DSIP peptide: wat het onderzoek sinds 1977 wel en niet laat zien

Weinig peptiden hebben een naam die zoveel belooft als DSIP, voluit delta sleep-inducing peptide. Toch is de geschiedenis van dit kleine molecuul vooral een verhaal over open vragen. Sinds de isolatie in 1977 is DSIP in een lange reeks dierstudies onderzocht, maar de kernvragen zijn nooit beantwoord: welk gen codeert ervoor, via welke receptor zou het werken, en meten de klassieke slaapexperimenten wel wat de naam suggereert? In dit artikel zetten we de literatuur over de DSIP peptide op een rij. We beschrijven wat onderzoekers hebben gemeten, scheiden dat van wat zij als hypothese voorstelden, en leggen uit waarom een historische naam geen bewijs is. Ben je nieuw in dit onderwerp, lees dan eerst Wat zijn peptiden?.

De ontdekking in 1977

Het onderzoek naar DSIP begon in Basel, bij de groep rond de Zwitserse onderzoekers Monnier en Schoenenberger. Zij werkten vanuit een oude hypothese: dat slaap mede geregeld wordt door stoffen die via het bloed worden overgedragen, zogenoemde humorale factoren. In hun proefopzet werd bij konijnen een slaaptoestand opgewekt door elektrische stimulatie van de thalamus. Vervolgens werd cerebraal veneus bloed van deze donordieren verzameld en bewerkt, en werd het materiaal toegediend aan andere konijnen. Daarbij werd het elektro-encefalogram (EEG) van de ontvangende dieren geregistreerd.

In 1977 publiceerden Schoenenberger en Monnier in PNAS de karakterisering van een peptide uit dit materiaal [1]. Na infusie in de hersenventrikels van konijnen nam de activiteit in het delta-frequentiegebied en de zogenoemde spindle-activiteit in het EEG toe. Op basis van dat EEG-patroon kreeg de stof de naam delta-sleep-inducing peptide. De onderzoekers bepaalden de aminozuurvolgorde, synthetiseerden het peptide en vergeleken het in een dubbelblinde opzet met 58 konijnen met vijf mogelijke afbraakproducten, twee analoge nonapeptiden en een verwant tripeptide. Volgens het abstract gaf alleen synthetisch DSIP een significante en specifieke toename van de delta- en spindle-patronen [1]. In hetzelfde jaar beschreef de groep de uiteindelijke isolatie en karakterisering ook in Pflügers Archiv [2].

Belangrijk om te onthouden: wat hier gemeten werd, is een verandering in EEG-activiteit bij konijnen onder specifieke experimentele omstandigheden. De naam "slaapinducerend" is een interpretatie van dat signaal, gekozen in 1977. Het is geen vastgestelde functie.

Structuur en eigenschappen

DSIP is een nonapeptide: een keten van negen aminozuren met de volgorde Trp-Ala-Gly-Gly-Asp-Ala-Ser-Gly-Glu (in eenletter-code WAGGDASGE). De review van Graf en Kastin uit 1984 noemt een molecuulgewicht van 849 [3], wat overeenkomt met de berekende waarde van ongeveer 849 Da voor deze volgorde.

Een paar kenmerken vallen op:

• Kort en eenvoudig. Met negen residuen, waarvan drie glycines, is DSIP een relatief klein en flexibel molecuul zonder disulfidebruggen.
• Zure residuen. Asparaginezuur en glutaminezuur geven het peptide bij neutrale pH een netto negatieve lading.
• Tryptofaan aan de N-terminus. Dit aromatische residu is relevant voor analyse, omdat het UV-licht absorbeert en gevoelig is voor oxidatie.

Volgens de review uit 1984 werd DSIP-achtig materiaal met immunologische methoden aangetoond in de hersenen en perifere organen van ratten en in plasma van meerdere zoogdiersoorten [3]. Graf en Kastin rapporteerden daarnaast dat dit materiaal in perifere organen van ratten in grote, dissocieerbare vormen voorkwam [4]. Let op het woord "DSIP-achtig": een antilichaam meet immunoreactiviteit, en dat is niet hetzelfde als aantonen dat het exacte nonapeptide aanwezig is.

Voor praktische informatie over opslag van lyofilisaten in het lab, zie Peptiden bewaren.

