Neuropeptiid Y

Neuropeptiid Y (NPY) on lineaarne ja 36 aminohappest koosnev peptiid, mis käitub inimese ajus ja autonoomses närvisüsteemis ehk vegetatiivses närvisüsteemis virgatsainena. Teistes loomades võib kohata sarnase talitlusega, kuid teistsuguse struktuuriga peptiidi. Autonoomses närvisüsteemis toodavad põhiliselt sümpaatilise närvisüsteemi neuronid neuropeptiidi Y. Ajus võib antud peptiidi toota mitu erinevat piirkonda ning üheks selliseks kohaks on hüpotalamus. Ajus toodetud NPY-l on mitu ülesannet: suurendada söögi tarbimist ja sellest saadud energia salvestamist rasvana, vähendada ärevustunnet, stressi, valu tajumist, alkoholitarbimist, alandada vererõhku ning kontrollida epilepsiahooge.

Avastus

1978. aastal töötasid Kazuhiko Tatemoto ja Viktor Mutt bioloogiliselt aktiivsete peptiidide avastamiseks välja meetodi, mis tugineb C-terminaalse amiidi struktuuril. See omadus on ainulaadne peptiidhormoonidele ja neuropeptiididele. 
1982. aastal pärast neuropeptiidi Y eraldamist kodusea hüpotalamusest hakkasid teadlased spekuleerima, milline võiks olla NPY seotus funktsioonidega, mida mõjutab hüpotalamus. 1983. aastal tehtud uuringus selgus, et NPY-rikkad aksonterminalid asuvad hüpotalamuse paraventrikulaarsetes tuumades (paraventricular nucleus, PVN) ja kõige suurem NPY kontsentratsioon on samuti hüpotalamuse paraventrikulaarsete tuumade sees. 
1989. aastal juhtisid Morris ja teised kaasteadurid tähelepanu NPY-rikastele tuumadele ajus. Uuringutulemused näitasid, et kõige kõrgem NPY mRNA tase on hüpotalamuse arkuaattuumades (arcuate nucleus, ARC).
Samal aastal teatasid Haas ja George, et NPY süstimine hüpotalamuse paraventrikulaarsetesse tuumadesse põhjustas suuremahulise kortikotropiini vabastava hormooni vabanemise roti ajus. See tõestas, et NPY stimuleerib otseselt kortikotropiini vabastava hormooni sünteesi ja vabastamist. 
Viimane avastus oli aluseks NPY uuringuteks, kuna juba 1970. aastatel oli põhjalikult uuritud kortikotropiini vabastavat hormooni ja selle rolli stressis ning sellistes söömishäiretes nagu ülekaalulisus.

Roll ülekaalulisuses

Dryden ja teised uurijad tegid 1995. aastal uurimuse, kus katseobjektideks olid ülekaalulised rotid. Katse eesmärgiks oli näidata NPY rolli sellistes söömishäiretes nagu ülekaalulisus. Uurimistöö käigus paljastusid neli põhitegurit, mis soodustasid roti ülekaalulisust:
 glükokortikosteroidide kontsentratsiooni tõus vereplasmas,
 tundetus või resistentsus insuliinile, 
 leptiiniretseptori mutatsioon,
 NPY mRNA ja NPY vabastamise kasv.  
Lisaks sellele on need tegurid vastastikuses sõltuvuses. Püsiv kõrge glükokortikosteroidide kontsentratsioon ergutab glükoneogeneesi, mis hiljem põhjustab vere glükoosisisalduse suurenemist. Glükoositaseme suurenemine omakorda aktiveerib insuliini vabastamist, mis reguleerib glükoositaset glükogeeni kasutuselevõtuga või hoiustamisega lihastes ja maksas. Kui tegemist on ülekaalulisusega, mis uurijate spekulatsioonide kohaselt on tugeva geneetilise tagapõhjaga ja sõltub toitumisharjumustest, siis insuliiniresistentsus hoiab ära suure veresuhkrusisalduse reguleerimise. See omakorda põhjustab haiglaslikku vere glükoosisisaldust ja suhkurtõbe. Lisaks sellele põhjustab suur glükokortikosteroidide hulk NPY koguse suurenemise, mis on otseselt seotud glükokortikosteroidide retseptorite aktiveerumisega ning kaudselt kortikotropiini vabastava teguri negatiivse tagasiside tühistamisega, mis mõjutab NPY sünteesi ja vabastamist. Samal ajal ülekaalulisust põhjustanud insuliiniresistentsuse ja leptiinretseptorite muteerumise tagajärjel on NPY aktiivsuse pärssimine tühistatud ning lõplikku toidutarbimist reguleerivad teised negatiivsed tagasisidemehhanismid. Rottide rasvumist suudeti märkimisväärselt vähendada neerupealiste või ajuripatsi eemaldamisel.

