DSIP darbības mehānisms: pussabrukšanas periods, kortizols, struktūra un fosfo-DSIP

Deltas miegu izraisošais peptīds (DSIP), kas pazīstams arī kā emideltīds, šķiet, ietekmē vairākas neironu un neiroendokrīnās sistēmas, nevis darbojas caur vienu apstiprinātu receptoru. Tomēr tā precīzais darbības mehānisms joprojām nav skaidrs, un lielākā daļa datu par tā bioloģiskajiem ceļiem nāk no pētījumiem ar dzīvniekiem, audiem vai šūnām.

DSIP ir no deviņām aminoskābēm sastāvs peptīds, kas pirmo reizi tika identificēts eksperimentos, kuros pētīja trušu galvas smadzeņu venozās asinis, kas iegūtas saistībā ar miegu. Tā nosaukums liecina, ka tas darbojas kā specifisks miega signāls. Tomēr vēlāki pētījumi saistīja DSIP ar stresa reakcijām, hipofīzes hormonu sekrēciju, cirkadiāno aktivitāti, GABA un glutamāta signālu pārraidi, monoamīniem un ar opioīdu sistēmu saistītiem procesiem. Šie rezultāti ir noveduši līdz vairākiem iespējamiem mehāniskiem skaidrojumiem, taču neviens no tiem nesniedz pilnīgu un klīniski apstiprinātu priekšstatu par DSIP darbību cilvēkiem [1–4].

Nenoteiktība sniedzas tālāk par trūkstošajām detaļām par mehānismu. Pētnieki nav identificējuši unikālu DSIP receptoru ar augstu afinitāti, par brīvā nonapeptīda veidošanos nepārprotami atbildīgu parasto prekursoru gēnu vai konsekventu sakarību starp noteiktu koncentrāciju asinīs un konkrētu ietekmi uz cilvēkiem. Mērījumi, kas tiek dēvēti par „DSIP līdzīgu imūnreaktivitāti”, var arī noteikt peptīdu, kas saistīts ar lielākām molekulām, vai strukturāli līdzīgu materiālu, nevis tikai brīvu, neskartu DSIP. Šī iemesla dēļ ir svarīgi nošķirt ķīmisko identitāti, tieši izmērītos eksperimentālos efektus, neiroendokrinālos novērojumus cilvēkiem un plašākas mehānistiskās hipotēzes.

Kā darbojas DSIP?

Vispamatotākā interpretācija pieņem, ka DSIP var darboties kā no konteksta atkarīgs neiromodulators. Neiromodulatoram nav obligāti jāaktivizē viens receptors un jāizraisa viena paredzama atbilde. Tas drīzāk var modificēt veidu, kā neironu shēmas reaģē uz esošajiem inhibējošajiem, uzbudinošajiem, hormonālajiem un diennakts ritma signāliem. Šāds skaidrojums labāk atbilst pieejamajai literatūrai nekā DSIP raksturošana kā parasta miega līdzekļa.

Eksperimentālajos pētījumos DSIP ir saistīts ar neironu aktivitātes, GABA aktivizēto strāvu, glutamāta un NMDA signālu pārneses, monoamīnu aktivitātes, hipofīzes hormonu sekrēcijas, ar stresu saistītu gēnu ekspresijas un circadiānās lokomotorās aktivitātes izmaiņām [3–9]. Šo efektu virziens un intensitāte bieži ir atkarīga no sugas, devas, ievadīšanas ceļa, diennakts laika, sākotnējā stresa līmeņa un konkrētā smadzeņu reģiona vai pētītā eksperimentālā modeļa. Vecākos pētījumos tika aprakstītas arī netlineāras devas un atbildes sakarības vai apgrieztas zvanveida līknes. Šajos eksperimentos vidēja deva dažreiz izraisīja efektu, savukārt zemākas un augstākas devas to neizraisīja [3,10].

Šie novērojumi nenorāda uz vienu molekulāro mērķi. Nepastāv vispāratzīti pierādījumi, kas liecinātu, ka DSIP darbojas kā tiešs konkrēta „DSIP receptora” agonists vai antagonists. Apgalvojumi, ka DSIP darbojas tikai caur GABA, serotonīnu, dopamīnu, NMDA receptoriem, kortizola līmeņa pazemināšanu vai opioīdu sistēmu, tāpēc pārsniedz pieejamos datus. Katrs no šiem ceļiem ir eksperimentāls novērojums vai ierosināts netiešs mehānisms, nevis pilnīgs DSip darbības skaidrojums cilvēkiem.

DSIP aminoskābju secība un molekulārā struktūra

DSIP ir nonapeptīds, kas nozīmē, ka tas sastāv no deviņām aminoskābju atlikumiem, kas savienoti ar peptīdsaitēm. Brīvā peptīda noteiktā secība ir:

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

Vienburtu sekwences pieraksts ir:

• WAGGDASGE

N-gals sākas ar triptofānu, savukārt C-gals beidzas ar glutamīnskābi. Serīns atrodas 7. pozīcijā un ir īpaši svarīgs fosfo-DSIP gadījumā, jo tā hidroksilsānu ķēde var tikt fosforilēta. Sākotnējie secības pētījumi arī parādīja, ka strukturālās detaļas var ietekmēt aktivitāti. Sintētiskais DSIP palielināja delta un miega vārpstu aktivitāti EEG trušu modelī, savukārt pētītie fragmenti, analogi ar modificētu secību un beta-aspartilizomērs uzrādīja mazāku aktivitāti vai palika neaktīvi tajos pašos eksperimentālajos apstākļos [1]. Tas parāda struktūras un aktivitātes attiecību sākotnējā pētījumā ar dzīvniekiem, taču neapstiprina specifiska cilvēka DSIP receptora esamību.