Wat slaapstudies bij proefdieren maten

De vroege DSIP-studies leunden vrijwel volledig op EEG-registraties en gedragsobservaties bij proefdieren. Daarbij keken onderzoekers vooral naar:

• het aandeel en de intensiteit van langzame golven (delta-activiteit) in het EEG;
• spindle-activiteit;
• de verdeling van slaapstadia, zoals slow-wave sleep en REM-slaap;
• motorische activiteit van de dieren.

De review van Graf en Kastin (1984) vat samen dat DSIP in die jaren vooral met delta-slaap werd geassocieerd bij konijnen, ratten en muizen, terwijl bij katten de invloed op REM-slaap sterker leek [3]. Ook beschrijven zij dat de gerapporteerde activiteit een U-vormige relatie vertoonde met zowel de hoeveelheid als de duur van infusie [3]. Een update van dezelfde auteurs in 1986 bracht het groeiende aantal studies opnieuw bij elkaar [5].

Dit zijn metingen. De stap naar "DSIP is een fysiologische slaapfactor" is een hypothese die op deze metingen werd gebouwd.

Waarom de resultaten niet eenduidig zijn

Bij nader inzien bleek het beeld rommelig. Daar zijn verschillende redenen voor, die in de literatuur zelf terug te vinden zijn:

1. Soortverschillen. Een effect dat bij konijnen vooral in delta-activiteit zichtbaar was, leek bij katten anders uit te vallen [3]. Dat maakt een eenduidige interpretatie lastig.
2. Een U-vormige respons. Als zowel te weinig als te veel geen effect geeft, worden studies met verschillende protocollen moeilijk vergelijkbaar en is een uitblijvend resultaat moeilijk te duiden [3].
3. Analogen in plaats van DSIP zelf. Kovalzon en Strekalova wijzen er in hun review uit 2006 op dat bevordering van slow-wave sleep bij konijnen en ratten werd gezien met bepaalde DSIP-analogen, maar niet met DSIP zelf [6].
4. Zwakke documentatie van de koppeling met slaap. Dezelfde review stelt dat het verband tussen DSIP en slaap slecht gedocumenteerd is gebleven, onder meer omdat gen, eiwit en receptor nooit zijn geïsoleerd [6].
5. Verspreiding in de hersenen. DSIP-achtige immunoreactiviteit werd aangetroffen in hypothalame kernen die niet specifiek met slaap in verband worden gebracht [6].

Daarom omschrijven Kovalzon en Strekalova DSIP als "a still unresolved riddle". Wie DSIP-onderzoek leest, doet er goed aan elke studie te beoordelen op diersoort, meetmethode en controlegroepen, en niet op de naam van de stof.

Open vragen: geen gen, geen receptor

Bij de meeste neuropeptiden die vandaag goed begrepen zijn, is de keten bekend: een gen codeert voor een precursor-eiwit, dat wordt geknipt tot het actieve peptide, dat vervolgens bindt aan een specifieke receptor. Bij DSIP ontbreken die schakels.

Kovalzon en Strekalova noemen expliciet dat het gen, het eiwit en de receptor van DSIP niet zijn geïsoleerd [6]. Op basis daarvan opperen zij dat een ander, DSIP-achtig peptide verantwoordelijk zou kunnen zijn voor ten minste een deel van de gemeten immunoreactiviteit en biologische activiteit [6]. Ze onderbouwen dat met vier lijnen: de verspreiding van immunoreactiviteit in de hypothalamus, het brede spectrum aan in-vitro-effecten, de resultaten met analogen in plaats van DSIP zelf, en de slaapbevorderende werking van een structureel verwant decapeptide uit de dermorfine-familie [6].

Dit is een hypothese, geen bevinding. Maar het laat goed zien waarom de vraag "wat doet DSIP?" in de literatuur nog steeds openstaat: zonder gen en receptor is moeilijk vast te stellen of het gemeten signaal bij het nonapeptide zelf hoort.

