Hexarelin : guide de recherche sur le GHRP à l'origine des études sur le récepteur de la ghrelin et la cardioprotection

⚠️ Uniquement à des fins de recherche — Cet article traite de l'hexarelin strictement en tant que composé de recherche en laboratoire. Il ne s'agit ni d'une recommandation de médicament, ni d'un guide de dosage, ni d'un avis médical. L'hexarelin ne convient pas à la consommation humaine. Il n'est pas destiné à diagnostiquer, traiter, guérir ou prévenir une quelconque maladie. Toutes les affirmations ci-dessous se rapportent à des recherches précliniques publiées, à des investigations in vitro ou à de la littérature évaluée par des pairs, citées uniquement à des fins de contexte scientifique.

Introduction

L'hexarelin est un hexapeptide synthétique appartenant à la classe plus large des peptides libérateurs d'hormone de croissance (GHRP), développés à partir de la fin des années 1970 comme sondes de faible poids moléculaire des mécanismes de sécrétion de l'hormone de croissance. Avec le GHRP-6, le GHRP-2 et l'ipamorelin, l'hexarelin a été largement utilisé en recherche pour disséquer la biologie du récepteur des sécrétagogues de l'hormone de croissance (GHSR-1a), dont le ligand endogène est la ghrelin, et plus récemment pour étudier la signalisation non médiée par le GHSR à travers le récepteur scavenger CD36 [1][2].

Pour les chercheurs travaillant en endocrinologie, en biologie cardiovasculaire, en neurosciences ou en pharmacologie des peptides, l'hexarelin est un composé outil bien caractérisé, associé à un corpus substantiel de travaux publiés couvrant plus de deux décennies. Son intérêt scientifique repose sur trois caractéristiques principales : (1) le composé est chimiquement stable et active puissamment le GHSR-1a ; (2) il présente des effets cardioprotecteurs dans des modèles précliniques d'ischémie-reperfusion qui semblent au moins en partie indépendants de la libération d'hormone de croissance ; et (3) le peptide possède des cibles de liaison au-delà du GHSR-1a, notamment une voie cardiaque spécifique médiée par le CD36 décrite dans la littérature de recherche [1][3].

Cet article passe en revue la structure de l'hexarelin, ses mécanismes d'action et les trois principaux domaines de recherche dans lesquels il a été étudié : la signalisation du récepteur de la ghrelin, la cardioprotection et la neuroprotection.

Structure moléculaire et biochimie

L'hexarelin est un hexapeptide synthétique de séquence His-D-2-methyl-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH2. Sa conception structurale illustre la stratégie de chimie médicinale des GHRP : l'introduction de D-acides aminés (D-2-methyl-Trp en position 2 et D-Phe en position 5) confère une résistance à la dégradation protéolytique par les aminopeptidases et les endopeptidases, tandis que l'amidation C-terminale protège contre les carboxypeptidases C-terminales. Ensemble, ces modifications confèrent à l'hexapeptide une stabilité métabolique nettement supérieure à celle de la ghrelin endogène.

Principales caractéristiques biochimiques :

• Petite taille (~887 Da) qui rend ce GHRP facile à synthétiser par chimie peptidique en phase solide Fmoc standard et compatible avec les voies d'administration de recherche orale, nasale, sous-cutanée ou intraveineuse dans les protocoles précliniques.
• Deux résidus tryptophane (un L-Trp naturel, un D-2-methyl-Trp) contribuent à l'absorbance UV à 280 nm, utile pour la quantification par HPLC lors de la caractérisation en recherche.
• Lysine C-terminale basique avec coiffe amide qui confère à la molécule une charge nette positive au pH physiologique et favorise l'interaction avec les surfaces réceptrices chargées négativement.
• Stabilité chimique : par rapport à la ghrelin, le composé est plus stable, n'est pas acylé (contrairement à la ghrelin, qui nécessite une O-octanoylation de Ser3 pour l'activité au GHSR-1a) et conserve une activité puissante dans une gamme plus large de conditions de conservation et d'administration [1][4].

