Che cos'è il VIP (peptide intestinale vasoattivo)? Struttura, meccanismo e ricerca

Il VIP — peptide intestinale vasoattivo — è un neuropeptide di 28 residui, amidato al C-terminale, appartenente alla superfamiglia secretina-glucagone, che segnala attraverso i recettori accoppiati a proteine G VPAC1 e VPAC2 aumentando l'AMP ciclico intracellulare. Isolato per la prima volta dall'intestino suino all'inizio degli anni Settanta in virtù della sua attività vasodilatatoria, si è rivelato distribuito ben oltre l'intestino: nel sistema nervoso centrale e periferico, nelle vie aeree, nel tratto gastrointestinale e nei tessuti immunitari. Questa ampiezza spiega perché un'unica molecola compaia in letterature così diverse come la biologia circadiana, la fisiologia delle vie aeree e la regolazione immunitaria.

Questa pagina tratta l'origine e la struttura del VIP, la sua farmacologia recettoriale, le aree di ricerca in cui viene studiato e i dettagli pratici di laboratorio: formati, calcoli di ricostituzione, stabilità e interpretazione del certificato. Il VIP è fornito come polvere liofilizzata.

Origine e struttura

Il VIP fu isolato da Said e Mutt dal duodeno suino nel corso di una ricerca sistematica di sostanze vasoattive intestinali, e il suo nome riflette questa storia più che la sua biologia: la molecola non è principalmente un ormone intestinale. È codificato dal gene VIP, il cui precursore dà origine anche al peptide correlato PHM (PHI in alcune specie), ed è sintetizzato nei neuroni anziché in una ghiandola endocrina classica, agendo come neurotrasmettitore e mediatore paracrino.

Due caratteristiche strutturali lo definiscono. La prima è l'appartenenza alla famiglia: il VIP condivide una notevole identità di sequenza con PACAP, secretina, glucagone e ormone di rilascio dell'ormone della crescita, che adottano tutti un ripiegamento elicoidale analogo e interagiscono tutti con recettori accoppiati a proteine G di classe B mediante un meccanismo a due domini: la metà C-terminale del peptide si lega all'ampio dominio extracellulare del recettore e i residui N-terminali interagiscono poi con il nucleo transmembrana per innescare la segnalazione. Questa ripartizione ha una conseguenza sperimentale diretta: i frammenti troncati all'N-terminale conservano il legame ma perdono l'attivazione, ed è così che si costruiscono gli antagonisti di questa famiglia.

La seconda caratteristica è l'amidazione C-terminale. Il peptide nativo termina con un'asparagina ammide anziché con un carbossilato libero, una modifica post-traduzionale generata dalla peptidilglicina alfa-amidante monoossigenasi. L'amidazione elimina la carica negativa terminale ed è necessaria per il pieno impegno del recettore; una versione ad acido libero della stessa sequenza è una molecola sostanzialmente diversa. Qualsiasi laboratorio che ordini VIP dovrebbe verificare la presenza dell'ammide, perché si tratta di una distinzione reale e rilevante tra prodotti.

Come si ritiene che agisca il VIP

Il VIP lega VPAC1 e VPAC2 con affinità grosso modo comparabile, ed entrambi sono accoppiati prevalentemente a Gs. L'occupazione del recettore attiva l'adenilato ciclasi, aumenta l'AMP ciclico e attiva la proteina chinasi A, con successive variazioni trascrizionali mediate da CREB. In alcuni sistemi è stato riportato un ulteriore accoppiamento alla fosfolipasi C, ed entrambi i recettori mostrano anche reclutamento della beta-arrestina e internalizzazione.

Poiché VPAC1 e VPAC2 hanno distribuzioni tissutali diverse — VPAC1 più rilevante in polmone, fegato e linfociti, VPAC2 tra l'altro nella muscolatura liscia, nel nucleo soprachiasmatico e nelle isole pancreatiche — lo stesso ligando produce letture a livello tissutale molto diverse. È per questo che gran parte della ricerca sul VIP impiega analoghi selettivi anziché il peptide nativo: per attribuire un effetto a un solo sottotipo recettoriale anziché alla coppia.

