Che cosa mostra la ricerca sul peptide VIP?

VIP è la sigla di peptide intestinale vasoattivo, un peptide endogeno di segnalazione formato da 28 residui e studiato soprattutto come ligando dei recettori VPAC1 e VPAC2. Nei sistemi sperimentali questi recettori possono accoppiarsi a Gs e attivare la segnalazione mediata da cAMP. Il significato biologico, però, cambia con il sottotipo recettoriale, la cellula, il tessuto e il modello: i risultati descritti qui non dimostrano un impiego terapeutico.

Che cos'è il peptide VIP e come viene definita la sua struttura?

VIP deriva dall'inglese vasoactive intestinal peptide, cioè peptide intestinale vasoattivo. Il peptide isolato ha 28 residui amminoacidici e un'ammide C-terminale. La sequenza HSDAVFTDNYTRLRKQMAVKKYLNSILN-NH2 fu determinata su tessuto cerebrale suino; lo studio la confrontò con il VIP isolato dall'intestino superiore e con la composizione amminoacidica del VIP del colon umano (Carlquist et al., 1982). La sequenza identifica la molecola di riferimento, ma non attesta purezza, ripiegamento, attività o comportamento biologico di un altro campione di ricerca.

Nell'organismo, il VIP deriva da un precursore di maggiori dimensioni. L'analisi del gene umano ha individuato sette esoni: VIP e il peptide correlato PHM-27 sono codificati in esoni distinti dello stesso gene precursore (Linder et al., 1987). L'organizzazione genetica, la struttura del peptide maturo e l'interazione recettoriale sono livelli di analisi distinti; i dati su uno non sostituiscono quelli sugli altri.

La sola sequenza non predice la risposta di un tessuto. In uno studio sistematico, singole sostituzioni amminoacidiche del VIP hanno avuto effetti diversi sul legame e sull'attivazione dell'adenilato ciclasi nei recettori umani VPAC1 e VPAC2 (Nicole et al., 2000). Questi dati in vitro chiariscono il ruolo di alcuni residui nel risultato misurato, non l'effetto complessivo su un organo.

La caratterizzazione chimica del materiale e la letteratura biologica vanno tenute distinte. L'isolamento definisce la struttura primaria, l'analisi genetica l'organizzazione del precursore e i saggi recettoriali i contatti funzionali nel sistema esaminato (Carlquist et al., 1982; Linder et al., 1987; Nicole et al., 2000). Nessun metodo verifica tutte le proprietà di un campione distinto.

In che modo il VIP riconosce i recettori VPAC1 e VPAC2?

VPAC1 e VPAC2 appartengono alla classe B1 dei recettori accoppiati a proteine G. Un recettore umano clonato a partire da cellule HT29 mostrò un legame specifico e saturabile del VIP e, dopo l'espressione in cellule COS-7 e 293, un aumento del cAMP intracellulare (Sreedharan et al., 1993). Il gene umano VIPR2 codifica un recettore con sette segmenti transmembrana che, nei sistemi funzionali esaminati, risponde al VIP producendo cAMP (Lutz et al., 1999). I due recettori sono oggi chiamati VPAC1 e VPAC2.

La biologia strutturale offre un maggiore livello di dettaglio molecolare, ma dal solo nome del recettore non si può prevedere un effetto. La microscopia crioelettronica ha risolto un complesso attivo VIP-VPAC1 accoppiato a Gs. Le analisi dinamiche hanno evidenziato contatti dinamici tra ligando e recettore, diversi da quelli osservati nei complessi del peptide correlato PACAP27 con VPAC1 (Piper et al., 2022). Il segnale dipende dunque dal ligando, dalla conformazione e dal contesto cellulare.