Comme l'hexarelin ne nécessite pas de modification acyle pour activer le GHSR-1a, il constitue un outil de recherche utile pour sonder la biologie du récepteur sans les complications de la machinerie ghrelin O-acyltransférase (GOAT) qui traite la ghrelin endogène.

Mécanisme d'action dans les modèles de recherche

L'hexarelin possède deux mécanismes principaux décrits dans la littérature de recherche publiée :

1. Agonisme du GHSR-1a et libération d'hormone de croissance. Le mécanisme classique : l'hexarelin se lie au récepteur des sécrétagogues de l'hormone de croissance de type 1a (GHSR-1a) sur les somatotropes de l'hypophyse antérieure et les neurones hypothalamiques, activant la signalisation médiée par Gq, la mobilisation du calcium dépendante de l'IP3 et la sécrétion de GH en aval. Le GHSR-1a est également le récepteur endogène de la ghrelin, et la capacité de ce GHRP à imiter l'action de la ghrelin sur ce récepteur en a fait un outil de recherche largement utilisé [1][4].

Dans des préparations de recherche d'hypophyse de rat isolée, le peptide produit une libération de GH robuste et dose-dépendante, d'une puissance comparable ou supérieure à celle de la ghrelin endogène. Des recherches publiées ont utilisé ce composé pour caractériser la désensibilisation du GHSR-1a, la cinétique de signalisation et les distinctions pharmacologiques entre les GHRP et les sécrétagogues non peptidiques tels que le MK-0677 [1][5].

2. Signalisation cardiaque médiée par le CD36. Une caractéristique distinctive de ce GHRP, qui le distingue de certains autres peptides libérateurs d'hormone de croissance, est sa capacité à se lier au CD36, un récepteur scavenger exprimé dans les cardiomyocytes, les macrophages et d'autres tissus. La revue de Mao et al. de 2014 dans le Journal of Geriatric Cardiology a résumé les données montrant que le CD36 sert de récepteur cardiaque spécifique pour l'hexapeptide et médie ses effets cardioprotecteurs indépendamment du GHSR-1a et indépendamment de la libération d'hormone de croissance [1]. Ce profil de liaison à double récepteur constitue la base mécanistique de l'utilité de ce composé en recherche dans les modèles cardiovasculaires.

Parmi les autres pistes de signalisation dans la littérature de recherche sur l'hexarelin figurent :

• Phosphorylation d'Akt/glycogène synthase kinase-3β : dans un modèle de rat néonatal d'hypoxie-ischémie, le traitement par le peptide a augmenté la phosphorylation d'Akt et de GSK-3β, en corrélation avec une réduction de l'activité de la caspase-3 et une diminution des lésions cérébrales [7]. Cette voie est largement considérée comme un axe de signalisation pro-survie canonique.
• Modulation de la signalisation IL-1 : dans des recherches sur l'I/R cardiaque chez le rat, le composé a régulé à la baisse l'expression de l'IL-1β et à la hausse l'expression de l'IL-1Ra dans le myocarde soumis à l'I/R, ces effets étant bloqués par l'antagoniste du GHSR-1a [D-Lys3]-GHRP-6, ce qui indique une composante de modulation inflammatoire dépendante du GHSR-1a [9].
• Régulation à la hausse de PTEN et suppression d'Akt/mTOR : dans un modèle de rat d'insuffisance cardiaque induite par ligature de l'artère coronaire, le traitement chronique par ce GHRP a régulé à la hausse PTEN et à la baisse la voie de signalisation Akt/mTOR, améliorant la fonction ventriculaire gauche et réduisant le stress oxydatif [10].
• Modulation de l'autophagie : dans des recherches sur l'hypertrophie induite par l'angiotensine II dans des cardiomyocytes H9C2, le composé a renforcé l'autophagie par suppression de la signalisation mTOR, et l'effet protecteur a été aboli par l'inhibiteur d'autophagie 3-méthyladénine [11].
• Préservation de la prostacycline (PGI2) : des recherches cardiaques précoces ont rapporté que l'hexapeptide prévenait la chute de la libération de prostacycline dans des cœurs de rat isolés et perfusés soumis à l'I/R, apportant une composante de protection vasculaire au phénotype cardioprotecteur [4].

