Autor: admin

Główny psychoaktywny fitokannabinoid występujący w konopiach, czyli Δ9-tetrahydrokannabinol (THC), wywiera większość swoich efektów farmakologicznych poprzez dwa receptory kannabinoidowe, określane jako CB1 i CB2. Odkrycie tych receptorów, związanych funkcjonalnie z różnymi efektami biologicznymi THC, oraz późniejszy rozwój kannabinoidów syntetycznych, doprowadziły do odkrycia endogennego układu kannabinoidowego (endokannabinoidowego). Ten system składa się z endogennych ligandów lipidowych, takich jak N-arachidonoyletanoloamina (anandamid; AEA) i 2-arachidonoylglicerol (2-AG), ich enzymów biosyntetycznych i degradacyjnych, oraz receptorów CB1 i CB2, które aktywują. Endokannabinoidy zostały zidentyfikowane w komórkach układu immunologicznego, takich jak monocyty, makrofagi, bazofile, limfocyty i komórki dendrytyczne, i są uważane za enzymatycznie produkowane i uwalniane „na żądanie” w sposób podobny do eikozanoidów. Obecnie uznaje się, że inne fitokannabinoidy, takie jak kannabidiol (CBD) i kannabinol (CBN), mogą zmieniać funkcjonalność układu immunologicznego. Niniejsze specjalne wydanie Journal of Neuroimmune Pharmacology (JNIP) prezentuje zbiór nowatorskich badań oryginalnych oraz przeglądów dotyczących medycznych implikacji fitokannabinoidów i układu endokannabinoidowego. Celem tego specjalnego wydania jest dostarczenie bezstronnej oceny stanu badań związanych z tym tematem, autorstwa wiodących badaczy w dziedzinie. Omówione są potencjalne niepożądane skutki, jak również korzystne zastosowania marihuany, jej składu fitokannabinoidowego i syntetyzowanych analogów kannabinoidów. Ponadto, poruszono rolę układu endokannabinoidowego i podejścia do jego manipulacji w leczeniu wybranych procesów chorobowych u ludzi.

źródło: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4469415/

System endokannabinoidowy jest obecnie definiowany jako zespół dwóch receptorów sprzężonych z białkiem G i zawierających siedem domen transbłonowych dla Δ9-tetrahydrokannabinolu (ale nie dla większości innych kannabinoidów roślinnych lub fitokannabinoidów) – receptor kannabinoidowy typu 1 (CB1R) i receptor kannabinoidowy typu 2 (CB2R); ich dwóch najbardziej zbadanych endogennych ligandów, „endokannabinoidów” N-arachidonoyletanoloaminy (anandamidu) i 2-arachidonoylglicerolu (2-AG); oraz enzymów odpowiedzialnych za metabolizm endokannabinoidów. Jednak anandamid i 2-AG, a także fitokannabinoidy, mają więcej molekularnych celów niż tylko CB1R i CB2R. Ponadto endokannabinoidy, podobnie jak większość innych mediatorów lipidowych, posiadają więcej niż jedną ścieżkę biosyntezy i degradacji oraz enzymy, które często dzielą z „endokannabinoidopodobnymi” mediatorami, które mogą lub nie muszą oddziaływać z tymi samymi białkami co Δ9-tetrahydrokannabinol i inne fitokannabinoidy. W niektórych przypadkach te ścieżki degradacji i enzymy prowadzą do molekuł, które nie są biernymi i zamiast tego oddziałują z innymi receptorami. Wreszcie, niektóre z enzymów metabolicznych mogą również uczestniczyć w chemicznej modyfikacji molekuł, które mają niewiele wspólnego z celami endokannabinoidowymi i kannabinoidowymi. Tutaj przedstawiamy przegląd całego świata ligandów, receptorów i enzymów, prawdziwego „endokannabinoidomu”, odkrytego po sklonowaniu CB1R i CB2R oraz zidentyfikowaniu anandamidu i 2-AG, oraz jego interakcji z fitokannabinoidami.

źródło: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4604172/

W ostatnich latach badania nad konopią i jej składnikami, czyli fytokannabinoidami, znacząco wzrosły, zwłaszcza w kontekście potencjalnego zastosowania nowoczesnych fitochemicznych związków konopi w leczeniu różnorodnych chorób związanych z neurodegeneracją i otępieniem, takich jak choroba Alzheimera (AD), choroba Parkinsona (PD) i choroba Huntingtona (HD). Do tej pory te choroby neurologiczne głównie były leczone metodami mającymi na celu łagodzenie objawów. Jednak w obliczu starzejącej się populacji na całym świecie, poszukiwanie bardziej skutecznych i modyfikujących przebieg choroby leków, które mogłyby opóźnić lub złagodzić postęp choroby, staje się niezwykle ważne. W tym kontekście niniejsza recenzja ma na celu przedstawienie najnowszych osiągnięć w badaniach nad kannabinoidami i nowymi kandydatami na leki oparte na kannabinoidach, które emergują jako nowoczesne i obiecujące alternatywy w dziedzinie rozwoju leków i innowacji w terapii wielu chorób, zwłaszcza tych związanych z zaburzeniami i upośledzeniem ośrodkowego układu nerwowego (CNS).