I due sottotipi non sono intercambiabili. Una scansione con alanina ha valutato separatamente il legame e l'attivazione dell'adenilato ciclasi in VPAC1 e VPAC2 umani, rilevando effetti differenti a seconda del residuo modificato (Nicole et al., 2000). Affinità e potenza di segnalazione sono misure distinte. Per interpretare un risultato occorre specificare il ligando, il sottotipo, il sistema di espressione e l'esito diretto; un aumento di cAMP in una linea cellulare trasfettata non dimostra la medesima risposta in un tessuto primario. Il dato recettoriale resta quindi circoscritto alla configurazione sperimentale in cui è stato ottenuto.

In che modo l'attivazione dei recettori VPAC produce un segnale mediato da cAMP?

La segnalazione iniziale meglio documentata coinvolge Gs, adenilato ciclasi e adenosina monofosfato ciclico, o cAMP. L'espressione funzionale di VPAC1 umano ha mostrato il legame del VIP e l'aumento di cAMP (Sreedharan et al., 1993). Nel 2022, la struttura attiva del complesso VIP-VPAC1 ha mostrato direttamente l'accoppiamento a Gs, collegando i dati funzionali alla struttura recettoriale (Piper et al., 2022).

Il cAMP, tuttavia, non è un esito a livello d'organo. Nelle cellule epiteliali bronchiali umane Calu-3, l'attivazione basolaterale di VPAC1 da parte del VIP ha stimolato la secrezione di cloruro dipendente da CFTR; gli esperimenti con inibitori hanno indicato il coinvolgimento di PKA e PKC nella via esaminata (Dérand et al., 2004). In un modello murino di cellule linfoidi innate intestinali, il VIP da solo ha indotto una risposta modesta, mentre in presenza di segnali citochinici appropriati ha potenziato alcune risposte effettrici di ILC2 e ILC3 mediante cAMP e la mobilizzazione dell'energia attraverso la glicolisi (Pascal et al., 2022).

Dire che il VIP aumenta il cAMP è quindi utile sul piano meccanicistico, ma insufficiente sul piano biologico. Densità recettoriale, compartimentazione del segnale, altre vie e stato funzionale della cellula contribuiscono all'esito. Legame, livelli di cAMP e funzione tissutale vanno misurati separatamente. Una curva di cAMP non sostituisce una misura vascolare, polmonare, intestinale o immunologica e non dimostra, da sola, efficacia clinica (Dérand et al., 2004; Pascal et al., 2022).

La direzione e l'ampiezza della risposta dipendono dal sistema; la dinamica dei contatti varia con il complesso recettoriale (Piper et al., 2022).

Che cosa mostra la ricerca vascolare sul VIP?

L'aggettivo «vasoattivo» richiama variazioni del tono vascolare osservate sperimentalmente, non un unico meccanismo valido per tutti i distretti. In uno studio sulla cute umana, il VIP fu esaminato localmente mediante microdialisi intradermica. La vasodilatazione rilevata comprendeva una componente dipendente dall'ossido nitrico; anche il blocco dei recettori istaminici H1 riduceva la risposta, mentre quello dei recettori H2 non ebbe un effetto analogo nel modello (Wilkins et al., 2004).

Questo dato riguarda il flusso ematico cutaneo nelle condizioni della microdialisi e non si estende automaticamente a vasi coronarici, cerebrali o polmonari. Gli esperimenti su vasi isolati hanno esaminato un contesto diverso: segmenti precontratti di arterie intrapolmonari umane e bovine si sono rilassati in risposta al VIP. In quel sistema, la risposta non richiedeva la presenza di un endotelio intatto né meccanismi adrenergici, colinergici o dipendenti dalla cicloossigenasi (Greenberg et al., 1987).

Accostare i due risultati serve soprattutto a definire il limite del confronto. La microcircolazione cutanea umana e i segmenti arteriosi isolati differiscono per composizione cellulare, tono iniziale, procedura ed esito misurato. Si può concludere soltanto che il VIP è stato associato al rilassamento nelle condizioni di ciascun esperimento e che i mediatori coinvolti variavano con il modello vascolare. Nessuno dei due studi dimostra un effetto generale sulla pressione arteriosa, un profilo uniforme in tutto l'organismo o l'idoneità a un impiego terapeutico (Wilkins et al., 2004; Greenberg et al., 1987). Il termine «vasoattivo», senza queste precisazioni, andrebbe oltre i risultati osservati. Anche la sede anatomica rimane un vincolo interpretativo.

