Mehanizem delovanja DSIP: razpolovni čas, kortizol, struktura in fosfo-DSIP

Peptid, ki indukuje spanje delta (DSIP), znan tudi kot emideltid, očitno vpliva na več nevronskih in nevronskih endokrinih sistemov, namesto da bi deloval prek enega samega potrjenega receptorja. Vendar pa je njegov natančni mehanizem delovanja še vedno nepojasnjen, večina podatkov o njegovih bioloških poteh pa izhaja iz raziskav na živalih, tkivih ali celicah.

DSIP je peptid, sestavljen iz devetih aminokislin, ki je bil prvič identificiran v poskusih z možgansko vensko krvjo kuncev, odvzeto v povezavi s spanjem. Njegovo ime nakazuje, da deluje kot specifičen signal za spanje. Kasnejše študije pa so DSIP povezale z odzivi na stres, izločanjem hipofiznih hormonov, cirkadiano aktivnostjo, signaliziranjem GABA in glutamata, monoamini ter procesi, povezanimi z opioidnim sistemom. Ti rezultati so privedli do več možnih mehanskih razlag, vendar nobena od njih ne predstavlja popolne in klinično potrjene slike delovanja DSIP pri ljudeh [1–4].

Negotovost presega manjkajoče podrobnosti o mehanizmu. Raziskovalci niso identificirali edinstvenega receptorja za DSip z visoko afiniteto, običajnega gena predhodnika, ki bi bil nedvoumno odgovoren za nastajanje prostega nonapeptida, niti doslednega razmerja med določeno koncentracijo v krvi in določenim učinkom pri ljudeh. Meritve, opredeljene kot „imunoreaktivnost, podobna DSIP”, lahko zaznajo tudi peptide, povezane z večjimi molekulami, ali material s podobno strukturo in ne izključno prostega, nepoškodovanega DSIP. Zaradi tega je pomembno razlikovati med kemično identiteto, neposredno izmerjenimi poskusnimi učinki, nevroendokrinimi opazovanji pri ljudeh in širšimi mehanističnimi hipotezami.

Kako deluje DSIP?

Najbolj utemeljena interpretacija predvideva, da lahko DSIP deluje kot od konteksta odvisen neuromodulator. Neuromodulatorju ni treba aktivirati enega samega receptorja in sprožiti enega predvidljivega odziva. Lahko pa spreminja način, kako nevronska omrežja reagirajo na obstoječe zaviralne, vzbujevalne, hormonske in cirkadiane signale. Takšna razlaga bolje ustreza razpoložljivi literaturi kot opisovanje DSIP-a kot konvencionalnega uspavala.

V eksperimentalnih raziskavah so DSIP povezovali s spremembami v nevronski aktivnosti, tokovih, ki jih aktivira GABA, glutamatergični in NMDA signalizaciji, aktivnosti monoaminov, izločanju hipofiznih hormonov, izražanju genov, povezanih s stresom, ter cirkadiani lokomotorni aktivnosti [3–9]. Smer in izrazitost teh učinkov sta pogosto odvisni od vrste, odmerka, poti dajanja, ure dneva, izhodiščne ravni stresa ter določenega možganskega področja ali preučevanega eksperimentalnega modela. Starejše študije so opisovale tudi nelinearne odnose med odmerkom in odzivom ali krivulje v obliki obrnjenega zvona. V teh poskusih je vmesni odmerek včasih sprožil učinek, medtem ko ga nižji in višji odmerki niso povzročili [3,10].

Te opazovanja ne kažejo na eno samo molekularno tarčo. Ni veljavnih dokazov, ki bi kazali, da DSIP deluje kot neposredni agonist ali antagonist določenega „receptorja za DSIP”. Trditve, da DSIP deluje izključno prek GABA, serotonina, dopamina, receptorjev NMDA, zniževanja kortizola ali opioidnega sistema, zato presegajo razpoložljive podatke. Vsaka od teh poti predstavlja eksperimentalno opazovanje ali predlagani posredni mehanizem in ne popolne razlage delovanja DSIP pri ljudeh.

Zaporedje aminokislin in molekularna struktura DSIP

DSIP je nonapeptid, kar pomeni, da je sestavljen iz devetih aminokislomskih ostankov, povezanih s peptidnimi vezi. Določeno zaporedje proste oblike peptida je:

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

Enočrkovni zapis zaporedja je:

• WAGGDASGE

N-konec se začne s triptofanom, medtem ko se C-konec zaključi z glutaminsko kislino. Serin je na položaju 7 in je še posebej pomemben v primeru fosfo-DSIP, ker je njegova hidroksilna stranska veriga lahko podvržena fosforilaciji. Primarne raziskave zaporedja so prav tako pokazale, da lahko strukturne podrobnosti vplivajo na aktivnost. Sintetični DSIP je v kunčjem modelu povečal aktivnost delta valov in spalnih vreten v EEG, medtem ko so preučevani fragmenti, analogi s spremenjenim zaporedjem in beta-aspartilni izomer pokazali manjšo aktivnost ali pa so v istih poskusnih pogojih ostali neaktivni [1]. To prikazuje odvisnost med strukturo in aktivnostjo v začetni študiji na živalih, vendar ne potrjuje obstoja specifičnega človeškega receptorja DSIP.