źródło: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8206465/

Odporność na antybiotyki zagraża zrównoważonemu funkcjonowaniu współczesnej medycyny, która w dużej mierze zależy od skutecznej profilaktyki i leczenia infekcji bakteryjnych. Niestety, w przypadku bakterii Gram-ujemnych szczególnie brakuje nowych terapeutyków w fazie klinicznej. Przedstawiamy teraz szczegółową ocenę aktywności przeciwbakteryjnej kannabidiolu, głównego niereaktywnego psychoaktywnie składnika konopi. Potwierdzamy wcześniejsze doniesienia dotyczące aktywności wobec bakterii Gram-dodatnich i poszerzamy zakres badanych patogenów, w tym wysoce opornych szczepów Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae i Clostridioides difficile. Nasze wyniki dowodzą, że kannabidiol wykazuje doskonałą aktywność wobec biofilmów, ma niewielką skłonność do wywoływania oporności i wykazuje skuteczność w warunkach in vivo. Badania nad wieloma mechanizmami działania wskazują na zakłócanie błony jako główny mechanizm kannabidiolu. Co ważne, raportujemy teraz po raz pierwszy, że kannabidiol może selektywnie zabijać podzbiór bakterii Gram-ujemnych, w tym patogena zaliczanego do kategorii „zagrożenia pilnego” – Neisseria gonorrhoeae. Studia nad związkami strukturalnymi wykazują potencjał rozwinięcia analogów kannabidiolu jako nowej, bardzo potrzebnej klasy antybiotyków.

Bakterie stają się coraz bardziej oporne na antybiotyki, co doprowadziło do tego, że amerykańskie Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC) stwierdziły w raporcie z 2019 r., że musimy „przestać mówić o nadchodzącej erze poantybiotykowej — ona już nadeszła” ¹ . Ta „era poantybiotykowa” oznacza, że ​​miliony ludzi, u których występuje zwiększone ryzyko infekcji z powodu operacji, leczenia raka, przeszczepu narządów, dializy nerek lub przewlekłych schorzeń, takich jak cukrzyca, stają w obliczu potencjalnie nieuleczalnej choroby. Niestety, niekorzystna ekonomia rozwoju antybiotyków ^{2 , 3 , 4} oznacza, że ​​prawie wszystkie duże firmy farmaceutyczne porzuciły badania nad antybiotykami i postawiły mniejsze firmy biotechnologiczne w niepewnej sytuacji finansowej, pozostawiając niewiele nowych terapii w fazie badań klinicznych ^{5 , 6 , 7} . Dotyczy to w szczególności zakażeń bakteriami Gram-ujemnymi, w przypadku których od lat 60. XX wieku nie odkryto praktycznie żadnych nowych klas cząsteczek ani nie zatwierdzono ich do stosowania klinicznego, ale potrzebujemy również lepszych terapii w przypadku zakażeń bakteriami Gram-dodatnimi, ponieważ oporne zakażenia bakteriami Gram-dodatnimi nadal powodują znaczną śmiertelność ¹ .