Nemodificētam brīvajam DSIP PubChem datubāze norāda ķīmisko formuļu C35H48N10O15, aptuveno molekulmasu 848,8 g/mol un PubChem Compound ID 68816 [14]. CAS numurs 62568-57-4 parasti tiek piedēvēts emideltīdam vai brīvajam DSIP. Tomēr CAS numurs, identifikators ķīmisko datubāzē vai starptautiskais nepatentētais nosaukums identificē konkrētu ķīmisko vielu. Tie neapstiprina regulatoru apstiprinājumu, klīnisko efektivitāti, tīrību vai ekvivalenci starp brīvo DSIP un tā sāls formu.

Teksta struktūras diagramma

Peptīda DSIP struktūru var attēlot, nenorādot, ka tam piemīt viena noteikta, bioloģiski aktīva trīsdimensiju konformācija:

Plakana secības diagramma ir zinātniski piemērotāka nekā viena izslīpēta „molekulārā modeļa” attēlošana kā DSIP bioloģiski aktīva forma. Īsi peptīdi šķīdumā pastāv kā dažādu konformāciju dinamiski kopumi. To konformācijas uzvedība var mainīties atkarībā no pH, jonu stipruma, šķīdinātāja, membranām, saistošajiem partneriem, fosforilēšanas un koncentrācijas. Nav noteikta galvenā receptoram piesaistītā DSIP struktūra, kas apstiprinātu vienu aktīvu trīsdimensiju konformāciju.

Norādītajai molekulmasa ir nepieciešams arī atbilstošs konteksts. Vērtība aptuveni 848,8 g/mol attiecas uz neitrālu, nemodificētu peptīdu, ko attēlo formula C35H48N10O15. Acetāta sāļi, hidratētas formas, pretjoni, fosforilācija, izotopu marķieri un citas modifikācijas var mainīt molekulāro formu vai izmērīto molekulmasu. Komerciālā flakonā norādītais daudzums miligramos neapstiprina precīzu ķīmisko formu vai tajā esošā neskartā, aktīvā peptīda daudzumu.

Piedāvātie neironālie un neiroendokrīnie mehānismi

Pētījumi par DSIP aptver vairākus bioloģiskās organizācijas līmeņus – no izolētu neironu elektriskajām atbildes reakcijām līdz stresa reakcijām veseliem dzīvniekiem. Šos dažādos līmeņus nevajadzētu apvienot vienā ceļā. Elektrofizioloģiskais eksperiments var parādīt, ka DSIP modificē neironu atbildes reakciju kontrolētos apstākļos, taču pats par sevi tas nevar apstiprināt, ka šis pats mehānisms izraisa miegu, pazemina kortizolu vai uzlabo klīnisko stāvokli.

Viens no galvenajiem mehānisko pētījumu virzieniem attiecas uz līdzsvaru starp inhibējošo un uzbudinošo signālpārreidi. Žurku hipokampa un smadzenīšu neironos DSIP no devas atkarīgā veidā pastiprināja strāvas, ko aktivizē GABA – galvenais inhibējošais neirotransmiters smadzenēs. Garozas un hipokampa preparātos DSIP bloķēja arī NMDA aktivizēto potencēšanu. Eksperimentos, izmantojot smadzeņu garozas sinaptosomas, tika arī pieļauta ar NMDA saistītā presinaptiskā kalcija uzņemšanas modulācija [6]. Atsevišķos eksperimentos ar žurku neironiem tika konstatēts, ka DSIP samazināja glutamāta izraisītos uzbudinošos efektus [7]. Kopumā šie rezultāti apstiprina iespēju virzīties uz mazāku neironu uzbudināmību. Tomēr tie nepierāda, ka DSIP tieši saistās ar GABA-A vai NMDA receptoriem koncentrācijās, kas sasniedzamas cilvēkiem.

Pētījumi par krampjiem un stresu dzīvniekiem kopumā saskan ar šo inhibīcijas un ekscitācijas līdzsvara modeli. Paaugstināta skābekļa spiediena apstākļos DSIP ievadīšana žurkām bija saistīts ar augstāku GABA un homokarnozīna koncentrāciju smadzeņu garozā un zemāku glutamāta un aspartāta koncentrāciju [15]. Šis bija bioķīmisks atklājums, kas iegūts no specializēta dzīvnieku krampju modeļa. To nevar tieši attiecināt uz apgalvojumiem, ka DSIP ir GABA-erģisks līdzeklis, NMDA antagonists vai pretkrampju līdzeklis cilvēkiem.

Tika pētīti arī monoamīnerģiskie mehānismi. Eksperimentā par termoregulāciju žurkām DSIP ietekmi uz serotonīna agonista izraisītajām temperatūras izmaiņām modificēja farmakoloģiskā blokāde. Tāpēc pētnieki izvirzīja hipotēzi par iespējamu ar 5-HT1A receptoru saistīta mehānisma iesaisti [8]. DSIP un fosforilēts DSIP izmainīja arī apomorfīna izraisīto hipotermiju, savukārt haloperidols antagonizēja abus efektus. Tas norādīja uz saistību ar dopamīnerģisko signalizāciju šajā konkrētajā termoregulācijas modelī [9]. Šie pētījumi parāda noteiktu dzīvnieku atbilstošo reakciju atkarību no konkrētiem ceļiem, taču neapstiprina, ka DSIP ir serotonīna vai dopamīna receptoru agonists.