Che cosa emerge dalla ricerca polmonare sul VIP?

La ricerca polmonare sul VIP riguarda almeno tre livelli: vasi polmonari, reattività delle vie aeree e funzione epiteliale. In segmenti precontratti di arterie intrapolmonari umane e bovine isolate, il VIP ha indotto rilassamento senza richiedere un endotelio intatto nella preparazione studiata (Greenberg et al., 1987). Il dato ex vivo riguarda il tono di un vaso isolato, non la respirazione o lo scambio gassoso in un organismo integro.

Un aspetto diverso è stato esaminato in un modello genetico murino. Nei topi privi del gene del VIP sono state osservate iperreattività spontanea delle vie aeree, infiltrazione infiammatoria e concentrazioni più elevate di marcatori infiammatori nel lavaggio broncoalveolare (Szema et al., 2006). La delezione genetica, presente durante l'intero sviluppo, modifica l'intero sistema biologico: non equivale a un'esposizione acuta al peptide, non isola l'effetto di un solo sottotipo VPAC e non consente di prevedere un esito nell'uomo.

Un terzo livello è quello epiteliale. Nelle cellule bronchiali umane Calu-3, l'attivazione basolaterale di VPAC1 da parte del VIP ha favorito la secrezione di cloruro dipendente da CFTR, con il coinvolgimento di PKA e PKC nel sistema analizzato (Dérand et al., 2004). Una linea cellulare consente di isolare una via, ma non riproduce da sola un organo. I tre lavori affrontano domande diverse sulla delezione genetica, sul tono vascolare e sulla funzione epiteliale; non dimostrano un effetto protettivo sul polmone, sicurezza clinica né efficacia nel trattamento di una malattia respiratoria. Per interpretarli correttamente occorre tenere distinti gli esiti, che non rappresentano fasi successive di un unico effetto.

Quali funzioni del VIP vengono studiate nell'apparato gastrointestinale?

Gli studi gastrointestinali sul VIP riguardano circuiti nervosi, epiteli, muscolatura e cellule immunitarie. Uno studio in vitro su oltre 2.200 campioni chirurgici intestinali umani ha rilevato variazioni regionali nel controllo neurale della secrezione epiteliale. Nell'intestino tenue prevaleva la componente colinergica; nell'intestino crasso assumevano rilievo le componenti VIPergica e nitrergica, con una secrezione di cloruro e bicarbonato dipendente da cAMP (Krueger et al., 2016). Si tratta di esperimenti ex vivo su tessuto umano, non dell'effetto sistemico di un'esposizione al peptide.

Nel digiuno di cavia, la segnalazione mediata da VPAC1 contribuiva sia alla contrazione muscolare evocata per via colinergica sia alla secrezione epiteliale di cloruro (Fung et al., 2014). Contrazione e trasporto ionico sono esiti distinti, rilevati in una specie e in un segmento intestinale. Non vanno assimilati automaticamente ai risultati del colon umano.

L'interazione neuroimmunitaria è stata studiata anche in un modello murino: neuroni VIPergici attivati dall'alimentazione hanno inibito la produzione di IL-22 in una sottopopolazione di ILC3 intestinali che esprimeva VPAC2 (Seillet et al., 2020). Il risultato dipendeva dallo stato alimentare, dal circuito nervoso, dal recettore e dal sottotipo cellulare; non definisce un'azione «intestinale» generale del VIP.

Gli studi riguardano scale anatomiche diverse: tessuto umano resecato, digiuno di cavia e ILC3 dell'ileo murino (Krueger et al., 2016; Fung et al., 2014; Seillet et al., 2020). Per confrontarli occorre indicare regione, specie, preparazione, stimolo ed esito: secrezione epiteliale, contrazione e citochine non sono intercambiabili. Considerati insieme, i lavori delineano un quadro di ricerca articolato, non una singola risposta clinica prevedibile.