Kannabidiol (CBD), główny niepsychoaktywny składnik rośliny konopi, jest małą cząsteczką (masa cząsteczkowa 314 Da) fitokannabinoidu składającą się z pentylowo-podstawionej bis-fenolowej grupy aromatycznej (pentylorezorcyna) połączonej z alkilo-podstawionym cykloheksenowym układem pierścieni terpenowych (rys.  1a ). Jest to jeden z ponad 100 kannabinoidów, które można wyekstrahować z rośliny Cannabis sativa L., z których wiele wykazało biologiczną aktywność ⁸ . CBD został po raz pierwszy wyizolowany z Minnesota Wild Hemp w 1940 r. ⁹ , ale jego struktura nie została w pełni wyjaśniona aż do 1963 r. ¹⁰ . CBD ma dość niezwykłą polifarmakologię i był szeroko testowany pod kątem różnych wskazań chorobowych. Badania kliniczne kannabinoidów badały redukcję nudności i wymiotów wywołanych chemioterapią, stymulację apetytu w przypadku HIV/AIDS oraz leczenie przewlekłego bólu, spastyczności spowodowanej stwardnieniem rozsianym lub paraplegią, depresji, zaburzeń lękowych, zaburzeń snu, psychozy, jaskry i zespołu Tourette’a ¹¹ . CBD ma właściwości przeciwzapalne ¹² i neuroprotekcyjne ¹³ . Wysoce oczyszczona płynna formuła CBD na bazie oleju (Epidiolex® w USA i Epidyolex w Unii Europejskiej [UE]) została zatwierdzona w 2018 r. przez Agencję Żywności i Leków (FDA), a w 2019 r. przez Europejską Agencję Leków (EMA) do doustnego leczenia dwóch zaburzeń padaczkowych, zespołu Draveta i zespołu Lennoxa-Gastauta ^{14 , 15 , 16} . Jednak nieuregulowane produkty zawierające olej CBD są również powszechnie stosowane przez ogół społeczeństwa, co budzi szereg obaw dotyczących ich legalności, jakości i bezpieczeństwa, ¹⁷ zwłaszcza u dzieci , ¹⁸ gdzie CBD stosowano w leczeniu zespołu Draveta przed oficjalnym zatwierdzeniem klinicznym, ¹⁹ .

Wśród wielu zgłaszanych właściwości farmakologicznych CBD znajduje się aktywność przeciwdrobnoustrojowa, przy czym publikacja van Klingerena i dziesięciu Hamów z 1976 r. ²⁰ zgłosiła minimalne stężenia hamujące (MIC) zarówno dla oczyszczonego wyekstrahowanego CBD, jak i Δ ⁹ -tetrahydrokannabinolu (THC) w zakresie 1–5 μg mL ⁻¹ dla gronkowców Gram-dodatnich i paciorkowców. Oba kannabinoidy zostały w dużej mierze inaktywowane w mediach zawierających 4% surowicy (MIC 50 μg mL ⁻¹ ) i nie wykazały aktywności przeciwko bakteriom Gram-ujemnym Escherichia coli , Salmonella Typhi lub Proteus vulgaris (MIC >100 μg mL ⁻¹ ). Wiele wcześniejszych ²¹ i późniejszych ²² publikacji donosiło o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych ekstraktów z konopi, w przeciwieństwie do oczyszczonych związków. Początkowy opis aktywności przeciwbakteryjnej CBD wydaje się być w dużej mierze ignorowany aż do 2008 r., kiedy to nowy raport23 ^ocenił siłę działania wszystkich pięciu głównych kannabinoidów (CBD, kannabichromenu [CBC], kannabigerolu [CBG], THC i kannabinolu [CBN]) przeciwko sześciu szczepom gronkowca złocistego opornego na metycylinę (MRSA) o obecnym znaczeniu klinicznym: wszystkie wykazały wartości MIC w zakresie 0,5–2 μg mL ⁻¹ . Przetestowano również szereg pochodnych syntetycznych. Niedawny raport dostarczył dodatkowej charakterystyki przeciwdrobnoustrojowej ^CBG24 .

CBD przechodzi badania kliniczne fazy 2 w miejscowym leczeniu trądziku (NCT03573518) i atopowego zapalenia skóry (NCT03824405), w oparciu o jego zgłoszone właściwości przeciwzapalne. Biorąc pod uwagę, że obie choroby skóry są również związane z infekcjami bakteryjnymi, chcieliśmy przeprowadzić bardziej szczegółowe badanie właściwości przeciwdrobnoustrojowych CBD. Kluczową różnicą tych bieżących badań jest to, że opierają się one na syntetycznym CBD, a nie na oczyszczonym ekstrahowanym CBD stosowanym w poprzednich raportach, co pozwala uniknąć potencjalnej zmienności między partiami z powodu różnych źródeł roślinnych, co może prowadzić do zniekształcenia wyników z powodu drobnych, ale potencjalnie silnych zanieczyszczeń pochodzenia biologicznego. Nasze badania wykazują, że CBD ma stałą aktywność przeciwko szerokiej gamie bakterii Gram-dodatnich, w tym różnym szczepom opornym na leki. Co intrygujące, aktywność ta obejmuje niewielki podzbiór bakterii Gram-ujemnych, w tym patogeny budzące obawy, takie jak Neisseria gonorrhoeae . Wstępne badania zależności struktura-aktywność wskazują, że istnieje możliwość udoskonalenia właściwości antybiotycznych CBD, przy czym konieczne są dalsze badania w celu opracowania analogów wykazujących ogólnoustrojową aktywność in vivo.

