Peptid GHK-Cu: molekulárna štruktúra, mechanizmy účinku a využitie v vedeckých výskumoch

GHK-Cu je prirodzene sa vyskytujúci komplex tripeptidu s medzou, ktorý vzbudzuje záujem vedcov kvôli jeho účinku na bunkovú komunikáciu, reguláciu extracelulárnej matice a biologické procesy súvisiace s udržiavaním a regeneráciou tkanív. Od jeho identifikácie v roku 1973 ho výskumníci analyzujú molekulárnou štruktúrou, schopnosťou viazania medi, vplyvom na expresiu génov a interakciou s bunkovými dráhami zúčastňujúcimi sa na zápalových procesoch, oxidačnom stresu a regenerácii tkanív.

Tento proteín bol prvýkrát identifikovaný počas výskumu zložiek ľudskej séra a ich vplyvu na syntézu bielkovín v bunkách. Pickart zistil, že proteín pochádzajúci zo séra môže ovplyvňovať zachovanie starnúcich buniek pečene tým, že stimuluje syntetické proteínové vzorce charakteristické pre mladšie bunky [1]. Neskôr uskutočnené štúdie umožnili identifikáciu tripeptidu glicylo-L-histydylo-L-lyzínu (GHK) a analýzu jeho schopnosti vytvárať stabilný komplex s dvojzložkovými jónmi medi (Cu²⁺).

GHK sa skladá z troch aminokyselín: glycínu, histidínu a lyzínu. Po spojení s jónom medi(II) vytvára komplex všeobecne označovaný ako GHK-Cu alebo mediový peptid GHK.

Tento peptid bol zistený v ľudských biologických tekutinách vrátane krvi, slz a moču. Podľa publikovaných údajov sa jeho koncentrácia v krvi znižuje s vekom – z približne 200 ng/ml vo veku 20 rokov na približne 80 ng/ml vo veku 60 rokov [2–9]. Tieto pozorovanie prispeli k rozvoju výskumu vzťahov medzi GHK, starnutím spojenými bunkovými zmenami a reguláciou tkanivových procesov.

V experimentálnych štúdiách sa preukázalo, že GHK-Cu môže ovplyvňovať syntézu kolagénu, regeneráciu extracelulárnej matrice, angiogénnu signalizáciu a aktivitu antioxidačných enzýmov. V kultúrach fibroblastov a v zvieracích modeloch sa tiež analyzoval jeho účinok na zápalové mediátory, migráciu buniek a vzorce expresie génov spojených s regeneráciou tkanív.

Niektoré analýzy spájali GHK so zmenami vo viac ako 4000 génoch, čo naznačuje, že jeho biologická aktivita môže zahŕňať mnoho vzájomne prepojených bunkových dráh [9].

Zmeny v expresii génov však neznamenajú automaticky zlepšenie funkcie tkanív ani priaznivé klinické výsledky. Veľká časť pozorovaní pochádza z buniek získaných z výskumu, počítačových analýz alebo experimentov na zvieratách.

GHK-Cu zostáva preto dôležitým predmetom molekulárnych a predklinických štúdií, najmä v súvislosti s koordináciou medi, intersticielnou biológiou, oxidačným stresom a reakciou buniek na poškodenie.

Čo je GHK-Cu?

GHK-Cu je koordinačný komplex, ktorý vzniká, keď tripeptid glicylo-L-histydylo-L-lizyna viaže jón medi(II). Schopnosť viazať medi predstavuje jednu z molekulárnych vlastností, ktorá ho odlišuje od mnohých ďalších krátkych peptidov [1, 2].

Železo je nevyhnutným stopovým prvkom, ktorý sa podieľa na mnohých biologických procesoch. Podporuje aktivitu enzýmov, mitochondriálne produkciu energie, antioxidačnú ochranu a tvorbu a udržiavanie spojivových tkanív.

Zároveň musí ekonomika medi podliehať prísnej regulácii, pretože neviazaná alebo nesprávne kontrolovaná medi môže byť príčinou reakcií vedúcich k tvorbe reaktívnych foriem oxidu uhoľnatého.

GHK vytvára molekulárne prostredie umožňujúce väzbu medi a ovplyvňovanie jej chemických vlastností. Vďaka tejto interakcii sa GHK-Cu stal užitočným modelom pre analýzu podielu malých peptidov na koordinácii kovov a bunkovej signalizácii.

Počiatočné štúdie sa sústreďovali na jeho vplyv na fibroblasty, čo sú bunky zodpovedné za tvorbu a udržiavanie mnohých komponentov spojivového tkaniva.

Fibroblasty syntetizujú kolagén, látky spojené s elastínom, glukozamínoglykány a ďalšie molekuly vonkajšej membrány. Tieto látky sú zodpovedné za mechanické vlastnosti, organizáciu a štrukturálnu stabilitu tkanív.

Výskum vedený Borelom, Maquartom a spolupracovníkmi ukázal, že GHK-Cu môže ovplyvňovať metabolizmus materskej membrány v bunkách fibroblastov aj pri koncentráciách približne 1–10 nanomolov na liter (nM) [10–13].

Pozorované účinky zahŕňali zmeny v produkcii a degradácii kolagénu, sulfátovaných glukozamínových proteínov a malých proteoglikánov, ako je dekryna.

Dôležité je, že udržanie extracelulárnej matice vyžaduje viac ako len zvýšenie produkcie štrukturálnych bielkovín.

Správna regenerácia tkanív je založená na koordinovanej syntéze, modifikácii a rozklade komponentov materskej bunky.

Metoproteázy maternice (MMP) sa podieľajú na degradácii materskej membrány, zatiaľ čo tkanivové inhibítory metaloproteázy (TIMP) pomáhajú regulovať ich aktivitu.

V experimentálnych štúdiách sa zistilo, že GHK-Cu ovplyvňuje aktivitu MMP a expresiu inhibítorov, ako sú TIMP-1 a TIMP-2 [11, 12].

Tieto pozorovanie naznačujú súvislosť medzi expozíciou k GHK-Cu a transformáciami materských tkanív. Nevedú však k dôkazu toho, že tento súvis medzi ľuďmi konštantne vyvoláva prospešnú regeneráciu tkanív.

V ďalších predklinických štúdiách sa GHK-Cu analyzovala v modeloch rán, vrátane experimentov týkajúcich sa zrážania rán, integrácie transplantátov, zápalovej signalizácie a migrácie buniek [3–5].

Ďalšie štúdie sa zaoberali reakciou fibroblastov na poškodenia spojené s účinkami žiarenia. V nich sa zaznamenali zmeny v raste a životnosti buniek a expresia rastových faktorov [14].

V experimentoch sa tiež analyzovali interakcie zahŕňajúce imunitné bunky a endotelové bunky, ktoré sa podieľajú na reakcii tkanív na poškodenie [15].

Výskumy na zvieratách preukázali zmeny antioxidačnej aktivity a parametrov spojených s popáleninami po expozícii GHK-Cu alebo materiálom obsahujúcim príbuzné peptidy [16–21].

Tieto výsledky zvýšili záujem o GHK-Cu ako nástroj výskumu na analýzu starnutia buniek, regulácie extracelulárnej matice a reakcie tkanív na oxidačné a mechanické poškodenia.

Neznamená to však, že by sme mohli interpretovať pozorovanie týkajúce sa uzavretia rán, zachovania fibroblastov alebo molekulárnej signalizácie v experimentálnych modeloch ako dôkaz účinnosti liečby u ľudí.

Mechanizmus účinku GHK-Cu: výsledky in vitro a in vivo štúdií

Biologické mechanizmy spojené s GHK-Cu zahŕňajú niekoľko vzájomne prepojených ciev, a nie jeden jednoznačne stanovený molekulárny cieľ.

V experimentálnych štúdiách sa analyzoval jeho vplyv na expresiu génov, signalizáciu rastových faktorov, metabolizmus extracelulárnej matice, reakciu na oxidačný stres, patologické cesty a interakciu buniek s okolitými tkanivami.

Tieto mechanizmy boli skúmané pomocou buniek v kultúre, živočíšnych modelov a počítačových analýz.

Expresia génov a rekonštrukcia pľúcnej tkanivá

Jedným z dôležitých oblastí výskumu je súvislosť medzi GHK a vzorcami expresie génov spojených s chronickou obštrukčnou chorobou pľúc (COChP).

V multicentrickom výskume, v ktorom sa zúčastnili vedci z Boston University, University of Groningen, University of British Columbia a University of Pennsylvania, sa analyzovali signatúry expresie génov spojených s poškodením pľúcnej tkanivá v priebehu eklampsie [22].

Zistila sa skupina 127 génov spojených s alveolárnou astmou a skúmalo sa, či GHK môže ovplyvňovať nesprávne transkripčné vzorce.

Vedci zistili, že expozícia GHK bola spojená so zmenami v signalizácii transformujúceho faktora rastu beta (TGF-β).

TGF-β je dôležitým regulátorom diferencovania buniek, tvorby extracelulárnej matrice, regenerácie tkanív a fibrózy.

Jeho účinok závisí od biologického kontextu. Hoci TGF-β prispieva k správnej funkcii tkanív, narušená signalizácia môže tiež prispieť k patologickému hromadeniu materskej štruktúry a rozvoju fibrózneho zhrubnutia.