Principaux domaines de recherche

1. Recherche sur le récepteur de la ghrelin (GHSR-1a)

Ce peptide libérateur d'hormone de croissance est un composé de recherche de référence pour la biologie du GHSR-1a depuis le clonage et la caractérisation du récepteur à la fin des années 1990. Son utilité découle de sa stabilité chimique, de sa forte affinité pour le récepteur et de sa pharmacologie bien définie. Les applications de recherche comprennent :

• Caractérisation de l'expression et de la distribution du GHSR-1a à travers le complexe hypothalamo-hypophysaire et les tissus périphériques. L'observation selon laquelle le GHSR-1a est exprimé dans le tissu cardiovasculaire a conduit à l'exploration des actions cardiaques directes du peptide [1].
• Dissection pharmacologique de la signalisation du récepteur en utilisant le composé aux côtés d'antagonistes tels que [D-Lys3]-GHRP-6 pour distinguer les effets dépendants du GHSR-1a de ceux qui en sont indépendants [9].
• Études comparatives des GHRP examinant les différences entre cet hexapeptide, le GHRP-6, le GHRP-2, l'ipamorelin et le sécrétagogue non peptidique MK-0677 quant à leur capacité à activer les populations de récepteurs cardiaques par rapport aux populations hypophysaires [4][5][8].
• Recherche sur la régulation par rétroaction utilisant le composé pour sonder la pulsatilité de la GH, la rétroaction négative de l'IGF-1 et l'interaction de la signalisation du GHSR-1a avec les signaux de la GHRH et de la somatostatine.

La revue clinique et expérimentale de 1999 par Svensson et Bengtsson a résumé les premières recherches humaines et précliniques sur ce GHRP, notamment ses effets sur la sécrétion de GH, la composition corporelle dans des cohortes de recherche et le catabolisme induit par le régime alimentaire chez des volontaires de recherche en bonne santé — apportant un contexte historique au domaine [5].

2. Recherche sur la cardioprotection

Le domaine de recherche sur la cardioprotection est sans doute celui où ce GHRP a apporté sa contribution la plus distinctive. Plusieurs groupes de recherche indépendants ont rapporté que le composé protège les cardiomyocytes et les cœurs entiers des lésions d'ischémie-reperfusion dans des modèles précliniques.

Une étude fondatrice de 1999 de Locatelli et ses collègues a démontré que les effets cardioprotecteurs du peptide chez des rats hypophysectomisés étaient indépendants de la libération d'hormone de croissance, établissant le caractère indépendant de la GH du phénotype cardiaque [3]. Cette découverte était importante sur le plan mécanistique, car elle séparait les actions cardiaques de l'hexarelin de son action somatotrope classique et a motivé la recherche de récepteurs cardiaques non GHSR, qui a finalement identifié le CD36 comme la cible pertinente [1].

Les recherches ultérieures sur la cardioprotection ont rapporté :

• Une réduction de la taille de l'infarctus dans des cœurs de rat isolés en travail soumis à une ischémie suivie d'une reperfusion, le composé produisant une protection mesurable partiellement bloquée par la chélérythrine, un inhibiteur de la protéine kinase C [4].
• La protection des cardiomyocytes H9c2 contre la mort cellulaire induite par la doxorubicine via la liaison spécifique de GHS peptidyliques et l'inhibition de la fragmentation de l'ADN, fournissant un modèle sur lignée cellulaire de la cardioprotection anti-apoptotique du peptide [8].
• Une amélioration de la fonction ventriculaire gauche chez des rats présentant une lésion d'I/R induite in vivo par ligature coronaire, ce GHRP étant rapporté comme améliorant la fonction systolique, réduisant la production de malondialdéhyde et augmentant la survie des cardiomyocytes [9].
• Un bénéfice fonctionnel à long terme d'une dose orale unique administrée 30 minutes après un infarctus du myocarde dans un modèle murin, avec une fraction d'éjection plus élevée, des rapports de poids pulmonaire plus faibles et des modifications de l'équilibre autonome rapportés en phase chronique [6].
• Des effets anti-hypertrophiques via le renforcement de l'autophagie dans des cellules H9C2 stimulées par l'Ang II [11].
• Une amélioration de l'insuffisance cardiaque via la régulation à la hausse de PTEN et la suppression de la voie Akt/mTOR dans un modèle de rat d'insuffisance cardiaque induite par CAL [10].