źródło: https://www.nature.com/articles/s42003-020-01530-y

W badaniach nad zdolnościami antyoksydacyjnymi substancji chemicznych, takich jak CBG, CBD, Δ9-THC, CBN, CBGA, CBDA i Δ9-THCA, zbadano ich potencjały antyoksydacyjne oraz ich zdolność do ingerencji w procesy antyoksydacyjne.

CBG, CBD, Δ9-THC, CBN, CBGA, CBDA i Δ9-THCA są badane pod kątem ich roli jako substancje antyoksydacyjne, co oznacza, że ​​mogą one pomagać w neutralizacji działania wolnych rodników i ochronie komórek przed stresem oksydacyjnym. Badania koncentrują się również na tym, w jaki sposób te związki mogą interweniować w mechanizmy antyoksydacyjne, co może wpływać na zdolność organizmu do radzenia sobie z stresem oksydacyjnym i utrzymania równowagi redoks w komórkach.

W kontekście zdrowia i potencjalnych korzyści terapeutycznych, związki te, znalezione w konopiach, zdają się mieć potencjał nie tylko jako kannabinoidy wpływające na układ endokannabinoidowy, ale także jako substancje antyoksydacyjne, które mogą wpływać na ogólną ochronę komórkową przed stresem oksydacyjnym.

Pozytywne działanie niektórych kannabinoidów w leczeniu i profilaktyce różnorodnych chorób związanych z utlenianiem oraz rosnąca popularność suplementów zawierających kannabinoidy, głównie oleje kannabinoidowe (np. olej CBD, olej CBG), w samodzielnym leczeniu ludzi, powodują rosnące zainteresowanie właściwościami antyoksydacyjnymi tych związków, zwłaszcza tych, które nie wykazują efektów psychoaktywnych. W niniejszym artykule przedstawiamy aktywność antyoksydacyjną kannabigerolu (CBG), kannabidiolu (CBD), Δ9-tetrahydrokannabinolu (Δ9-THC), kannabinolu (CBN), kwasu kannabigerolowego (CBGA), kwasu kannabidiolowego (CBDA) i Δ9-tetrahydrokannabinolowego (Δ9-THCA), oszacowaną za pomocą metod spektrofotometrycznych: ABTS, DPPH, ORAC, beta-karotenu, CUPRAC i FRAP.

Przedstawione dane potwierdzają, że wszystkie badane kannabinoidy wykazują aktywność antyoksydacyjną, manifestującą się w zdolności do neutralizacji wolnych rodników, zapobieganiu procesowi utleniania i redukcji jonów metalu. Choć intensywność tych działań nie jest taka sama dla poszczególnych kannabinoidów, jest porównywalna dla wszystkich z nich z witaminą E.

źródło: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33964342/

Do odkrycia roślinnych ligandów dla białka kolca SARS-CoV-2 wykorzystano technikę selekcji afinicznej w połączeniu z masową spektrometrią. Kwas kanabinoidowy z konopi (Cannabis sativa) okazał się ligandem allosterycznym i ortosterycznym, wykazującym afinność w zakresie mikromoli do białka kolca. W badaniach neutralizacji wirusa kwas kannabigerolowy i kwas kannabidiolowy zapobiegły zakażeniu komórek nabłonkowych ludzi przez pseudowirus wyrażający białko kolca SARS-CoV-2 oraz uniemożliwiły wejście żywego SARS-CoV-2 do komórek. Co ważne, kwas kannabigerolowy i kwas kannabidiolowy były równie skuteczne wobec wariantu alfa SARS-CoV-2 B.1.1.7 i wariantu beta B.1.351. Te kannabinoidy, dostępne do podawania doustnego i o długiej historii bezpiecznego stosowania u ludzi, zarówno izolowane, jak i w ekstraktach konopnych, mają potencjał zarówno w zapobieganiu, jak i leczeniu zakażenia przez SARS-CoV-2.

Koronawirus ciężkiego ostrego zespołu oddechowego 2 (SARS-CoV-2) jest odpowiedzialny za chorobę koronawirusową 2019 (COVID-19), pandemię, która ogarnęła świat w ciągu ostatnich lat. SARS-CoV-2, związany z koronawirusem związanym z ciężkim ostrym zespołem oddechowym (SARS-CoV), to siódmy gatunek koronawirusa znany jako zagrażający ludzi. Te koronawirusy, do których należą SARS-CoV, 229E, NL63, OC43, HKU1 i MERS-CoV, wywołują różne objawy, począwszy od zwykłego przeziębienia aż po bardziej poważne patologie. Do tej pory zidentyfikowano niewiele terapii, które blokują replikację SARS-CoV-2 i produkcję wirusa.

