KPV peptide: wat het onderzoek naar het α-MSH-tripeptide meet

KPV is een van de kortste peptiden in het ontstekingsonderzoek: drie aminozuren, lysine, proline en valine. Het tripeptide is het uiterste staartje van het hormoon α-MSH en wordt sinds eind jaren tachtig bestudeerd in celkweken en diermodellen. Wie zoekt op "KPV peptide" vindt veel stellige beweringen. In dit artikel kijken we alleen naar wat gepubliceerde studies daadwerkelijk hebben gemeten, in welk model, en waar de meting ophoudt en de hypothese begint. Vooraf het belangrijkste: KPV heeft geen handelsvergunning in de EU. PEPTID8 verkoopt KPV uitsluitend voor laboratoriumonderzoek, niet voor menselijk gebruik.

Structuur: wat is KPV precies?

KPV is de afkorting van de sequentie Lys-Pro-Val, in de eenletterige aminozuurcode K-P-V. Het CAS-nummer is 67727-97-3. Uit de drie aminozuren volgt een brutoformule van C16H30N4O4 en een molecuulmassa van ongeveer 342,4 g/mol. Dat is klein, zelfs voor een peptide.

De naam α-MSH(11–13) verwijst naar de herkomst. α-MSH (alfa-melanocytstimulerend hormoon) is een peptide van dertien aminozuren dat ontstaat uit het voorlopereiwit pro-opiomelanocortine (POMC). De volledige sequentie is Ac-Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Pro-Val-NH2. De laatste drie posities, 11 tot en met 13, vormen samen KPV. In α-MSH zelf is het N-uiteinde geacetyleerd en het C-uiteinde geamideerd. Bij een los tripeptide is het daarom zinvol om via de identiteitsmeting te controleren welke vorm je in handen hebt.

α-MSH werkt via de familie van melanocortinereceptoren (MC1R tot en met MC5R). Via MC1R op melanocyten speelt het een rol bij pigmentatie. Juist dat pigmenteffect noemen Brzoska en collega's in hun overzichtsartikel uit 2008 als beperking van α-MSH als onderzoeksmiddel. Volgens hun samenvatting van de literatuur behoudt KPV in de besproken modellen de ontstekingsremmende werking zonder pigmentwerking. Ze bespreken ook KdPT (Lys-D-Pro-Thr) als verwant tripeptide.

Het vroege werk: een fragment van α-MSH

De interesse in het C-terminale fragment begon met de observatie dat α-MSH koortsremmende en ontstekingsremmende eigenschappen heeft in diermodellen. Hiltz en Lipton publiceerden in 1989 in FASEB Journal een studie waarin ze α-MSH(11–13) testten in een muismodel van oorzwelling, opgewekt met picrylchloride. Wat ze maten was de zwelling van het oor. Ze vergeleken oplopende hoeveelheden van het tripeptide met een zoutoplossing en met een grote hoeveelheid corticosteroïd. Het tripeptide remde de zwelling afhankelijk van de onderzochte hoeveelheid.

De conclusie dat lichaamseigen α-MSH en zijn fragmenten een rol spelen in de afweer was in dat artikel een hypothese, geen meting. Hetzelfde geldt voor de suggestie dat er ooit geneesmiddelen op het tripeptide gebaseerd zouden kunnen worden. Die scheiding tussen gemeten uitkomst en vooruitblik komt in vrijwel elk KPV-artikel terug.

De PepT1-transporter: hoe komt KPV de cel in?

Een vraag die lang open bleef, was hoe zo'n klein peptide zijn effect uitoefent. Werkt het van buitenaf via een receptor, of moet het de cel in? Hier komt PepT1 in beeld. PepT1 (gen SLC15A1) is een transporteiwit dat di- en tripeptiden over het celmembraan vervoert. Normaal komt het vooral voor in de dunne darm. In de dikke darm is de expressie laag, maar bij chronische darmontsteking wordt PepT1 daar wel aangetroffen.

Dalmasso en collega's publiceerden in 2008 in Gastroenterology een studie die precies dit mechanisme onderzocht. Ze werkten met humane darmepitheelcellijnen (Caco2-BBE en HT29-Cl.19A) en met Jurkat-cellen, een humane T-cellijn. De cellen werden gestimuleerd met ontstekingsbevorderende cytokinen, met en zonder KPV. Wat werd er gemeten?

• Transport: KPV verdrong een radioactief gelabeld PepT1-substraat, en met radioactief gelabeld [3H]KPV werd de opnamekinetiek bepaald.
• Signalering: NF-κB-activiteit via een luciferase-reporter en MAP-kinaseroutes via western blot.
• Cytokinen: mRNA-expressie met real-time RT-PCR en secretie met ELISA.