Perché i risultati immunologici sul VIP dipendono tanto dal contesto?

In immunologia, il VIP non può essere definito soltanto inibitorio o attivante. In un modello murino legato all'alimentazione, la segnalazione mediata da VPAC2 ha ridotto la produzione di IL-22 in una sottopopolazione intestinale di ILC3 positiva per CCR6 (Seillet et al., 2020). In un altro studio, il VIP da solo ha attivato debolmente ILC2 e ILC3, ma ha potenziato la risposta ad altri segnali citochinici attraverso cAMP e glicolisi (Pascal et al., 2022). Il recettore, la sottopopolazione e il costimolo delimitano l'esito.

Il reclutamento cellulare è stato esaminato in un terzo modello murino. Nell'infezione da Citrobacter rodentium, il VIP ha promosso il reclutamento di ILC3 intestinali attraverso VPAC1 e ha influito sulla difesa dell'ospite (Yu et al., 2021). Il reclutamento mediato da VPAC1 e la regolazione delle citochine attraverso VPAC2 riguardano quesiti diversi; non dimostrano un potenziamento o una soppressione generale della risposta immunitaria.

Un quadro diverso emerge nel polmone. In un modello murino di infiammazione allergica delle vie aeree, un circuito di nocicettori sensibile all'IL-5 ha rilasciato VIP, stimolando cellule CD4-positive e ILC2 e amplificando l'infiammazione (Talbot et al., 2015). I topi knockout per VIP mostravano inoltre un fenotipo infiammatorio delle vie aeree, ma la delezione genetica permanente non equivale a un intervento farmacologico (Szema et al., 2006). Definire il VIP «antinfiammatorio» o «proinfiammatorio» trascurerebbe il sottotipo recettoriale, l'organo, lo stimolo, la popolazione cellulare e la finestra temporale, elementi necessari per interpretare ciascun dato. Il termine «immunomodulante» descrive un ambito di ricerca, non una conseguenza prevedibile per la salute.

Che cosa si sa della degradazione e della farmacocinetica del VIP?

Tra i dati nell'uomo figura un piccolo studio su quattro volontari sani. Al termine di infusioni endovenose graduate di VIP, l'immunoreattività plasmatica del peptide diminuì secondo una cinetica di primo ordine. Gli autori riportarono un'emivita media di scomparsa di circa un minuto, una clearance metabolica apparente di circa 9 mL/kg/min e un volume di distribuzione apparente di circa 14 mL/kg (Domschke et al., 1978).

Ogni elemento del contesto è indispensabile: quattro partecipanti, via endovenosa, fine dell'infusione, metodo radioimmunologico dell'epoca e diminuzione dell'immunoreattività misurata nel plasma. Il valore di circa un minuto non è quindi un'emivita sistemica universale. Non informa su altre vie di esposizione né sulla durata del segnale recettoriale, sulla permanenza nei tessuti o sull'intervallo di somministrazione. Anche la clearance e il volume sono stime apparenti legate a quel disegno sperimentale (Domschke et al., 1978).

Lo studio non prendeva in esame materiale liofilizzato. La scomparsa dal plasma non corrisponde alla durata di conservazione di una fiala, alla stabilità durante lo stoccaggio o alla stabilità dopo ricostituzione. Per valutarle servirebbero studi specifici su formulazione, matrice, temperatura e metodo analitico, aspetti estranei all'esperimento.

Con «scomparsa» si intende la diminuzione dell'immunoreattività rilevata dal saggio, non una misura diretta di tutte le molecole peptidiche intatte né del segnale biologico (Domschke et al., 1978). Estendere il dato ad altre vie, alla disponibilità tissutale, alla durata d'azione o alla stabilità della fiala andrebbe oltre quanto dimostrato. La via va sempre esplicitata accanto al valore, anche quando lo si riporta in sintesi.