Za nemodificirani prosti DSIP baza PubChem navaja molekulsko formulo C35H48N10O15, približno molekulsko maso 848,8 g/mol in identifikator PubChem Compound ID 68816 [14]. Številka CAS 62568-57-4 se na splošno pripisuje emideltidu ali prostemu DSIP. Vendar pa številka CAS, identifikator v kemijski bazi podatkov ali mednarodno nezaščiteno ime identificirajo določeno kemično snov. Ne potrjujejo regulativne odobritve, klinične učinkovitosti, čistosti ali enakovrednosti med prostim DSIP in njegovo solno obliko.

Besedilni diagram strukture

Strukturo peptida DSIP je mogoče predstaviti brez namigovanja, da ima eno samo ustaljeno, biološko aktivno trodimenzionalno konformacijo:

Ploski diagram zaporedja je znanstveno primernejši kot prikazovanje enega samega dodelanega „molekularnega modela” kot biološko aktivne oblike DSIP. Kratki peptidi v raztopini obstajajo kot dinamične množice različnih konformacij. Njihovo konformacijsko obnašanje se lahko spreminja glede na pH, ionsko moč, topilo, membrane, vezavne partnerje, fosforilacijo in koncentracijo. Končna struktura DSIP, vezanega na receptor, ki bi potrjevala eno samo aktivno tridimenzionalno konformacijo, ni bila določena.

Navedena molekulska masa prav tako zahteva ustrezen kontekst. Vrednost okoli 848,8 g/mol se nanaša na nevtralni, nespremenjeni peptid, predstavljen s formulo C35H48N10O15. Acetatne soli, hidrirane oblike, protioni, fosforilacija, izotopske oznake in druge spremembe lahko spremenijo molekulsko formulo ali izmerjeno molekulsko maso. Količina v miligramih, navedena na komercialni viali, ne potrjuje natančne kemijske oblike ali količine v njej prisotnega nepoškodovanega, aktivnega peptida.

Predlagani nevronski in nevroendokrini mehanizmi

Raziskave DSIP obsegajo več ravni biološke organizacije, od električnih odzivov izoliranih nevronov do stresnih odzivov pri celih živalih. Teh različnih ravni ni treba združevati v enotno pot. Elektrofiziološki poskus lahko pokaže, da DSIP spreminja nevronski odziv v nadzorovanih pogojih, vendar sam po sebi ne more potrditi, da isti mehanizem sproži spanec, zniža raven kortizola ali izboljša klinično stanje.

Eno glavnih področij mehaničnih raziskav zadeva ravnovesje med zaviralnim in vzbujevalnim signaliziranjem. V nevronih hipokampusa in malih možganov podgan je DSIP od odmerka odvisno okrepil tokove, ki jih aktivira GABA, glavni zaviralni nevrona prenašalec v možganih. V možganskih skoržnih in hipokampalnih pripravkih je DSIP zaviral tudi potenciranje, ki ga aktivira NMDA. Poskusi z uporabo sinaptosomov možganske skorje so dodatno nakazovali modulacijo presinaptičnega privzema kalcija, povezanega z NMDA [6]. V ločenih poskusih na podganjih nevronih so ugotovili, da DSIP zmanjšuje vzbujevalne učinke, ki jih povzroča glutamat [7]. Skupaj ti rezultati podpirajo možnost premika v smeri manjše nevronske vzdžljivosti. Vendar pa ne dokazujejo, da se DSIP neposredno veže na receptorje GABA-A ali NMDA v koncentracijah, ki so dosegljive pri ljudeh.

Raziskave epileptičnih napadov in stresa pri živalih na splošno podpirajo ta model ravnovesja med zaviranjem in vzburjenjem. Med povečanim zračnim tlakom je bilo dajanje DSIP podganam povezano z višjimi koncentracijami GABA in homokarnozina v možganski skorji ter nižjimi koncentracijami glutamata in aspartata [15]. To je bilo biokemično odkritje, pridobljeno iz specializiranega živalskega modela napadov. Ni ga mogoče neposredno prenašati na trditve, da je DSIP GABA-ergično zdravilo, antagonist NMDA ali antiepileptik za ljudi.

Raziskovali so tudi monoaminergične mehanizme. V poskusu termoregulacije pri podganah je farmakološka blokada spremenila vpliv DSIP-a na temperaturne spremembe, ki jih je povzročil agonist serotonina. Raziskovalci so zato nakazali možno vpletenost mehanizma, povezanega z receptorjem 5-HT1A [8]. DSIP in fosforilirani DSIP sta prav tako spremenila hipotermijo, ki jo je povzročil apomorfin, medtem ko je haloperidol deloval kot antagonist obeh učinkov. To je nakazovalo na povezavo z dopaminergičnim signaliziranjem v tem konkretnem termoregulacijskem modelu [9]. Te študije prikazujejo odvisnost določenih živalskih odzivov od določenih poti, vendar ne potrjujejo, da je DSIP agonist serotoninskih ali dopaminergičnih receptorjev.