V laboratórnych experimentoch s použitím pľúcnych fibroblastov odobratých od pacientov s POChP bola expozícia GHK spojená so zlepšením schopnosti kolagénu sa zovrieť a reorganizovať.

Výskumníci tiež zaznamenali zvýšenú expresiu integryny β1, čo naznačuje možnú účasť bunkových interakcií závislých od integrin [22, 23].

Integríny sú proteíny, ktoré pomáhajú bunkám komunikovať s okolitou extracelulárnou maticou. Účastňujú sa adhézie a migrácie buniek, prenosu mechanických signálov a organizácie tkanív.

Tieto pozorovanie naznačujú, že GHK môže ovplyvňovať vzťahy medzi signalizáciou TGF-β, expresiou integrín a reguláciou extracelulárnej matrice.

Experimenty však nevedia dokázať, že GHK-Cu obracá priebeh POChP alebo obnovuje funkciu pľúc u pacientov.

Výsledky sa týkajú vzorov expresie génov a správania sa buniek v experimentálnych podmienkach.

Expression génov spojených s rakovinou a proliferácia buniek

GHK bol tiež analyzovaný v štúdiách týkajúcich sa génových sietí spojených s rakovinou.

Hong a jeho spolupracovníci skúmali vzorce expresie génov spojených s progresiou hrubého čreva a jeho potenciálom metastáz [7, 24].

Neskôr interpretované údaje tieto spojili s poklesom expresie približne 70% vybraných genov spojených s metastázami.

V tomto kontexte sa okrem iného diskutovalo o génoch MAP3K5, LMNA, APP a NFATC2.

Tieto gény sa podieľajú na rôznych biologických procesoch, ktoré zahŕňajú intracelulárnu signalizáciu, organizáciu jadra bunky, reguláciu buniek a transkripčné odpovede.

Zmeny v expresii génov spojených s metastázami však nie je možné považovať za preukázané prevenciu metastáz.

Signatúry expresie génov môžu pomôcť identifikovať cesty spojené s priebehom ochorenia, ale ich modifikácia nepredstavuje samostatný klinický dôkaz protinádorového účinku.

V iných laboratórnych štúdiách sa analyzovala expozícia GHK u ľudských buniek rakoviny.

V časti experimentov zahŕňajúcich modely neuroblastómu a rakoviny prsníka sa zaznamenali zmeny apoptozy a proliferácie buniek pri nanomolárnych koncentráciách [25].

Apoptosis je regulovanou formou bunkovej smrti, ktorá je zapojená do vývoja tkanív a udržiavania homeostázy buniek.

Poruchy apoptozy sú dôležité v rámci patobiológie nádorových ochorení, pretože rakovinové bunky môžu vyvinúť mechanizmy, ktoré im umožňujú vyhnúť sa správnym signálom vedúcim k bunkovej smrti.

Zistenie apoptozy v kultúrach nádorových buniek však nepreukazuje selektívneho protinádorového účinku v ľudskom organizme.

Kmeňové bunky sa od skutočných nádorov líšia svojou štruktúrou, metabolizmom, mikrozómnym prostredím, interakciou s imunitným systémom a podmienkami expozície.

Z tohto dôvodu tieto výsledky zostávajú dôležité pre výskum mechanizmov vzniku nádorov, a nie pre potvrdené použitia v klinickej onkológii.

Activita fibroblastov a rekonštrukcia vonkajšej bunkovej pleti

Výskum fibroblastov predstavuje ďalší dôležitý prvok vedeckej literatúry týkajúcej sa GHK-Cu.

Po expozícii komplexom mediových tripeptidov sa pozorovali zmeny v produkcii kolagénu, degradácii matice a expresii rastových faktorov [9, 26].

Syntéza kolagénu je len jednou z prvkov regulácie extracelulárnej matice.

Aby zachovať správnu štruktúru tkanív, musí mriežka tiež podliehať kontrolovanej degradácii a reorganizácii.

GHK-Cu sa spájala s zmenami aktivity metaloproteináz maternice a expresiou TIMP-1 a TIMP-2.

Tieto výsledky naznačujú, že zlúčenie môže ovplyvňovať tvorbu aj rozklad zložiek maticového materiálu.

Smery a význam týchto zmien závisia od experimentálneho modelu a okolitých biologických podmienok.

V modeloch vystavujúcich fibroblasty štúdiu zistili vedci, či mediové tripeptidy ovplyvňujú rast buniek a expresiu rastových faktorov po expozícii žiareniu [26].

V analýzach expresie génov popísaných v literatúre boli zaznamenané aj zmeny v dráhach súvisiacich s opravou DNA. Zahŕňali 47 génov s zvýšenou expresiou a päť génov, ktorých expresia sa znížila o najmenej 50% [9, 26].

Tieto výsledky poukazujú na zmeny transkripčnej odpovede buniek.

Samy však neposkytujú úplné opravy DNA, obrat starnutia buniek ani obnovenie správnej funkcie tkanív.

Angiogénna signalizácia a rastové faktory

GHK-Cu bola tiež skúmaná v kontexte angiogenézy, teda procesu tvorby nových krvných ciev z už existujúcich cievnych štruktúr.

Angiogenéza sa podieľa na vývoji tkanív, reakcii na poškodenie a udržiavaní sietí krvných ciev.

V experimentálnych štúdiách sa analyzovali vzťahy medzi látkami obsahujúcimi GHK a faktormi ako rastový faktor endotelových krvných ciev (VEGF) a základný rastový faktor fibroblastov (bFGF) [27].

VEGF sa podieľa na signalizácii endotelových buniek a vývoju krvných ciev.

Bazický FGF sa podieľa na proliferácii a diferencovaní buniek a na tkanivovej odpovedi zahŕňajúcej cievne bunky a spojivové tkanivo.

V niektorých štúdiách sa zaznamenala zvýšená expresia alebo vylučovanie týchto faktorov po expozícii materiálom s obsahom GHK.

Ako možný prvok týchto účinkov sa tiež diskutovalo o signále závislom od integrity.

Zmeny expresie VEGF alebo bFGF však nevedú k vzniku funkčných krvných ciev.

Správna angiogénia zahŕňa mnoho fáz, vrátane migrácie endotelových buniek, tvorby ciev, ich stabilizácie a začlenenia do existujúceho krvných systémov.

Dostupné výsledky teda poskytujú mechanistické dôkazy dôležité pre cievne štúdie, ale nepotvrdzujú klinické prínosy spojené s fungovaním ciev.

Štruktúra a biochemia GHK-Cu

Molekulárnu štruktúru GHK-Cu sme skúmali pomocou rôznych analytických a spektroskopických metód.

Patrili medzi ne rentgenová kryštalografická analýza, elektronový paramagnetický rezonancný spektroskópia (EPR), absorpčná spektroskópia rentgenového žiarenia, protonový magnetický rezonancný spektroskópia a metódy chemického merania [28–30].

Tieto metódy pomohli charakterizovať koordinačné prostredie medi v peptidovom komplexe.

Koordinácia medi a molekulárna geometria

GHK sa skladá z troch aminokyselín usporiadaných v sekvencii glycín–histydín–lyzín.

Zvyšok histidínov má osobitný význam, pretože jej imidazolová skupina môže účinne spolupracovať pri koordinácii kovových iónov.

Štrukturálne štúdie ukazujú, že medi(II) môže vytvárať koordinačné väzby s troma atómami dusíka, ktoré plnia funkciu donorov elektrónov v molekule peptidového proteínu.

Patria sem atóm dusíka z aminovej skupiny glycínu, deprotonovaný atóm dusíka z amidu spojeného väzbou glycín–histydín a atóm dusíka z imidazolového kruhu histidínu [28–30].

Štvrté koordinačné miesto môže obsadiť iná donorická skupina v závislosti od chemického prostredia.

Tento systém sa často opisuje ako geometriu kvadratovo-plana alebo podobnú kvadratovo-planovej geometrii.

Presná geometria môže závisieť od pH, podmienok rozpúšťadla, prítomnosti ďalších ligandov a štruktúry komplexu, ktorú sa skúma.

Koordinácia medi ovplyvňuje chemické vlastnosti GHK-Cu a odlišuje tento komplex od nespájaného peptidu GHK.

Štrukturálna väzba medzi peptidom a mediou je dôležitá, pretože viazanie kovu môže meniť reaktivitu molekuly a jej interakcie s inými biologickými látkami.

Rysunek: molekulárna štruktúra komplexu GHK-Cu

Molekulárna štruktúra GHK-Cu ukazuje, ako peptid glycín-histidín-lyzín poskytuje koordinačné miesta obsahujúce dusík, ktoré umožňujú väzbu medi(II).

V štúdiách štruktúrnych a spektroskopických metód bolo identifikované dusík aminovej skupiny, dusík amidového peptidu a dusík imidazolového kruhu histidínu ako dôležité prvky účasti na väzbe medi.

Koordinatívna štruktúra pomáha objasniť, prečo sa GHK skúma ako peptid viažajúci medi a ako model interakcií medzi kovmi a peptidy.

Interakcie s albuminom a inými molekulami viažucimi medi

Pri fyziologickom pH môže GHK-Cu zúčastňovať na rôznych koordinačných rovnováhlach s účasťou ďalších ligandov.

