Autor: Paweł Sączawa

Nierównowaga jelitowa prowadzi do zapalnej choroby jelit (IBD), a przewlekły stan zapalny predysponuje do onkogenezy. Komórki dendrytyczne prezentujące antygen (DC) i makrofagi mogą przechylić równowagę w kierunku tolerancji lub patologii. Tutaj pokazujemy, że delta-9-tetrahydrokannabinol (THC) osłabia raka jelita grubego związanego z zapaleniem jelita grubego i zapalenie jelita grubego wywołane przez przeciwciała anty-CD40. Działając poprzez receptor kannabinoidowy 2 (CB2), THC zwiększa ekspresję CD103 na DC i makrofagach oraz zwiększa ekspresję TGF-β1, aby zwiększyć liczbę komórek regulatorowych T (Tregs). Komórki Tregs indukowane przez THC są niezbędne do zaradzenia systemicznemu IFNγ i TNFα wywołanemu przez przeciwciała anty-CD40, ale hamowanie APC przez CB2 przez THC gasi patogenne uwalnianie IL-22 i IL-17A w jelicie grubym. Badając tkanki z wielu miejsc, potwierdziliśmy, że THC wpływa na DC, szczególnie w miejscach bariery śluzowej w okrężnicy i płucach, aby zmniejszyć DC CD86. Używając modeli zapalenia okrężnicy i zapalenia układowego wykazujemy, że THC, poprzez CB2, jest silnym supresorem nieprawidłowych odpowiedzi immunologicznych, prowokując koordynację między APC i Treg.

• THC może zapobiegać rozwojowi raka jelita grubego u myszy wywołanego zapaleniem okrężnicy
• •Aktywacja CB2 w komórkach układu odpornościowego tłumi chorobotwórczą onkogenną IL-22
• •THC osłabia zapalenie jelit wywołane przez anty-CD40 poprzez Tregs i APCs
• •Aktywacja CB2 na komórkach APC przez THC zmniejsza wydzielanie cytokin prozapalnych

Równowaga między tolerancją immunologiczną a uprzedzeniami w jelitach wymaga precyzyjnie dostrojonych sygnałów molekularnych, aby zapobiec wadom, które mogą prowadzić do chorób zapalnych jelit (IBD), choroby Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejącego zapalenia jelita grubego ( Lynch i Pedersen, 2016 ). Stany te charakteryzują się nieograniczonym zapaleniem przewodu pokarmowego, które powoduje zniszczenie bariery śluzówkowej. Obciążenie IBD rośnie na całym świecie, a zapadalność i rozpowszechnienie zwiększają się szczególnie w krajach wschodnich i rozwijających się ( Coward i in., 2019 ). Wykazano jednoznacznie, że oprócz zgubnych skutków IBD osoby dotknięte tą chorobą mają zwiększone ryzyko zachorowania na raka jelita grubego (CRC) w ciągu swojego życia ( Dyson i Rutter, 2012 ). Chociaż pełna etiologia IBD jest niejasna, u podstaw jej rozwoju leży wyraźny składnik genetyczny ( Cho, 2008 ), a ostatnie badania dokładnie zmapowały 45 potencjalnych loci jako wyzwalające IBD ( Huang i in., 2017 ). Pomimo postępu w określeniu genetycznej podatności na IBD, czynniki genetyczne żywiciela nie mogą odpowiadać za rosnącą zapadalność na tę chorobę na całym świecie. Dlatego należy brać pod uwagę czynniki środowiskowe i mikrobiologiczne, a także odpowiedź immunologiczną na nie.

Główne geny podatności na IBD, w tym NOD2, STAT3 i IL-23 ( Cho, 2008 ; Huang i in., 2017 ; Duerr i in., 2006 ; de Souza i Fiocchi, 2016 ), są silnie zaangażowane w procesy immunologiczne. W związku z tym stężenia interleukiny (IL)-23, IL-17 i IL-22 występują na wyższych poziomach w surowicy i jelitach pacjentów z IBD ( Brand i in., 2006 ; Fujino i in., 2003 ). Prozapalne IL-17 i IL-23 odgrywają dobrze zdefiniowaną rolę w kaskadach zapalnych, które wywołują IBD; jednak rola IL-22 jest kwestią sporną. IL-22 jest kluczowa w regulacji powierzchni barierowych: zwiększaniu obrony nabłonkowej i śluzówkowej, uwalnianiu peptydów przeciwdrobnoustrojowych ( Parks i in., 2016 ) i ochronie komórek macierzystych enterocytów ( Gronke i in., 2019 ) i jest niezbędna do usunięcia zakażenia Citrobacter rodentium ( Manta i in., 2013 ). IL-22 została również zidentyfikowana jako patogenna ( Eken i in., 2014 ), a IL-22 jest silnym kandydatem do inicjowania CRC poprzez zwiększanie ekspresji STAT3 w komórkach nabłonkowych ( Sun i in., 2015 ; Kryczek i in., 2014 ; Kirchberger i in., 2013 ). Głównymi producentami IL-22 w jelitach są wrodzone komórki limfoidalne grupy 3 (ILC3) i komórki Th CD4+, które wydzielają IL-22 na niższych poziomach ( Dudakov i in., 2015 ). Produkcja IL-22 zarówno przez komórki ILC3, jak i Th22 może być stymulowana przez prozapalne cytokiny IL-23, MCP-1, IL-1β i IL-6 ( Parks i in., 2016 ; Manta i in., 2013 ; Dudakov i in., 2015 ). Produkcja IL-22 przez ILC3 jest ściśle kontrolowana przez czynniki egzogenne i endogenne. Metabolity z pożywienia i drobnoustrojów modulują czynniki transkrypcyjne, takie jak AhR, RORγt i STAT3 ( Kiss i Diefenbach, 2012 ). Endogenna aktywność komórkowa pomiędzy ILC3 a komórkami prezentującymi antygen (APC) może również regulować wydzielanie ILC3 IL-22. Komórki APC w jelitach są arbitrami pomiędzy tolerancją a opornością, przygotowując ILC, komórki Th i chroniące jelita komórki regulatorowe T (Tregs) przed uznanymi zagrożeniami. Komórki dendrytyczne (DC) są klasycznymi komórkami APC i prezentują antygeny komensalne i dietetyczne komórkom T w jelitach. Komórki DC w jelitach nie są jednorodne. Komórki DC CD103+ są zazwyczaj tolerogenne, wyrażając wysokie poziomy dehydrogenazy aldehydowej, TGF-β1 i integryny β8, które działają w celu indukowania komórek Tregs i regulacji w górę CCR9 w celu skierowania się do jelit ( Sun i in., 2007 ; Merad i in., 2013 ; Coombes i in., 2007). Uważa się jednak, że zwiększona ekspresja CD103 na DC odgrywa rolę w krzyżowym inicjowaniu wirusa i cytotoksycznych komórek T specyficznych dla nowotworów ( Hildner i in., 2008 ), a rola CD103+ CD11b+ DC jest mniej jasna, wykazując fenotyp miecza obosiecznego, w którym mogą zachowywać się jak CD103+ DC, wydzielając kwas retinowy i zwiększając liczbę Treg, lub mogą indukować komórki Th17 ( Persson i in., 2013 ). CD103- CD11b+ DC działają w bardziej klasyczny sposób prozapalny, podobnie jak makrofagi. Makrofagi w jelitach, zwłaszcza tkankowo rezydujące makrofagi CX ₃ CR1+ (receptor fraktalkiny) (zwane również komórkami dendrytycznymi mieloidalnymi lub fagocytami jednojądrowymi) są dominującym źródłem cytokin prozapalnych, IL-23, IL-1β i czynnika stymulującego kolonie granulocytów i makrofagów (GM-CSF) w jelitach, które są silnymi aktywatorami produkcji ILC3 IL-22, a usunięcie tych komórek zmniejsza odsetek ILC3 wytwarzających IL-22 ( Manta i in., 2013 ; Longman i in., 2014 ).