Endogēnā DSIP bioloģija joprojām ir īpaši neskaidra. DSIP līdzīgu imūnreaktivitāti ir atklājuši smadzenēs, hipofīzē, perifērajos audos, plazmā, smadzeņu un mugurkaula šķidrumā, urīnā un pienā. Daļa no šī imūnreaktīvā materiāla šķiet saistīta ar lielākām molekulām. Uz antivielām balstītas metodes ne vienmēr ļauj atšķirt neskartu brīvo DSIP no saistītā peptīda, prekursoram līdzīgā materiāla vai krusteniski reaģējošām sekvencēm. Tādēļ DSIP apskatos tika aprakstīts kā pilnībā neizprasts peptīdu sistēma, nevis pilnībā raksturots hormons ar noteiktu gēnu, receptoru, sintēzes ceļu un atgriezeniskās saites mehānismu [2–4].

DSIP, AKTH un kortizols

DSIP tiek pētīts kā potenciāls hipotalāma-hipofīzes-virsnieru ass, ko parasti dēvē par HPA asi, regulators. Klasiskajā stresa atbildes ceļā hipotalāms izdala kortikotropīnu atbrīvojošo hormonu (CRH). CRH stimulē hipofīzi izdalīt adrenokortikotropo hormonu (ACTH), un ACTH savukārt stimulē virsnieru garozu ražot kortizolu cilvēkiem vai galvenokārt kortikosteronu žurkām. Ir novēroti ar DSIP saistīti rezultāti vairākos šīs sistēmas posmos, taču tie neapstiprina, ka DSIP ir viela, kas ticami pazemina kortizola līmeni.

Nelielā klīniskā eksperimentā pētīja ACTH un arginīna vazopresīna atbildes reakcijas veseliem vīriešiem. DSIP ievadīja infūzijas veidā astoņiem dalībniekiem protokola vienā daļā, savukārt nākamie septiņi dalībnieki tika iekļauti citos laika apstākļos. DSIP būtiski pazemināja ACTH koncentrāciju asinīs, bet neietekmēja vazopresīna bāzes koncentrāciju, ne arī tā atbildes reakciju uz osmotiskiem un ortostatiskiem stimuliem [11]. Tas ir tiešs neiroendokrīnais pierādījums, kas iegūts pētījumā ar cilvēkiem. Tomēr eksperiments bija neliels un tam bija fizioloģisks raksturs. Tas neuzrādīja terapeitisku ietekmi uz kortizolu, ilgtermiņa ieguvumus, klīnisko efektivitāti vai mūsdienu subkutāno vai intranazālo DSIP produktu drošumu.

Citā pētījumā, kurā piedalījās cilvēki, tika izmantots CRH stimulācijas tests 12 personām ar smagu depresīvo traucējumu un 12 atbilstoši izraudzītām kontroles grupas personām. DSIP un kortizola bāzes koncentrācijas bija savstarpēji korelētas un augstākas dalībniekiem ar depresiju. DSIP atbildes reakcijas pēc CRH ievadīšanas arī atšķirās starp abām grupām. Pētnieki atzina šos rezultātus par saderīgiem ar iespējamo DSIP modulējošo lomu HPA ass regulācijā [12]. Tā kā tas tomēr bija biomarķieru un atbildes reakcijas uz stimulu pētījums, tas nepierāda, ka DSIP ievadīšana pazemina kortizola līmeni vai ārstē depresiju.

Dati par dzīvniekiem ir līdzīgā veidā atkarīgi no eksperimentālajiem apstākļiem. Žurkām, kuras tika pakļautas ilgstošam imobilizācijas stresam, palielinājās ACTH, kortikosterona un beta-endorfīna līmenis. DSIP ievadīšana daļēji samazināja kortikosterona līmeņa paaugstināšanos, taču neizraisīja visu mērīto hormonu vienkāršu nomākumu [13]. Citi eksperimenti liecināja, ka DSIP neironālie efekti bija atkarīgi no kortikosteroīdu sākotnējās koncentrācijas un kļuva pamanāmāki ar stresu saistītos apstākļos. Šāds modelis vairāk atbilst no stāvokļa atkarīgai modulācijai nekā universālam kortizola inhibīcijas mehānismam.

Šī iemesla dēļ apgalvojums „DSIP pazemina kortizolu” ir pārāk kategorisks. Precīzāks secinājums ir tāds, ka ierobežotie dati no pētījumiem ar cilvēkiem un dzīvniekiem liecina par DSIP mijiedarbību ar HPA ass regulāciju, tostarp ar ACTH un kortikosteroīdu atbildes reakcijām, taču nepastāv validēts klīniskais protokols, kas uzrādītu paredzamu kortizola pazemināšanos. Kortizols ir pakļauts arī spēcīgam diennakts ritmam un ir atkarīgs no slimībām, miega trūkuma, uztura uzņemšanas, fiziskajām aktivitātēm, medikamentiem un parauguņemšanas apstākļiem. Tāpēc vienam kortizola mērījumam ir nepieciešams atbilstošs konteksts.

DSIP un miegu regulējošie ceļi

DSIP savu nosaukumu ieguva novērotā eksperimentālā fenotipa, nevis noteikta receptoru ceļa atklāšanas rezultātā. Sākotnējos eksperimentos ar trušiem tika izmantots materiāls, kas iegūts elektriski izraisīta miega laikā, un tika pierādīts, ka izolēts un pēc tam sintētiski iegūts nonapeptīds pēc ievadīšanas smadzeņu kambaros palielināja delta un miega vārpstu aktivitāti EEG [1]. Vāki eksperimenti deva atšķirīgus rezultātus, kas bija atkarīgi no sugas, ievadīšanas ceļa, devas un ārstēšanas shēmas. Šī nekonsekvence ir viens no iemesliem, kāpēc DSIP ierosinātā loma kā universālam endogēnam miega faktoram joprojām ir diskusiju priekšmets [2–4].