Come si può valutare responsabilmente lo stato della ricerca sul VIP?

La valutazione parte dal livello di evidenza. L'analisi della sequenza definisce la molecola; i sistemi ricombinanti misurano legame e cAMP; la microscopia crioelettronica descrive un complesso recettoriale; tessuti isolati e modelli animali studiano funzioni locali o integrate (Carlquist et al., 1982; Sreedharan et al., 1993; Piper et al., 2022). Nessun livello sostituisce gli altri; un metodo più recente non risponde sempre alla domanda dello studio precedente.

Etichette come «vasodilatatore», «protettivo per il polmone» o «antinfiammatorio» richiedono cautela. Nella cute umana la vasodilatazione associata al VIP dipendeva in parte dall'ossido nitrico e dalla segnalazione H1, mentre nelle arterie polmonari isolate la risposta non richiedeva un endotelio intatto (Wilkins et al., 2004; Greenberg et al., 1987). Nei modelli basati sulle ILC, l'esito cambiava con il recettore, la sottopopolazione cellulare e il costimolo (Seillet et al., 2020; Pascal et al., 2022).

Presso Bergdorf Bio, le fiale di ricerca non sono medicinali approvati o sperimentali, e il materiale liofilizzato che contengono non è clinicamente equivalente a tali medicinali. Le conclusioni su approvazione, efficacia, sicurezza, dosaggio, qualità, formulazione, stabilità e stato regolatorio non sono applicabili alle fiale. Per il contesto metodologico, si veda la guida agli effetti avversi dei peptidi. Ciò non trasforma gli esperimenti in una raccomandazione d'uso.

Ogni affermazione va ricondotta a materiale, modello ed esito: nello studio sull'uomo sono determinanti la via endovenosa e l'immunoreattività plasmatica (Domschke et al., 1978); nella crio-EM, il complesso recettoriale, l'accoppiamento a Gs e la dinamica strutturale (Piper et al., 2022). Gli aspetti non misurati restano aperti.

Quali sono le domande frequenti sul peptide VIP?

VIP indica il peptide intestinale vasoattivo?

Sì. VIP significa vasoactive intestinal peptide. Il peptide maturo ha 28 residui e un'ammide C-terminale (Carlquist et al., 1982). La sigla identifica la molecola, non un recettore.

A quali recettori si lega il VIP?

Gli studi riguardano soprattutto VPAC1 e VPAC2. I sistemi ricombinanti umani mostrano legame specifico e produzione di cAMP; l'analisi delle sostituzioni mostra differenze nel riconoscimento del ligando (Sreedharan et al., 1993; Nicole et al., 2000). Il sottotipo va specificato.

L'aumento di cAMP implica lo stesso effetto del VIP ovunque?

No. Nell'epitelio bronchiale, la segnalazione VPAC1-cAMP era associata al trasporto di cloruro dipendente da CFTR; nelle ILC intestinali murine, alcune risposte venivano potenziate in presenza di ulteriori segnali citochinici (Dérand et al., 2004; Pascal et al., 2022). Il contesto cellulare determina l'esito.

Il VIP ha in generale un'emivita di un minuto?

No. Qui circa un minuto indica l'emivita media di scomparsa dell'immunoreattività plasmatica dopo infusioni endovenose in quattro volontari sani (Domschke et al., 1978). Il valore dipende dalla via e non indica né un intervallo di somministrazione né la stabilità della fiala.

Questi studi dimostrano un impiego terapeutico del VIP?

No. I lavori rispondono a quesiti circoscritti mediante studi molecolari, cellulari, ex vivo, su animali o nell'uomo. I risultati nei topi knockout non sono direttamente applicabili agli effetti del VIP esogeno nell'uomo (Szema et al., 2006). Il solo legame recettoriale non dimostra efficacia o sicurezza clinica.

Solo per uso di ricerca. Non destinato al consumo umano.

Revisione scientifica: Dr. Sieglinde Klaus