Modulacja układu endokannabinoidowego (ECS) w przypadku IBD okazała się obiecująca w modelach przedklinicznych ( Whiting i in., 2015 ; Singh i in., 2012 ; Storr i in., 2009 ; Ke i in., 2016 ) i małych kohortach ludzkich ( Naftali i in., 2013 ; Lahat i in., 2012 ). Dane mysie dotyczące ECS w CRC wskazują na rolę kannabinoidów w zapobieganiu nieprawidłowemu tworzeniu krypt przez CB2 ( Izzo i in., 2008 ) i bezpośredniej apoptozie komórek nowotworowych przez CB1 lub CB2 ( Cianchi i in., 2008 ). Dane ludzkie wskazują, że CB2 jest nadregulowane w tkance guza jelita grubego, a guzy wyrażające wyższy poziom mRNA CB2 bardziej proliferują ( Martínez-Martínez i in., 2015 ). Rozbieżność między obserwacjami aktywności ECS w raku można częściowo wyjaśnić ustaleniami, że agoniści receptora kannabinoidowego (CB) wykazują bimodalne działanie w liniach komórek rakowych z odpowiedziami proliferacyjnymi przy niższych poziomach endogennych i odpowiedziami apoptotycznymi przy wyższych dawkach egzogennych ( Pisanti i in., 2013 ). W tym badaniu wykorzystujemy egzogenny kannabinoid delta-9-tetrahydrokannabinol (THC) w celu wpłynięcia na równowagę immunologiczną jelit w kierunku homeostazy w modelach stanu zapalnego nowotworowego i przednowotworowego. Wykazaliśmy, że THC jest skutecznym leczeniem w zapobieganiu rakowi jelita grubego związanemu z zapaleniem okrężnicy, wykorzystując model azoksymetanu (AOM) + siarczanu sodu dekstranu (DSS) w nowotworzeniu jelita grubego. Wykazaliśmy również, że pronowotworowa IL-22 w mikrośrodowisku nabłonka jest redukowana poprzez aktywację CB2 zależną od THC w komórkach hematopoetycznych. Aby wyizolować wpływ THC na układ odpornościowy i zbadać interakcje między odpornością adaptacyjną jelit a wrodzoną w celu regulacji wydzielania IL-22, zastosowaliśmy model anty-CD40, który inicjuje przebieg choroby niezależnie od mikrobioty lub przepuszczalności jelit w celu stymulacji stanu zapalnego ( Uhlig i in., 2006 ; Barthels i in., 2017 ). Interakcja CD40-CD154 (CD40L) między APC i limfocytami T jest ważna dla inicjacji i utrzymania adaptacyjnych odpowiedzi immunologicznych ( Cong i in., 2000 ). Blokowanie interakcji CD40-CD40L może być stosowane profilaktycznie i terapeutycznie w ustalonych modelach zapalenia jelita grubego u myszy ( Polese i in., 2002 ). U ludzi, komórki CD40+ APC znajdują się w pobliżu limfocytów T CD40L+ w zapalonej tkance IBD ( De Jong i in., 2000 ). Badania wykazały, że stymulacja CD40 u myszy inicjuje kaskadę zapalną zależną od produkcji IL-12 przez komórki mieloidalne w celu wywołania uwalniania interferonu (IFN)-γ przez limfocyty T i komórki NK, co powoduje stan zapalny układowy, oraz uwalnianie IL-23 przez mieloidalne prowadzące do zapalenia okrężnicy ( Uhlig i in., 2006). U myszy z nienaruszoną odpornością adaptacyjną, Tregs odgrywają ważną rolę w rozwoju i odporności na choroby. LAG-3+ Tregs mogą zmniejszyć kolitogenne stymulowane CD40 wydzielanie IL-23 przez makrofagi CX3CR1+, aby zapobiec patogennej produkcji ILC3 IL-22 ( Bauché i in., 2018 ). Odwrotnie, anty-CD40 działa na DC CD103+, aby zwiększyć regulację CCR7 i migrować do węzła chłonnego krezkowego (mLN), gdzie ulegają apoptozie, zmniejszając liczbę RORγt+ Foxp3+ Tregs, które prowadzą do śmiertelnego zapalenia jelita grubego wywołanego przez komórki T ( Barthels i in., 2017 ). W tym badaniu przyjrzano się niezliczonym mechanizmom wrodzonej i adaptacyjnej odporności w jelitach, aby dokładnie określić, w jaki sposób THC zapobiega rakowi jelita grubego związanemu z zapaleniem jelita grubego.

THC osłabia postęp raka jelita grubego wywołanego zapaleniem okrężnicy, który jest związany ze zmniejszeniem produkcji IL-22 w mikrośrodowisku nabłonka

Aby wywołać raka jelita grubego, zastosowaliśmy dobrze ugruntowany model wstrzyknięcia substancji rakotwórczej, AOM (10 mg/kg, dootrzewnowo [ip]), po którym nastąpiły trzy cykle DSS. Podawanie THC (10 mg/kg, doustnie przez sondę) lub nośnika (VEH, PBS:EtOH:Tween-80, w stosunku 17:2:1) rozpoczęto równocześnie z pierwszym cyklem DSS i podawano dwa razy w tygodniu. Leczenie THC i VEH przerwano po trzecim cyklu DSS, aby zbadać wpływ THC na inicjację raka, a nie potencjalne bezpośrednie skutki THC na guzy. Postęp choroby i schemat eksperymentalny są szczegółowo opisane w ( Rysunek 1A ), ujawniając, że myszy, którym podano DSS + AOM w celu wywołania raka jelita grubego (grupa CC), ale leczono THC, straciły mniej na wadze w porównaniu z grupą CC + VEH ( Rysunek 1A ). Po zakończeniu badania grupa CC + VEH wykazywała guzy jelita grubego, podczas gdy CC + THC nie wykazywało guzów ( Rysunek 1 B). Wielkość śledziony była również zwiększona w grupie CC + VEH, podczas gdy leczenie THC doprowadziło do znacznego zmniejszenia wielkości śledziony ( Rysunki 1 C i 1D). Kolonoskopie i barwienie H&E jelit wykazały zmniejszenie nasilenia stanu zapalnego i indukcji guza w grupie CC + THC w porównaniu z CC + VEH ( Rysunki 1 E–1G). Ponieważ przewlekła regulacja w górę IL-22 prowadzi do rozwoju raka, a u myszy CC + THC nie rozwinęły się żadne guzy, przyjrzeliśmy się parametrom odpornościowym, w szczególności IL-22. IL-22 to cytokina produkowana głównie przez komórki Th22 i ILC w jelicie, która ma kluczowe znaczenie dla rozwoju, utrzymania i macierzystości raka jelita grubego wywołanego stanem zapalnym ( Sun i in., 2015 ; Kryczek i in., 2014 ; Kirchberger i in., 2013 ). Aby scharakteryzować populacje komórek odpornościowych, komórki blaszki właściwej okrężnicy (cLP) i komórki śródnabłonkowe (IEC) poddano analizie cytometrii przepływowej. Strategie bramkowania są szczegółowo opisane na rysunkach S1 A–S1D. Grupa CC + VEH miała znaczący wzrost liczby komórek Th22 CD4+IL-22+ w IEC okrężnicy w porównaniu z CC + THC, podczas gdy nie było zmiany w komórkach cLP CD4+ RORγt+ ( Rysunki 1 H–1J). Pobranie komórek z cLP i IEC i umieszczenie ich na noc w celu zebrania supernatantów wykazało, że wzrost IL-22 obserwowany w grupie CC + VEH w mikrośrodowisku okrężnicy pochodził konkretnie z komórek w IEC ( rysunki 1 K i 1L), a nie z cLP. Powyższe dane wykazały, że THC zapobiega rozwojowi raka jelita grubego w modelu DSS + AOM i że jest to związane ze spadkiem liczby IEC produkujących IL-22.

Aktywacja receptora kannabinoidowego hamuje postęp raka jelita grubego wywołanego zapaleniem okrężnicy poprzez zmniejszenie produkcji IL-22 w mikrośrodowisku nabłonka

Aby wywołać raka jelita grubego związanego z zapaleniem jelita grubego (CC), myszom podano pojedynczą dawkę AOM, ip (10 mg/kg), a następnie tydzień później rozpoczęto leczenie równocześnie z indukcją pierwszego cyklu zapalenia jelita grubego z 2% DSS w wodzie pitnej. Tygodniowe cykle DSS (2%) były kontynuowane przez 2 tygodnie regularnego picia wody przez 3 cykle trwające 9 tygodni. Leczenie VEH (10% EtOH w PBS-Tween-80), THC (10 mg/kg) lub kombinacją THC i CBD (10 mg/kg, oba) było podawane dwa razy w tygodniu aż do zakończenia ostatniego cyklu DSS, a następnie leczenie zostało przerwane w celu monitorowania wpływu kannabinoidów na indukcję raka, a nie bezpośredniego wpływu kannabinoidów na sam nowotwór. Myszy kontrolne były leczone dwa razy w tygodniu, ale choroba nie została wywołana (ctrl).

(A) Schemat przedstawiający procentową zmianę masy ciała, schemat leczenia i przebieg choroby. (n = 5, grupy kontrolne; n = 7–9 grup CC).

(B) Reprezentatywne zdjęcie i liczba guzów w każdym okrężnicy w momencie poświęcenia. Dane pochodzą z jednego eksperymentu reprezentatywnego dla dwóch niezależnych eksperymentów i są przedstawione jako średnia ± SEM; ∗∗p < 0,01, ∗∗∗p < 0,001 za pomocą testu Kruskala-Wallisa z testem wielokrotnych porównań Dunna.

(C i D) (C) Fotografia reprezentatywna i (D) ilościowe określenie masy śledziony u wskazanych myszy w momencie uśmiercenia.

(E i F) Kolonoskopie wykonywano przez cały okres trwania eksperymentu, a obrazy reprezentatywne przedstawiono w (E) i ilościowo w (F) (n = 5–8, grupy kontrolne; n = 8 grupy CC).

(G) Typowe obrazy H&E okrężnic w momencie uśmiercenia. cLP i frakcję komórek śródnabłonkowych (IEC) wyizolowano w momencie uśmiercenia i barwiono w celu wykrycia komórek CD4+ RORγt+ i CD4+ IL-22+.

(H) Typowe wykresy konturowe przedstawiające komórki Th17 CD4+ RORγt+ (bramka: żywe, CD45+ CD3+ CD4+) w cLP (dwa górne panele) i komórki Th22 CD4+ IL-22+ (bramka: żywe, CD45+ CD3+) we frakcji IEC (dwa dolne panele).

(I i J) Kwantyfikacja procentów z wykresów cytometrii przepływowej w (H), uzyskanych z (I) clP i (J) IEC (n = 3, grupy kontrolne; n = 3–8, grupy CC).

Komórki (K i L) 1 × 106 ^pochodzące z warstw (K) cLP lub (L) IEC ze wskazanych grup umieszczono na płytkach na noc, zebrano supernatanty i poddano testom ELISA na obecność IL-22 (n = 3–4).