Ensemble, ces rapports établissent le composé comme l'un des outils de recherche cardioprotecteurs peptidiques les plus minutieusement caractérisés, avec des études mécanistiques couvrant la signalisation (Akt, PKC, mTOR, PTEN), l'inflammation (IL-1), l'autophagie et les voies du stress oxydatif.

3. Recherche sur la neuroprotection

Un corpus de recherche plus restreint mais notable a examiné les effets du composé sur le système nerveux central. L'étude de Brywe et al. de 2005 a examiné le peptide dans un modèle de rat néonatal d'hypoxie-ischémie (ligature carotidienne unilatérale plus exposition à 7.7% d'oxygène) [7]. L'administration intracérébroventriculaire directement après l'insulte hypoxique-ischémique a été rapportée comme réduisant les lésions cérébrales par rapport au véhicule, avec une réduction des lésions dans le cortex cérébral, l'hippocampe et le thalamus, mais pas dans le striatum [7]. L'effet cérébroprotecteur s'est accompagné d'une réduction de l'activité de la caspase-3 et d'une augmentation de la phosphorylation d'Akt et de GSK-3β, tandis que la signalisation ERK n'était pas affectée.

Il s'agissait du premier rapport publié d'une action neuroprotectrice centrale pour ce GHRP, et il fournit un modèle pour les chercheurs intéressés par le préconditionnement à base de peptides ou les interventions post-insulte dans la recherche sur le cerveau hypoxique-ischémique.

Stabilité, conservation et manipulation en laboratoire

Ce GHRP est un peptide synthétique stable, relativement tolérant dans le cadre du laboratoire :

• Forme lyophilisée : stable à -20°C ou -80°C pour une conservation de recherche à long terme. Une conservation à court terme à 2-8°C est acceptable pour les flacons non ouverts.
• Reconstitution : l'eau stérile ou une solution saline à 0.9% sont des solvants de reconstitution de recherche standard. L'eau bactériostatique est également utilisée dans certains protocoles de recherche. La teneur en D-acides aminés du peptide et l'amide C-terminal lui confèrent une robustesse sur une large gamme de pH, bien qu'un pH neutre (6-8) soit préféré pour une durée de conservation maximale.
• Stabilité après reconstitution : le composé reconstitué est stable pendant plusieurs jours à 2-8°C et pendant des périodes prolongées à -20°C lorsqu'il est réparti en aliquotes pour éviter les cycles de congélation-décongélation.
• Caractérisation par HPLC et MS : le contrôle qualité analytique standard du peptide de qualité recherche comprend la pureté par HPLC en phase inverse (≥95%) et la confirmation par spectrométrie de masse de la masse attendue de l'hexapeptide (~887 Da).
• Voies d'administration dans la recherche publiée : les voies sous-cutanée, intraveineuse, intrapéritonéale, intracérébroventriculaire et orale ont toutes été utilisées dans les protocoles de recherche précliniques [3][6][7]. La biodisponibilité varie sensiblement selon les voies, et les plans de recherche doivent préciser la voie et la justification de la gamme de doses.
• Sensibilité à la lumière et à l'air : comme pour la plupart des peptides contenant des résidus aromatiques, les flacons ambrés et la conservation sous atmosphère inerte améliorent la stabilité de recherche à long terme.