źródło: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jnatprod.1c00946#

Zastosowania terapeutyczne konopi i kannabinoidów stanowią coraz bardziej zauważalny temat w miarę dalszego dekryminalizowania i legalizacji tych produktów. Ograniczona liczba związków kannabinoidowych została zatwierdzona do stosowania w określonych warunkach. Jednakże obecna rola kannabinoidów w leczeniu schorzeń dermatologicznych pozostaje jeszcze do zdefiniowania. Przeprowadziliśmy przegląd dostępnej literatury, aby określić zastosowania kannabinoidów w terapii różnych chorób skórnych. Po przeprowadzeniu analizy stwierdziliśmy, że produkty zawierające kannabinoidy mają potencjał leczenia różnorodnych schorzeń skórnych, takich jak trądzik pospolity, alergiczne zapalenie skóry, wyprysk suchy, atopowe zapalenie skóry, trądzik odwrócony, mięsak Kaposiego, świąd, łuszczyca, rak skóry i manifestacje skórne układowego stwardnienia. Jednak większość dostępnych danych dotyczących tych związków pochodzi z badań przedklinicznych, a brakuje wysokiej jakości badań klinicznych, losowo kontrolowanych, oceniających ich skutki. Kannabinoidy wykazały pewne obiecujące właściwości terapeutyczne w leczeniu różnych chorób skórnych.

źródło: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30142706

System endokannabinoidowy (ECS) reguluje wiele procesów fizjologicznych, w tym wzrost i różnicowanie komórek skóry. W badaniu skoncentrowaliśmy się na wpływie głównego niepsychotropowego fitokannabinoidu z Cannabis sativa, (-)-kannabidiolu (CBD), na funkcję ludzkich gruczołów łojowych i ustaliliśmy, że CBD działa jako bardzo skuteczny środek sebostatyczny. Podanie CBD do hodowanych ludzkich sebocytów i hodowli skóry ludzkiej hamowało lipogeniczne działania różnych związków, w tym kwasu arachidonowego oraz kombinacji kwasu linolowego i testosteronu, a także hamowało proliferację sebocytów poprzez aktywację kanałów jonowych transient receptor potential vanilloid-4 (TRPV4). Aktywacja TRPV4 zakłócała szlak ERK1/2 MAPK, prowadzący do lipogenezy, i skutkowała obniżeniem poziomu białka nuclear receptor interacting protein-1 (NRIP1), wpływającego na metabolizm glukozy i lipidów, tym samym hamując lipogenezę sebocytów. CBD wykazywało także kompleksowe działania przeciwzapalne, związane z adenosynowym receptorem A2a (A2a adenosine receptor), prowadząc do regulacji tribbles homolog 3 (TRIB3) oraz hamowania sygnalizacji NF-κB. W sumie nasze wyniki sugerują, że ze względu na łączne efekty lipostatyczne, antyproliferacyjne i przeciwzapalne, CBD ma potencjał jako obiecujący środek terapeutyczny w leczeniu trądziku pospolitego.

Trądzik pospolity to najczęstsza choroba skóry u ludzi, wpływająca na jakość życia milionów osób na całym świecie. Pomimo bohaterskich wysiłków w dziedzinie podstawowych i stosowanych badań, nadal brakuje jednoznacznie skutecznych środków przeciwtączycowych, które skierowane są na wieloetapowe procesy patogenetyczne trądziku (nadprodukcję sebum, niekontrolowaną proliferację sebocytów, stan zapalny) i dodatkowo posiadają korzystne profile skutków ubocznych (1, 2). Badania prowadzone w ciągu ostatnich dwóch dziesięcioleci jednoznacznie potwierdziły, że ludzki organizm wyraża receptory zdolne do specyficznego wiązania i rozpoznawania charakterystycznych związków terpenowo-fenolowych znanego z rośliny Cannabis sativa, zbiorczo nazywanych fitokannabinoidami. Te receptory, ich endogenne ligandy (endokannabinoidy [eCBs]) oraz enzymy zaangażowane w syntezę i degradację eCBs wspólnie stanowią układ endokannabinoidowy (ECS), złożoną sieć sygnalizacji międzykomórkowej istotnie zaangażowaną w regulację różnych procesów fizjologicznych (3–6).