Vairāki mehānismi potenciāli varētu saistīt DSIP ar miega regulāciju. Ar GABA saistītās inhibīcijas palielināšanās apvienojumā ar glutamāta un NMDA izraisītās ierosmes samazināšanos varētu ierobežot neironu uzbudinājumu noteiktās ķēdēs [6,7]. Izmaiņas serotonīnerģiskajā un dopamīnerģiskajā aktivitātē varētu ietekmēt pārejas starp miegu un nomodu, termoregulāciju un cirkasiskās uzvedības modeļus [8–10]. HPA ass modulācija varētu netieši ietekmēt miegu paaugstinātas stresa sistēmas aktivitātes apstākļos [11–13]. Tomēr neviens no šiem ceļiem nav noteikts kā galvenais mehānisms, kas atbildīgs par DSIP atkārtoto ietekmi uz cilvēka miegu.

Pētījumi ar dzīvniekiem arī liecina, ka ievadīšanas laiks un iedarbības modelis var ietekmēt atbildes reakciju. Atkārtota ievadīšana mainīja circādiāno lokomotoro aktivitāti nepārtraukta apgaismojuma apstākļos, turklāt natīvais DSIP un P-DSIP izraisīja dažādus modeļus [10]. Miega pētījumos žurkām fosforilētais analogs palielināja gan lēnvlnu miegu, gan paradoksālo miegu pēc centrālas ievadīšanas, lai gan efektīvo devu diapazons bija netlineārs [16,17]. Šie rezultāti var palīdzēt izstrādāt hipotēzes par circādiāno regulāciju un miega arhitektūru, taču tie nepierāda, ka perifēra ievadīšana cilvēkiem nodrošina nokļūšanu tajos pašos smadzeņu reģionos vai izraisa tādu pašu ietekmi.

Cilvēku bezmiega pētījumi nav konsekventi uzrādījuši spēcīgu ietekmi. Dažos nelielos eksperimentos ir reģistrētas izmaiņas ar miegu saistītajos parametros, taču kontrolētos pētījumos parasti ir novēroti vāji, mainīgi vai klīniski ierobežoti ieguvumi. Tāpēc, pat ja DSIP modificē neironu ceļus, kas saistīti ar kavēšanu, stresu vai diennakts ritmu, mehānistiskie rezultāti nav pārtapuši par noteiktu bezmiega ārstēšanas metodi.

Kas ir zināms par DSIP pusperiodu?

Cilvēkiem nav noteikts labi apstiprināts DSIP eliminācijas pusperiods, kas ļautu ticami noteikt klīniskās darbības ilgumu, uzkrāšanos vai devas lietošanas biežumu.

Bieži citētā vērtība, kas ir aptuveni 15 minūtes, ir iegūta no proteolītiskās sadalīšanās eksperimentiem, kas veikti ar smadzeņu šķēlumiem vai homogenātiem. Šajos eksperimentos mērītais galapunkts bija N-gala triptofāna noņemšana [3]. Tas ir audu in vitro degradācijas mērījums, nevis mūsdienīgs farmakokinētiskā pusperioda mērījums pēc intravenozas ievadīšanas cilvēkiem.

Iepriekšējie pētījumi, kuros izmantoti žurku smadzeņu homogēnāti, liecina par tādu pašu atšķirību. Pēc 7,5 minūšu inkubācijas ar 2,5% smadzeņu homogenātu tika atbrīvots aptuveni 30% N-galā esošā triptofāna DSIP. Noārdīšanās ātrums atšķīrās atkarībā no eksperimentālajiem apstākļiem un attīstības vecuma [5]. Šāda veida tests parāda uzņēmību pret fermentatīvu sadalīšanos. Tas tieši nemēra uzsūkšanos, sadalījumu, plazmas klīrensu, saistīšanos audos, izdalīšanos caur nierēm vai darbības laiku dzīva cilvēka organismā.

Inkubācijas pētījumi ar asinīm līdzīgi parādīja, ka DSIP degradācija bija atkarīga no laika, temperatūras un sugas. Vietējais DSIP salīdzinoši ātri izzuda cilvēka vai žurku asiņu preparātos, veidojot produktus, kas atbilst N-gala triptofāna noņemšanai. Marķētie fosforilētie vai N-galā modificētie analogi degradējās lēnāk un veidoja kompleksus vai agregātus, kas varētu potenciāli pagarināt neskartā materiāla šķietamo klātbūtni [18]. Tie bija biostabilitātes pētījumi, nevis validēti farmakokinētikas pētījumi cilvēkiem.

Šī atšķirība paskaidro, kāpēc terminu „pusperiods” un „efekta ilgums” nevajadzētu lietot savstarpēji aizvietojami. Peptīds var ātri izzust no brīvās frakcijas, kas cirkulē plazmā, vienlaikus ierosinot turpmāku signalizāciju, kas saglabājas daudz ilgāk. No otras puses, imunoreaktīvais materiāls var saglabāties nosakāms, jo tas ir saistīts ar nesēju vai tāpēc, ka mērījums ietver radniecīgus fragmentus, lai gan tie nav bioloģiski ekvivalenti neskartam brīvajam DSIP.

Publicētie dati nesniedz ticāmas vērtības par gala eliminācijas pusperiodu, biopieejamību, izkliedes tilpumu, klīrensu vai ekspozīciju cilvēkiem pēc intranazālas vai subkutānas ievadīšanas.