Considérations et limites de la recherche

Effets dépendants de la GH ou indépendants de la GH. Comme les actions du composé au niveau de l'hypophyse libèrent de la GH, de nombreux effets en aval (par ex. élévation de l'IGF-1, effets anabolisants) peuvent être médiés indirectement. Séparer les effets périphériques directs des effets médiés par la GH nécessite des témoins hypophysectomisés ou des groupes de comparaison appariés recevant de la GH exogène [3].

Sélectivité du récepteur. Ce GHRP n'est pas un agoniste sélectif du GHSR-1a. Sa liaison supplémentaire au CD36 et potentiellement à d'autres récepteurs implique que les résultats expérimentaux nécessitent une interprétation mécanistique prudente, et les chercheurs devraient inclure des antagonistes du GHSR-1a ([D-Lys3]-GHRP-6) ou des témoins CD36-knockout lorsque la spécificité mécanistique est importante [1][9].

Différences entre espèces dans l'expression des récepteurs cardiaques. Les profils d'expression du GHSR-1a et du CD36 diffèrent selon les espèces, et l'extrapolation de la recherche sur les rongeurs à d'autres espèces ou aux tissus humains doit être abordée avec prudence.

Tachyphylaxie. L'administration répétée de GHRP peut produire une désensibilisation de la réponse de la GH dans les modèles de recherche ; les expériences à dosage chronique devraient donc inclure une quantification de la réponse au fil du temps.

Effets sur le cortisol et la prolactine. Dans certaines populations de recherche, les peptides libérateurs d'hormone de croissance, y compris ce composé, ont été rapportés comme élevant modestement le cortisol et la prolactine en même temps que la GH. Les chercheurs mesurant des critères spécifiques de la GH devraient inclure ces hormones comme témoins.

Réserves relatives à la translation. La plupart des recherches sur la cardioprotection ont été menées dans des modèles précliniques chez le rongeur, et l'extrapolation à la recherche cardiovasculaire humaine requiert les réserves habituelles concernant les différences entre espèces dans la biologie des récepteurs, la tolérance à l'ischémie et les mécanismes de lésion de reperfusion.

Questions fréquentes de recherche

Q1 : comment l'hexarelin se compare-t-il à la ghrelin dans les applications de recherche ?
L'hexarelin et la ghrelin sont tous deux des agonistes du GHSR-1a, mais le premier est chimiquement plus stable et ne nécessite pas l'octanoylation de Ser3 qui est essentielle à l'activité de la ghrelin au GHSR-1a. Dans les applications de recherche où l'activation du GHSR-1a doit être sondée sans la biologie confondante de l'enzyme ghrelin-O-acyltransférase (GOAT), cet hexapeptide est souvent préféré. En recherche cardiaque spécifiquement, les deux composés ont été rapportés comme protégeant contre les lésions d'I/R, mais le composé possède un mécanisme médié par le CD36 plus minutieusement caractérisé [1][4].

Q2 : l'hexarelin est-il sélectif du GHSR-1a ?
Non. Bien que ce GHRP soit un agoniste puissant du GHSR-1a, des recherches publiées ont établi qu'il se lie également au CD36 dans le tissu cardiaque, et cette interaction non GHSR médie au moins une partie de son phénotype cardioprotecteur [1]. Les chercheurs intéressés par un agonisme pur du GHSR-1a dans des contextes de recherche cardiaque devraient envisager l'utilisation complémentaire d'agonistes plus sélectifs.

Q3 : quelles voies d'administration sont utilisées dans la recherche préclinique sur l'hexarelin ?
Les recherches publiées chez le rongeur ont employé l'administration sous-cutanée dans les études de cardioprotection [3][9], l'administration intracérébroventriculaire unique dans la recherche en neuroprotection néonatale [7] et l'administration orale dans certains protocoles [6]. La voie et l'exposition sont déterminées par la question de recherche ; rien ici ne représente une recommandation pour un usage humain.