Lau a Sarkar skúmali interakcie medzi mediou(II), GHK, molekulami obsahujúcimi histidín a albumínom séra [28–30].

Serumalbumin je proteín, ktorý sa vyskytuje vo veľkom množstve v krvi. Účastňuje sa transportu a väzby mnohých látok vrátane vybraných kovových iónov.

V literatúre sa opisuje vysoká afinitáza GHK aj albumínov k väzbe medi. V skúmaných podmienkach sa hodnoty približne log₁₀ 16,44 pre GHK a log₁₀ 16,2 pre albumín.

Tieto hodnoty naznačujú, že GHK môže byť zapojený do konkurenčných interakcií súvisiacich s väzbou medi.

Avšak distribúcia medi v biologických tekutinách závisí od viacerých faktorov, a to nielen od väzobnej sily dvoch izolovaných molekúl.

Dostupnosť medi ovplyvňujú aj koncentrácie jednotlivých látok, konkurenčné ligandy, interakcie s proteínmi a bunkové transportné systémy.

Schopnosť GHK viazať meď je teda základom výskumu prenosu kovov a koordinačných rovnováh.

Nie však dokazuje, že GHK-Cu bezpečne dodáva medi do všetkých tkanív ani že predchádza všetkým oxidačným reakciám spojeným s mediou.

Medzidruhové enzýmy a regulácia redoxných procesov

Železo je nevyhnutné pre činnosť mnohých dôležitých enzýmov.

Lyzová oxidáza sa podieľa na vytváraní priečnych väzieb medzi proteínmi kolagénu a elastínu.

Dismutázna nadchlorová medično-zinová proteín, všeobecne označovaná ako SOD1, podporuje antioxidačnú ochranu tým, že katalyzuje premenu nadchlorových radikálov na menej reaktívne produkty.

Cytochróm c oxidaza sa podieľa na mitochondriálnom prenose elektrónov a tvorbe bunnej energie.

Keďže GHK viaže medi, vedci skúmali, či by GHK-Cu mohlo ovplyvňovať dostupnosť tohto kovu a súvisiace biokemické procesy.

Prítomnosť mediového vazbového proteínu však neznamená, že kov je priamo transportovaný do každého mediovo závislého enzýmu.

Buňky majú špecializované transportéry, bielkoviny viažuce a systémy regulujúce intracelulárnu distribúciu medi.

Tieto mechanizmy sú dôležité, pretože voľná alebo nesprávne regulovaná meď môže byť súčasťou oxidačných reakcií.

Za určitých podmienok môžu redoxné reakcie spojené s mediou prispieť k vzniku aktívnych chemických látok.

Preto sa GHK-Cu skúmalo z hľadiska jeho potenciálneho vplyvu na reaktivitu medi a oxidačné procesy [31, 32].

Táto väzba je chemicky zložitá. Kombinácia medi môže meniť reakčnosť kovu, ale biologické následky závisia od celého chemického prostredia.

Viazanie aldehydov a antioxidačná chemie

GHK bol tiež skúmaný z hľadiska schopnosti reagovať s vybranými aldehydmi vznikajúcimi pri peroxidácii lipidov.

Peroxidácia lipidov zahŕňa oxidačné reakcie, ktoré ovplyvňujú lipidy bunkových membrán a ďalšie štruktúry obsahujúce lipidy.

V dôsledku týchto reakcií môžu vzniknúť reaktívne aldehydy, ako je 4-hydroxybenzoanal a akrolein.

Oba spojenia sú predmetom výskumu, pretože môžu pôsobiť na bielkoviny a iné bunkové molekuly.

V chemických štúdiách sa zistilo, že GHK môže vytvárať produkty reakcie s týmito aldehydmi, čo naznačuje ich potenciálnu schopnosť väzby za experimentálnych podmienok [31, 32].

Tieto výsledky poskytujú informácie o chemickej reaktivite GHK.

Avšak schopnosť reagovať s aldehydmi v laboratórnom systéme nepreukazuje, že peptid predchádza oxidačným poškodeniu tkanív u ľudí.

Koncentrácie činidiel, prítomnosť konkurenčných biologických molekúl a rýchlosť reakcie sú dôležité pri hodnotení potenciálnych biologických následkov.

Adhezia buniek a interakcie s vonkajšou bunkovou membránou

GHK-Cu bola tiež skúmaná z hľadiska pripevňovania buniek a ich interakcie s extracelulárnymi materiálmi.

Komórková adhézia je nevyhnutná pre správnu organizáciu tkanív, pretože bunky musia rozpoznávať prostredie okolo seba a reagovať naň.

V štúdiách zahŕňajúcich osteoblastické bunky a modely adhézie hepatocytov sa analyzoval vplyv materiálov spojených s GHK na šírenie buniek, ich priľnavosť a fenotyp [33, 34].

Tieto výskumy sú dôležité pre vývoj biomateriálov, v ktorých môžu byť peptidy zabudované do inžinierskych povrchov alebo k nim pripojené.

Pozorované účinky závisia od typu peptidu, zloženia materiálu, typu buniek a experimentálnych podmienok.

Poskytujú informácie o interakciách medzi peptidy a povrchmi a medzi bunkami a maticou, a nie priame dôkazy o regenerácii tkanív u ľudí.

Použitie GHK-Cu v vedeckých výskumoch

GHK-Cu bolo testované v mnohých oblastiach molekulárnych a predklinických štúdií.

Patria medzi ne biológia oxidačného stresu, zápalová signalizácia, fibrilácia, poškodenie pľúc, neuronálna odpoveď, regulácia krvných ciev, rekonštrukcia extracelulárnej matice a analýza expresie génov.

Nasledujúce časti predstavujú najdôležitejšie výsledky experimentov a ich obmedzenia.

Výskum antioxidačného účinku a redoxných procesov

Antioxidantné enzýmy závislé od medi predstavujú dôležitú súčasť bunkovej ochrany pred oxidačným stresom.

Jedným z príkladov je SOD1, ktorá pre správne fungovanie potrebuje medi a zinok.

Výskumy nedostatku medi ukázali, že jej nedostatočná dostupnosť môže ovplyvňovať aktivitu SOD1 a zvyšovať hodnoty parametrov spojených s oxidačným stresom [35–38].

Tieto výsledky potvrdzujú biologický význam správnej regulácie mediového hospodárstva.

Avšak štúdie týkajúce sa nedostatku medi alebo obnovenia jej ponuky v strave nemožno automaticky považovať za dôkazy o identickom účinku GHK-Cu.

Rozlišovanie je dôležité, pretože biologické správanie konkrétneho komplexu medi závisí od jeho molekulárnej štruktúry, distribúcie a interakcií s dráhami regulujúcimi fungovanie tohto kovu.

V experimentálnych štúdiách zahŕňajúcich biomateriály obsahujúce GHK a komplexy mediových tripeptidov sa analyzovali antioxidačné reakcie a parametre spojené s tkanivami.

Časť výskumu sa týkala toho, či GHK-Cu ovplyvňuje peroxidáciu lipidov spojenú s ferrytynom.

Ferytyna je proteín, ktorý sa podieľa na intracelulárnom skladovaní železa.

Železo môže byť zapojené do oxidačných reakcií, keď sa vyskytuje v reaktívnych formách.

V štúdiách sa ukázalo, že mediácia s GHK môže ovplyvňovať peroxidáciu lipidov závislú od ferrytyny za určitých experimentálnych podmienok [39, 40].

Tieto pozorovanie poskytujú informácie o interakciách medzi mediovými komplexmi, procesoch súvisiacich s železom a chemikáliou oxidačných reakcií.

Dodatočné chemické testy analyzovali reakcie GHK s produktmi peroxidácie lipidov, ako sú 4-hydroxybenzoanal a akrolein [41, 42].

Výsledky odôvodňujú ďalšie štúdie GHK ako molekuly schopnej účasti na chemických reakciách s aldehydmi.

Avšak antioxidačná aktivita zistená v chemickom teste alebo bunkovom modeli nepreukazuje klinickú ochranu pred oxidačnými poškodeniami.

Signálne signály a regulácia cytokínov

Požiarne stavy zahŕňajú koordinované interakcie medzi imunitnými bunkami, signálnymi proteínmi a tkanivovými reakciami.

V niekoľkých laboratórnych štúdiách sa analyzoval vplyv GHK-Cu na zápalové cesty.

V bunkových štúdiách s makrofágovo podobnými bunkami RAW 264.7 a črevnými bunkami Caco-2 sa po expozícii GHK-Cu zaznamenali zmeny oxidačných a zápalových parametrov.

Zahrnovali to zníženie produkcie reaktívnych foriem kyslíka, zvýšenie hodnôt anti-oxidačných parametrov spojených s glutationom a zmeny mediátorov zápalu, ako sú TNF-α a IL-6 [43–47].

Výskumníci tiež analyzovali signálne cesty zahŕňajúce nukleárny faktor kappa B (NF-κB) a proteín kinázy aktivovanú mitogénami p38 (p38 MAPK).

NF-κB sa podieľa na regulácii génov súvisiacich s zápalom, odolnosťou, prežívaním buniek a reakciou na stres.

Súčasťou MAPK-p38 sú reťazce cytokínových receptorov a MAPK, ktoré sú zapojené do reakcií buniek súvisiacich s zápalom a environmentálnym stresom.