Endogena biologija DSIP ostaja še posebej nejasna. Imunoreaktivnost, podobno DSIP, so zaznali v možganih, hipofizi, obkrajnih tkivih, plazmi, možgansko-hrbtenični tekočini, urinu in mleku. Del tega imunoreaktivnega materiala je očitno povezan z večjimi molekulami. Metode, ki temeljijo na protitelesih, ne omogočajo vedno razlikovanja med nepoškodovanim prostim DSIP in vezanim peptidom, materialom, podobnim predhodniku, ali navzkrižno reagirajočimi zaporedji. V pregledih je bil DSIP zato opisan kot ne povsem pojasnjen peptidni sistem in ne kot popolnoma opredeljen hormon z določenim genom, receptorjem, potjo sinteze in mehanizmom povratne sprege [2–4].

DSIP, ACTH in kortizol

DSIP je bil raziskan kot potencialni regulator osi hipotalamus-hipofiza-nadlednična žleza, splošno znane kot os HPA. V klasični poti odziva na stres hipotalamus sprošča kortikotropin sproščujoči hormon (CRH). CRH spodbuja hipofizo k izločanju adrenokortikotropnega hormona (ACTH), ACTH pa nato spodbuja skorjo nadlednične žleze k proizvodnji kortizola pri ljudeh ali predvsem kortikosterona pri podganah. Opazovani so bili rezultati, povezani z DSIP, na več stopnjah tega sistema, vendar ne potrjujejo, da je DSIP snov, ki zanesljivo znižuje raven kortizola.

V manjšem kliničnem poskusu so preučevali odzive ACTH in arginin vazopresina pri zdravih moških. DSIP so v obliki infuzije dajali osmim udeležencem med enim delom protokola, medtem ko je bilo sedem drugih udeležencev vključenih v drugih časovnih pogojih. DSIP je pomembno znižal koncentracijo ACTH v krvi, vendar ni vplival na osnovno koncentracijo vazopresina niti na njegov odziv na osmotske in ortostatske dražljaje [11]. To je neposreden nevroendokrini dokaz iz študije na ljudeh. Vendar pa je bil poskus majhen in fizisiološke narave. Ni pokazal terapevtskega vpliva na kortizol, dolgoročnih koristi, klinične učinkovitosti ali varnosti sodobnih subkutanih ali intranazalnih izdelkov DSIP.

V drugi študiji na ljudeh so uporabili test stimulacije s CRH pri 12 osebah z veliko depresivno motnjo in 12 ustreznih kontrolnih osebah. Izhodiščne koncentracije DSIP in kortizola so bile med seboj korelacijsko povezane in višje pri udeležencih z depresijo. Odzivi DSIP po dajanju CRH so se prav tako razlikovali med obema skupinama. Raziskovalci so te rezultate označili za skladne z možno modulacijsko vlogo DSIP pri regulaciji osi HPA [12]. Ker pa je šlo za študijo biomarkerjev in odziva na dražljaj, to ne dokazuje, da dajanje DSIP znižuje raven kortizola ali zdravi depresijo.

Podatki o živalih so podobno odvisne od poskusnih pogojev. Pri podganah, izpostavljenih dolgotrajnemu imobilizacijskemu stresu, so se ravni ACTH, kortikosterona in beta-endorfina povečale. Dajanje DSIP-a je delno zmanjšalo povečanje kortikosterona, vendar ni povzročilo preproste zavore vseh merjenih hormonov [13]. Drugi poskusi so nakazovali, da so bili nevronski učinki DSIP-a odvisni od izhodiščnih koncentracij kortikosteroidov in so postali bolj opazni v razmerah, povezanih s stresom. Tak vzorec je bolj skladen z modulacijo, odvisno od stanja, kot pa z univerzalnim mehanizmom zaviranja kortizola.

Iz tega razloga je trditev, da „DSIP znižuje kortizol”, preveč kategorična. Novejši in bolj natančen sklep je, da omejeni podatki iz raziskav na ljudeh in živalih nakazujejo interakcijo DSIP z regulacijo osi HPA, vključno z odzivi ACTH in kortikosteroidov, vendar ni veljavnega kliničnega protokola, ki bi dokazoval predvidljivo znižanje kortizola. Kortizol je prav tako podvržen močnemu cirkadianemu ritmu in je odvisen od bolezni, pomanjkanja spanja, vnosa hrane, fizične aktivnosti, zdravil in pogojev vzorčenja. En sam merilec kortizola zato zahteva ustrezen kontekst.

DSIP in poti, ki regulirajo spanje

DSIP je svoje ime dobil na podlagi opazovanega eksperimentalnega fenotipa in ne na podlagi odkritja določene receptorske poti. V začetnih poskusih na kuncih so uporabili material, zbran med električno izzvanim spanjem, in pokazali, da izoliran in nato sintetično pridobljen nonapeptid po intraventrikularnem dajanju povečuje deltoidno aktivnost in vretence spanja v EEG [1]. Poznejši poskusi so prinesli mešane rezultate, odvisne od vrste, poti dajanja, odmerka in sheme zdravljenja. Ta neskladnost je eden od razlogov, zakaj predlagana vloga DSIP kot univerzalnega endogenega dejavnika spanja ostaja predmet razprav [2–4].