Andere onderzoekslijnen: stress en endocrien

Naast slaap is DSIP onderzocht in relatie tot andere systemen. De review uit 1984 noemt gerapporteerde invloeden op elektrofysiologische activiteit, neurotransmitterniveaus, circadiane en locomotorische patronen en hormoonspiegels [3]. Twee voorbeelden met een duidelijk omschreven meting:

• Corticosteron bij ratten. Graf en collega's (1985) dienden bij ratten corticotropine-releasing factor (CRF) toe om de afgifte van corticosteron te stimuleren en maten het effect van intraveneus DSIP op de corticosteronspiegel [7]. Zij rapporteerden een verlaging van de door CRF gestimuleerde corticosteron, maar geen effect op de door ACTH gestimuleerde afgifte. De auteurs interpreteerden dit als een werking op het niveau van de hypofyse [7].
• Pijnappelklier bij ratten. In een andere studie onderzochten Graf, Kastin en Schoenenberger (1985) of DSIP en twee analogen de nachtelijke stijging van N-acetyltransferase-activiteit in de pijnappelklier van ratten verminderden [8]. Dit enzym speelt een rol in de melatoninesynthese, wat de interesse in circadiane ritmes verklaart.

Ook hier geldt: het zijn enkelvoudige dierexperimenten met een specifieke opzet. Ze zeggen iets over wat er onder die omstandigheden werd gemeten, niet over een vastgestelde fysiologische rol. Wie geïnteresseerd is in andere peptiden die in neurowetenschappelijke literatuur opduiken, kan ons overzicht van Semax en Selank lezen.

Regelgeving: alleen voor laboratoriumonderzoek

DSIP heeft in de Europese Unie geen handelsvergunning als geneesmiddel. Het is niet goedgekeurd voor gebruik bij mensen of dieren buiten een onderzoekscontext. Bij PEPTID8 wordt DSIP uitsluitend verkocht als research-use-only (RUO) materiaal voor laboratoriumonderzoek, bijvoorbeeld voor analytisch werk, in-vitro-onderzoek of als referentiemateriaal. Het is niet bedoeld voor menselijke consumptie. Wie DSIP wil kopen, doet dat dus voor onderzoek in een laboratoriumomgeving. Je vindt het samen met verwante onderzoekspeptiden in de categorie Slaaponderzoek. Die categorienaam verwijst naar het onderzoeksveld in de literatuur, niet naar een effect.

Het labrapport

Bij elke batch hoort een analyserapport van BTLabs. Dat rapport bevat twee onderdelen:

• Zuiverheid via HPLC. Hogedrukvloeistofchromatografie scheidt het peptide van verwante onzuiverheden, zoals verkorte sequenties of oxidatieproducten. Het rapport geeft het percentage van het hoofdpiek-oppervlak.
• Een identiteitsmethode. Hiermee wordt bevestigd dat het materiaal overeenkomt met de verwachte structuur, bijvoorbeeld via een massabepaling die past bij het verwachte molecuulgewicht van ongeveer 849 Da.

Controleer altijd of het lotnummer op het rapport overeenkomt met het lotnummer op je vial. Via de verificatielink op het rapport kun je nagaan of het document echt is en bij die batch hoort. Meer achtergrond over deze technieken lees je in zuiverheid, HPLC en massaspectrometrie.

Het labrapport is een analyse van het materiaal. Het is geen gebruiksadvies en zegt niets over effecten of toepassingen.

Bronnen

1. Schoenenberger GA, Monnier M. Characterization of a delta-electroencephalogram (-sleep)-inducing peptide. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 1977. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/265572/
2. Schoenenberger GA et al. A naturally occurring delta-EEG enhancing nonapeptide in rabbits. X. Final isolation, characterization and activity test. Pflügers Archiv, 1977. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/560681/
3. Graf MV, Kastin AJ. Delta-sleep-inducing peptide (DSIP): a review. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 1984. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6145137/
4. Graf MV, Kastin AJ. Delta sleep-inducing peptide (DSIP)-like material exists in peripheral organs of rats in large dissociable forms. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, 1984. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6548030/
5. Graf MV, Kastin AJ. Delta-sleep-inducing peptide (DSIP): an update. Peptides, 1986. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3550726/
6. Kovalzon VM, Strekalova TV. Delta sleep-inducing peptide (DSIP): a still unresolved riddle. Journal of Neurochemistry, 2006. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16539679/
7. Graf MV et al. Delta-sleep-inducing peptide reduces CRF-induced corticosterone release. Neuroendocrinology, 1985. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2995861/
8. Graf MV et al. Delta-sleep-inducing peptide and two of its analogs reduce nocturnal increase of N-acetyltransferase activity in rat pineal gland. Journal of Neurochemistry, 1985. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3838100/