V experimentálnych štúdiách bola GHK-Cu spojená so zmenami v signalizácii NF-κB p65 a p38 MAPK.

Tieto výsledky naznačujú, že zlúčenina môže ovplyvňovať cesty zapojené do zápalovej odpovede v laboratórnych podmienkach.

Nie všetky štúdie, ktoré sú citované v širšom diskusnom rámci, však priamo hodnotia GHK-Cu. V niektorých publikáciách sa uvádzajú všeobecné informácie o zápalových dráhach alebo iné experimentálne spojenia.

Preto samotné existenciu štúdií týkajúcich sa NF-κB alebo p38 MAPK nepreukazuje, že GHK-Cu vyvoláva konkrétny protizápalový klinický účinok.

Tieto výsledky sú najužitočnejšie pri poznávaní možných molekulárnych interakcií a pri identifikácii záležitostí, ktoré si vyžadujú ďalšie experimenty.

Modely väzivosti, poškodenia pľúc a neuroprotekcie

Vlnenie spočíva v nesprávnom zhromažďovaní alebo organizovaní zložiek extracelulárnej matice v tkanivách.

Môže sa vyvíjať v reakcii na pretrvávajúce poškodenia, zápal alebo zmenenú bunkovú signalizáciu.

GHK bol skúmaný v experimentálnych modeloch fibrilácie pľúc kvôli jeho popísanému účinku na aktivitu fibroblastov a štruktúry spojené s TGF-β.

V myšom modeli pľúcneho zhrubnutia spôsobeného bleomycínom vedci zaznamenali zmeny hrúbky tkanív, nadmerného napínania zo strany zápalových buniek a cievnych spojení spojených s transmembránovým prechodom [48].

V štúdii sa analyzovala signalizácia TGF-β1/Smad, ktorá sa podieľa na bunkových reakciách súvisiacich s tvorbou matice a fibriláciou.

Tieto pozorovanie naznačujú, že GHK môže ovplyvňovať vybrané cesty spojené s fibriláciou v experimentoch na zvieratách.

Avšak účinok získaný v chemicky vyvolanom myšom modeli ochorenia nepreukazuje účinnosť pri liečbe fibrózneho zhoršenia pľúc u ľudí.

Biologické mechanizmy, priebeh ochorenia a klinické okolnosti sa môžu výrazne líšiť.

V neurobiologických štúdiách týkajúcich sa GHK sa tiež analyzoval oxidačný stres, zánedbová signalizácia a možné interakcie so štruktúrami regulácie génov.

Niektoré štúdie tieto mechanizmy spájajú s deacetylázou histónovej 2 (HDAC2), enzymom zúčastňujúcim sa na regulácii chromatínu a expresii génov.

Avšak citovaná literatúra týkajúca sa kognitívnych zmien u starnúcich myší a mechanizmov spojených s HDAC zahŕňa tiež štúdie, ktoré priamo nepotvrdzujú účinky vlastné GHK-Cu [49].

Preto tvrdenia týkajúce sa zlepšenia kognitívnych funkcií, zníženia neurozánov alebo priamej regulácie HDAC2 GHK-Cu si vyžadujú jasné oddelenie od výsledkov výskumu iných experimentálnych intervencií.

K dispozícii dostupné údaje odôvodňujú záujem o mechanistické štúdie, ale nepotvrdzujú zistené neuroprotektívne účinky u ľudí.

Pozorovanie v oblasti angiogenézy a biologického poňatia ciev

Angiogenéza je nevyhnutným procesom pri vývoji a regenerácii tkanív.

Zahŕňa tvorbu nových krvných ciev a vyžaduje koordinované interakcie medzi endotelovými bunkami, rastovými faktormi, membránovými komponentmi a okolitými tkanivami.

GHK-Cu sa testoval v experimentálnych systémoch súvisiacich s vaskulárnou signalizáciou a regeneráciou tkanív.

V niektorých štúdiách boli zaznamenané zmeny faktorov spojených s angiogenézou, vrátane VEGF a bFGF [50, 51].

Tieto bielkoviny sa podieľajú na aktivite endotelových buniek, vývoji krvných ciev a na bunkovej reakcii na poškodenie.

Vedci tiež analyzovali vzťahy medzi väzbami spojenými s GHK a štruktúrnymi proteínmi, ako sú kolagén a elastín.

Kolagén je zodpovedný za pevnosť tkanív, zatiaľ čo elastína podporuje ich schopnosť sa rozpínať a vrátiť sa do pôvodného tvaru.

Obidva proteíny sú dôležité pre štruktúru krvných ciev a organizáciu vonkajšej bunkovej matky.

Zmeny expresie rastových faktorov alebo syntézy materských bielkov však nemusí znamenať zlepšenie krvného obehu.

Funkcionalná rekonštrukcia ciev zahŕňa ďalšie procesy, vrátane tvorby ciev, ich zrelosti, integrácie a fyziologickej regulácie.

V niektorých širších štúdiách týkajúcich sa regenerácie ciev sa tiež spomína na protikrvácavý účinok a rozširovanie ciev.

Ide o samostatné fyziologické procesy a nemožno predpokladať, že vznikajú priamo v dôsledku expozície GHK-Cu bez vhodných dôkazov týkajúcich sa konkrétneho tohto zlúčeniny.

Nynější výsledky sú teda dôležité predovšetkým pre experimentálne štúdie o angiogenéze a biologii ciev.

Doklady z neuronálnych a neurotrofických modelov

Rozvoj a regenerácia neurónov zahŕňajú účasť rastových faktorov, interakcie s extracelulárnou maticou, migráciu buniek a predĺženie neuronálnych výstupkov.

Nervové prekurzory sú jedným z experimentálnych parametrov používaných na štúdium diferencovania a vývoja neurónov.

V predbežných štúdiách s použitím tkanivových kultúr sa analyzoval účinok peptidov a kondicionovaných živín na diferencovanie neurónov [52, 53].

Tieto štúdie prispeli k širšiemu záujmu o krátke peptidy ako potenciálnych regulátorov správania buniek.

Zariadenia GHK boli tiež analyzované v experimentálnych systémoch regenerácie nervov.

V jednom z výskumov bol použitý peptid podporujúci adhéziu buniek k kolagénovým vedeniam používaným na spojenie prerušených častí nervov [54].

Vedci zaznamenali zmeny vo faktore rastu a mediátoroch zápalu vrátane faktora rastu nervových buniek (NGF) a neurotrofínov NT-3 a NT-4.

Ďalšie pozorovanie zahŕňalo parametre axonov a reakcie buniek Schwanna.

Schwannove bunky sú dôležitou súčasťou periférneho nervového systému. Podporujú axonálne bunky a účinkujú pri reakcii na poškodenie periférnych nervov.

Avšak výsledky získané použitím kolagénových ciev obsahujúcich peptidy sa nemajú automaticky pripisovať voľne cirkulujúcemu GHK-Cu.

Na pozorované účinky môžu mať vplyv biomateriál, lokálne prostredie, spôsob prezentácie peptidu a použitý experimentálny model.

Podobne zvýšenie expresie rastových faktorov alebo počtu axonov v experimentálnom systéme nepreukazuje funkčnej neurologickej regenerácie u ľudí.

Tieto štúdie je najlepšie interpretovať ako analýzy biomaterálov obsahujúcich peptidy a neurotrofickú signalizáciu.

Regulácia génov a rekonštrukcia maternice

Výskum expresie génov sa stal dôležitým prvkom vedeckej diskusie o GHK a GHK-Cu.

Ranné experimenty sa sústreďovali na bunkové reakcie súvisiace s ránami, vrátane správania fibroblastov, produkcie kolagénu a organizácie extracelulárnej matice [55, 56].

Ďalšie štúdie Maquart a jeho spolupracovníkov analyzovali vplyv GHK-Cu na syntézu kolagénu a molekúl spojených s materským tkanivom [57–59].

V experimentoch využívajúcich kultúry fibroblastov sa zaznamenali zmeny v produkcii kolagénu pri nízkych koncentráciách.

V iných štúdiách sa analyzovali sulfátované glukozamínoglykány a malé proteoglikány.

Tieto častice sa podieľajú na organizácii intersticielnej matice, udržiavaní hydratácie, formovaní mechanických vlastností a interakciách medzi bunkami a okolitými tkanivami.

GHK-Cu sa tiež spájala s zmenami expresie metaloproteináz matiek, vrátane MMP-2 [59].

To je dôležité, pretože udržiavanie extracelulárnej matice si vyžaduje ako kontrolovanú degradáciu, tak aj syntézu.

Samotné zvýšenie produkcie kolagénu nepreukazuje zlepšenie organizácie tkanív.

Podobne môže zvýšená aktivita MMP viesť k rôznym následkom v závislosti od typu tkaniva a biologického kontextu.

Výskum teda naznačuje, že GHK-Cu môže ovplyvňovať procesy v maternici prostredníctvom niekoľkých spolupracujúcich dráh.

Tieto pozorovanie však nevedú k uzdraveniu bez vzniku jaziev ani k predvídateľnej regenerácii tkanív u ľudí.

V ďalších experimentoch boli zaznamenané zmeny týkajúce sa takých molekúl ako dekryna, síran dermatánu a síran chondroityny [60].

Dekoryna je malým proteoglikánom spojeným s organizáciou kolagénu a reguláciou extracelulárnej matice.