Q4 : l'hexarelin peut-il être utilisé in vitro pour étudier la biologie des cardiomyocytes ?
Oui. Les lignées cellulaires H9c2 (cardiomyoblaste de rat) et C2C12 (myoblaste de souris) ont été largement utilisées dans ce domaine de recherche. Les concentrations publiées en culture cellulaire vont du nanomolaire au micromolaire faible, selon le critère d'évaluation. Des sites de liaison spécifiques du composé (études par traceur radiomarqué) ont été caractérisés dans ces lignées cellulaires [8][11].

Q5 : quel est le meilleur panel de critères d'évaluation pour la recherche en cardioprotection avec ce GHRP ?
Les recherches publiées combinent généralement des mesures fonctionnelles (fraction d'éjection ventriculaire gauche, raccourcissement fractionnaire, pression de perfusion coronaire), des marqueurs biochimiques (malondialdéhyde, créatine kinase, troponine), des tests de viabilité cellulaire (coloration au TTC pour la taille de l'infarctus, TUNEL pour l'apoptose) et des lectures de voies de signalisation (phosphorylation d'Akt, GSK-3β, mTOR, PTEN) [4][7][9][10]. La combinaison spécifique dépend de la question de recherche et de l'instrumentation disponible.

Références

Selon PubMed, les articles évalués par des pairs suivants ont été utilisés comme sources primaires de cette synthèse de recherche. Des liens DOI sont fournis lorsqu'ils sont disponibles.

1. Mao Y, Tokudome T, Kishimoto I. The cardiovascular action of hexarelin. J Geriatr Cardiol. 2014;11(3):253-8. PMID: 25278975. PMC full text
2. Cao JM, Ong H, Chen C. Effects of ghrelin and synthetic GH secretagogues on the cardiovascular system. Trends Endocrinol Metab. 2006;17(1):13-8. PMID: 16309920. DOI
3. Locatelli V, Rossoni G, Schweiger F, et al. Growth hormone-independent cardioprotective effects of hexarelin in the rat. Endocrinology. 1999;140(9):4024-31. PMID: 10465272. DOI
4. Frascarelli S, Ghelardoni S, Ronca-Testoni S, Zucchi R. Effect of ghrelin and synthetic growth hormone secretagogues in normal and ischemic rat heart. Basic Res Cardiol. 2003;98(6):401-5. PMID: 14556085. DOI
5. Svensson JA, Bengtsson B. Clinical and experimental effects of growth hormone secretagogues on various organ systems. Horm Res. 1999;51 Suppl 3:16-20. PMID: 10592439. DOI
6. Mao Y, Tokudome T, Kishimoto I, et al. One dose of oral hexarelin protects chronic cardiac function after myocardial infarction. Peptides. 2014;56:156-62. PMID: 24747279. DOI
7. Brywe KG, Leverin AL, Gustavsson M, et al. Growth hormone-releasing peptide hexarelin reduces neonatal brain injury and alters Akt/glycogen synthase kinase-3beta phosphorylation. Endocrinology. 2005;146(11):4665-72. PMID: 16081643. DOI
8. Filigheddu N, Fubini A, Baldanzi G, et al. Hexarelin protects H9c2 cardiomyocytes from doxorubicin-induced cell death. Endocrine. 2001;14(1):113-9. PMID: 11322493. DOI
9. Huang J, Li Y, Zhang J, Liu Y, Lu Q. The Growth Hormone Secretagogue Hexarelin Protects Rat Cardiomyocytes From in vivo Ischemia/Reperfusion Injury Through Interleukin-1 Signaling Pathway. Int Heart J. 2017;58(2):257-263. PMID: 28321024. DOI
10. Agbo E, Liu D, Li M, et al. Modulation of PTEN by hexarelin attenuates coronary artery ligation-induced heart failure in rats. Turk J Med Sci. 2019;49(3):945-958. PMID: 31091855. DOI
11. Agbo E, Li MX, Wang YQ, et al. Hexarelin protects cardiac H9C2 cells from angiotensin II-induced hypertrophy via the regulation of autophagy. Pharmazie. 2019;74(8):485-491. PMID: 31526442. DOI

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