Badania nad skórnym układem kannabinoidowym wydają się być obiecującym wyborem podczas poszukiwania nowych możliwości terapeutycznych (7, 8). Rzeczywiście, wcześniej wykazaliśmy, że ECS skóry reguluje wzrost i różnicowanie komórek skóry (9, 10) oraz wykazuje działania przeciwzapalne (11). Co więcej, udowodniliśmy również, że ECS odgrywa kluczową rolę w regulacji produkcji sebum (12). Zgodnie z naszymi ostatnimi odkryciami, prototypowe eCBs, takie jak N-arachidonoyl etanolamid (anandamid [AEA]) i 2-arachidonoyloglicerol, są konstytutywnie produkowane w ludzkich gruczołach łojowych. Ponadto, używając nieśmiertelnych ludzkich sebocytów SZ95, wykazaliśmy również, że te lokalnie produkowane eCBs (działające przez receptor kannabinoidowy CB2→szlak ERK1/2 MAPK→PPAR) indukują terminalną różnicowanie tych komórek, charakteryzujące się zwiększoną produkcją neutralnego lipidu (sebum) przez sebocyty (12). Te wyniki jednoznacznie potwierdziły, że ludzkie sebocyty posiadają funkcjonalnie aktywny ECS; jednakże nie posiadaliśmy danych na temat potencjalnych efektów kannabinoidów pochodzenia roślinnego.

(-)-Kannabidiol (CBD) to najbardziej zbadany niepsychotropowy fitokannabinoid (13–15). Już został zastosowany w praktyce klinicznej bez istotnych skutków ubocznych (Sativex) (16), a liczne trwające badania kliniczne faz II i III mają na celu zbadanie jego dalszego potencjału terapeutycznego (17). Dlatego też w ramach niniejszego badania zamierzaliśmy odkryć działania biologiczne CBD na ludzki gruczoł łojowy. Ponieważ brakuje odpowiednich modeli zwierzęcych (18), skorzystaliśmy z nieśmiertelnych ludzkich sebocytów SZ95, najlepszego dostępnego systemu komórkowego (19), oraz techniki hodowli skóry ludzkiej o pełnej grubości (hSOC) (20).

źródło: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4151231/

Szczyt zaburzeń lękowych przypada na okres dojrzewania, okresu rozwojowego charakteryzującego się dynamicznymi zmianami w ekspresji genów, obwodach czołowo-limbicznych i sygnalizacji endokannabinoidowej. W tym międzygatunkowym badaniu zidentyfikowano gen równoległy na podstawie interakcji rozwojowych u ludzi i mysi model typu knock-in tego samego polimorfizmu hydrolazy amidów kwasów tłuszczowych (FAAH). Wpływ zmienności genetycznej FAAH na obwody czołowo-limbiczne i stany lękowe u myszy i ludzi pojawia się w okresie dojrzewania, gdy poziom anandamidu spada, ale nie wcześniej. Odkrycia te mają ważne implikacje dla identyfikacji ryzyka choroby i precyzyjnego ukierunkowania terapii na stan biologiczny rozwijającego się mózgu w zależności od zmian rozwojowych w ekspresji genów i dojrzewaniu obwodów nerwowych.

Zbadaliśmy, czy zmiany genetyczne w sygnalizacji endokannabinoidowej związane z powszechnym polimorfizmem hydrolazy amidów kwasów tłuszczowych (FAAH), który zmienia poziomy anandamidu endokannabinoidowego (AEA), wpłyną na rozwój obwodów czołowo-limbicznych związanych z zaburzeniami lękowymi. W próbce obrazowania pediatrycznego obejmującej ponad 1000 dzieci w wieku od 3 do 21 lat wykazujemy wpływ genotypu FAAH specyficzny dla łączności czołowo-limbicznej, który pojawia się w wieku około 12 lat i towarzyszą mu zmiany w zachowaniu związanym z lękiem. Korzystając z mysiego modelu typu knock-in polimorfizmu FAAH, który kontroluje tło genetyczne i środowiskowe, potwierdzamy różnice fenotypowe w obwodach czołowo-jądrowych i zachowaniach związanych z lękiem do 45. dnia po urodzeniu (P45), kiedy poziomy AEA zaczynają spadać, a także w P75, ale nie wcześniej. Wyniki te, zbieżne w zależności od gatunku i poziomu analizy, podkreślają znaczenie leżącej u podstaw neurobiologii rozwojowej w pojawianiu się wpływu genetycznego na obwody i funkcje mózgu. Co więcej, wyniki mają istotne implikacje dla identyfikacji ryzyka choroby i precyzyjnego ukierunkowania terapii na stan biologiczny rozwijającego się mózgu w zależności od zmian rozwojowych w ekspresji genów i dojrzewaniu obwodów nerwowych.