Dermatan sulfát a chondroitín sulfát patria medzi glukozamínoglykány, ktoré ovplyvňujú štruktúru a vlastnosti spojivových tkanív.

Zmeny ich expresie alebo syntézy poskytujú informácie o metabolizme matky.

Avšak samy o sebe nepreukazujú zlepšenie pevnosti tkanív, ich vzhľadu ani klinické výsledky hojenia.

Prejav integrity a štúdium kožných buniek

Keratocyty sú dominantnou skupinou buniek na povrchu pokožky.

Účastňujú sa na tvorbe kožnej bariéry, bunkovom diferencovaní a reakcii na poškodenie tkanív.

Vedci z Seoul National University skúmali vplyv mediového peptidu GHK na expresiu integrín a prítomnosť buniek vykazujúcich pozitívnu expresiu p63 v keratínocytoch [61].

Integríny sa podieľajú na pripevňovaniu buniek a komunikácii s mitohondriálnou matkou.

Proteín p63 je spojený s vývojom sliznice a udržiavaním určitých populácií slizničných buniek.

V štúdii sa zaznamenalo zvýšenú expresiu integrín a vyšší podiel buniek pozitívnych voči p63 po expozícii peptidom medičitého GHK.

Tieto pozorovanie naznačujú možný vplyv na bunkové vlastnosti spojené s udržiavaním epidermy.

Avšak zmeny týchto markerov samy o sebe nevedia poukazovať na zvýšenú regeneráciu kože u ľudí.

Výsledky sú obmedzené na použité bunkové modely a analyzované parametre.

Veľkoobjemové profilovanie génovej expresie

Komputérne metódy zvýšili možnosti analýzy vplyvu rôznych spojení na expresiu génov v sieťach.

Mapka connectivity, často skrátene nazývaná cMap, je výskumným zdrojom používaným na porovnávanie vzorov expresie génov spojených s biologickými stavmi a expozíciou chemikáliám.

Súvisiace počítačové prístupy, vrátane MANTRY, sa používali na skúmanie vzťahu medzi väzbami a transkripčnými odpoveďami [62, 63].

GHK bol v tomto kontexte skúmaný vzhľadom na jeho súvislosť s rozsiahlymi zmenami vzorov expresie génov.

V jednej z analýz bolo zaznamenaných 268 génov s zvýšenou expresiou a 167 génov s zníženou expresiou.

V iných štúdiách sa GHK spájala so zmenami zahŕňajúcimi väčší počet génov a cievok [9, 62–64].

Tieto výsledky naznačujú, že odpovede spojené s GHK môžu zahŕňať mnoho biologických systémov a nie len jeden molekulárny cieľ.

Avšak údaje o expresii génov vyžadujú opatrné interpretovanie.

Zmena množstva informujúceho RNA (mRNA) nemusí viesť k zodpovedajúcemu zmeneniu koncentrácie proteínu alebo biologickej funkcie.

Mriežky expresie génov závisia tiež od typu buniek, podmienok expozície, meracích metód a analytických limitov.

Preto čísla génov spojených s daným liekom nie je možné považovať za priamo merateľný ukazovateľ jeho terapeutického účinku.

Výpočtové prognózy sú užitočné pri formulovaní hypotéz, ale vyžadujú si potvrdenie experimentálnou metódou.

Genové siete spojené s neuroprotekciou

Analýzy expresie génov v literatúre týkajúcej sa GHK identifikovali zmeny zahŕňajúce gény súvisiace s fungovaním neurónov, prežitím buniek a vývojovou signalizáciou.

Príklady zahŕňajú SIGMAR1, EPM2A, NAIP, FGFR2 a SLIT2 [65].

Tieto gény sa podieľajú na rôznych biologických procesoch.

SIGMAR1 kóduje receptor sigma-1, bielkovinu zapojenú do bunkovej signalizácie a procesov súvisiacich so stresom.

EPM2A je spojený s laforínom, bielkom dôležitým pre metabolizmus glukózy.

NAIP sa podieľa na dráhach spojených s prežívaním buniek a imunitnou odpoveďou.

FGFR2 kóduje receptor, ktorý sa podieľa na signálnej dráhe faktora rastu fibroblastov.

SLIT2 sa podieľa na vývojových procesoch súvisiacich s smerovaním a migráciou buniek.

Úloha týchto génov v biológii nervového systému vzbudila záujem o ich možný vzťah s transkripčnými reakciami vyvolávanými GHK.

Avšak prítomnosť génu v súbore údajov týkajúcich sa GHK nepreukazuje, že GHK priamo kontroluje tento gén v každom biologickom prostredí.

Nie dokazuje tiež, že GHK predchádza demencii ani neposilňuje neurologické funkcie.

Uvedené štúdie týkajúce sa častí týchto génov poskytujú širší biologický kontext a nie priame dôkazy o účinku GHK-Cu.

Preto je potrebné tieto výsledky chápať ako pozorovanie slúžiace na formulovanie hypotéz týkajúcich sa regulácie génov a neurobiológie.

Výsledky epigenetických štúdií a dráh spojených s HDAC

Epigenetická regulácia zahŕňa zmeny aktivity génov, ktoré nevyžadujú úpravu základnej sekvencie DNA.

Jedným z dôležitých mechanizmov je modifikácia histónov.

Históny sú proteíny, okolo ktorých sa nachádza DNA. Ich chemické modifikácie môžu ovplyvniť dostupnosť určitých regiónov DNA pre transkripčný systém.

Histónové deacetylázy (HDAC) odstraňujú acetylové skupiny z histónov a ďalších bielkovinových substrátov.

Ich aktivita môže ovplyvňovať štruktúru chromatínu a expresiu génov.

GHK sa diskutovalo v kontexte dráh spojených s HDAC vzhľadom na širšie pozorovanie regulácie génov a transkripčných zmien súvisiacich s vekom [66, 67].

Avšak citované štúdie o HDAC a epigenetickom starnutí poskytujú predovšetkým všeobecné informácie o týchto biologických procesoch.

Samy o sebe nepreukazujú, že GHK-Cu je klinicky potvrdeným inhibítorom HDAC.

Podobne zmeny v štruktúre expresie génov sa nemusia automaticky považovať za reverzibilné epigenetické starnutie.

Priame tvrdenie o inhibícii HDAC si vyžaduje experimenty, ktoré preukážu vplyv na aktivitu týchto enzýmov za určitých podmienok.

Argumenty týkajúce sa zvrátenia starnutia si vyžadujú ďalšie dôkazy spájajúce molekulárne merania s významnými biologickými výsledkami.

Vzťahy medzi GHK, reguláciou chromatínu a expresiou génov súvisiacou so starnutím zostávajú teda oblasťou ďalších mechanistických výskumov.

Kvalita a skúšanie materiálov GHK-Cu určených na vedecké účely

Analytická charakteristika GHK-Cu je dôležitá, pretože výsledky testov závisia od identity, zloženia a kvality analyzovaného materiálu.

Liek označený ako GHK-Cu by sa mal hodnotiť metódami umožňujúcimi charakterizáciu peptidového komponentu a poskytnutie dôkazov o jeho forme spojené s mediou.

Kvalitné testovanie môže zahŕňať chromatografiu, hmotnostnú spektrometriu, analýzu obsahu kovov a ďalšie techniky vybrané podľa konkrétneho analytického účelu.

Žiadny jednotlivý rutinný test však nepreukazuje všetkých dôležitých kvalitatívnych parametrov.

Kromatografia kvapalina v kombinácii so spektrometriou hmoty

Kromatografia kvapalina spojená s hmotnostnou spektrometriou (LC-MS) kombinuje chromatografický rozbor s detekciou založenou na meraní hmotnosti iónov.

Kromatografická časť umožňuje rozlíšenie látok prítomných v vzorke.

Masový spektrometr poskytuje informácie o iónoch na základe ich pomeru hmotnosti k nabitému náboju.

LC-MS môže podporiť identifikáciu peptidu prostredníctvom detekcie molekulárnych iónov zodpovedajúcich očakávanej zlúčenine.

V závislosti od použitej metódy môžu ďalšie informácie o fragmentácii pomôcť pri charakterizácii peptidovej sekvencie.

Avšak pozorovanie molekulovej hmotnosti zodpovedajúcej GHK samo o sebe nepotvrdzuje všetky aspekty štruktúry molekuly.

Podobne zistenie signálov zodpovedajúcich prítomnosti formy spojené s medzou nemusí potvrdiť úplnú koordinačnú geometriu ani vylúčiť všetky alternatívne komplexy.

Charakteristika zlúčenia medi môže vyžadovať ďalšie štúdie s použitím vhodných spektroskopických metód alebo analýzy obsahu kovu.

LC-MS je teda hodnotným analytickým nástrojom, ale spoľahlivosť získaných záverov závisí od metódy, referenčných vzorov, prípravy vzorky a doplnkových dôkazov.

Vysoko výkonná kvapalinová chromatografia a čistota

Vysoko výkonná kvapalinová chromatografia (HPLC) sa bežne používa na rozdelenie zložiek peptidových preparátov.

Môže pomôcť pri identifikácii znečisťujúcich látok spojených so syntézou, degradáciou alebo inými výrobnými procesmi.