In deze celmodellen remde KPV in nanomolaire concentraties de NF-κB- en MAP-kinasesignalering en verlaagde het de afgifte van ontstekingscytokinen. De auteurs concluderen dat KPV via PepT1 de cel binnenkomt en daar werkt. In twee muismodellen van colitis (DSS en TNBS), waarbij KPV via het drinkwater werd gegeven, zagen ze minder colitis en een lagere expressie van ontstekingscytokinen in het weefsel.

Wat hier meting is en wat interpretatie: de opname via PepT1 en de lagere signaalactiviteit zijn gemeten in cellijnen. Dat dit mechanisme ook de uitkomsten in de muis verklaart, is een aannemelijke maar afgeleide conclusie.

Diermodellen: wat werd er gemeten bij colitis?

Kannengiesser en collega's (Universiteit Münster) publiceerden in 2008 in Inflammatory Bowel Diseases een studie met twee verschillende colitismodellen in muizen. Het eerste was DSS-colitis, waarbij het darmslijmvlies chemisch wordt beschadigd. Het tweede was transfercolitis, waarbij CD45RBhi T-cellen worden overgebracht naar muizen zonder eigen T-cellen. Dat geeft een meer immuungedreven ontsteking.

De gemeten uitkomsten waren de histologie van de dikke darm en de activiteit van myeloperoxidase (MPO), een enzym dat een maat is voor de instroom van neutrofielen. In het DSS-model herstelden de muizen met KPV eerder in gewicht en waren ontstekingsinfiltraten en MPO-activiteit significant lager. In het transfermodel zagen de onderzoekers eveneens gewichtsherstel en minder histologische ontsteking.

Interessant is het derde experiment. De onderzoekers gebruikten muizen met een niet-functionele MC1R (MC1Re/e) en gaven die DSS-colitis. Volgens het abstract overleefden alle dieren in de KPV-groep. De auteurs concluderen dat de effecten "ten minste gedeeltelijk onafhankelijk" zijn van MC1R-signalering. Dat sluit aan bij het PepT1-verhaal, maar bewijst het niet: het laat alleen zien dat MC1R in dit model niet nodig was.

Een kanttekening bij de aantallen: in de figuur met de gewichtscurves gaat het om vijf muizen per groep. Dat is gebruikelijk voor dit soort werk, maar het betekent dat losse uitkomsten voorzichtig gelezen moeten worden.

Afgiftesystemen: nanodeeltjes en hydrogels

Omdat een los tripeptide in het maag-darmkanaal snel kan worden afgebroken of opgenomen voordat het de dikke darm bereikt, onderzocht dezelfde groep rond Didier Merlin verpakkingsvormen. Laroui en collega's beschreven in 2010 in Gastroenterology nanodeeltjes van ongeveer 400 nanometer met KPV, ingebed in een hydrogel van alginaat en chitosan. Die gel is zo ontworpen dat hij pas in de dikke darm uiteenvalt.

Gemeten werd eerst in Caco2-BBE-cellen: de KPV-nanodeeltjes verminderden de ontstekingsreactie op lipopolysacharide (LPS) afhankelijk van de onderzochte hoeveelheid. Daarna in het DSS-muismodel, waar de formulering bescherming gaf tegen ontstekings- en weefselschade. De auteurs rapporteren dat KPV in deze vorm in een 12.000 keer lagere concentratie dan vrij KPV een vergelijkbaar effect gaf in het model.

Xiao en collega's bouwden daar in 2017 in Molecular Therapy op voort met nanodeeltjes die gefunctionaliseerd waren met hyaluronzuur, bedoeld om darmepitheelcellen en macrofagen gerichter te bereiken. Ze maten deeltjesgrootte (circa 272 nm), toxiciteit in darmcellen, opname door de doelcellen en in muizen de slijmvliesschade en TNF-α. De versie met hyaluronzuur deed het in die metingen beter dan dezelfde formulering zonder hyaluronzuur.

Deze studies zeggen vooral iets over formuleringstechniek in knaagdieren. Ze laten zien dat de manier van afgifte de uitkomst in een model sterk beïnvloedt, wat ook betekent dat resultaten van verschillende studies niet zomaar vergelijkbaar zijn.