Zaburzenia lękowe zwykle pojawiają się w okresie dojrzewania, kiedy częstość występowania chorób psychicznych jest najwyższa (1, 2). Faza rozwojowa okresu dojrzewania charakteryzuje się dynamicznymi zmianami w ekspresji genów, obwodach czołowo-limbicznych (3, 4) i ogólnym napięciu układu endokannabinoidowego, które są powiązane z lękiem (5–7).
Układ endokannabinoidowy kortykolimbiczny podlega dynamicznym zmianom w trakcie rozwoju. Początek okresu dojrzewania charakteryzuje się najwyższą ekspresją receptora kannabinoidowego typu 1 (CB1) zarówno w korowych, jak i podkorowych obszarach mózgu, przy czym ekspresja CB1 spada do poziomu u dorosłych w całym okresie dojrzewania (8, 9). W ciele migdałowatym i korze przedczołowej ekspresja hydrolazy amidów kwasów tłuszczowych (FAAH) wykazuje przejściowy wzrost od 35. dnia po urodzeniu (P35) do P45 w okresie dojrzewania u myszy (10). Zgodnie z regulacyjną rolą FAAH, poziomy anandamidu (AEA) wykazują odwrotny wzór: szczyt w P35, a następnie spadek w okresie dojrzewania (10, 11). AEA jest endogennym ligandem receptora CB1, co sugeruje, że jednoczesne zmiany w ekspresji AEA i CB1 odzwierciedlają zmniejszającą się sygnalizację endokannabinoidową w okresie dojrzewania (12), co może wiązać się ze wzrostem ryzyka wystąpienia lęku (ryc. 1).

źródło: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1600013113

Chociaż receptory kannabinoidowe CB1 kontrolują sygnalizację insuliny w mięśniach szkieletowych, niewiele wiadomo na temat ich roli w tworzeniu mięśni podczas różnicowania się od mioblastów do miotubul. Zależne od napięcia kanały Kv7 K+, które są aktywowane tonicznie przez błonę fosfolipidową, fosfatydyloinozytol-4,5-bisfosforan (PIP2), zamiast tego aktywują tworzenie miotub. Odkryliśmy, że poziomy endogennego agonisty CB1, 2-arachidonoiloglicerolu, zmniejszają się podczas różnicowania mysich mioblastów w miotuby, podczas gdy ekspresja CB1 jest zwiększona. Aktywacja CB1 hamuje tworzenie miotub. Efekt ten jest wywierany poprzez zmniejszenie wiązania PIP2 z Kv7.4, który reprezentuje podjednostkę Kv7 odpowiedzialną za efekty promiogenne. Odpowiednio aktywacja CB1 hamuje prądy, w których pośredniczy Kv7.4, w transfekowanych komórkach CHO. Układ endokannabinoidowy może zatem odgrywać rolę w dystrofiach mięśni szkieletowych.

Niewiele wiadomo na temat udziału endokannabinoidów i receptorów kannabinoidowych w różnicowaniu komórek mięśni szkieletowych. Podajemy, że ze względu na zmiany w ekspresji genów zaangażowanych w jego metabolizm, poziomy endokannabinoidu 2-arachidonoiloglicerolu (2-AG) zmniejszają się zarówno podczas tworzenia miotubul in vitro z mysich mioblastów C2C12, jak i podczas wzrostu mięśni myszy in vivo. Endokannabinoid, jak również agonista CB1, arachidonoilo-2-chloroetyloamid, zapobiegają tworzeniu się miotub w sposób antagonizowany przez knockdown CB1 i antagonistów CB1, którzy zamiast tego stymulują różnicowanie. Co ważne, 2-AG hamuje także różnicowanie pierwotnych ludzkich komórek satelitarnych. Pęczki mięśniowe z zarodków z nokautem CB1 zawierają więcej włókien mięśniowych, a myszy poporodowe wykazują włókna mięśniowe o zwiększonej średnicy w porównaniu z osobnikami z miotu typu dzikiego. Hamowanie aktywności kanału Kv7.4, który odgrywa permisywną rolę w miogenezie i zależy od 4,5-bisfosforanu fosfatydyloinozytolu (PIP2), leży u podstaw działania 2-AG. Stwierdzamy, że stymulacja CB1 zmniejsza zarówno poziomy PIP2 całkowite, jak i związane z Kv7.4 w komórkach C2C12 i hamuje prądy Kv7.4 w transfekowanych komórkach CHO. Sugerujemy, że 2-AG jest endogennym represorem różnicowania mioblastów poprzez hamowanie kanałów Kv7.4 za pośrednictwem CB1.