Výsledok chromatografickej čistoty sa zvyčajne zakladá na relatívnych signáloch zistených za určitých analytických podmienok.

Avšak chromatografická čistota nie je rovnaká ako chemická identita, obsah peptidu, stechiometria medičného komplexu ani celková kvalita materiálu.

Napríklad deklarovaná čistota 98% nemusí znamenať, že 98% celkovej hmotnosti vzorky predstavuje správne vytvorený komplex GHK-Cu.

Interpretácia závisí od použitej analytickej metódy a spôsobu výpočtu výsledku.

Chromatogram tiež nepotvrdzuje sterilnosť, obsah endotoxínov ani absenciu všetkých možných znečisťujúcich látok.

Zdrojový materiál opisuje deklarovanú špecifikáciu čistoty, ktorá je najmenej 98% pre konkrétne testované prípravky.

Takúto špecifikáciu treba považovať za vyhlásenie dodávateľa, pokiaľ nie je podložené dostupnou analytickou dokumentáciou týkajúcou sa konkrétnej partie.

Filtrácia, sterilita a kontrola znečisťovania pevnými časticami

Príslušný dokument opisuje filtráciu membránami s veľkosťou pórov 0,22 mikrometra ako prvok procesu prípravy materiálu.

Membránová filtrácia môže byť použitá na obmedzenie určitých mikrobiologických znečistení, ak je použitá vhodná metóda a podmienky.

Avšak prechod roztoku cez filter s priemerom otvorov 0,22 mikrometra sám o sebe nepotvrdzuje sterilnosť konečného produktu.

Zabezpečenie sterilnosti závisí od celého procesu, vrátane zariadenia, prostredia, integrity filtra, spôsobu nakladania s materiálom a overených kontrolných postupov.

Filtrácia nemusí tiež odstraňovať endotoxíny, rozpustené chemické znečisťujúce látky ani všetky druhy znečisťujúcich látok vo forme pevných častíc.

Z tohto dôvodu tvrdenia týkajúce sa sterilnosti alebo vhodnosti pre konkrétne výskumné použitie vyžadujú príslušné testy a dokumentáciu, a nie len odvolávanie sa na veľkosť porov filtra.

Laboratórna dobrá prax a dokumentácia

Laboratórna dobrá prax (GLP) je systém kvality spojený s organizáciou, vedením, monitorovaním, dokumentáciou a podávaním správ o konkrétnych neklinických štúdiách.

Uvedenie, že postupy sú v súlade s princípmi GLP, nemusí znamenať formálnu súladnosť s požiadavkami GLP ani vlastnenie príslušného certifikátu.

Význam takejto deklarácie závisí od konkrétnych postupov, dokumentácie a použitého systému kvality.

Výskumným materiálom môže tiež byť priložený certifikát analýzy (Certificate of Analysis, COA).

COA zvyčajne obsahuje vybrané výsledky analýz týkajúcich sa konkrétnej partie.

Dôležité informácie môžu zahŕňať zisťovanie totožnosti, merania čistoty, označenie obsahu látok, použité analytické metódy, identifikačné údaje o partii a ďalšie parametre špecifikácie.

Avšak informačná hodnota COA závisí od metód a údajov, ktoré slúžia ako základ pre jej vypracovanie.

Samotný certifikát nepreukazuje, že materiál je vhodný na podávanie ľuďom, na kozmetické alebo terapeutické použitie.

Podobne analytická čistota nepotvrdzuje biologickú účinnosť ani klinickú bezpečnosť.

V vedeckých výzkumoch by mala byť najužitočnejšia kvalitatívna dokumentácia podrobná, identifikovateľná a dostatočne úplná, aby umožnila správne interpretovanie analytických výsledkov.

Ďalšie informácie o rozlišovaní výrobcov, dodávateľov, deklaráciách o kvalite a dokumentácii o partii nájdete v článku Výrobcovia a dodávatelia peptidov.

Zhrnutie

GHK-Cu je prírodne sa vyskytujúci komplex tripeptidu s medzou, ktorý sa skúma už viac ako päť desaťročí.

Jeho molekulárna štruktúra, vlastnosti väzby medi a interakcie s bunkovými systémami z neho urobili dôležitý predmet výskumu v oblasti biochemii peptidov, biológie vonkajšej bunkovej štruktúry, oxidačného stresu a regulácie génov.

Komplex sa tvorí z glicylo-L-histydylo-L-lyzínu a medi(II). Štrukturálne štúdie umožnili identifikovať koordinačné miesta obsahujúce dusík, ktoré sú zapojené do väzby medi a ovplyvňujú chemické vlastnosti častice.

Tieto vlastnosti sú základom pre analýzu účinkov krátkych peptidov na kovové ióny a vplyvu koordinačnej chemie na biologické procesy.

V experimentálnych štúdiách sa zaznamenali zmeny syntézy kolagénu, produkcie glukozaminoglykánov, expresie materských metaloproteináz, signalizácie interliniek, mediátorov zápalu a parametrov súvisiacich s antioxidačnou ochranou.

Ďalšie štúdie zahŕňali odpovede na GHK v bunkových kultúrach fibroblastov, modeloch rán, experimentoch týkajúcich sa poškodenia pľúc, nervových systémov a biomateriáloch obsahujúcich peptidy.

Výpočtové analýzy tiež spojili GHK s rozsiahlymi zmenami v sieti génových expresií.

Vedaodbor týchto pozorovaní však závisí od experimentálneho kontextu.

Zmeny v expresii génov nemusí viesť k zmenám aktivity bielkovín.

Zvýšená produkcia kolagénu nemusí znamenať zlepšenie štruktúry tkanív.

Zmeny zápalových markerov nepodliehajú samostatnému klinickému dôkazu protizápalového účinku.

Podobne výsledky štúdií zahŕňajúcich bunky rakoviny, modely fibrózneho zhrubnutia pľúc alebo kultúry neurónov tiež nepreukazujú účinnosť proti chorobám zodpovedajúcim im u ľudí.

V literatúre existujú tiež významné rozdiely medzi GHK a GHK-Cu a medzi experimentmi, ktoré sa priamo týkajú daného zlúčeniny, a štúdiami poskytujúcimi len všeobecný biologický kontext.

Tieto rozdiely je potrebné zachovať pri interpretácii mechanizmov účinku a navrhovaných aplikácií.

Ďalšou dôležitou otázkou je analytická kvalita. Techniky ako LC-MS a HPLC môžu poskytovať cenné informácie o identite a čistote, ale samy o sebe nepotvrdzujú všetky štrukturálne, mikrobiologické a biologické vlastnosti preparátu.

Všeobecne povedané, GHK-Cu zostáva užitočným nástrojom molekulárnych štúdií koordinácie medi, bunkovej signalizácie, metabolizmu extracelulárnej matrice a reakcie na oxidačný stres.

Jeho známe chemické vlastnosti a rozsiahla predklinická literatúra sú základom ďalších vedeckých výskumov. Obehy týkajúce sa klinickej účinnosti a bezpečnosti však vyžadujú samostatné, primerane kontrolované štúdie s účasťou ľudí.

Zrieknutie sa zodpovednosti

Tento článok má výhradne edukačný a vedecko-informačný charakter. Predstavuje štúdie týkajúce sa molekulárnej štruktúry GHK-Cu, koordinácie medi, biologických mechanizmov, analytickej charakteristiky a experimentálnych aplikácií.

Neobsahuje lekársku radu, neodporúča používanie GHK-Cu u ľudí ani zvierat, nepredpisuje liečebné schémy a nepodporuje žiadne diagnostické, terapeutické ani kozmetické použitie.

Výsledky získané z buněčných experimentov, experimentov na zvieratách, počítačových analýz a biochemických testov sa nesmú interpretovať ako dôkaz klinickej účinnosti alebo bezpečnosti u ľudí.

Informácie týkajúce sa analytickej čistoty, materiálov triedy pre výskum, certifikátov analýz alebo laboratórnych testov nepreukazujú, že daný prípravok je vhodný na podávanie ľuďom alebo na akékoľvek iné použitie podľa regulovaných predpisov.

Všetky lekárske rozhodnutia by mali prijímať príslušne kvalifikovaní pracovníci zdravotnej starostlivosti na základe relevantných klinických dôkazov a platných predpisov.