KPV in het huidonderzoek

Omdat KPV uit α-MSH stamt, een hormoon dat in de huid actief is, wordt het tripeptide ook genoemd in dermatologisch onderzoek. Het overzichtsartikel van Brzoska en collega's vat samen dat α-MSH in diermodellen is onderzocht bij onder meer irritatieve en allergische contactdermatitis. De gedachte dat KPV en KdPT een rol zouden kunnen spelen bij immuungemedieerde huidaandoeningen, presenteren de auteurs als toekomstperspectief. Dat is een hypothese in een review, geen uitkomst van een studie.

Wie zich breder verdiept in peptiden in huidonderzoek, vindt meer achtergrond in Peptiden en de huid. Verwante onderzoekspeptiden staan in de categorie Huid & pigmentatie, waaronder GHK-Cu, dat via een heel ander mechanisme wordt bestudeerd.

Wat het onderzoek (nog) niet laat zien

Een paar punten om in gedachten te houden bij het lezen van de KPV-literatuur:

• Bijna alles is preklinisch. De studies in dit artikel gaan over cellijnen en knaagdieren.
• Twee onderzoeksgroepen leveren een groot deel van het werk. De PepT1- en nanodeeltjesstudies komen grotendeels uit de groep rond Merlin, de MC1R-studie en de review uit Münster. Onafhankelijke replicatie is beperkt.
• Het mechanisme is niet volledig opgehelderd. PepT1-transport en een gedeeltelijk MC1R-onafhankelijke werking passen bij elkaar, maar welke stappen in de cel precies verantwoordelijk zijn, is nog open.
• Modellen verschillen. DSS, TNBS en transfercolitis bootsen elk een ander aspect van darmontsteking na. Een effect in het ene model zegt weinig over het andere.

KPV kopen voor onderzoek: waar let je op?

Wie KPV koopt voor laboratoriumonderzoek, wil vooral zekerheid over twee dingen: is het de juiste stof, en hoe zuiver is die? Bij een tripeptide van ongeveer 342 g/mol is een identiteitsmeting extra belangrijk, omdat kleine verschillen in sequentie of modificatie met het blote oog onzichtbaar zijn. In zuiverheid, HPLC en massaspectrometrie leggen we uit hoe die twee metingen elkaar aanvullen. Volg daarnaast de opslaginstructies op het etiket en de productpagina.

Het labrapport

Bij elke batch KPV hoort een rapport van BTLabs. Daarop staan twee soorten metingen. De HPLC-meting geeft de zuiverheid: welk percentage van het gemeten signaal bij de gebruikte methode van het peptide zelf komt. Daarnaast staat er een identiteitsmethode op, waarmee wordt bevestigd dat het materiaal overeenkomt met Lys-Pro-Val.

Wat het rapport je vertelt:

• dat de geteste batch bij de gebruikte methode de vermelde zuiverheid had;
• dat de identiteit van de stof overeenkomt met KPV.

Wat het rapport je niet vertelt:

• iets over werking, veiligheid of geschiktheid voor een bepaalde toepassing;
• iets over andere batches dan de geteste.

Controleer daarom altijd of het lotnummer op het rapport overeenkomt met het lotnummer op je flacon. Gebruik daarnaast de verificatielink op het rapport, zodat je ziet dat het document echt bij het lab vandaan komt en niet is aangepast. Hoe je zo'n rapport stap voor stap leest, staat in Zo lees je een BTLabs-batchrapport.

Tot slot: het rapport is een analyse van een stof, geen gebruiksadvies. Het zegt wat er in de flacon zit, niet wat je ermee zou moeten doen.

Bronnen

1. Hiltz ME, Lipton JM, Antiinflammatory activity of a COOH-terminal fragment of the neuropeptide alpha-MSH, FASEB Journal, 1989. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2550304/
2. Dalmasso G et al., PepT1-mediated tripeptide KPV uptake reduces intestinal inflammation, Gastroenterology, 2008. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18061177/
3. Kannengiesser K et al., Melanocortin-derived tripeptide KPV has anti-inflammatory potential in murine models of inflammatory bowel disease, Inflammatory Bowel Diseases, 2008. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18092346/
4. Brzoska T et al., Alpha-melanocyte-stimulating hormone and related tripeptides: biochemistry, antiinflammatory and protective effects in vitro and in vivo, and future perspectives for the treatment of immune-mediated inflammatory diseases, Endocrine Reviews, 2008. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18612139/
5. Laroui H et al., Drug-loaded nanoparticles targeted to the colon with polysaccharide hydrogel reduce colitis in a mouse model, Gastroenterology, 2010. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19909746/
6. Xiao B et al., Orally targeted delivery of tripeptide KPV via hyaluronic acid-functionalized nanoparticles efficiently alleviates ulcerative colitis, Molecular Therapy, 2017. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28143741/