Metabolisms, degradācija un farmakokinētiskā nenoteiktība

N-gala triptofāns, šķiet, ir svarīga agrīna šķelšanās vieta vairākos DSIP degradācijas eksperimentos. Audos un asinīs esošās peptidāzes var secīgi atdalīt atlikumus vai sašķelt peptīdsaites, veidojot fragmentus, kas var būt neaktīvi, uzrādīt atšķirīgu aktivitāti vai joprojām palikt nosakāmi, izmantojot noteiktas analītiskās metodes. Mērīto degradācijas ātrumu var ietekmēt temperatūra, pH, enzīmu koncentrācija, suga, bioloģiskā matrica un peptīda modifikācija [3,5,18].

Saistīšanās ar olbaltumvielām un agregācija papildus sarežģī interpretāciju. Agrāki pētījumi liecināja, ka endogēnā DSIP līdzīgā imunoreaktivitāte var būt saistīta ar lielākiem nesējproteīniem, kas potenciāli aizsargā peptīdu no ātras proteolītiskās noārdīšanās [3]. Modificēti analogi arī uzrādīja kompleksu veidošanos un lēnāku noārdīšanos in vitro [18]. Tā rezultātā tests, kas mēra kopējo imunoreaktivitāti, var dot citu rezultātu nekā analītiskā metode, kas mēra tieši neskartu, brīvu DSIP.

Pētījumi par hematoencefālisko barjeru, kas veikti ar dzīvniekiem un in vitro endotēlija šūnu modeļiem, norādīja uz zināmu DSIP iekļūšanas pakāpi. Tomēr ar transportu saistītie rezultāti nenorāda, kāda mūsdienu intranazālā vai injekciju veidā ievadītā produkta daļa sasniedz neironu mērķus cilvēkiem. Uzsūkšanās atkarībā no ievadīšanas ceļa, vielmaiņa gļotādās, perifērā saistīšanās, renālā eliminācija un lokālā degradācija audos joprojām ir nepietiekami raksturotas. Apgalvojumi, ka intranazālais DSIP pilnībā „apiet” degradāciju vai nogādā noteiktu vielas daļu tieši smadzenēs, nav apstiprināti atbilstošos farmakokinētiskajos pētījumos.

Šīs farmakokinētiskās neskaidrības arī liedz zinātniski ticami pārrēķināt ekspozīciju starp intravenozu, subkutānu, intranazālu un perorālu ievadīšanu. Identiski daudzumi, kas ievadīti pa dažādiem ceļiem, nebūt nenoved pie līdzvērtīgām koncentrācijām asinīs vai smadzeņu ekspozīcijas. Tāpēc literatūra neļauj pamatot klīnisko devu režīmu, pamatojoties uz aptuveni 15 minūšu degradāciju, kas novērota in vitro.

Kas ir fosfo-DSIP vai P-DSIP?

Fosfo-DSIP, pazīstams arī kā P-DSIP vai DSIP-P, ir DSIP fosforilēta forma, kurā serīna atlikumam 7. pozīcijā ir fosfātu grupa.

Fosforilācija ievieš papildu negatīvi lādētu ķīmisko grupu un var mainīt peptīda konformāciju, tā jutību pret enzīmiem, saistīšanās īpašības, agregāciju, kā arī bioloģisko uzvedību. Tāpēc P-DSIP nevajadzētu uztvert vienkārši kā dabiskā DSIP citu nosaukumu.

Imūnķīmiskie pētījumi identificēja DSIP līdzīgu fosforilētu formu pie Ser7. In vitro enzīma eksperiments arī parādīja, ka kazeīna kināze II var fosforilēt DSIP, izmantojot ATP vai GTP kā fosfāta donoru. Šajos apstākļos šķietamā radniecība pret substrātu bija zema, un pētnieki raksturoja DSIP kā potenciālu in vitro substrātu, nenorādot enzīmu, kas atbildīgs už fosforilēšanu dzīvā cilvēka organismā [19]. Tas, ka enzīms var fosforilēt DSIP laboratorijas sistēmā, nepierāda, ka šī pati reakcija ir tā dabiskais biosintēzes ceļš cilvēka organismā.

Fosforilācija maina arī molekulmasu. Fosfāta grupas pievienošana palielina peptīda masu par aptuveni 80 Da. Līdz ar to vienreiz fosforilēta P-DSIP paredzamā molekulmasa ir aptuveni 928,8 Da, atkarībā no jonizācijas un sāls formas. Tā ir aprēķināta ķīmiskā vērtība, nevis konkrētas produkta partijas analītiskais rezultāts.

Dabīgais DSIP pret fosforilētiem analogiem

Vietējais DSIP un P-DSIP dzīvnieku pētījumos un in vitro eksperimentos uzvedās atšķirīgi.

Brīvi pārvietojoties žurkām, nepārtraukta, desmit stundas ilga nakts intrakamerālā infūzija ar 0,5 nmol P-DSIP palielināja lēnviļņu miegu par 22% un paradoksālo miegu par 81%. Šis pieaugums bija saistīts ar lielāku miega epizodu skaitu, savukārt gan lielākās, gan mazākās pētītās devas izrādījās neefektīvas. Šajā konkrētajā eksperimentā pētnieki aprēķināja, ka P-DSIP bija aptuveni piecas reizes spēcīgāks nekā dabiskais DSIP [16].