Tre conseguenze dell'aumento dell'AMP ciclico spiegano la maggior parte della fisiologia riportata. Nella muscolatura liscia, l'attività della proteina chinasi A riduce il tono contrattile, alla base della vasodilatazione e del rilassamento delle vie aeree osservati negli studi originali. Nelle cellule immunitarie, l'aumento dell'AMP ciclico è ampiamente associato in letteratura a una ridotta produzione di citochine pro-infiammatorie e a modifiche del fenotipo dei linfociti T. Nei neuroni del nucleo soprachiasmatico, la segnalazione VPAC2 è descritta come centrale per la sincronizzazione del pacemaker circadiano: i topi privi di VPAC2 mostrano una ritmicità circadiana marcatamente alterata.

Una proprietà ha un'importanza enorme nella pratica: il VIP nativo ha vita breve. È substrato della dipeptidil peptidasi-4 e di altre peptidasi, con un'emivita plasmatica riportata nell'ordine dei minuti. Esiste un'ampissima letteratura applicata dedicata esclusivamente ad analoghi stabilizzati e sistemi di rilascio, e qualsiasi esperimento che utilizzi la sequenza nativa in un sistema contenente proteasi attive deve tenerne conto.

Che cosa ha esaminato la ricerca

Modulazione immunitaria e infiammazione

Il VIP compare ampiamente negli studi sul fenotipo di macrofagi e cellule dendritiche, sull'induzione dei linfociti T regolatori e sui profili citochinici, nonché in modelli murini di malattie autoimmuni e infiammatorie. È questo filone a collocarlo accanto a KPV e LL-37 nei cataloghi orientati all'infiammazione, benché i meccanismi non siano correlati: rispettivamente un agonista GPCR di classe B, un modulatore intracellulare di NF-kappa B e un peptide di difesa dell'ospite attivo sulle membrane.

Fisiologia gastrointestinale

In quanto trasmettitore principale dei motoneuroni inibitori enterici, il VIP è studiato nel rilassamento della muscolatura liscia, nel comportamento degli sfinteri, nella secrezione e nella biologia della barriera. I ricercatori che si occupano della barriera epiteliale lo abbinano spesso al larazotide acetato, che agisce direttamente sulle giunzioni strette anziché tramite la segnalazione recettoriale.

Ricerca sulle vie aeree e polmonare

Broncodilatazione, tono vascolare polmonare e modelli di ipertensione polmonare costituiscono un corpus di lavoro distinto, in parte esteso all'indagine clinica di analoghi del VIP anziché del peptide nativo.

Ricerca circadiana e neuroscientifica

I neuroni del nucleo soprachiasmatico che esprimono VIP sono un tema centrale della cronobiologia, con la segnalazione VPAC2 implicata nell'accoppiamento tra le cellule pacemaker. Separatamente, il VIP compare in studi di neuroprotezione e neurosviluppo.

Farmacologia recettoriale

Il VIP nativo è abitualmente impiegato come agonista di riferimento nei saggi di legame e di accumulo di AMP ciclico su VPAC1 e VPAC2: probabilmente il suo ruolo di laboratorio più comune, che dipende interamente dal fatto che il materiale sia correttamente amidato e di purezza verificata.

Tutto quanto sopra riguarda lavoro preclinico e in vitro. Il VIP nativo non dispone di autorizzazione all'immissione in commercio, e l'indagine clinica in questo ambito ha riguardato analoghi e formulazioni anziché il peptide di grado di ricerca.