Več mehanizmov bi lahko potencialno povezovalo DSIP z regulacijo spanja. Povečanje zaviranja, povezanega z GABA, v kombinaciji z zmanjšanjem vzbujanja, povezanega z glutamatom in NMDA, bi lahko omejilo nevronsko vzbujanje v nekaterih vezjih [6,7]. Spremembe serotoninergične in dopaminergične aktivnosti bi lahko vplivale na prehode med spanjem in budnostjo, termoregulacijo in cirkadiano vedenje [8–10]. Modulacija osi HPA bi lahko posredno vplivala na spanec v pogojih povečane aktivnosti stresnega sistema [11–13]. Vendar pa nobena od teh poti ni bila opredeljena kot glavni mehanizem, odgovoren za ponovljiv vpliv DSIP na spanje pri ljudeh.

Poskusi na živalih prav tako nakazujejo, da lahko čas dajanja in vzorec izpostavljenosti vplivata na odziv. Ponavljajoče se dajanje je spremenilo cirkadiano lokomotorno aktivnost v pogojih stalne osvetlitve, pri čemer sta naravni DSIP in P-DSIP povzročila različne vzorce [10]. V študijah spanja pri podganah je fosforilirani analog po centralnem dajanju povečal tako globok spanec (spanec z valovi počasi) kot paradoksni spanec, čeprav je bil razpon učinkovitih odmerkov nelinearen [16,17]. Ti rezultati lahko pomagajo pri oblikovanju hipotez o cirkadiani regulaciji in arhitekturi spanja, vendar ne dokazujejo, da periferno dajanje pri ljudeh vodi do doseganja istih predelov možganov ali sproža enake učinke.

Študije nespečnosti pri ljudeh niso dosledno pokazale močnih učinkov. V nekaterih manjših poskusih so opazili spremembe parametrov, povezanih s spanjem, vendar so nadzorovane študije na splošno pokazale šibke, spremenljive ali klinično omejene koristi. Zato se mehanski rezultati, tudi če DSIP spreminja nevronske poti, povezane z zaviranjem, stresom ali cirkadianim ritmom, niso prenesli v uveljavljeno metodo zdravljenja nespečnosti.

Kaj je znano o razpolovnem času DSIP?

Pri ljudeh ni bil ugotovljen dobro potrjen razpolovni čas izločanja DSIP, ki bi omogočal zanesljivo določitev trajanja kliničnega delovanja, kumulacije ali pogostosti odmerjanja.

Pogosto navajana vrednost približno 15 minut izhaja iz poskusov proteolitske razgradnje, izvedenih na rezinah ali homogenatih možganov. V teh poskusih je bila merjena končna točka odstranitev N-končnega triptofana [3]. To je meritev razgradnje v tkivu in vitro in ne sodobna meritev farmakokinetičnega razpolovnega časa po intravenskem dajanju pri ljudeh.

Prejšnje raziskave z uporabo homogenatov možganov podgan kažejo enako razliko. Po 7,5 minutah inkubacije z 2,5% možganskega homogenata se je sprostilo približno 30% N-končnega triptofana DSIP. Hitrost razgradnje se je razlikovala glede na eksperimentalne pogoje in razvojno starost [5]. Takšen test kaže nagnjenost k encimski razgradnji. Ne meri neposredno absorpcije, porazdelitve, plazemskega klirensa, vezave v tkivih, izločanja prek ledvic niti trajanja delovanja v živem človeškem organizmu.

Študije inkubacije s krvjo so prav tako pokazale, da je bila degradacija DSIP odvisna od časa, temperature in vrste. Naravni DSIP je razmeroma hitro izginil v pripravkih človeške ali podganje krvi, pri čemer so nastali produkti, ki ustrezajo odstranitvi N-končnega triptofana. Označeni fosforilirani analogi ali analogi s spremenjenim N-koncem so se razgrajevali počasneje in tvorili komplekse ali agregate, ki bi lahko potencialno podaljšali navzočnost nepoškodovanega materiala [18]. To so bile študije biostabilnosti in ne validirane farmakokinetične študije pri ljudeh.

Ta razlika pojasnjuje, zakaj terminov „razpolovni čas” in „trajanje učinka” ne smemo uporabljati izmenično. Peptid lahko hitro izgine iz proste krožeče frakcije v plazmi, hkrati pa sproži nadaljnje signaliziranje, ki traja precej dlje. Po drugi strani pa je imunoreaktivni material lahko še naprej zaznaven, ker je vezan na prenašalec ali ker meritev vključuje sorodne fragmente, čeprav ti niso biološko enakovredni nepoškodovanemu prostemu DSIP.

Objavljeni podatki ne zagotavljajo zanesljivih vrednosti glede končne razpolovne dobe, biološke uporabnosti, volumna porazdelitve, očistka ali izpostavljenosti pri ljudeh po intranazalnem ali subkutanem pretoku.