Citā eksperimentā ar žurkām P-DSIP tika ievadīts smadzeņu trešajā kamerā pirms tumsas iestāšanās. Pie 200 pmol/kg P-DSIP palielināja lēnviļņu miegu par 17,3% un paradoksālo miegu par 32,3% pēc ievadīšanas sekojošajā tumsas periodā, nesamazinot miega latences laiku. Ietekme uz lēnviļņu miegu saglabājās arī nākamajā gaismas periodā, pēc kā otrajā dienā rādītāji atgriezās kontroles līmenī [17]. Šie bija pētījumi ar dzīvniekiem, kuros tika izmantota centrālā ievadīšana. Tie nebija pētījumi ar cilvēkiem, un tajos netika noteikts ne intranazāls, ne subkutāns ievadīšanas protokols.

Arī P-DSIP neuzvedās kā konsekventi ilgāk iedarbojošās formas visos eksperimentālajos modeļos. Eksperimentā par apomorfīnas izraisītu hipotermiju P-DSIP efekts parādījās un izuda ātrāk nekā vietējā (native) DSIP efekts [9]. Savukārt asins inkubācijas pētījumos marķētie fosforilētie analogi uzrādīja lēnāku degradāciju un kompleksu veidošanos [18].

Šie šķietami atšķirīgie rezultāti parāda, kāpēc efekta saglabāšanās ilgums ir atkarīgs no tā, kas tieši tiek mērīts. Ķīmiskā stabilitāte bioloģiskajā matricā, ar receptoriem saistītā fizioloģija, uzvedība un miega arhitektūra var norisināties dažādos laika rāmjos.

Kuri apgalvojumi par mehānismu ir apstiprināti un kuri – hipotētiski?

Vislabāk apstiprināto ķīmisko atklājumu vidū ir deviņu aminoskābju secība DSIP, brīvā peptīda aptuvenā empīriskā formula un masa, kā arī Ser7 fosforilēšanās vietas lokalizācija [1,14,19].

Eksperimentālie dati arī liecina, ka DSIP var noārdīties smadzeņu un asins preparātos, P-DSIP var uzvesties atšķirīgi no dabiskā DSIP, un DSIP var mainīt ar GABA, glutamātu, NMDA, monoamīniem un neiroendokrīno sistēmu saistītos parametrus noteiktos eksperimentālos modeļos [5–13,16–19].

Tikpat svarīgas ir nenoteiktības jomas.

Nav noteikts unikāls DSIP receptors. Neviens atsevišķs intracelulārais signālu ceļš izskaidro visus ziņotos DSIP efektus. Bieži citētā 15 minūšu vērtība nav noteikts eliminācijas pusperiods cilvēkiem. Nav pierādīta paredzama kortizolu pazeminoša darbība. Nav arī zināms, vai novērotie GABA vai NMDA efekti izskaidro miega reakcijas cilvēkiem.

Līdzīgi, lielāka P-DSIP aktivitāte izvēlētos eksperimentos ar dzīvniekiem neapstiprina tā pārākumu cilvēkiem. Arī DSIP līdzīgas imūnreaktivitātes noteikšana ne vienmēr norāda uz neskarta, brīva DSIP koncentrāciju.

Darbības mehānisma datu ierobežojumi

Liela daļa literatūras par DSIP ir no 20. gadsimta 70. līdz 90. gadiem. Daudzos no šiem eksperimentiem tika izmantotas metodes, kas bija paredzētas, lai atbildētu uz daudz šaurākiem jautājumiem nekā mūsdienu receptoru farmakoloģija, proteomika, uz masas spektrometriju balstīta farmakokinētika vai kontrolēti klīniskie pētījumi.

Daudzi rezultāti balstās uz intraventrikulāru ievadīšanu, izolētiem neironiem, audu homogenātiem, sinaptosomām, radioimūnanalīzēm vai specializētiem dzīvnieku modeļiem, kas saistīti ar stresu un termoregulāciju.

Rezultāti atšķiras arī atkarībā no sugas, ievadīšanas ceļa, devas, laika un sākotnējā fizioloģiskā stāvokļa. Nelineāras devas-atbildes sakarības īpaši apgrūtina plašu ekstrapolāciju.

Ar antivielām balstīti DSIP līdzīga materiāla mērījumi var arī neļaut konsekventi atšķirt neskartu brīvo peptīdu, lielākas saistītās formas un krusteniski reaģējošas molekulas.

Tāpēc mehanistiskie rezultāti joprojām ir vērtīgi pētnieisko hipotežu izveidei un testēšanai, taču tie nevar noteikt efektīvu devu cilvēkiem, ārstēšanas shēmu, klīnisko ieguvumu vai drošuma profilu.

Visbiežāk uzdotie jautājumi par DSIP mehānismu

Kāda ir DSIP darbības mehānisma būtība?

Šķiet, ka DSIP ietekmē inhibējošos, eksitatoriskos, monoamīnerģiskos, cirkadiānos un HPA ass procesus, taču nav apstiprināts neviens receptors vai vienots darbības mehānisms.

Vistiešākie dati par ceļiem ir iegūti no neironu un dzīvnieku audu pētījumiem un nelieliem neiroendokrīnajiem pētījumiem, nevis no nepārprotamiem receptoru pētījumiem ar cilvēkiem.

Kā DSIP peptides ietekmē miegu?

Potenciālie ar miegu saistītie mehānismi ietver ar GABA saistītās inhibīcijas pastiprināšanu, ar glutamātu un NMDA saistītās ierosmes ierobežošanu, monoamīnu signāltransducijas izmaiņas, cirkadiānā ritma modulāciju un stresa ass aktivitātes izmaiņas noteiktos apstākļos [6–13].

Neviens no šiem mehānismiem nav noteikts kā galvenais ceļš, kas ir atbildīgs už miega ietekmi cilvēkiem, un klīniskie rezultāti attiecībā uz miegu ir bijuši pretrunīgi.