Odkazy

1. Pickart L. A Tripeptid z ľudského séra, ktorý zvyšuje rast neoplastických hepatocytov a prežívanie normálnych hepatocytov. San Francisco, Kalifornia, USA: University of California; 1973.
2. Pickart L., Freedman J. H., Loker W. J., et al. Rast-modulujúci plazmatický tripeptid môže fungovať tak, že uľahčuje vstrebávanie medi do buniek. Nature. 1980;288(5792):715–717. doi: 10.1038/288715a0.
3. Pickart L. Použitie GHL-Cu ako liečiva na hojenie rán a proti zápalom. 1988, http://www.freepatentsonline.com/4760051.html.
4. Downey D., Larrabee W. F., Jr., Voci V., Pickart L. Zrýchlenie hojenia rán pomocou glycyl-histidyl-lyzinového mediho (II) Chirurgický fór. 1985;25:573–575.
5. Pickart L. Iamin: ľudský rastový faktor s viacerými vlastnosťami pri hojení rán. V: Sorenson J., editor. Biológia mediových komplexov. Clifton, NJ, USA: Humana Press; 1987. s. 273–285.
6. Meiners S., Eickelberg O. Prispôsobené vyhľadávanie liekov novej generácie: tripeptid GHK zohráva kľúčovú úlohu pri liečbe chronickej obštrukčnej choroby pľúc. Genome Medicine. 2012;4(8, článok 70) doi: 10.1186/gm371.
7. Hong Y., Downey T., Eu K. W., Koh P. K., Cheah P. Y. ‘Metastázovo náchylná’ charakteristika u pacientov s sporadickým kolorektálnym karcinómom s vysokou schopnosťou korekcie porúch v počiatočnom štádiu a jej implikácie pre možné liečebné postupy. Clinical and Experimental Metastasis. 2010;27(2):83–90. doi: 10.1007/s10585-010-9305-4.
8. Gruchlik A., Jurzak M., Chodurek E. W., Dzierzewicz Z. Vplyv gly-gly-his, gly-his-lys a ich mediovaných komplexov s meďou na sekréciu IL-6 závislú od TNF-α u normálnych dermálnych fibroblastov človeka. Acta Poloniae Pharmaceutica. 2012;69(6):1303–1306.
9. Pickart L., Vasquez-Soltero J. M., Margolina A. GHK a DNA: obnovenie zdravia ľudského genómu. BioMed Research International. 2014;2014:10. doi: 10.1155/2014/151479.151479
10. Wegrowski Y., Maquart F. X., Borel J. P. Stimulácia syntézy sulfatovaných glykozaminoglykánov pomocou tripeptidovo-medeného komplexu Glycyl-L-histidyl-L-lysine-Cu2+. Life Sciences. 1992;51(13):1049–1056. doi: 10.1016/0024-3205(92)90504-i.
11. Siméon A., Emonard H., Hornebeck W., Maquart F.-X. Tripeptidovo-medený komplex glycyl-L-histidyl-L-lyzín-Cu2+ stimuluje expresiu matrix metalloproteinázy-2 u fibroblastových kultúr. Life Sciences. 2000;67(18):2257–2265. doi: 10.1016/s0024-3205(00)00803-1.
12. Ehrlich H. Stimulácia hojenia pokožky u imunosupresívnych potkanov. Prílohy sympózia o kolagéne a regenerácii pokožky; september 1991; Reims, Francúzsko.
13. Siméon A., Wegrowski Y., Bontemps Y., Maquart F.-X. Expression glykosaminoglykanov a malých proteoglykanov v ránach: modulácia prostredníctvom tripeptidovo-medeného komplexu glycyl-L-histidyl-L-lysine-Cu2+. Journal of Investigative Dermatology. 2000;115(6):962–968. doi: 10.1046/j.1523-1747.2000.00166.x.
14. McCormack M. C., Nowak K. C., Koch R. J. Vplyv mediového tripeptidu a tretinoínu na produkciu rastových faktorov u fibroblastov bez obsahu séra. Archives of Facial Plastic Surgery. 2001;3(1):28–32.
15. Buffoni F., Pino R., Dal Pozzo A. Účinok tripeptidovo-medových komplexov na proces hojenia rán na koži a na kultivované fibroblasty. Archives Internationales de Pharmacodynamie et de Therapie. 1995;330(3):345–360.
16. Gul N. Y., Topal A., Cangul I. T., Yanik K. Vplyv topického komplexu mediového tripeptidu a laseru helium-neon na hojenie rán u králikov. Veterinary Dermatology. 2008;19(1):7–14. doi: 10.1111/j.1365-3164.2007.00647.x.
17. Cangul I. T., Gul N. Y., Topal A., Yilmaz R. Hodnotenie účinkov lokálneho komplexu tripeptidu a medi a oxidu zinočnatého na hojenie otvorenej rany u králikov. Veterinary Dermatology. 2006;17(6):417–423. doi: 10.1111/j.1365-3164.2006.00551.x.
18. Pickart L. Metóda použitia zlúčenín obsahujúcich meď (II) na urýchlenie hojenia rán. 1992, http://www.freepatentsonline.com/5164367.html.
19. Arul V., Kartha R., Jayakumar R. Liečebný prístup pre hojenie diabetických rán s použitím kolagénových matíc obsahujúcich biotinylovanú GHK. Life Sciences. 2007;80(4):275–284. doi: 10.1016/j.lfs.2006.09.018.
20. Canapp S. O., Jr., Farese J. P., Schultz G. S., et al. Účinok topického komplexu tripeptidu a medi na hojenie ischemických otvorených rán. Veterinary Surgery. 2003;32(6):515–523. doi: 10.1111/j.1532-950X.2003.00515.x.
21. Swaim S. F., Vaughn D. M., Kincaid S. A., et al. Účinok lokálne podaných liekov na hojenie rán na podpažích u psov. American Journal of Veterinary Research. 1996;57(3):394–399.
22. Campbell J. D., McDonough J. E., Zeskind J. E., et al. Znak génovej expresie v súvislosti s poškodením pľúc spôsobeným emfyzémom a jeho zvrátenie tripeptidom GHK. Genome Medicine. 2012;4, článok 67, doi: 10.1186/gm367.
23. Boo S., Dagnino L. Integríny ako modulátory signalizácie transformujúceho rastového faktora beta v dermálnych fibroblastoch počas regenerácie kože po zranení. Advances in Wound Care. 2013;2(5):238–246. doi: 10.1089/wound.2012.0394.
24. Lubick K., Radke M., Jutila M. Securinin, antagonist receptoru GABAA, zvyšuje klírens makrofágov fázy II C. burnetii: porovnanie s agonistami TLR. Journal of Leukocyte Biology. 2007;82(5):1062–1069. doi: 10.1189/jlb.0407255.
25. Matalka L. E., Ford A., Unlap M. T. Tripeptid GHK indukuje programovanú bunkovú smrt v bunkách neuroblastómu SH-SY5Y. Journal of Biotechnology & Biomaterials. 2012;2, článok 144, doi: 10.4172/2155-952X.1000144.
26. Pollard J. D., Quan S., Kang T., Koch R. J. Vplyv mediového tripeptidu na rast a expresiu rastových faktorov u normálnych a ožiarených fibroblastov. Archives of Facial Plastic Surgery. 2005;7(1):27–31. doi: 10.1001/archfaci.7.1.27.
27. Jose S., Hughbanks M. L., Binder B. Y. K., Ingavle G. C., Leach J. K. Zvýšená sekrécia trofických faktorov pomocou mezachymálnych kmeňových/stromálnych buniek s alginatovými hydrogélovými náplavami modifikovanými glycinom, histidínom a lyzinom (GHK). Acta Biomaterialia. 2014;10(5):1955–1964. doi: 10.1016/j.actbio.2014.01.020.
28. Lau S. J., Sarkar B. Interakcia medi(II) a glycyl-L-histidyl-L-lyzínu, rastovo modulujúceho tripeptidu z plazmy. Biochemical Journal. 1981;199(3):649–656. doi: 10.1042/bj1990649.
29. Perkins C. M., Rose N. J., Weinstein B., Stenkamp R. E., Jensen L. H., Pickart L. Štruktúra mediového komplexu rastového faktora glycyl-L-histidyl-L-lysín pri rozlíšení 1,1 Å. Inorganica Chimica Acta. 1984;82(1):93–99. doi: 10.1016/s0020-1693(00)82544-x.
30. Freedman J. H., Pickart L., Weinstein B., Mims W. B., Peisach J. Štruktúra glycyl-L-histidyl-L-lyzin-medziproduktu mediá (II) v roztoku. Biochemistry. 1982;21(19):4540–4544. doi: 10.1021/bi00262a004.
31. Pickart L., Lovejoy S. Biologická aktivita glycyl-l-histidyl-l-lyzinového faktora rastu viažúceho sa k medi v ľudskej plazme. Methods in Enzymology. 1987;147:314–328. doi: 10.1016/0076-6879(87)47121-8.
32. Beretta G., Arlandini E., Artali R., Anton J. M. G., Maffei Facino R. Abilita odvádzania akroleínu endogénneho tripeptidu glycyl-histidyl-lysine (GHK): charakterizácia konjugovaných produktov pomocou ESI-MSn a teoretických výpočtov. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2008;47(3):596–602. doi: 10.1016/j.jpba.2008.02.012.
33. Godet D., Marie P. J. Účinky tripeptidu glycyl-L-histidyl-L-lysine copper complex na šírenie osteoblastických buniek, ich pripevnenie a fenotyp. Cellular and Molecular Biology (Noisy-le-Grand, Francúzsko) 1995;41(8):1081–1091.
34. Kawase M., Miura N., Kurikawa N., et al. Imobilizácia tripepridového rastového faktora glycyl-L-histidyl-L-lyzín na poly(vinylalkohol)-kvartérnevanom stilbazolu (PVA-SbQ) a jeho použitie ako liganda pre pripojenie hepatocytov. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 1999;22(9):999–1001. doi: 10.1248/bpb.22.999.