Każdy symbol reprezentuje pojedynczą mysz. Dane pochodzą z jednego eksperymentu reprezentatywnego dla dwóch niezależnych eksperymentów i są przedstawione jako średnia ± SEM NS, nieistotne: ∗p < 0,05, ∗∗p < 0,01, ∗∗∗p < 0,001, ∗∗∗∗p < 0,0001 za pomocą dwukierunkowej analizy wariancji z testem wielokrotnych porównań Tukeya.

Komórki hematopoetyczne i niehematopoetyczne przyczyniają się do ochrony przed zapaleniem jelita grubego wywołanym przez THC, ale komórki hematopoetyczne są niezbędne do zmniejszenia produkcji IL-22

Aby ustalić, czy ekspresja CB na komórkach odpornościowych czy komórkach niehematopoetycznych była odpowiedzialna za korzystne efekty THC i określić mechanizm, poprzez który THC może zmniejszyć wydzielanie nowotworowe IEC IL-22, myszy dzikiego typu (WT) poddano mieloablacji i zrekonstruowano szpikiem kostnym (BM) myszy CB2KO (CB2KO→WT) lub WT BM (WT→WT), ponieważ zdecydowana większość ekspresji CB na komórkach odpornościowych to CB2. Następnie wywołaliśmy ostre zapalenie jelita grubego za pomocą wstrzyknięcia AOM i pojedynczego cyklu DSS, aby modelować wczesne stadia tumorigenezy przed makroskopowym rozwojem guza, ale gdzie występuje charakterystyczna utrata masy ciała, skrócenie jelita grubego i stan zapalny. W obu grupach, które otrzymywały THC, utrata masy ciała i skrócenie jelita grubego wywołane przez DSS zostały zniesione w porównaniu z kontrolami VEH, a skrócenie jelita grubego było bardziej wyraźne w grupie CB2KO → WT ( Rysunki 2 A i 2B). Co ciekawe, myszy CB2KO→WT, którym podano THC, miały zmniejszoną liczbę komórek Th22 w cLP w porównaniu z myszami VEH i WT→WT, ale tylko myszy WT→WT, którym podano THC, miały zmniejszoną liczbę komórek IEC Th22 ( rysunki 2 C i 2D). Wydzielanie IL-22 przez cLP ILC3 nie uległo zmianie pod koniec eksperymentu ( rysunek S1 E). Wpływ THC nie miał bezpośredniego wpływu na komórki Th22, ponieważ polaryzacja Th22 komórek naiwnych w obecności THC nie wpływała na wydzielanie IL-22 ( rysunek 2 E). Ponieważ wykazaliśmy, że THC może znieść indukcję aberracyjnej IL-22 w ostrych i przewlekłych modelach tumorigenezy i że wpływ ten jest niezależny od bezpośredniego wpływu THC na generację Th22, przeszliśmy do modelu, w którym stymulacja produkcji IL-22 jest pośredniczona przez produkcję prozapalnych cytokin przez komórki mieloidalne.

Komórki hematopoetyczne i niehematopoetyczne przyczyniają się do ochrony przed zapaleniem jelita grubego wywołanym przez THC, ale komórki hematopoetyczne są niezbędne do zmniejszenia produkcji IL-22

U myszy WT przeprowadzono ablację mieloblasty za pomocą dwóch dawek po 600 cGy w odstępie 3 godzin, a następnie przeprowadzono odbudowę układu odpornościowego poprzez przeniesienie komórek szpiku kostnego od myszy WT (WT → WT) lub myszy Cnr2−/−, z wyłączonym genem CB2 (CB2 → WT).

(A) Masa ciała w trakcie trwania choroby (n = 4–5).

(B) Długości okrężnicy na zakończenie eksperymentu.

(C i D) (C) Typowe wykresy konturowe przedstawiające komórki Th22 CD4+ IL-22+ (bramka: Żywe, CD45+ CD3+) we frakcji cLP IEC. (D) Ilościowe oznaczenie komórek ekspresujących CD4+ IL-22 w blaszce właściwej jelita grubego i frakcjach nabłonkowych (n = 4–5).

(E) Naiwne komórki T CD4+ wyizolowano od poszczególnych myszy i umieszczono w warunkach polaryzacji Th0 lub Th22 z VEH lub THC (10 μM) przez 3 dni. Zebrano supernatanty i poddano je testowi ELISA na obecność IL-22 (n = 6).

Każdy symbol reprezentuje pojedynczą mysz. Dane pochodzą z jednego eksperymentu reprezentatywnego dla dwóch niezależnych eksperymentów i są przedstawione jako średnia ± SEM; NS, nieistotne statystycznie; ∗p < 0,05, ∗∗p < 0,01, ∗∗∗p < 0,001, ∗∗∗∗p < 0,0001 metodą dwukierunkowej analizy wariancji z testem wielokrotnych porównań Tukeya.

Leczenie THC zmniejsza nasilenie zapalenia okrężnicy i całego układu wywołanego przez αCD40

Aby zbadać mechanizm, poprzez który THC zmniejsza produkcję IL-22 w jelitach, przeszliśmy do modelu zapalenia jelit przeciwko CD40 (αCD40). Wstrzyknięcie αCD40 powoduje ostre zapalenie jelit zależne od produkcji IL-22 ( Eken i in., 2014 ) i ogólnoustrojowy stan zapalny, który objawia się ostrą wyniszczającą chorobą i hiperaktywacją komórek zapalnych. Podawanie THC (10 mg/kg, doustnie przez sondę) rozpoczynające się 3 dni przed indukcją choroby nie mogło zmniejszyć utraty masy ciała związanej z początkiem choroby ( Rysunek S1 F). THC zmniejszyło splenomegalię występującą 7 dni po wstrzyknięciu αCD40 ( Rysunek 3 A) i zmniejszyło krążące prozapalne cytokiny IFNγ, IL-17A, IL-22 i TNFα w szczytowym momencie choroby 3 dnia; cytokiny związane z Th2 pozostały niezmienione ( Rysunki 3 B i 3C). Histologicznie THC zmniejszyło naciek komórek zapalnych i uszkodzenia spowodowane przez αCD40 w jelicie grubym i wątrobie ( rycina 3 D). Efekt ten był wyraźnie widoczny w jelicie grubym za pomocą kolonoskopii ( ryciny 3 E i 3F); uszkodzenie wątroby wywołane przez αCD40 mierzono, badając aktywność enzymatyczną aminotransferazy asparaginianowej (AST) i aminotransferazy alaninowej (ALT) w surowicy. Myszy αCD40, którym podano kontrole VEH, miały wyższą aktywność AST trzeciego dnia niż kontrole IgG, a myszy αCD40, którym podano THC, nie wykazywały tego wzrostu; jednak zarówno myszy leczone VEH, jak i THC miały wyższą aktywność ALT trzeciego dnia niż kontrole IgG ( ryciny 3 G i 3H).

Leczenie THC zmniejsza nasilenie zapalenia okrężnicy i całego układu wywołanego przez αCD40

Myszom podawano codziennie VEH lub THC (10 mg/kg) przez 3 dni przed dootrzewnowym wstrzyknięciem szczurzego przeciwciała anty-mysiego IgG (kontrola) lub szczurzego przeciwciała anty-mysiego αCD40 (200 μg, klon FGK4.5 w PBS), a leczenie kontynuowano przez 7 dni po wywołaniu choroby w celu monitorowania postępu ciężkości stanu zapalnego.

(A) Masa śledziony (n = 3–10).

(B) Trzeciego dnia pobrano krew poprzez krwawienie z oczodołu, oddzielono surowicę i poddano ją badaniu Legendplex w celu określenia poziomu cytokin pomocniczych T w surowicy (n = 3 w każdej grupie).

(C) Testy ELISA dla IFNγ, IL-22 i IL-17A z surowicy pobranej trzeciego dnia od myszy, którym podano leczenie lub VEH 3 dni przed wywołaniem choroby.

(D) Przykładowe obrazy H&E jelita grubego (górny rząd, powiększony 20X) i wątroby (dolny rząd, powiększony 4X).

(E i F) (E) Obrazy reprezentatywne z kolonoskopii wykonanych trzeciego dnia i ich ocena ilościowa (F) (n = 4 w każdej grupie).

(G i H) Ilościowe oznaczenie aktywności (G) AST i (H) ALT mierzonej w surowicy 3. i 7. dnia po wstrzyknięciu αCD40.

Każdy symbol reprezentuje pojedynczą mysz. Dane pochodzą z jednego eksperymentu reprezentatywnego dla czterech niezależnych eksperymentów i są przedstawione jako średnia ± SEM. NS, nieistotne statystycznie; ∗p < 0,05, ∗∗p < 0,01, ∗∗∗p < 0,005 w dwukierunkowej analizie wariancji z testem wielokrotnych porównań Tukeya.