Vai DSIP saistās ar GABA receptoriem?

DSIP pastiprināja GABA aktivētās strāvas žurku hipokampa un smadzenīšu neironos [6].

Tomēr šis rezultāts nepierāda, ka DSIP tieši saistās ar noteiktu GABA receptoru vietu. Tas arī neapstiprina, ka DSIP darbojas kā benzodiazepīni vai citas GABA-erģiskas zāles.

Vai DSIP ietekmē glutamātu vai NMDA receptorus?

Eksperimenti ar žurku neironiem un sinaptosomām parādīja izmaiņas attiecībā uz glutamāta izraisīto ierosmi, ar NMDA saistīto potencēšanu un kalcija uzņemšanu [6,7].

Šie preklīniskie novērojumi apstiprina ierosinošās signalizācijas modulācijas iespēju, taču klīniski neapstiprina klīniski noderīgu NMDA bloķējošo darbību cilvēkiem.

Vai DSIP samazina kortizola līmeni?

Nav paredzamā veidā, pamatojoties uz pašreizējiem pierādījumiem.

Nelieli pētījumi ar cilvēkiem un stresa eksperimenti ar dzīvniekiem liecina, ka DSIP var ietekmēt ACTH, kortizola vai kortikosterona regulāciju. Tomēr šie pētījumi neapstiprina DSIP kā uzticamu metodi kortizola līmeņa pazemināšanai [11–13].

Kāds ir DSIP peptīda pussabrukšanas periods?

Cilvēka plazmā nav noteikts DSIP validēts eliminācijas pusperiods.

Bieži citētā vērtība, kas ir aptuveni 15 minūtes, ir iegūta no pētījumiem par proteolītisku triptofāna noņemšanu smadzeņu šķēlēs vai homogenātos, nevis no DSIP farmakokinētiskās eliminācijas mērījumiem cilvēkiem [3].

Kāpēc DSIP darbība var ilgt ilgāk nekā tā noārdīšanās laiks?

Peptīds var ierosināt turpmākus neironālos vai hormonālos procesus, kas saglabājas pēc sākotnējās molekulas degradācijas vai izvadīšanas.

Saistīšanās ar lielākām molekulām, izplatīšanās audos, testu krusteniskā reaktivitāte un nosakāmu vai bioloģiski aktīvu fragmentu klātbūtne var arī izraisīt atšķirības starp izmērīto DSIP līdzīgo imunoreaktivitāti un faktisko neskarta brīvā DSIP koncentrāciju.

Kāda ir DSIP molekulmasa?

Nemodificētam brīvajam peptīdam ir aptuvenā molekulmasa 848,8 g/mol un molekulārā formula C35H48N10O15 [14].

Sāļu formas, pretjoni, hidratācija, izotopu marķēšana vai fosforilēšana var mainīt molekulāro formulas vai izmērīto masu.

Kāda ir DSIP CAS numerācija?

CAS numurs 62568-57-4 parasti tiek piedēvēts emideltīdam vai brīvajam DSIP.

Kataloga informācija tomēr ir jāpārbauda attiecībā uz precīzo ķīmisko formu, jo brīvs peptīds, acetāta formas, modificēti analogi un analītiskie standarti nav automātiski ekvivalenti.

DSIP aminokskābju secība ir Trp-Ala-Gly-Gly-Asp-Ala-Ser-Gly-Glu.

DSIP secība ir Trp–Ala–Gly–Gly–Asp–Ala–Ser–Gly–Glu, saīsinājumā WAGGDASGE [1].

Tas ir nonapeptīds, kura 7. pozīcijā atrodas serīns.

Kas ir fosfo-DSIP?

Fosfo-DSIP, P-DSIP vai DSIP-P ir pie Ser7 fosforilēta DSIP forma.

Izvēlētos in vitro un dzīvnieku pētījumos tika konstatētas atšķirības starp P-DSIP un natīvo DSIP degradācijas, termoregulācijas, cirkadiānās aktivitātes un ar miegu saistīto efektu ziņā [9,10,16–19].

Vai P-DSIP ir labāks par dabisko DSIP?

Tas nav apstiprināts cilvēkiem.

P-DSIP uzrādīja lielāku aktivitāti vienā miega eksperimentā žurkām ar centrālu ievadīšanu, taču tā iedarbība atšķirās atkarībā no devas un eksperimentālā modeļa [16]. Trūkst piemērotu tiešu klīnisko pētījumu ar cilvēkiem, kas pierādītu lielāku efektivitāti vai drošumu.

Vai DSIP ir endogēnais hormons?

DSIP līdzīgu imūnreaktivitāti ir identificēts vairākos audos un bioloģiskajos šķidrumos, taču tā endogēnais prekainis, sintēzes ceļš, receptors un bioloģiskā identitāte joprojām nav pilnībā izprasti.

Tāpēc DSIP raksturošana kā pilnībā izpētīta cilvēka hormona pārsniegtu pieejamos pierādījumus [2–4].

Atruna

Saturs ir paredzēts tikai izglītojošiem un zinātniski informatīviem mērķiem. Tas nav medicīnisks padoms, diagnoze, ārstēšanas vai devu ieteikums, kā arī ieteikums lietot DSIP.

Delta miegu izraisošais peptīds (DSIP, emideltīds) un fosfo-DSIP nav apstiprināti no ASV Pārtikas un zāļu pārvaldes (FDA), Eiropas Zāļu aģentūras (EMA) vai Apvienotās Karalistes Zāļu un veselības aprūpes produktu regulēšanas aģentūras (MHRA) puses bezmiega ārstēšanai, kortizola līmeņa pazemināšanai, stresa ārstēšanai vai citiem šajā rakstā apskatītajiem lietojumiem.