35. Lutsenko S, Bhattacharjee A, Hubbard AL. Stroje na manipuláciu s meďou v mozgu. Metallomics. 2010;2(9):596–608. doi: 10.1039/c0mt00006j.
36. Hawk SN, Lanoue L, Keen CL, Kwik-Uribe CL, Rucker RB, Uriu-Adams JY. Embriázy potkanov s nedostatkom medi vykazujú nízku aktivitu dismutázy peroxidu vodíka a zvýšenú koncentráciu aniónov peroxidu vodíka. Biology of Reproduction. 2003;68(3):896–903. doi: 10.1095/biolreprod.102.009167.
37. Bayer TA, Schäfer S, Simons A, et al. Diétny Cu stabilizuje aktivitu mozovej superoxiddismutázy 1 a znižuje produkciu amiloidu Aβ u transgenických myší APP23. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2003;100(24):14187–14192. doi: 10.1073/pnas.2332818100.
38. Arul V, Gopinath D, Gomathi K, Jayakumar R. GHK peptid v kombinácii s kolagénovou matricou: nový biomateriál pre hojenie rán v koži u potkanov. Journal of Biomedical Materials Research. 2005;73(2):383–391. doi: 10.1002/jbm.b.30246.
39. Miller DM, DeSilva D, Pickart L, Aust SD. Vplyv glycyl-histidyl-lysylu chelatovaného Cu(II) na lipidovú peroxidáciu závislú od feritínu. Advances in Experimental Medicine and Biology. 1990;264:79–84. doi: 10.1007/978-1-4684-5730-8_11.
40. Alberghina M, Lupo G, La Spina G, et al. Cytoprotektívny účinok mediových (II) komplexov proti poškodeniu gastrointestinálnej sliznice potkanov indukované ethanolom. Journal of Inorganic Biochemistry. 1992;45(4):245–259. doi: 10.1016/0162-0134(92)84013-d.
41. Beretta G, Artali R, Regazzoni L, Panigati M, Facino RM. Glycyl-histidyl-lysine (GHK) je inhibítor α,β-4-hydroxy-trans-2-nonenal: porovnanie s karnozínom. Úvahy o mechanizme reakcie pomocou hmotnostnej spektrometrógie s elektropráškovým ionizáciou, 1H NMR a výpočtových techník. Chemical Research in Toxicology. 2007;20(9):1309–1314. doi: 10.1021/tx700185s.
42. Beretta G, Arlandini E, Artali R, Anton JM, Maffei Facino R. Schopnosť endogénneho tripeptidu glycyl-histidyl-lysine (GHK) zachytávať akroleín: charakterizácia konjugovaných produktov pomocou ESI-MSn a teoretických výpočtov. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2008;47(3):596–602. doi: 10.1016/j.jpba.2008.02.012.
43. Park JR, Lee H, Kim SI, et al. Tripeptidový komplex GHK-Cu zmierňuje akútnu pľúcnu porážku vyvolanú lipopolysacharidmi u myší. Oncotarget, 2016, 7(36): 58405.
44. Gao M, Chen L, Yu H, et al. Diosgenin znižuje aktivitu NF-κB p65/p50 a p38MAPK a zmierňuje akútnu pľúcnu poruchu vyvolanú lipopolysacharidom u myší. International immunopharmacology, 2013, 15(2): 240–245.
45. Liu T, Zhang L, Joo D, et al. Signálacia NF-κB pri zápaloch. Signálne prenosy a cielená terapia, 2017, 2(1): 1–9.
46. Kaminska B. Signálne cesty MAPK ako molekulárne ciele protizápalovej terapie – od molekulárnych mechanizmov po terapeutické výhody. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics, 2005, 1754(1–2): 253–262.
47. Yong HY, Koh MS, Moon A. Inhibítory p38 MAPK na liečbu zápalových ochorení a rakoviny. Expert opinion on investigational drugs, 2009, 18(12): 1893–1905.
48. Zhou XM, Wang GL, Wang XB, et al. Peptid GHK inhibuje pľúcnu fibrózu vyvolanú bleomycinom u myší prostredníctvom potlačenia epitelio-mesenchymálnej transformácie sprostredkovanej TGFβ1/Smad. Frontiers in Pharmacology, 2017, 8: 904.
49. Mukherjee K, Lee A, Zhu L, et al. Spánkovo deprivovaná kognitívna porucha u starnúcich myší sa zmierňuje rapamycínom. Aging Pathobiology and Therapeutics, 2019, 1(1): 05–09.
50. Kalaria RN. Cievna základňa degenerácie mozgu: slabé regulačné mechanizmy a rizikové faktory demencie. Nutrition Reviews. 2010;68(supplement 2):S74–S87. doi: 10.1111/j.1753-4887.2010.00352.x.
51. Pollard JD, Quan S, Kang T, Koch RJ. Vplyv mediového tripeptidu na rast a expresiu rastových faktorov u normálnych a ožiarených fibroblastov. Archives of Facial Plastic Surgery. 2005;7(1):27–31. doi: 10.1001/archfaci.7.1.27.
52. Sensenbrenner M, Jaros GG, Moonen G, Meyer BJ. Vplyv kondicionovaných médií na diferenciaciu nervových buniek. Experientia. 1980;36(6):660–662. doi: 10.1007/BF01970123.
53. Lindner G, Grosse G, Halle W, Henklein P. Vplyv syntetického tripeptidu na nervový tkanivový kultúrny model in vitro. Zeitschrift für Mikroskopisch-Anatomische Forschung. 1979;93(5):820–828. (Ger).
54. Ahmed MR, Basha SH, Gopinath D, Muthusamy R, Jayakumar R. Počiatočná zvýšená produkcia rastových faktorov a zápalových mediátorov počas regenerácie nervov v prítomnosti kolagénových rúrok s vloženým adhezívnym peptidom. Journal of the Peripheral Nervous System. 2005;10(1):17–30. doi: 10.1111/j.1085-9489.2005.10105.x.
55. Pickart L. Použitie GHL-Cu ako liečiva na hojenie rán a proti zápalom. Patent Spojených štátov 4 760 051 z júla 1988.
56. Downey D, Larrabee WF, Voci V, Pickart L. Zrýchlenie hojenia rán pomocou glycyl-histidyl-lysyl Cu(II) Surgical Forum. 1985;36:573–575.
57. Maquart FX, Pickart L, Laurent M, Gillery P, Monboisse JC, Borel JP. Stimulácia syntézy kolagénu v kultúrach fibroblastov tripeptidovo-medeným komplexom glycl-L-histidyl-L-lysine-Cu2+. FEBS Letters. 1988;238(2):343–346. doi: 10.1016/0014-5793(88)80509-x.
58. Wegrowski Y, Maquart FX, Borel JP. Stimulácia syntézy sulfatovaných glykozaminoglykánov prostredníctvom komplexu tripeptidu a medi glycyl-L-histidyl-L-lysine-Cu2+. Life Sciences. 1992;51(13):1049–1056. doi: 10.1016/0024-3205(92)90504-i.
59. Siméon A, Emonard H, Hornebeck W, Maquart FX. Tripeptidovo-medený komplex glycyl-L-histidyl-L-lysine-Cu2+ stimuluje expresiu matrix metalloproteinázy-2 u fibroblastových kultúr. Life Sciences. 2000;67(18):2257–2265. doi: 10.1016/s0024-3205(00)00803-1.
60. Siméon A, Wegrowski Y, Bontemps Y, Maquart FX. Expression glykozaminoglykánov a malých proteoglykanov v ránach: modulácia prostredníctvom tripeptidovo-medeného komplexu glycyl-L-histidyl-L-lyzin-Cu2+. Journal of Investigative Dermatology. 2000;115(6):962–968. doi: 10.1046/j.1523-1747.2000.00166.x.
61. Kang YA, Choi HR, Na JI, et al. Kovový GHK zvyšuje expresiu integrínu a pozitivitu p63 u keratinocytov. Archives of Dermatological Research. 2009;301(4):301–306. doi: 10.1007/s00403-009-0942-x.
62. Lamb J. The Connectivity Map: nový nástroj pre biomedicínske výskumy. Nature Reviews Cancer. 2007;7(1):54–60. doi: 10.1038/nrc2044.
63. Iorio F, Bosotti R, Scacheri E, et al. Objav spôsobu účinku lieku a preskupenie liekov na základe transkripčných reakcií. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2010;107(33):14621–14626. doi: 10.1073/pnas.1000138107.
64. Hong Y, Downey T, Eu KW, Koh PK, Cheah PY. ‘Metastázou náchylný’ signatívny marker u sporadických pacientov s kolorektálnym karcinómom v počiatočnom štádiu s vysokou schopnosťou korekcie chýb a jeho implikácie pre možné liečebné možnosti. Clinical and Experimental Metastasis. 2010;27(2):83–90. doi: 10.1007/s10585-010-9305-4.
65. Huang P, Kishida S, Cao D, et al. Faktor neurónovej diferenciácie neuroD1 znižuje expresiu neurónového repelentného faktora Slit2 a podporuje mobilizáciu buniek a tvorbu nádoru u neuroblastómu. Cancer Research. 2011;71(8):2938–2948. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-10-3524.
66. Fischer A, Sananbenesi F, Mungenast A, Tsai LH. Zameranie sa na správne HDAC (y) na liečbu kognitívnych porúch. Trends in Pharmacological Sciences. 2010;31(12):605–617. doi: 10.1016/j.tips.2010.09.003.
67. Koch CM, Wagner W. Epigenetická stopa starnutia na určenie veku v rôznych tkanivách. Aging. 2011;3(10):1018–1027. doi: 10.18632/aging.100395.