Leczenie THC zmniejsza naciek komórek zapalnych jelita grubego i zwiększa liczbę Tregów Lamina Propria

Następnie staraliśmy się zbadać mechanizmy komórkowe w okrężnicy, poprzez które działa THC, aby zmniejszyć stan zapalny okrężnicy wywołany przez αCD40. Leczenie THC u myszy αCD40 skutkowało zmniejszeniem limfadenopatii krezkowej i zmniejszeniem odsetka komórek odpornościowych CD45+ migrujących do cLP, chociaż THC nie zmniejszyło całkowitej liczby komórek odpornościowych ( rysunki 4 A i 4B). Wstrzyknięcie αCD40 skutkowało ostrym uwolnieniem IL-22, które wbrew intuicji ochronnej roli IL-22 w modelach infekcji i chemicznych ( Gronke i in., 2019 ; Manta i in., 2013 ) jest patogenne na tych poziomach ( Eken i in., 2014 ). THC zmniejszyło wydzielanie IL-22 z komórek cLP u myszy αCD40 ( rysunek 4 C). Biorąc pod uwagę, że badanie aktywności cytokin z surowicy w dniu 3 ( Rysunek 3 B) nie wykazało wzrostu cytokin przeciwzapalnych IL-4, IL-10 lub IL-9 po leczeniu THC, rozważyliśmy mechanizmy supresji αCD40 niezależne od cytokin Th2. Zbadaliśmy komórki APC cLP i odkryliśmy, że THC zmniejszyło liczbę makrofagów cLP CD11b+ F4/80+, ale nie zmieniło liczby komórek DC cLP MHCII ^HI CD11c+ (strategie bramkowania opisano szczegółowo na rysunkach S1 A–S1D) ( Rysunki 4 D i 4E). Pomimo zmniejszenia liczby makrofagów cLP obserwowanego po leczeniu THC, markery aktywacji CD80 i CD86 nie uległy zmianie u myszy αCD40 otrzymujących THC, ale ekspresja komórek DC CD80 została zmniejszona po podaniu THC ( Rysunek S2 A–S2D). Aby ocenić, jaką rolę w chorobie odgrywają komórki DC cLP, scharakteryzowaliśmy podzbiory komórek DC, o których wiadomo, że silnie wpływają na równowagę zapalną jelit. Fenotypowaliśmy DC pod kątem ekspresji markerów powierzchniowych CD103 i CD11b, ponieważ wykazano, że DC z wyższą ekspresją CD103 odgrywają rolę w promowaniu odpowiedzi przeciwzapalnej poprzez indukcję Treg ( Coombes i in., 2007 ), podczas gdy DC z wyższą ekspresją CD11b są katalizatorami odpowiedzi zapalnych komórek T i ILC ( Persson i in., 2013 ). Leczenie THC spowodowało wzrost liczby CD103+ DC i równoczesny spadek CD103+ CD11b + DC w momencie uśmiercenia w porównaniu z myszami VEH ( Rysunek 4 F). Naturalne FoxP3+Helios + Treg wzrosły z αCD40 w porównaniu z IgG, a THC dodane do tego efektu w porównaniu z VEH ( Rysunek 4 G). W przypadku mLN leczenie THC spowodowało zmniejszenie liczby komórek CD8+ CTL wydzielających IFNγ i komórek CD4+ Th1 w porównaniu z VEH ( rysunki S2 E–S2H), natomiast nie zaobserwowano różnic w komórkach CD4+ wydzielających IL-17A, IL-10 lub IL-4 ani w fenotypie komórek DC ( rysunki S2 G–S2L).

Leczenie THC zmniejsza naciek komórek zapalnych jelita grubego i zwiększa liczbę Tregów Lamina Propria

(A) Bezwzględna liczba komórek węzłów chłonnych krezkowych (n = 3–6).

(B) Typowe histogramy nałożone na cytometrię przepływową, wartości procentowe i bezwzględna liczba komórek CD45+ z blaszki właściwej jelita grubego wskazanych myszy.

(C) Wyniki testu ELISA dla IL-22 z supernatantów cLP pobranych od wskazanych myszy w dniu 7 (n = 3–4).

(D–F) (D) Typowe wykresy konturowe cytometrii przepływowej makrofagów (bramka: żywe, CD45+) (n = 3–5), (E) komórek dendrytycznych (bramka: żywe, CD45+) (n = 5–8) i (F) podzbiorów komórek dendrytycznych cLP w 7. dniu (bramka: żywe, CD45+ MHCII ^HI CD11c+) (n = 3–9).

(G) Typowe wykresy konturowe cytometrii przepływowej dla n- i iTreg w cLP (bramka: Żywe, CD45+ CD3+ CD4+) (n = 3–8).

Każdy symbol reprezentuje pojedynczą mysz. Dane pochodzą z jednego eksperymentu reprezentatywnego dla czterech niezależnych eksperymentów i są przedstawione jako średnia ± SEM. ns, nieistotne: ∗p < 0,05, ∗∗p < 0,01, ∗∗∗p < 0,005 według dwukierunkowej analizy wariancji z testem wielokrotnych porównań Tukeya.

Aktywacja CB2 w komórkach dendrytycznych zmniejsza markery aktywacji i zwiększa produkcję TGF-β1

Zmianę fenotypu DC wywołaną przez THC obserwowano również w chemicznych modelach zapalenia okrężnicy wywołanego roztworem kwasu pikrylosulfonowego (TNBS) i DSS ( rysunki S3 A ​​i S3B), zatem aby zobaczyć rolę DC w ochronie przed zapaleniem okrężnicy wywołanym przez THC, użyto naiwnych myszy. Myszom WT podano pojedynczą dawkę (1X) VEH lub THC, a 24 godziny później przeanalizowano cLP DC, ujawniając, że THC zwiększyło ekspresję DC CD103 i zmniejszyło ekspresję CD11b w warunkach podstawowych ( rysunek 5 A). Używając myszy WT, Cnr1 ^−/− i Cnr2 ^−/− , THC zwiększyło ekspresję CD103 u wszystkich genotypów myszy; jednak naiwne Cnr2 ^−/− miały obniżone ogólne poziomy cLP DC w porównaniu z myszami WT i Cnr1 ^{−/− (} rysunek S4 A). Zgodnie z tym zauważyliśmy zależny od CB2 wzrost FoxP3+ Helios+ nTregs po podaniu THC ( Rysunek 5 B). Zwiększenie ekspresji receptora chemokiny 7 (CCR7) jest ważne dla transportu DC między tkankami limfatycznymi ( Schulz i in., 2009 ) i zostało zgłoszone jako jeden z mechanizmów, poprzez który DC mogą inicjować Treg w cLP. DC w mLN i cLP myszy, którym podano 1X THC, miały zmniejszoną ekspresję CCR7 w porównaniu z kontrolami VEH ( Rysunek 5 C). Innym mechanizmem, poprzez który CD103+ DC mogą wpływać na indukcję Treg, jest wydzielanie TGF-β1 ( Coombes i in., 2007 ), a supernatanty odzyskane z komórek cLP zebranych od myszy THC lub VEH 1X i wysianych na noc wykazały zwiększoną całkowitą produkcję TGF-β1 u myszy leczonych THC ( Rysunek 5 D). Nie zauważono wzrostu liczby komórek DC CD103+ w cLP po ostrym podaniu THC w mLN tych myszy ( Rysunek S4 B), ani nie zauważono wzrostu całkowitej produkcji TGF-β1 w mLN ( Rysunek S4 C). Aby wyizolować efekty THC konkretnie na komórki DC, wygenerowano komórki dendrytyczne szpiku kostnego (BMDC) przez dodanie GM-CSF i IL-4 do hodowli naiwnych komórek BM. VEH lub THC dodano in vitro w momencie polaryzacji, a za każdym razem zmieniano medium, aby ujawnić, że pod koniec hodowli komórki BMDC traktowane THC miały więcej całkowitego TGF-β1 w swoim supernatancie ( Rysunek 5 E). Chociaż w hodowlach traktowanych VEH i THC występowały równoważne procenty DC, hodowla BMDC jest mieszaną populacją komórek, więc 6. dnia hodowli BMDC oczyszczono DC CD11c+ i umieszczono je na noc bez dodatkowego VEH lub THC, odzyskano ich supernatant, a całkowite poziomy TGF-β1 zostały przeanalizowane i wzrosły w przypadku BMDC traktowanych THC w porównaniu z kontrolami VEH ( Rysunek 5 E). Zaobserwowaliśmy spadek ekspresji DC CD86, ale nie CD80 w hodowlach traktowanych THC; DC traktowane THC zmniejszyły proliferację komórek T CD4 i CD8 in vitro (Ryciny S4 D i S4E). Potwierdziliśmy te wyniki u myszy naiwnych poprzez sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek (scRNA-seq) komórek okrężnicy 24 godziny po podaniu VEH lub THC ( rycina S3 C). scRNA-seq pozwoliło na wyizolowanie komórek mieloidalnych z innych typów komórek, ujawniając, że THC zmniejsza ekspresję Cd80 i Cd86 w komórkach mieloidalnych , ale zwiększa ekspresję Cd40 ( rycina 5 F).

Aktywacja CB2 w komórkach dendrytycznych zmniejsza markery aktywacji i zwiększa produkcję TGF-β1

Naiwnym myszom podano VEH lub THC (10 mg/kg) jednorazowo, a po 24 godzinach pobrano cLP i mLN.

(A) Typowe wykresy konturowe cytometrii przepływowej podzbiorów komórek dendrytycznych w cLP.

(B) Wykresy konturowe cytometrii przepływowej przedstawiające FoxP3+ Helios+ nTregs i FoxP3+ Helios- iTregs (bramka: Live, CD45+ CD4+) (n = 4).

(C) Typowe histogramy nałożone na cytometrię przepływową oraz mediana intensywności fluorescencji (MFI) ekspresji CCR7 w komórkach DC u wskazanych myszy w cLP lub mLN (n = 5).

(D i E) (D) Całkowite poziomy TGF-β1 z supernatantów komórek cLP pochodzących od myszy leczonych VEH lub THC przez 24 godziny (n = 5–6) i (E) BMDC leczone VEH lub THC po 7 dniach hodowli z leczeniem lub po 1 dniu hodowli po selekcji komórek CD11c+ (n = 3). Każdy symbol reprezentuje pojedynczą mysz. Dane pochodzą z jednego eksperymentu reprezentatywnego dla dwóch niezależnych eksperymentów i przedstawione są jako średnia ± SEM. NS, nieistotne statystycznie: ∗p < 0,05, ∗∗p < 0,01, ∗∗∗p < 0,005 metodą dwukierunkowej analizy wariancji z testem wielokrotnych porównań Tukeya.