Metabolizem, degradacija in farmakokinetična negotovost

N-konecni triptofan se zdi pomembno zgodnje mesto cepitve v več poskusih razgradnje DSIP. Peptidaze, prisotne v tkivih in krvi, lahko zaporedoma odstranjujejo ostanke ali cepijo peptidne vezi ter tako tvorijo fragmente, ki so lahko neaktivni, izkazujejo drugačno aktivnost ali pa so še vedno zaznavni z določenimi analitskimi metodami. Na izmerjeno hitrost razgradnje lahko vplivajo temperatura, pH, koncentracija encimov, vrsta, biološka matrika in modifikacija peptida [3,5,18].

Vezava na proteine in agregacija dodatno zapletajo interpretacijo. Prejšnje študije so nakazovale, da je lahko endogena imunoreaktivnost, podobna DSIP, povezana z večjimi prenašalnimi proteini, kar peptid potencialno ščiti pred hitro proteolitsko razgradnjo [3]. Modificirani analogi so in vitro prav tako pokazali tvorbo kompleksov in počasnejšo degradacijo [18]. Posledično lahko test, ki meri celotno imunoreaktivnost, daje drugačen rezultat kot analitska metoda, ki meri specifično nepoškodovan, prost DSIP.

Raziskave krvo-možganske pregrade, izvedene na živalih in in vitro modelih endotelijskih celic, so nakazovale določeno stopnjo prehajanja DSIP. Vendar pa rezultati glede transporta ne opredeljujejo, kolikšen del sodobnega nosnega ali injiciranega izdelka doseže nevronske tarče pri ljudeh. Absorpcija, odvisna od poti dajanja, presnova v sluznicah, obiferna vezava, ledvična eliminacija in lokalna degradacija v tkivih ostajajo nezadostno okarakterizirane. Trditve, da nosni DSIP popolnoma „obide” degradacijo ali dostavi določen del snovi neposredno v možgane, niso podprte z ustreznimi farmakokinetičnimi raziskavami.

Te farmakokinetične negotovosti prav tako onemogočajo znanstveno zanesljivo preračunavanje izpostavljenosti med intravenskim, subkutanim, intranazalnim in peroralnim dajanjem. Identične količine, dane po različnih poteh, ne vodijo nujno do enakovrednih koncentracij v krvi ali izpostavljenosti možganov. Literatura zato ne omogoča utemeljitve kliničnega režima odmerjanja na podlagi približno 15-minutne degradacije, opazovane in vitro.

Kaj je fosfo-DSIP ali P-DSIP?

Fosfo-DSIP, znan tudi kot P-DSIP ali DSIP-P, je fosforilirana oblika DSIP, pri čemer serinski ostanek na položaju 7 vsebuje fosfatno skupino.

Fosforilacija uvede dodatno negativno nabito kemijsko skupino in lahko spremeni konformacijo peptida, njegovo občutljivost na encime, lastnosti vezave, agregacijo in biološko vedenje. P-DSIP zato ne gre obravnavati preprosto kot drugega imena za nativni DSIP.

Imunokemične raziskave so identificirale obliko, podobno DSIP, ki je fosforilirana na Ser7. Poskus z encimi in vitro je prav tako pokazal, da kazein kinaza II lahko fosforilira DSIP z uporabo ATP ali GTP kot donorja fosfata. V teh pogojih je bila prividna afiniteta do substrata nizka, raziskovalci pa so DSIP opisali kot potencialni substrat in vitro, ne da bi identificirali encim, odgovoren za fosforilacijo v živem človeškem organizmu [19]. Dokaz, da encim lahko fosforilira DSIP v laboratorijskem sistemu, ne dokazuje, da ta istočasna reakcija predstavlja njegovo naravno pot biosinteze v človeškem organizmu.

Fosforilacija prav tako spremeni molekulsko maso. Dodatek fosfatne skupine poveča maso peptida za približno 80 Da. Pričakovana molekulska masa enojno fosforiliranega P-DSIP je tako približno 928,8 Da, odvisno od ionizacije in oblike soli. To je izračunana kemijska vrednost in ne analitski rezultat za določeno serijo izdelka.

Naravni DSIP proti fosforiliranim analogom

Nativni DSIP in P-DSIP sta se v živalskih poskusih in poskusih in vitro obnašala različno.

Pri podganah, ki so se prosto gibale, je neprekinjena, deseturna nočna intraventrikularna infuzija 0,5 nmol P-DSIP povečala spanje z nizkimi valovi za 22% in paradoksalno spanje za 81%. Povečanje je bilo posledica večjega števila epizod spanja, medtem ko so bile tako višje kot nižje preučevane odmerke neučinkovite. V tem konkretnem poskusu so raziskovalci ocenili, da je bil P-DSIP približno petkrat močnejši od naravnega DSIP-a [16].

V drugem poskusu na podganah so P-DSIP vbrizgali v tretjo komoro možganov pred obdobjem teme. Pri odmerku 200 pmol/kg je P-DSIP povečal spanje z dolgimi valovi za 17,31 TP30T in paradoksalno spanje za 32,31 TP30T med obdobjem teme, ki je sledilo dajanju, brez skrajšanja latence spanja. Vpliv na spanje z dolgimi valovi se je ohranil tudi v naslednjem obdobju svetlobe, nato pa so se vrednosti drugega dne vrnile na kontrolno raven [17]. To so bile študije na živalih, pri katerih je bilo uporabljeno centralno dajanje. To niso bile študije na ljudeh in ne določajo protokola za intranazalno ali subkutano dajanje.

