 109(1), 46–47. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2159352/

[14] Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2026). „PubChem“ junginio apžvalga (CID 68816), „Delta“ miegą sukeliančio peptido. PubChem. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/68816

[15] Mendžeritskis, A. M., Lysenko, A. V., Uskova, N. I., & Mikhaleva, I. I. (1997). Delta miego indukcinio peptido antikonvulsinio poveikio mechanizmo tyrimai padidėjusio deguonies slėgio sąlygomis. „Neuroscience and Behavioral Physiology“, 27, 329–333. https://doi.org/10.1007/BF02461934

[16] Kimura, M., ir Inoué, S. (1989). Fosforilintas DSIP analogas stiprina lėtojo bangų miego ir paradoksalaus miego fazes laisvai judančiose žiurkėse. „Psychopharmacology“, 97(1), 35–39. https://doi.org/10.1007/BF00443409

[17] Nakagaki, K., Ebihara, S., Usui, S., Honda, Y., & Takahashi, Y. (1988). Miego skatinamasis poveikis po fosforiluoto delta miego indukuojančio peptido (DSIP-P) analogų įvedimo į žiurkių smegenų skilvelius. „Neuroscience Letters“, 91(2), 160–164. https://doi.org/10.1016/0304-3940(88)90761-6

[18] Graf, M. V., Saegesser, B., ir Schoenenberger, G. A. (1987). Delta miego indukcinio peptido (DSIP) ir dviejų jo analogų skilimas ir agregacija plazmoje ir serume. Peptidai, 8(4), 599–603. https://doi.org/10.1016/0196-9781(87)90031-3

[19] Nakamura, A., ir Shiomi, H. (1991). Delta miego indukuojančio peptido (DSIP) fosforilinimas kazeino kinazės II pagalba in vitro. Peptidai, 12(6), 1375–1377. https://doi.org/10.1016/0196-9781(91)90222-B