(F) Wykres skrzypcowy scRNA-seq obrazujący ekspresję mRNA w klastrze komórek mieloidalnych z okrężnicy myszy leczonych VEH lub THC przez 24 godziny.

THC indukuje Tregs poprzez DC, aby zmniejszyć stan zapalny ogólnoustrojowy, ale nie jelitowy

Aby rozszyfrować, czy THC działało bezpośrednio na limfocyty T, czy poprzez DC, stymulując Treg, limfocyty T CD4+ wyizolowano od myszy naiwnych i umieszczono je w warunkach stymulacji limfocytów T (αCD3 i αCD28), polaryzacji Treg (αCD3, αCD28, IL-2 i TGF-β1) lub z komórkami APC CD11c+, z THC lub bez. Tylko wtedy, gdy limfocyty T były umieszczone na płytkach z komórkami APC CD11c+, THC zwiększyło odsetek Treg ( Rysunek 6 A); jednak THC działało bezpośrednio na spolaryzowane Treg, zwiększając ekspresję powierzchniową markerów funkcjonalnych TGF-β1 (LAP) i CD25 ( Rysunek 6 B), ale GARP, ICOS i CD223 (LAG-3) pozostały niezmienione ( Rysunek S4 F).

THC indukuje Tregs poprzez DC, aby zmniejszyć stan zapalny ogólnoustrojowy, ale nie jelitowy

Węzły chłonne i śledziony pobrano od myszy naiwnych, a komórki T CD4+ i APC CD11c+ wybrano poprzez oczyszczanie za pomocą kulek magnetycznych. Oczyszczone komórki T CD4+ umieszczono na płytkach na 5 dni w warunkach stymulacji komórek T: (αCD3 + αCD28), polaryzacji Treg: (αCD3 + αCD28 + IL-2 + TGF-β1) lub z oczyszczonymi komórkami CD11c+ w stosunku 5:1, CD4+:CD11c+, a następnie próbki od poszczególnych myszy potraktowano VEH lub THC (10 μM).

(A) Wykresy konturowe cytometrii przepływowej i ilościowe oznaczenie limfocytów Treg CD4+ FoxP3+ (bramka: żywe, CD4+) po 5 dniach hodowli w określonych warunkach (n = 5).

(B) Reprezentatywne nałożone histogramy wskazanych markerów z komórek CD4+ T leczonych THC lub VEH po polaryzacji Treg (bramka: Żywe, CD4+ FoxP3+) (n = 5). Każdy symbol reprezentuje sparowane porównanie z pojedynczej myszy, której komórki podzielono na leczone VEH lub THC. Dane pochodzą z jednego eksperymentu reprezentatywnego dla dwóch niezależnych eksperymentów i przedstawiono jako średnia ± SEM. NS, nieistotne: ∗p < 0,05, ∗∗p < 0,01 w teście t-Studenta. 10 dni przed indukcją choroby Treg zostały wyczerpane poprzez wstrzyknięcie dootrzewnowe szczurzego przeciwciała anty-mysiego CD25 (klon PC61, 250 μg/mysz) lub kontroli izotypowej. Myszy były wstępnie leczone VEH lub THC (10 mg/kg) przez 2 dni przed indukcją choroby poprzez wstrzyknięcie dootrzewnowe αCD40 lub kontroli IgG.

(C) ELISA na obecność cytokin w surowicy IFNγ, TNFα i IL-17A (n = 3–6).

(D) Masa śledziony na koniec eksperymentu (n = 3–6).

(E) Typowe wykresy konturowe cytometrii przepływowej i ilościowe oznaczenie wydzielających IL-22 komórek ILC3 (bramka: Żywa, linia-CD45 ^INT CD90.2 ^HI CD3- RORγt+) (n = 3–6).

(F) Wyniki testu ELISA dla IL-22 z supernatantów cLP pobranych od wskazanych myszy w dniu 7 (n = 3–5).

Każdy symbol reprezentuje pojedynczą mysz. Dane przedstawiono jako średnią ± SEM z jednego eksperymentu, który powtórzono 3 razy. NS, nieistotne: ∗p < 0,05, ∗∗p < 0,01 w dwukierunkowej analizie wariancji z testem wielokrotnych porównań Tukeya.

Aby ocenić rolę, jaką Treg odgrywają w osłabianiu procesów zapalnych αCD40 przez THC, Treg usunięto u myszy poprzez dootrzewnową iniekcję przeciwciała anty-CD25, które, jak wykazano, zmniejsza liczbę Treg 8 dni po pojedynczej iniekcji ( Setiady i in., 2010 ). Nie występowały one w mLN myszy leczonych przeciwciałami anty-CD25, ale nie u myszy kontrolnych IgG lub leczonych przeciwciałami αCD40+ IgG ( Rysunek S5 B). Leczenie THC lub VEH rozpoczęto 5 dni po podaniu przeciwciał anty-CD25 lub IgG i 2 dni przed αCD40. Ani myszy pozbawione Treg, którym podano αCD40, ani nie wykazywały większej utraty masy ciała w porównaniu z myszami αCD40+ IgG, ani THC nie zmieniało wyniszczenia ( Rysunek S5 A). THC zmniejszyło poziom IFNγ i TNFα w surowicy tylko u myszy αCD40+ IgG, nie u myszy αCD40 pozbawionych Treg; zmniejszenie poziomu Treg nie zmieniło zdolności THC do zmniejszania poziomu IL-17A w surowicy indukowanego przez αCD40 ( Rysunek 6 C). Utrata Treg zapobiegła zmniejszeniu masy śledziony obserwowanemu w przypadku THC+ αCD40 IgG ( Rysunek 6 D). Kolitogenna produkcja ILC3 IL-22 w modelu αCD40 jest częściowo regulowana przez Treg ( Bauché i in., 2018 ); jednak nasze wyniki wskazują, że THC zmniejsza wydzielające IL-22 ILC3, a także całkowitą produkcję IL-22 w okrężnicy niezależnie od Treg ( Rysunki 6 E i 6F).

THC zmniejsza markery aktywacji APC w jelicie grubym poprzez receptory kannabinoidowe

Ponieważ pokazaliśmy, że Tregs indukowane przez THC nie są pośrednikiem zapobiegającym zapaleniu okrężnicy, staraliśmy się przeanalizować inne zmiany komórek odpornościowych, które zachodzą po ostrym podaniu THC w warunkach naiwnych. Odkryliśmy, że THC nie wpływa na procent ILC: ILC2, NCR lub LTi ILC3 w cLP, ani nie zmienia się liczba makrofagów, chociaż występuje wzrost komórek tucznych FCεRI+ c-Kit+ w cLP po podaniu THC, a jest to pośredniczone przez CB2 ( Rysunki S5 C i S5D). Myszy leczone THC1X, których cLP wyizolowano i umieszczono na płytkach przez noc, wykazują jedynie niewielkie różnice w zakresie wzrostu produkcji IL-2 i IL-6 w porównaniu z myszami leczonymi VEH ( Rysunek S5 E). Biorąc pod uwagę globalną redukcję cytokin prozapalnych obserwowaną w przypadku THC po podaniu αCD40, przyjrzeliśmy się komórkom mieloidalnym w różnych tkankach, aby sprawdzić, w jaki sposób THC wpływa na ich immunogenność. cLP, mLN, śledziona, płuca, wątroba i mózg naiwnych myszy WT, Cnr1 ^−/− i Cnr2 ^−/− zostały pobrane, doprowadzone do zawiesiny pojedynczych komórek i umieszczone na noc w obecności VEH lub THC (10 μM), a następnie przeanalizowane cytometrią przepływową pod kątem interesujących markerów aktywacji APC: CD40, CD80, CD86, Ly-6C, Ly-6G, CD103, CX3CR1 i MHCII. Mapy cieplne przedstawiają medianę intensywności fluorescencji (MFI) dla każdego interesującego markera bramkowanego na makrofagach (Macs) lub DC z tej tkanki (strategie bramkowania dla poszczególnych tkanek przedstawiono na rysunkach S1 A–S1D) ( rysunek 7 A). Mapy cieplne są normalizowane dla każdego rzędu tak, aby zwiększone MFI silnie ekspresjonowanych markerów (np. MHCII na DC) nie przyćmiewało różnic w markerach o niższej ekspresji. Tylko markery, które wykazały istotne różnice w przypadku leczenia THC, są przedstawione graficznie. Stwierdziliśmy, że w tkance limfatycznej okrężnicy THC zmniejszyło ekspresję DC CD86 w mLN i cLP, ale zwiększyło ekspresję CD80 w cLP DC. Ekspresja CD40 wzrosła w obecności THC w mLN DC, ale spadła z THC w cLP DC, a CD103 wzrosła w cLP DC. W makrofagach jelitowych ekspresja CD86 i Ly-6C została zmniejszona w makrofagach mLN i cLP, podczas gdy w cLP ekspresja CD80 i CD103 wzrosła w makrofagach, jak widać w DC ( Rysunek 7 B).

THC zmniejsza markery aktywacji APC poprzez receptory kannabinoidowe

^{Myszy WT, Cnr1 −/−} i Cnr2 ^−/−, dopasowane pod względem wieku i płci, poddano eutanazji, a błonę właściwą jelita grubego (cLP), węzły chłonne krezkowe (mLNs), śledziony (spl), wątroby, płuca i mózg sprowadzono do zawiesiny pojedynczych komórek, a następnie poddano działaniu ex vivo VEH lub THC (10 μM) przez 18 godzin przed analizą markerów aktywacji komórek prezentujących antygen (APC) metodą cytometrii przepływowej.