Forme e formati forniti

Il VIP è disponibile come polvere liofilizzata in flaconcini sigillati da 5 mg (115 €) e 10 mg (200 €). Con 3326.80 g/mol, un flaconcino da 5 mg contiene circa 1.5 micromoli. Poiché i saggi recettoriali operano tipicamente nell'intervallo nanomolare, tale quantità è sufficiente per molta farmacologia; il lavoro di formulazione e sugli animali la consuma molto più rapidamente. Il materiale correlato è raggruppato tra i peptidi antinfiammatori, e le verifiche per l'acquisto sono illustrate nella nostra guida all'acquisto del VIP.

Ricostituzione e conservazione in laboratorio

Il calcolo: un flaconcino da 5 mg ricostituito con 1 mL di diluente fornisce 5 mg/mL, ovvero 5,000 mcg/mL, pari a circa 1.50 mM. Una diluizione 1:1,000 di tale soluzione madre fornisce 1.5 micromolare, e un'ulteriore diluizione 1:100 fornisce 15 nanomolare: il tipo di diluizione seriale effettivamente richiesto da un saggio di legame VPAC. Calcolare esplicitamente la molarità, anziché ragionare in microgrammi, evita l'errore di calcolo più comune nel lavoro recettoriale.

Il VIP è moderatamente idrofobico nella sua regione centrale e trae vantaggio da una manipolazione delicata: aggiungere il diluente lentamente lungo la parete del flaconcino, ruotare anziché agitare e lasciare sciogliere il cake senza vortex. L'adsorbimento sulla plastica è significativo a basse concentrazioni, per cui provette a basso legame e, ove opportuno, una proteina carrier nel tampone del saggio sono prassi standard. La metionina in posizione 17 è un residuo sensibile all'ossidazione, argomento pratico a favore della protezione delle soluzioni madre da aria e luce. I flaconcini liofilizzati si conservano a −20 °C o a temperature inferiori, al riparo dall'umidità; il materiale ricostituito viene aliquotato e refrigerato o congelato in modo da evitare riscaldamenti ripetuti. Le indicazioni complete sono nella guida alla conservazione dei peptidi.

Purezza, COA e come leggerlo

Ogni lotto è purificato mediante HPLC in fase inversa fino ad almeno il 99%, con conferma della massa e un certificato specifico per lotto. Due verifiche sono specifiche di questo peptide. In primo luogo, verificare l'ammide: la massa osservata dovrebbe corrispondere a 3326.80 g/mol per il peptide amidato, e un valore superiore di circa 1 Da indica l'acido libero. È la verifica d'identità più importante per il VIP e si legge direttamente dallo spettro di massa. In secondo luogo, cercare segni di ossidazione. Un peptide contenente metionina può mostrare un segnale satellite a +16 Da nello spettro di massa e una spalla a eluizione anticipata nel cromatogramma, entrambi indizi di degradazione ossidativa durante la sintesi o la conservazione. Per il resto vale la prassi standard: leggere il cromatogramma anziché il numero in evidenza e confrontare il contenuto peptidico netto con il peso lordo del flaconcino. La nostra guida alla lettura del COA tratta entrambi gli aspetti in dettaglio.

Stato normativo

Il VIP è un peptide umano endogeno, ma il materiale sintetico qui fornito non è un medicinale approvato, un integratore alimentare né una preparazione galenica generalmente disponibile. I risultati fisiologici pubblicati descrivono il peptide endogeno e analoghi sperimentali; non costituiscono affermazioni relative al materiale di grado di ricerca.

Peptidi correlati e letture di approfondimento

Nell'ambito della superfamiglia secretina-glucagone, questo catalogo comprende anche analoghi del GHRH come sermorelin e tesamorelin, che condividono lo stesso ripiegamento strutturale e il meccanismo recettoriale di classe B pur agendo su un recettore completamente diverso. Per il contesto intestinale si veda la panoramica della ricerca sulla salute intestinale; le schede istituzionali raggruppano il materiale correlato nella pagina della famiglia VIP.