Pieejamie dati ir ierobežoti un galvenokārt iegūti no pētījumiem ar dzīvniekiem, ex vivo, in vitro, mehāniskiem pētījumiem, kā arī nelieliem vēsturiskiem pētījumiem ar cilvēkiem. Raksts nesatur devu, rekonstitūcijas, injekciju vai pašlietošanas protokolu.

Atsauces

[1] Schoenenberger, G. A., Maier, P. F., Tobler, H. J., Wilson, K., & Monnier, M. (1978). The delta EEG (sleep)-inducing peptide (DSIP). XI. Amino-acid analysis, sequence, synthesis and activity of the nonapeptide. Pflügers Archiv, 376(2), 119–129. https://doi.org/10.1007/BF00581575

[2] Kovaļzons, V. M., & Strekalova, T. V. (2006). Delta miegu indukošais peptides (DSIP): joprojām neatrisināta mīkla. Journal of Neurochemistry, 97(2), 303–309. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2006.03693.x

[3] Šēnenbergs, G. A. (1984). Delta miegu izraisošā peptīda (DSIP) raksturojums, īpašības un daudzmainīgie funkcijas. 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): An update. Peptīdi, 7(6), 1165–1187. https://doi.org/10.1016/0196-9781(86)90148-8

[5] Huang, J. T., & Lajtha, A. (1978). The degradation of a nonapeptide, sleep inducing peptide, in rat brain: Comparison with enkephalin breakdown. 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 miegu inducējošā peptīda ietekme uz pre- un postsinaptiskajiem glutamāta un postsinaptiskajiem GABA receptoriem žurku garozas, hipokampa un smadzenīšu neironos. Bioloģijas un medicīnas eksperimentālā bioloģija un medicīna, 142(4), 444–446. https://doi.org/10.1007/s10517-006-0323-9

[7] Umriuhins, P. E. (2002). Delta miegu inducējošais peptīds bloķē glutamāta uzbudinošo ietekmi uz žurku smadzeņu neironiem. Bioloģijas un medicīnas eksperimentālā biļetens, 134(1), 5–7. https://doi.org/10.1023/A:1020679815690

[8] Tsunashima, K., Kato, N., Masui, A., & Takahashi, K. (1994). Delta miegu inducējošā peptīda (DSIP) ietekme uz žurku ķermeņa (iekšējo) temperatūras izmaiņām, ko izraisa serotonīnerģiskie agonisti. Peptīdi, 15(1), 61–65. https://doi.org/10.1016/0196-9781(94)90171-6

[9] Tsunashima, K., Masui, A., & Kato, N. (1990). Delta miegu inducējošā peptīda (DSIP) un fosforilētā DSIP (P-DSIP) ietekme uz apomorfīna izraisītu hipotermiju žurkām. Smadzeņu pētījumi, 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 un žurku cirkadiānā motora aktivitāte nepārtrauktā gaismā. Peptīdi, 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). Different effects of delta-sleep-inducing peptide on arginine-vasopressin and ACTH secretion in normal men. Hormonu pētījumi, 42(6), 267–272. https://doi.org/10.1159/000184207

[12] Lešs, K. P., Viderlēvs, E., Ekmanis, R., Laukss, G., Šulte, H. M., Pfiullers, H., & Bekmanis, H. (1988). Delta miegu indukojošā peptīda atbilde uz cilvēka kortikotropīnu atbrīvojošo hormonu (CRH) smagas depresīvas slimības gadījumā: Salīdzinājums ar CRH izraisītu kortikotropīna un kortizola sekrēciju. Bioloģiskā psihiatrija, 24(2), 162–172. https://doi.org/10.1016/0006-3223(88)90271-5

[13] Juhananov, R. Ju., Rožanec, V. V., Mihaleva, I. I., & Maiskis, A. I. (1990). Delta miegu inducējošā peptīda pretstresa darbības mehānisma analīze. Biulleten’ Eksperimental’noi Biologii i Meditsiny, 109(1), 46–47. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2159352/

[14] Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2026). PubChem savienojuma kopsavilkums CID 68816, Delta miegu izraisošais peptīds. PubChem. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/68816

[15] Mendžerickis, A. M., Lisenko, A. V., Uskova, N. I., & Mihaleva, I. I. (1997). Delta miegu izraisošā peptīda pretkrampju iedarbības mehānisma pētījumi paaugstināta skābekļa spiediena apstākļos. Neuroscience and Behavioral Physiology, 27, 329–333. https://doi.org/10.1007/BF02461934

[16] Kimura, M., & Inoué, S. (1989). The phosphorylated analogue of DSIP enhances slow wave sleep and paradoxical sleep in unrestrained rats. „Psychopharmacology”, 97(1), 35–39. https://doi.org/10.1007/BF00443409

[17] Nakagaki, K., Ebihara, S., Usui, S., Honda, Y., & Takahashi, Y. (1988). Miega veicinošais efekts pēc delta miegu izraisošā peptīda fosforilēta analoga (DSIP-P) intracerebroventrikulāras injekcijas žurkām. 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). Degradation and aggregation of delta sleep-inducing peptide (DSIP) and two analogs in plasma and serum. Peptīdi, 8(4), 599–603. https://doi.org/10.1016/0196-9781(87)90031-3

[19] Nakamura, A., & Shiomi, H. (1991). Phosphorylation of delta sleep-inducing peptide (DSIP) by casein kinase II in vitro. Peptīdi, 12(6), 1375–1377. https://doi.org/10.1016/0196-9781(91)90222-B