(A) Mapa cieplna medianowych natężeń fluorescencji (w kolejności malejącej) CD40, CX3CR1, CD80, CD86, Ly-6G, Ly-6C i MHCII na makrofagach i komórkach dendrytycznych z tkanek pochodzących od myszy WT, Cnr1 ^−/− lub Cnr2 ^−/− leczonych VEH lub THC. Natężenie mapy cieplnej zostało znormalizowane dla każdego rzędu/markera zainteresowania.

(B) Kwantyfikacja wyników cytometrii przepływowej (n = 5).

Każdy symbol reprezentuje inną mysz. Dane pochodzą z jednego eksperymentu reprezentatywnego dla dwóch niezależnych eksperymentów i są przedstawione jako średnia ± SEM. ∗p < 0,05, ∗∗p < 0,01, ∗∗∗p < 0,005 metodą dwukierunkowej analizy wariancji z testem wielokrotnych porównań Tukeya.

W innych badanych tkankach zaobserwowano tendencję do zmniejszonej ekspresji wszystkich markerów u myszy Cnr2 ^−/− w porównaniu z myszami WT i Cnr1 ^{−/− , co było najbardziej widoczne wśród komórek DC płuc (} rysunki S6 A–S6D). Co ciekawe, ani makrofagi, ani komórki DC w wątrobie nie wykazały zmiany markerów aktywacji z THC ( rysunek S6 A). Podobnie jak w jelitach, komórki DC płuc i śledziony wykazały spadek ekspresji CD86 pośredniczony przez CB2 w śledzionie ( rysunki S6 B i S6C). Ly-6C jest zmniejszone przez THC w komórkach DC płuc i mikrogleju, a CX3CR1 jest również zmniejszone w tych tkankach i w makrofagach śledziony ( rysunki S6 A–S6D). CD40 i Ly-6G są również zwiększone w mikrogleju z THC ( rysunek S6 D). Łącznie THC zmniejsza liczbę markerów aktywacji APC, zwłaszcza w barierach śluzówkowych jelit i płuc.

Aktywacja receptora kannabinoidowego 2 w komórkach mieloidalnych u myszy SCID pośredniczy w odporności jelita grubego na stan zapalny wywołany przez αCD40

W świetle danych dotyczących osłabiania zdolności stymulujących APC przez THC oraz faktu, że Tregs nie są mechanizmem, poprzez który THC zmniejsza produkcję IL-22 w okrężnicy, zainicjowaliśmy model αCD40 u myszy z niedoborem komórek T i B, aby zbadać, w jaki sposób modulacja komórek mieloidalnych przez THC wpływa na przebieg choroby. Podobnie jak u myszy WT BL/6, myszy SCID z niedoborem komórek T i B , którym podano αCD40, doświadczają ostrej utraty wagi, a leczenie VEH, THC lub THC plus antagonistami receptora CB AM251 (antagonista CB1) lub SR144528 (antagonista CB2) nie zmieniło wyniszczenia wywołanego przez αCD40 ( rycina S7 A). THC i THC + AM zmniejszyły stan zapalny okrężnicy, ale nie martwicze zapalenie wątroby ( ryciny 8 A–8C). Żadne leczenie nie zmniejszyło aktywności ALT w surowicy; jednak THC, THC + SR i THC + AM zmniejszyły aktywność AST w surowicy, co może sugerować zmniejszenie zaniku mięśni obserwowane w przypadku kannabinoidów ( rycina 8 D). Siedem dni po indukcji choroby, analizowano cLP DC i makrofagi, potwierdzając, że THC, THC + SR i THC + AM zwiększyły ekspresję CD103 DC, jak zaobserwowano u myszy WT ( ryciny 8 E i S7 B), ale na makrofagach tylko agonizm CB2 w grupie THC + AM zwiększył ekspresję CD103 przez makrofagi ( ryciny 8 E i S7 B). Komórki blaszki właściwej umieszczono na płytkach na noc i zebrano supernatanty, ujawniając, że leczenie THC i THC + AM zmniejszyło produkcję IL-23 i IL-1β, ale nie poziomy MCP-1, chociaż istniała tendencja do spadku ( rycina 8 F). U myszy naiwnych, którym podawano VEH lub THC przez 24 godziny, dane scRNA-seq wskazały, że podstawowa ekspresja Il1b i Ccl2 (MCP-1) nie uległa zmianie u myszy leczonych VEH i THC ( Rysunek S7 C). W tym modelu zapalenia okrężnicy wywołanego przez αCD40 z niedoborem komórek T, ILC3 są głównym źródłem okrężniczej IL-22, która nie uległa zmianie po jakimkolwiek leczeniu kannabinoidami ( Rysunek 8 G). Niemniej jednak, krążąca IL-22 została zmniejszona w grupach THC i THC + AM w porównaniu z grupami VEH i THC + SR w szczytowym momencie choroby i po zakończeniu badania ( Rysunek 8 H).

Aktywacja receptora kannabinoidowego 2 w komórkach mieloidalnych powoduje oporność jelita grubego na stan zapalny wywołany przez αCD40

Myszom SCID wstrzyknięto przeciwciała szczurze przeciwko myszom αCD40 (200 μg, klon FGK4.5 w PBS) i podawano im VEH, THC (10 mg/kg), THC+ SR144528 (THC+ SR, 10 mg/kg, oba) lub THC+ AM251 (THC + AM, 10 mg/kg, oba) codziennie przez 7 dni.

(A) Przykładowe obrazy H&E okrężnic (górny rząd, 4X) i wątroby (dolny rząd, 4X) u wskazanych myszy.

(B i C) (B) Ocena histologiczna obrazów H&E jelita grubego i (C) wątroby (n = 5).

(D) Aktywności ALT i AST mierzono w surowicy wskazanych myszy na zakończenie eksperymentu (n = 5).

(E) Mediana intensywności fluorescencji CD103 na komórkach DC i makrofagach z cLP myszy SCID , którym podano αCD40 i antagonistów VEH lub THC ± CB (n = 5).

(F) ELISA dla cytokin supernatantu cLP: IL-23, IL-1β i MCP-1 (n = 5).

(G) Wykresy konturowe cytometrii przepływowej komórek RORγt+ IL-22+ ILC3 w cLP wskazanych myszy po zakończeniu eksperymentu (n = 5).

(H) ELISA na obecność cytokiny IL-22 w surowicy w dniach 3 i 7 (n = 5).

Każdy symbol reprezentuje inną mysz. Dane pochodzą z jednego eksperymentu reprezentatywnego dla dwóch niezależnych eksperymentów i są przedstawione jako średnia ± SEM. ∗p < 0,05, ∗∗p < 0,01 w dwukierunkowej analizie wariancji z testem wielokrotnych porównań Tukeya.

Rozwój zapalenia jelita grubego jest wieloczynnikowy i powstaje w wyniku braku równowagi między barierą gospodarza, komórkami odpornościowymi i komensalami ( Lynch i Pedersen, 2016 ). Najnowsze dowody sugerują, że IBD rośnie globalnie ( Coward i in., 2019 ; Kaplan i Ng, 2016 ), a ponieważ mało prawdopodobne jest, aby genetyka była winowajcą w skali czasowej, musimy wziąć pod uwagę interakcje między środowiskiem, komensalami i reakcją naszych komórek odpornościowych na nie, jako czynnik wywołujący chorobę. Modulacja interakcji jelitowych między dowolnymi aktorami może przechylić szalę w kierunku promocji lub ochrony przed IBD. Wiele badań wykazało, że kannabinoidy wykazują potencjał w przechylaniu tej skali w kierunku tolerancji w celu ochrony przed IBD ( Singh i in., 2012 ; Storr i in., 2009 ; Ke i in., 2016 ; Kimball i in., 2006 ). Jednak dane dotyczące działania przeciwbakteryjnego kannabinoidów u ludzi nie odzwierciedlają tego, co zaobserwowano w modelach mysich ( Ambrose i Simmons, 2019 ; Naftali i in., 2013 ; Lahat i in., 2012 ). W modelu AOM + DSS raka jelita grubego leczenie THC zapobiegło rozwojowi raka i zmniejszyło liczbę pronowotworowych komórek Th22 wytwarzających IL-22, które infiltrowały śródnabłonkowo. IL-22 zyskała uwagę ze względu na swoje właściwości rakotwórcze u pacjentów ludzkich i w modelach zwierzęcych raka jelita grubego, promując macierzystość raka poprzez aktywację STAT-3 ( Sun i in., 2015 ; Kryczek i in., 2014 ; Kirchberger i in., 2013 ). Nasze wyniki wykazały, że THC osłabiało nowotworową IL-22 w mikrośrodowisku kolonocytów działając poprzez CB2 na komórki hematopoetyczne; jednakże efekt ten nie był wewnętrzny dla Th22, ponieważ THC nie wpływał bezpośrednio na izolowaną generację komórek Th22 in vitro . Stymulacja zarówno Th22, jak i ILC3 do produkcji IL-22 jest regulowana przez prozapalne cytokiny, takie jak IL-1β, IL-6, MCP-1 i IL-23 z lokalnych komórek APC ( Parks i in., 2016 ; Manta i in., 2013 ; Dudakov i in., 2015 ). W związku z tym zastosowaliśmy model zapalenia jelita grubego anty-CD40 u myszy dzikiego typu oraz u myszy z niedoborem komórek T i B, aby zbadać, w jaki sposób THC może oddziaływać na adaptacyjny i wrodzony układ odpornościowy, redukując poziom IL-22 w modelu, w którym jest on patogenny dla proksymalnego odcinka jelita grubego, niezależny od mikrobioty i nie polega na substancjach chemicznych egzogennych w pośredniczeniu w postępie choroby ( Uhlig i in., 2006 ).