Tudi P-DSIP se v vseh eksperimentalnih modelih ni vedel kot dosledno dlje časa delujoča oblika. V poskusu s hipotermijo, povzročeno z apomorfinom, se je učinek P-DSIP pojavil in izginil hitreje kot učinek naravnega DSIP [9]. Po drugi strani pa so v študijah inkubacije s krvjo označeni fosforilirani analogi pokazali počasnejšo degradacijo in tvorbo kompleksov [18].

Ti navidezno različni rezultati prikazujejo, zakaj trajanje učinka je odvisno od tega, kaj natančno se meri. Kemična stabilnost v biološki matriki, fiziologija, povezana z receptorji, vedenje in arhitektura spanja lahko potekajo v različnih časovnih okvirih.

Katere trditve glede mehanizma so potrjene in katere so hipotetične?

Med najbolje potrjene kemijske ugotovitve spadajo zaporedje devetih aminokislin peptida DSIP, približna molska formula in masa prostega peptida ter lokacija mesta fosforilacije Ser7 [1,14,19].

Eksperimentalni podatki prav tako kažejo, da se lahko DSIP razgradi v možganskih in krvnih vzorcih, da se lahko P-DSIP obnaša drugače kot naravni DSIP in da lahko DSIP v izbranih eksperimentalnih modelih spreminja parametre, povezane z GABA, glutamatom, NMDA, monoamini in nevroendokrinim sistemom [5–13,16–19].

Enako pomembna so področja negotovosti.

Unikatnega receptorja za DSIP niso določili. Nobena posamezna znotrajcelična signalna pot ne pojasnjuje vseh poročanih učinkov DSIP. Pogosto citirana vrednost 15 minut ni ugotovljen razpolovni čas izločanja pri ljudeh. Predvidljivega delovanja za zniževanje kortizola niso dokazali. Prav tako ni znano, ali opazovani učinki na GABA ali NMDA pojasnjujejo odzive spanja pri ljudeh.

Podobno večja aktivnost P-DSIP v izbranih poskusih na živalih ne potrjuje njegove prednosti pri ljudeh. Zaznavanje imunoreaktivnosti, podobne DSIP, prav tako ni nujno pokazatelj koncentracije nepoškodovanega, prostega DSIP.

Omejitve podatkov o mehanizmu delovanja

Velik del literature o DSIP izhaja iz obdobja od 70. do 90. let prejšnjega stoletja. Mnogi od teh poskusov so uporabljali metode, zasnovane za odgovarjanje na precej ožja vprašanja, kot so sodobna receptorska farmakologija, proteomika, farmakokinetika na osnovi masne spektrometrije ali klinične raziskave z nadzorom.

Številni rezultati temeljijo na intraventrikularnem dajanju, izoliranih nevronih, tkivnih homogenatih, sinaptosomih, radioimunoloških testih ali specializiranih živalskih modelih, povezanih s stresom in termoregulacijo.

Rezultati se razlikujejo tudi glede na vrsto, pot uporabe, odmerjanje, čas in izhodiščno fiziološko stanje. Nelinearna razmerja med odmerkom in odzivom še posebej otežujejo široko ekstrapolacijo.

Meritve materiala, podobnega DSIP, ki temeljijo na protitelesih, prav tako morda ne omogočajo doslednega razlikovanja med nepoškodovanim prostim peptidom, večjimi povezanimi oblikami in navzkrižno reagirajočimi molekulami.

Mehanistični rezultati tako ostajajo dragoceni za oblikovanje in testiranje raziskovalnih hipotez, vendar pa ne morejo določiti učinkovitega odmerka pri ljudeh, sheme zdravljenja, kliničnih koristi ali varnostnega profila.

Najpogostejša vprašanja o mehanizmu DSIP

Kakšen je mehanizem delovanja DSIP?

Zdi se, da DSIP vpliva na zaviralne, vzbujevalne, monoaminergické, cirkadiane procese in procese, povezane z osjo HPA, vendar pa enotnega receptorja ali enotnega mehanizma delovanja niso potrdili.

Najbolj neposredni podatki o poteh izvirajo iz raziskav nevronov in živalskih tkiv ter manjših nevroendokrinih študij in ne iz nedvouminih receptoridnih študij pri ljudeh.

Kako peptid DSIP deluje na spanje?

Morebitni mehanizmi, povezani s spanjem, vključujejo povečanje zaviranja, povezanega z GABA, omejitev vzbujanja, povezanega z glutamatom in NMDA, spremembe monoaminske signalizacije, modulacijo cirkadianega ritma in spremembe v delovanju osi stresa v določenih pogojih [6–13].

Nobeden od teh mehanizmov ni bil opredeljen kot glavni vzrok za vpliv na spanje pri ljudeh, klinični rezultati glede spanja pa so bili neusklajeni.

Ali se DSIP veže na receptorje GABA?

DSIP je ojačal tokove, ki jih aktivira GABA v nevronih hipokampusa in malih možganov podgan [6].