Układ endokannabinoidowy (ECS) odnosi się do dużej grupy endogennych cząsteczek, w tym dwóch głównych mediatorów neuromodulacyjnych pochodzących z arachidonianu, anandamidu (AEA) i 2-arachidonoiloglicerolu (2-AG), znanych jako endokannabinoidy (EC); kilka enzymów biorących udział w metabolizmie AEA (NAPE-PLD, ABDH4, GDE1, PTPN22 do biosyntezy i FAAH do degradacji) i 2-AG (DAGLα i DAGLβ do biosyntezy oraz MAGL, ABDH6, ABDH12 i FAAH do degradacji); oraz dwa receptory sprzężone z białkiem G, znane jako receptory kannabinoidowe typu 1 (CB1) i typu 2 (CB2). AEA aktywuje także kanały waniloidowe typu 1 (TRPV1) receptora przejściowego potencjału przenikania kationów (1). U ssaków ECS reguluje dużą liczbę procesów fizjologicznych; zmiany w jego działaniu są bowiem odpowiedzialne za pojawienie się lub postęp wielu rodzajów zaburzeń dotykających zarówno ośrodkowy, jak i obwodowy układ nerwowy oraz inne narządy (2–5). Jak dotąd kilka badań wykazało, że aktywność receptora CB1 kontroluje kluczowe procesy metaboliczne mięśni szkieletowych, takie jak sygnalizacja insulinowa, wychwyt glukozy i utlenianie kwasów tłuszczowych (6, 7). Jednak niewiele, jeśli w ogóle, wiadomo na temat profilu ekspresji i funkcjonalnej roli odgrywanej przez ECS podczas rozwoju mięśni szkieletowych.
Miogeneza szkieletowa jest ściśle regulowanym procesem, który wymaga skoordynowanych zmian w dużej liczbie genów, umożliwiających proliferującym mioblastom wycofanie się z cyklu komórkowego i połączenie, tworząc duże wielojądrowe miotubule (8). Kilka klas kanałów jonowych odgrywa kluczową rolę w inicjacji procesu różnicowania. Na przykład wiadomo, że sekwencyjna aktywacja dwóch odrębnych klas kanałów K+, eterowego Kv10.1 i prostownika wewnętrznego KIR2.1 (9, 10), jest jednym z pierwszych zdarzeń molekularnych, które powoduje hiperpolaryzację mioblastów. To zdarzenie z kolei prowadzi do aktywacji zależnych od napięcia kanałów Ca2+ typu T, które zwiększają [Ca2+]i niezbędne do zainicjowania zaangażowania mioblastów w różnicowanie do miotubul (11). Niedawno odkryto, że członkowie podrodziny Kv7 (KCNQ) aktywowanych napięciem kanałów K+ ulegają ekspresji zarówno w mioblastach, jak i miotubach (12, 13), a w szczególności wykazano, że ekspresja kanału Kv7.4 odgrywa rolę permisywna rola w miogenezie szkieletu (14).
Podrodzina Kv7 składa się z pięciu podjednostek (Kv7.1 – Kv7.5), z których każda wykazuje odmienne rozmieszczenie w tkankach i właściwości fizjologiczne. Funkcja kanału Kv7 jest regulowana przez kilka klas receptorów sprzężonych z Gq/11, w tym receptory muskarynowe (15), bradykyninę (16), serotoninę (17) i receptory somatostatyny (18). Stymulacja tych receptorów prowadzi do aktywacji fosfolipazy C (PLC), a następnie hydrolizy 4,5-bisfosforanu fosfatydyloinozytolu (PIP2) do 1,4,5-trifosforanu inozytolu (IP3) i diacyloglicerolu (DAG). Tak więc, biorąc pod uwagę, że PIP2 jest ściśle wymagany do aktywności kanałów Kv7, stymulacja receptora sprzężonego z Gq/11 stanowi jeden z najważniejszych mechanizmów komórkowych, dzięki któremu ta podklasa kanałów K+ jest utrzymywana pod kontrolą ujemną (19). Co ciekawe, prąd M, którego podstawą są kanały Kv7, może być również hamowany poprzez stymulację receptora CB1 przez AEA na poziomie postsynaptycznym w neuronach hipokampa (20) lub przez stymulację sierocego receptora GPR55 sprzężonego z Gq/11 (21).
W tym badaniu staraliśmy się zrozumieć rolę odgrywaną przez ECS w rozwoju mięśni i jego wpływ na aktywność Kv7 podczas miogenezy, stosując techniki biologii molekularnej, biochemicznej, farmakologicznej, morfologicznej i elektrofizjologicznej. Nasze wyniki wskazują, że endokannabinoid 2-AG tonicznie hamuje różnicowanie mysich i ludzkich mioblastów poprzez sekwencyjną aktywację receptorów CB1, redukcję poziomów PIP2 i hamowanie aktywności kanału Kv7.

źródło: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1406728111