Wstrzyknięcie przeciwciał anty-CD40 powoduje ostrą wyniszczającą chorobę i zapalenie okrężnicy zależne od wydzielania cytokin zapalnych TNFα, IL-12 i IL-23 ( Eken i in., 2014 ; Longman i in., 2014 ; Uhlig i in., 2006 ). Odkryliśmy, że w modelu zapalenia okrężnicy anty-CD40 THC zmniejsza stan zapalny układowy i okrężnicy poprzez redukcję makroskopowej patologii jelitowej i krążących prozapalnych cytokin IFNγ, TNFα, IL-17A i IL-22. Stan zapalny układowy wywołany przez przeciwciała anty-CD40 został zmniejszony przez THC, co zmierzono na podstawie zmniejszenia splenomegalii i biomarkerów uszkodzenia wątroby AST i ALT. Leczenie THC u myszy anty-CD40 spowodowało wzrost Treg w cLP, co było pośredniczone przez THC działające bezpośrednio na DC w celu zwiększenia ekspresji CD103 i zmniejszenia ekspresji CD11b, przekształcając je w bardziej tolerogenne komórki ze zwiększoną ekspresją TGF-β1 potwierdzoną przez scRNA-seq. Działając poprzez CB2, wykazaliśmy, że THC moduluje fenotyp cLP DC w kierunku bardziej przeciwzapalnego stanu, charakteryzującego się zmniejszoną ekspresją CD80 i CD11b u myszy z zapaleniem jelita grubego anty-CD40 in vivo . Nasze dane scRNA-seq komórek mieloidalnych cLP i analiza cytometrii przepływowej ex vivo naiwnych DC pochodzących ze szpiku kostnego i DC pochodzących z cLP, mLN, śledziony i płuc, wszystkie wykazały zmniejszenie ekspresji CD86 z THC. Interesujące odkrycie z naszej analizy cytometrii przepływowej globalnych markerów aktywacji APC ujawniło, że podczas gdy THC polaryzowało DC w kierunku bardziej tolerogennego fenotypu ze zwiększoną ekspresją CD103 i zmniejszoną ekspresją CD86, THC działało również na DC mLN i mikroglej, zwiększając ekspresję CD40. Zwiększone sygnały CD40 na DC CD103+ w celu regulacji CCR7, powodując ich przesunięcie do mLN i apoptozę ( Barthels i in., 2017 ). Biorąc pod uwagę, że widzieliśmy, że THC zmniejsza ekspresję CCR7 w cLP i mLN, jest mało prawdopodobne, aby powodowało to apoptozę DC; jednak CD40 działa z wcześniej aktywowanymi antygenem komórkami T CD40L+ w celu współstymulacji w dodatniej pętli sprzężenia zwrotnego, gdy napotkają znane antygeny ( Cong i in., 2000 ). Zwiększenie ekspresji CD40 przez THC w mLN, ale zmniejszenie ekspresji innych markerów aktywacji sugeruje, że THC może pobudzać odporność jelitową na zidentyfikowane antygeny, ale zmniejszać jego skuteczność w stymulowaniu odpowiedzi immunologicznej na nowe antygeny w cLP, co może wyjaśniać, dlaczego kannabinoidy są nieskuteczne w usuwaniu modeli infekcji zapalenia okrężnicy, ale są skuteczne w modelach chemicznych ( Eisenstein i Meissler, 2015 ; Newton i in., 2009 ; Karmaus i in., 2011 ). Zwiększenie ekspresji CD40 przez THC może być podobnie mechanizmem kompensacyjnym wyjaśniającym zmniejszenie ekspresji CD80 i CD86.

Komórki DC w cLP mogą promować ekspansję komórek T regulatorowych. Kilka badań zbadało ten mechanizm, sugerując, że komórki DC, głównie CD103+ DC, regulują CCR7, aby migrować do mLN, gdzie wydzielają TGF-β1 i kwas retinowy, aby indukować komórki T regulatorowe ( Schulz i in., 2009 ). Nasze wyniki wykazały, że podanie THC myszom naiwnym i po zapaleniu okrężnicy wywołanym przeciwciałami anty-CD40 spowodowało zmniejszenie ekspresji CCR7 na komórkach DC zarówno w cLP, jak i mLN, co sugeruje, że THC zmniejsza migrację komórek DC między tkanką limfatyczną przewodu pokarmowego. Ponadto odkryliśmy, że komórki BMDC leczone THC i komórki z cLP myszy leczonych THC wykazywały zwiększone poziomy TGF-β1. Łącznie te dane wskazują, że w jelitach THC powoduje, że DC zamiast migrować do mLN i indukować Treg, pozostają w cLP, obniżają poziom markera aktywacji CD86, wydzielają TGF-β1 i zwiększają odsetek Treg oraz wpływają na inne lokalne typy komórek poprzez działanie przeciwzapalne TGF-β1. TGF-β1 jest krytyczny dla homeostazy jelitowej. Globalne myszy TGF-β1 ^−/− rozwijają spontaniczne zapalenie jelita grubego w wieku około 3–4 tygodni, a swoiste dla DC wyłączenie TGF-β1 powoduje spontaniczne zapalenie jelita grubego ( Ihara i in., 2017 ; Ramalingam i in., 2012 ). DC są ważnym źródłem i aktywatorem TGF-β1 w jelitach, niezbędnym do kontrolowania różnicowania Treg i Th17 ( Ramalingam i in., 2012 ) oraz homeostazy kolonocytów ( Ihara i in., 2016 ). Wpływ THC na DC wynika z obserwacji, że leczenie THC zmniejsza aktywność APC u myszy ( Karmaus i in., 2011 ) oraz in vitro w komórkach ludzkich ( Roth i in., 2015 ). Aby zbadać wkład komórkowy pośredniczony przez THC w redukcję nasilenia przeciwciał anty-CD40, najpierw zubożyliśmy Treg poprzez wstrzyknięcie przeciwciał anty-CD25, ujawniając, że redukcja stanu zapalnego układowego wywołanego przez przeciwciała anty-CD40 przez THC jest częściowo pośredniczona przez Treg, ponieważ u myszy pozbawionych Treg, którym podano THC, krążące IFNγ i TNFα wzrosły z powrotem do poziomów kontrolnych, a splenomegalia nie została zmniejszona. Badanie przeprowadzone na myszach Rag2 ^−/− wykazało, że adopcyjne przeniesienie Treg nie zmieniło stanu zapalnego układowego ( Bauché i in., 2018).); jednakże miarą, której użyli do wyciągnięcia tego wniosku, była masa ciała, która również nie uległa zmianie w naszym badaniu z THC, z Tregami lub bez nich, chociaż krążące biomarkery aktywności choroby i masa śledziony uległy zmianie. Niemniej jednak, zapalenie okrężnicy wywołane przez przeciwciała anty-CD40 u myszy WT nie jest łagodzone przez Treg indukowane przez THC, ponieważ wyczerpanie Tregów nie osłabiło redukcji wydzielania IL-17A lub ILC3 IL-22 przez THC. Dane dotyczące cytokin wykazały również, że THC nie zwiększało innych cytokin przeciwzapalnych podzbioru Th: IL-4, IL-10 lub IL-9, co sugeruje, że zbawienne właściwości THC tkwiły w jego modulacji APC.

Dane z myszy SCID z niedoborem komórek T i B , którym wstrzyknięto przeciwciało anty-CD40, potwierdziły to, co obserwowano u myszy WT — komórki APC z jelita grubego są stymulowane przez przeciwciało anty-CD40, aby wywołać prozapalne IL-23 i IL-1β, które są redukowane przez agonizm CB2, oraz MCP-1, który wykazywał nieistotny statystycznie trend spadkowy przy leczeniu THC i THC + AM251. Analiza scRNA-seq komórek mieloidalnych WT cLP wykazała podobny spadek Il1b i Ccl2 po leczeniu THC. Zmniejszenie stanu zapalnego jelita grubego u myszy SCID αCD40 nie było odzwierciedlone przez zmniejszenie stanu zapalnego układowego ocenianego na podstawie patologii wątroby i poziomów ALT, co potwierdza to, co zaobserwowaliśmy w badaniach zubożających Treg u myszy WT. THC i kombinacja THC i obu antagonistów zmniejszyły poziom krążącej AST, co sugeruje, że THC może zmniejszyć zanik mięśni w tym modelu, albo poprzez nadmiarowy efekt CB, albo poprzez GPR55. Głównym odkryciem z tego eksperymentu było to, że THC działało na oba wartownicze APC w okrężnicy, DC i makrofagi, zwiększając CD103 i zmniejszając mediatory prozapalne, które stymulują produkcję IL-22. Chociaż nasze dane cLP nie wykazują różnic w wydzielaniu ILC3, poziomy IL-22 w surowicy są znacząco zmniejszone zarówno w dniu 3, jak i 7 przy leczeniu THC i THC + AM, co potwierdza rolę CB2 w zmniejszaniu wydzielania IL-22.