Vendar pa ta rezultat ne dokazuje, da se DSIP neposredno veže na določeno mesto receptorja GABA. Prav tako ne potrjuje, da DSIP deluje kot benzodiazepini ali druga GABA-ergična zdravila.

Ali DSIP vpliva na glutaminian ali receptorje NMDA?

Poskusi na nevronih in sinaptosomih podgan so pokazali spremembe v zvezi z glutamatno odvisnim vzburjenjem, potenciacijo, povezano z NMDA, in privzemom kalcija [6,7].

Te predklinične opazovalne študije podpirajo možnost modulacije vzbujalnega signaliziranja, vendar klinično ne potrjujejo klinično uporabnega delovanja blokiranja NMDA pri ljudeh.

Ali DSIP znižuje raven kortizola?

Ne na predvidljiv način na podlagi trenutnih dokazov.

Manjše študije na ljuidih in poskusi s stresom na živalih nakazujejo, da lahko DSIP vpliva na regulacijo ACTH, kortizola ali kortikosterona. Vendar pa te študije ne potrjujejo DSIP kot zanesljive metode za zniževanje ravni kortizola [11–13].

Kakšen je razpolovni čas peptida DSIP?

Validirane razpolovne dobe DSIP v človeški plazmi niso določili.

Pogosto citirana vrednost približno 15 minut izhaja iz raziskav proteolitskega odstranjevanja triptofana v rezinah ali homogenatih možganov in ne iz meritev farmakokinetične eliminacije DSIP pri ljudeh [3].

Zakaj lahko delovanje DSIP traja dlje kot njegova razgradnja?

Peptid lahko sproži nadaljnje nevronske ali hormonske procese, ki trajajo tudi po razgradnji ali odstranitvi prvotne molekule.

Vezava na večje molekule, porazdelitev v tkiva, navzkrižna reaktivnost testov in prisotnost zaznavnih ali biološko aktivnih fragmentov lahko prav tako povzročijo razlike med izmerjeno imunoreaktivnostjo, podobno DSIP, in dejansko koncentracijo nepoškodovanega proste DSIP.

Kolikšna je molekulska masa DSIP?

Nemodificiran prost peptid ima približno molekulsko maso 848,8 g/mol in molekulsko formulo C35H48N10O15 [14].

Solne oblike, protiioni, hidratacija, izotopsko označevanje ali fosforilacija lahko spremenijo molekulsko formulo ali izmerjeno maso.

CAS številka za DSIP je 62568-57-4.

CAS številka 62568-57-4 se običajno pripisuje emideltidu ali prostemu DSIP.

Katalogčne podatke je treba kljub temu preveriti glede natančne kemijske oblike, ker prosti peptid, acetatne oblike, modificirani analogi in analitski standardi niso samodejno enakovredni.

Kakšno je aminokislansko zaporedje DSIP?

Zaporedje DSIP je Trp–Ala–Gly–Gly–Asp–Ala–Ser–Gly–Glu, s kratico WAGGDASGE [1].

To je nonapeptid, ki vsebuje serin na položaju 7.

Kaj je fosfo-DSIP?

Fosfo-DSIP, P-DSIP ali DSIP-P je oblika DSIP, fosforilirana na Ser7.

V izbranih raziskavah in vitro in na živalih so bile ugotovljene razlike med P-DSIP in naravnim DSIP glede degradacije, termoregulacije, cirkadiane aktivnosti in učinkov, povezanih s spanjem [9,10,16–19].

Ali je P-DSIP boljši od nativnega DSIP?

To ni bilo potrjeno pri ljudeh.

P-DSIP je pokazoval večjo aktivnost v enem poskusu s spanjem pri podganah z osrednjim dajanjem, vendar se je njegovo delovanje razlikovalo glede na odmerek in eksperimentalni model [16]. Primernih neposrednih kliničnih študij pri ljudeh, ki bi kazale večjo učinkovitost ali varnost, ni na voljo.

Ali je DSIP endogeni hormon?

Imunoreaktivnost, podobno DSIP, so identificirali v več tkivih in bioloških tekočinah, vendar njegov endogeni predhodnik, pot sinteze, receptor in biološka identiteta ostajajo nepopolno pojasnjeni.

Opredelitev DSIP-a kot v celoti okarakteriziranega človeškega hormona bi tako presegla razpoložljive dokaze [2–4].

Izjava o omejitvi odgovornosti

Vsebina je izključno izobraževalne in znanstveno-informacijske narave. Ne predstavlja medicinskega nasveta, diagnoze, priporočil glede zdravljenja ali odmerjanja ter ni priporočilo za uporabo DSIP.

Peptid, ki povzroča delta spanec (DSIP, emideltide), in fosfo-DSIP nista odobrena s strani ameriške Agencije za hrano in zdravila (FDA), Evropske agencije za zdravila (EMA) ali britanske Agencije za regulacijo zdravil in zdravstvenih izdelkov (MHRA) za zdravljenje nespečnosti, zniževanje ravni kortizola, zdravljenje stresa ali druge namene, o katerih se govori v tem članku.