Roll toidutarbimises

Käitumisanalüüsides, mis uurivad söögiisu stimuleerimist, kasutatakse põhiliselt rotte katseobjektidena. Koostöös nende, immunoloogiliste uuringute ja in situ hübridisatsiooni uuringutega on leitud, et suurenenud NPY aktiivsus suurendab toidutarbimist. Uuringute käigus süstiti südamevatsakesse või hüpotalamusse eksogeenset NPY-d või NPY-ga sarnast ühendit, millel on samasugune afiinsus ja mis stimuleerib rakuretseptorite aktiivsust samamoodi nagu looduslikult esinev ühend, näiteks deksametasoon. 

Uuringutulemused näitasid ühehäälselt, et NPY agonistid, mis stimuleerivad NPY aktiivsust, suurendavad rottide toidutarbimist. Kontrollgrupi puhul, kus NPY aktiivsust polnud stimuleeritud, oli aga toidutarbimine tavapärane. NPY aktiivsuse mõju toidutarbimisele väljendab ka teatud NPY retseptorite (Y1 ja Y5) blokeerimine. Retseptorite tõkestamine pärsib NPY aktiivsust ja seega väheneb ka toidutarbimine. King ja teised teadlased viisid 1999. aastal läbi uuringu, mis demonstreeris NPY Y2 retseptori aktiveerimise mõju. Selgus, et Y2 retseptori aktiveerimine pärsib NPY vabastamist ja seega reguleerib toidutarbimist aktiveerumisel. Uuringu käigus süstiti kõrge selektiivsusega Y2 retseptori antagonisti BIIE0246 ARC-i (activity-regulated cytoskeleton-associated protein). Pärast BIIE0246 süsti näitas radioimmuunanalüüs, et märkimisväärne kogus NPY on vallandunud võrreldes kontrollgrupiga. Eksogeense NPY, agonistide ja antagonistide farmakoloogiline poolestusaeg on ikka veel kahtluse all, nende mõjud pole kauakestvad ja roti keha suudab reguleerida ja normaliseerida ebanormaalset NPY kogust ja seega ka toidutarbimist.

Roll stressi ja toidu vastastikuse sõltuvuse reguleerimises

Hiirte ja ahvide kohta läbiviidud uuringud näitavad, et korduv stress ning suure rasva- ja suhkrusisaldusega toit stimuleerivad neuropeptiidi Y vabastamist, mis põhjustab rasva kogunemist kõhukudedesse. Teadlased usuvad, et NPY taseme manipuleerimisega suudavad nad elimineerida rasva sealt, kus seda vaja pole, ning koguda kohta, kus rasv vajalik on.
Kõrge NPY kontsentratsioon võib olla soetud posttraumaatilisest stressihäirest taastumisega ja antud haigusele vastupanu tugevdamisega.
Samuti võib ka suurenenud NPY tase vähendada hirmule reageerimist. Seetõttu on inimestel võimalik suure pinge all paremini toime tulla.

Mõju alkoholismile

On kaks põhjust, mille põhjal võib järeldada, et NPY kaitseb alkoholismi vastu: 
 Knock-out hiirte puhul, kus NPY retseptor Y1 on eemaldatud, on alkoholitarbimine suurendatud. Lisaks on suurenenud vastupanu alkoholi rahustavatele efektidele võrreldes tavaliste hiirtega. Võib järeldada, et NPY retseptor Y1 reguleerib alkoholi manustamist. Samuti näitasid uurimistulemused, et retseptori Y2 blokeerimine vähendab alkoholitarbimist. See annab põhjust arvata, et Y2 retseptor võib olla abiks alkoholismiga võitlemises. 
 Harilik äädikakärbes omab neuropeptiidi F, mis sarnaneb neuropeptiidiga Y. Neuropeptiidi F kontsentratsioon on seksuaalselt frustreeritud isastel kärbestel vähenenud ja selle tõttu on kärbeste alkoholitarbimine suurenenud.

Ööpäevarütmi reguleerimine

1984. aastal tegid Albers ja Ferris uuringu, milles selgus, et väikeste koguste NPY süstimine hüpotalamusse muutis nende hamstrite ööpäevarütmi, kes elasid pidevalt valgustatud ruumides. Nad pakkusid välja, et NPY kui keemiline signaalikandja on oluline ööpäevarütmi väljakujunemises.

NPY retseptorid

Neuropeptiidi Y retseptorid on G-valguga seotud retseptorid, mida neuropeptiidi Y, peptiid-YY ja pankrease polüpeptiid on võimelised aktiveerima. Need retseptorid kontrollivad mitmesuguseid käitumislikke protsesse nagu söögiisu, ärevust ja ööpäevarütmi.
Aktiveeritud neuropeptiidiretseptorid vabastavad Gi-alaühiku G-valgu kolmeosaliselt kompleksist. Gi-alaühik omakorda pärsib cAMP tootmist adenosiintrifosfaadist.
Teatakse viit imetajate neuropeptiidi Y retseptori tüüpi, milleks on Y1, Y2, Y3, Y4 ja Y5. Neli neuropeptiidi Y retseptorit, mida kodeerivad erinevad geenid, on tuvastatud inimese kehas. Nendeks on Y1, Y2, Y4 ja Y5. Kõik neli võivad olla ravieesmärgiks kasutatavad, näiteks rasvumise vastu.

Viited

Virgatsained