Razpoložljivi podatki so omejeni in izvirajo predvsem iz študij na živalih, ex vivo, in vitro, mehanskih študij ter manjših zgodovinskih študij na ljudeh. Članek ne vsebuje protokola za odmerjanje, rekonstitucijo, injiciranje ali samostojno uporabo.

Reference

[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] Kovalzon, V. M., in Strekalova, T. V. (2006). Delta sleep-inducing peptide (DSIP): A still unresolved riddle. Journal of Neurochemistry, 97(2), 303–309. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2006.03693.x

[3] Schoenenberger, G. A. (1984). Karakterizacija, lastnosti in multivariatne funkcije peptida, ki sproži delta spanec (DSIP). Evropska nevrologija, 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. Peptidi, 7(6), 1165–1187. https://doi.org/10.1016/0196-9781(86)90148-8

[5] Huang, J. T., & Lajtha, A. (1978). Razgradnja neapeptida, peptid, ki inducira spanje, v možganih podgan: Primerjava z razgradnjo enkefalina. Research Communications in Chemical Pathology and Pharmacology, 19(2), 191–199. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25463/

[6] Grigorjev, V. V., Ivanova, T. A., Kustova, E. A., Petrova, L. N., Serkova, T. P., in Bačurin, S. O. (2006). Vplivi peptidnega inducirajočega t. i. delta spanje na pre- in postsinaptične glutamatne ter postsinaptične GABA receptorje v nevronih skorje, hipokampusa in malih možganov pri podganah. Bilten eksperimentalne biologije in medicine, 142(4), 444–446. https://doi.org/10.1007/s10517-006-0323-9

[7] Umriukhin, P. E. (2002). Delta sleep-inducing peptide blocks excitatory effects of glutamate on rat brain neurons. Bulleten eksperimentalne biologije in medicine, 134(1), 5–7. https://doi.org/10.1023/A:1020679815690

[8] Tsunashima, K., Kato, N., Masui, A. in Takahashi, K. (1994). The effect of delta sleep-inducing peptide (DSIP) on the changes of body (core) temperature induced by serotonergic agonists in rats. Peptidi, 15(1), 61–65. https://doi.org/10.1016/0196-9781(94)90171-6

[9] Tsunashima, K., Masui, A., in Kato, N. (1990). Vpliv peptid, ki inducira delta spanec (DSIP) in fosforiliranega DSIP (P-DSIP) na hipotermijo, ki jo povzroči apomorfin, pri podganah. Brain Research, 510(1), 171–174. https://doi.org/10.1016/0006-8993(90)90748-Z

[10] Graf, M., Christen, H. in Schoenenberger, G. A. (1982). DSIP/DSIP-P and circadian motor activity of rats under continuous light. Peptidi, 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. in Coiro, V. (1994). Different effects of delta-sleep-inducing peptide on arginine-vasopressin and ACTH secretion in normal men. Hormonske raziskave, 42(6), 267–272. https://doi.org/10.1159/000184207

[12] Lesch, K. P., Widerlöv, E., Ekman, R., Laux, G., Schulte, H. M., Pfüller, H., & Beckmann, H. (1988). Odziv peptid, ki sproža delta spanec, na človeški kortikotropin sproščujoči hormon (CRH) pri hudi depresivni motnji: Primerjava s CRH-induciranim izločanjem kortikotropina in kortizola. Biological Psychiatry, 24(2), 162–172. https://doi.org/10.1016/0006-3223(88)90271-5

[13] Iukhananov, R. Iu., Rozhanets, V. V., Mikhaleva, I. I., & Maĭskiĭ, A. I. (1990). Analiza mehanizma stresno-zaščitnega delovanja peptida, ki povzroča delta spanec. Biulleten’ Eksperimental’noi Biologii i Meditsiny, 109(1), 46–47. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2159352/

[14] National Center for Biotechnology Information. (2026). Povzetek spojine PubChem za CID 68816, peptid, ki sproži spanje z delta valovi. PubChem. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/68816

[15] Mendžeritski, A. M., Lysenko, A. V., Uskova, N. I. in Mikhaleva, I. I. (1997). Študije mehanizma antikonvulzivnega učinka peptida, ki sproži delta spanec, v pogojih povečane napetosti kisika. Nevroznanost in vedenjska fiziologija, 27, 329–333. https://doi.org/10.1007/BF02461934

[16] Kimura, M. in Inoué, S. (1989). Fosforilirani analog DSIP-a izboljšuje spanec z valovi počasi in paradoksni spanec pri prosto gibajočih se podganah. Psihofarmakologija, 97(1), 35–39. https://doi.org/10.1007/BF00443409

[17] Nakagaki, K., Ebihara, S., Usui, S., Honda, Y., & Takahashi, Y. (1988). Sleep-promoting effect following intracerebroventricular injection of a phosphorylated analogue of delta sleep-inducing peptide (DSIP-P) in rats. 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. Peptidi, 8(4), 599–603. https://doi.org/10.1016/0196-9781(87)90031-3

[19] Nakamura, A., & Shiomi, H. (1991). Fosforilacija peptida, ki inducira delta spanje (DSIP), s kasein kinazo II in vitro. Peptidi, 12(6), 1375–1377. https://doi.org/10.1016/0196-9781(91)90222-B