W tym badaniu wykazujemy, że agonizm THC wobec CB2 jest mechanizmem, poprzez który jelitowe APC przechodzą fenotypową zmianę w kierunku bardziej przeciwzapalnego fenotypu charakteryzującego się zwiększoną ekspresją CD103 i zmniejszoną CD86. Te APC są mniej przygotowane do wydzielania prozapalnych mediatorów IL-23, IL-1β i MCP-1, zamiast tego zwiększając TGF-β1 w celu indukowania Treg w lokalnym mikrośrodowisku. Treg są ważne dla systemowego rozwiązania stanu zapalnego wywołanego przez αCD40, zdolnego do zmniejszenia stanu zapalnego wątroby i splenomegalii; jednak w jelicie grubym, to poprzez działanie THC na DC i makrofagi, THC może zmniejszyć patogenne poziomy IL-22, aby chronić gospodarza przed nadmiernym stanem zapalnym i rakiem. Tutaj analizujemy, w jaki sposób aktywacja CB2 może udoskonalić fenotyp komórek mieloidalnych, aby znieść stan zapalny i zapobiec zapaleniu okrężnicy i rozwojowi raka okrężnicy.

Ograniczenia badania

Wykorzystując model nowotworu de novo i modele zapalenia jelita grubego wywołanego chemicznie i przeciwciałami, badanie to opisuje mechanizmy, poprzez które THC, działając poprzez CB2 na komórki APC w jelitach, ogranicza wydzielanie prozapalnych cytokin, które w przeciwnym razie stymulowałyby onkogenne uwalnianie Th22 i ILC3 IL-22. Określenie, czy redukcja IL-22 u myszy leczonych THC jest jedynym czynnikiem zapobiegającym rozwojowi CRC, będzie pouczające i warte oceny w przyszłych pracach. Chociaż badanie to oceniało działanie zapobiegające nowotworom THC, badania oceniające wpływ THC na rozwinięte nowotwory byłyby klinicznie istotne.

źródło: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32942172/

Pobierz PDF

Układ endokannabinoidowy, w szczególności receptor kannabinoidowy 2 (CB2 u myszy i CNR2 u ludzi), ma kontrowersyjne implikacje patofizjologiczne w raku jelita grubego. Tutaj badamy rolę CB2 w potencjalizowaniu odpowiedzi immunologicznej w raku jelita grubego u myszy i określamy wpływ wariantów 
CNR2 u ludzi. Porównując myszy dzikiego typu (WT) z myszami z wyłączonym genem CB2 (CB2 
^-/- ), przeprowadziliśmy badanie spontanicznego raka u starzejących się myszy, a następnie wykorzystaliśmy model AOM/DSS raka jelita grubego związanego z zapaleniem jelita grubego i model dziedzicznego raka jelita grubego (Apc 
^Min/+ ). Ponadto przeanalizowaliśmy dane genomiczne w dużej populacji ludzkiej, aby określić związek między wariantami 
CNR2 a zapadalnością na raka jelita grubego. Starzejące się myszy CB2 
^-/- wykazywały wyższą częstość występowania spontanicznych zmian przedrakowych w jelicie grubym w porównaniu z kontrolami WT. U myszy CB2 
^-/- i Apc 
^Min/+ CB2 
^-/- leczonych AOM/DSS 
wystąpiła zaostrzona tumorigeneza i zwiększone populacje śledziony immunosupresyjnych komórek supresorowych pochodzących z mieloidów wraz ze zmniejszonymi komórkami T CD8+ przeciwnowotworowymi. Co ważne, potwierdzające dane genomiczne ujawniają istotny związek między niesynonimicznymi wariantami 
CNR2 a występowaniem raka jelita grubego u ludzi. Łącznie wyniki sugerują, że endogenna aktywacja CB2 tłumi tumorigenezę jelita grubego poprzez przesunięcie równowagi w kierunku komórek odpornościowych przeciwnowotworowych u myszy, a tym samym przedstawiają wartość prognostyczną wariantów 
CNR2 dla pacjentów z rakiem jelita grubego.

Według Narodowego Instytutu Zdrowia, rak jest jedną z głównych przyczyn zgonów na świecie, a liczba nowych przypadków raka rocznie ma wzrosnąć do 23,6 miliona do 2030 roku [ 1 ]. Konkretnie, rak jelita grubego jest jednym z najczęstszych nowotworów złośliwych obserwowanych w klinice i czwartą najczęstszą przyczyną zgonów związanych z guzem [ 2 ]. Przewlekły stan zapalny jest najważniejszym czynnikiem ryzyka ludzkiego raka jelita grubego (CRC). Pacjenci z chorobą zapalną jelit, chorobą Leśniowskiego-Crohna lub wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego są narażeni na wysokie ryzyko i mają wyższy wskaźnik śmiertelności niż inni pacjenci z CRC [ 3 ].

Model myszy z rakiem jelita grubego związanym z zapaleniem okrężnicy (CAC) wywołany azoksymetanem/siarczanem sodu dekstranu (AOM/DSS) jest jednym z najczęściej stosowanych chemicznie indukowanych modeli CRC ze względu na jego powtarzalność i skuteczność [ 4 ]. Badania oparte na tym modelu potwierdziły znaczenie stanu zapalnego w rozwoju CRC i rzuciły światło na niektóre mechanizmy karcynogenezy jelita grubego związanej ze stanem zapalnym. W szczególności wyniki te wskazały na funkcję cytokin pro- i przeciwzapalnych w patologii CRC i udział środowiska immunosupresyjnego, a także na role określonych podgrup komórek układu odpornościowego [ 5 , 6 , 7 ].

Opracowano już szereg transgenicznych modeli myszy w celu odtworzenia czynników dziedzicznych, o których wiadomo, że są związane z rakiem jelita grubego u ludzi. Dobrze ugruntowany genetyczny model Apc ^Min/+ spontanicznie rozwija wiele nowotworów jelitowych i odzwierciedla ludzką rodzinną polipowatość gruczolakowatą i nowotwory jelita grubego. Te myszy niosą mutację w homologu myszy genu Apc , który jest kluczowym genem supresorowym nowotworu należącym do kanonicznej ścieżki sygnałowej Wnt. Model ten był wcześniej używany do ustalenia roli komórek supresorowych pochodzących z mieloidów (MDSC) w promowaniu nowotworu [ 8 , 9 , 10 ].

Komórki MDSC u pacjentów z rakiem jelita grubego korelują ze zmniejszonym przeżyciem i stały się główną przeszkodą w immunoterapii nowotworów [ 2 ]. Ta heterogeniczna populacja gromadzi się w układzie krążenia i narządach limfatycznych, a w szczególności w szpiku kostnym i miejscach występowania guzów u pacjentów z guzami. Wykazano, że te komórki MDSC promują inwazję, angiogenezę i unikanie odpowiedzi immunologicznej guza, co prowadzi do trwałego postępu nowotworu w wielu eksperymentalnych zwierzęcych modelach raka.

Endokannabinoidy i receptory endokannabinoidowe składają się na układ endokannabinoidowy (ECS) i współpracują, aby pośredniczyć w różnych procesach biologicznych i behawioralnych [ 11 ]. Receptory endokannabinoidowe, które są receptorami sprzężonymi z białkiem G (GPCR), są różnicowo ekspresjonowane w różnych tkankach, gdzie spełniają różnorodne funkcje [ 12 ]. ECS składa się z dwóch głównych endogennych ligandów, mianowicie N-arachidonoylethanolamine (AEA lub anandamid) i 2-arachidonoylglycerol (2-AG), oraz receptorów kannabinoidowych CB1 i CB2 (CNR1 i CNR2 u ludzi) [ 13 ]. CB1 jest ekspresowany głównie w neuronach, podczas gdy CB2 jest ekspresowany głównie w komórkach odpornościowych i kostnych [ 14 ]. Ze względu na stosunkowo wysoką ekspresję CB2 w komórkach odpornościowych, zasugerowano, że receptor ten pośredniczy w immunomodulacyjnych efektach endokannabinoidów [ 15 ]. Konkretna rola CB2 w raku nie została dokładnie zbadana w modelach z nienaruszonym układem odpornościowym, a kwestia, czy CB2 chroni przed rakiem czy go promuje, pozostaje kontrowersyjna [ 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 ]. Ta nierozwiązana kwestia, w połączeniu z naszymi wstępnymi danymi, które sugerują, że CB2 odgrywa ochronną rolę w tumorigenezie, dostarczyła motywacji do określenia roli endogennej aktywacji CB2 w stymulowaniu odpowiedzi immunologicznej gospodarza przeciwko rozwojowi guza. Tutaj przetestowaliśmy hipotezę, że CB2 odgrywa ochronną rolę w hamowaniu tumorigenezy, wykorzystując systemowy model knockoutu CB2 (CB2 ^−/− ) i dobrze ugruntowane modele raka jelita grubego u myszy immunokompetentnych i zbadaliśmy związek między wariantami genu CNR2 a rakiem jelita grubego w populacji ludzkiej.

2.1. CB2 ^−/− wiąże się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia samoistnego raka

Myszki dzikiego typu (WT) hodowane w warunkach SPF zazwyczaj nie rozwijają raka w pierwszym roku życia. Aby zbadać, czy CB2 przyczynia się do naturalnej odporności na spontanicznego raka, przeprowadziliśmy badanie histopatologiczne 14-miesięcznych samców i samic myszy WT i CB2 ^−/− . Dokładna analiza tkanek pobranych z jelita grubego i narządów rozrodczych (macicy, jajników i jąder) wykazała występowanie zmian nowotworowych i przednowotworowych u myszy CB2 ^−/− w sposób preferowany pod względem tkanki i płci. U samic myszy CB2 ^−/− zaobserwowano znaczący wzrost częstości występowania zmian nowotworowych i przednowotworowych (prawidłowych w porównaniu z nieprawidłowymi, dokładny test Fishera) i ich nasilenia (test U Manna-Whitneya) w jelicie grubym i macicy ( ryc. 1 A). Natomiast nie stwierdzono występowania zmian przedrakowych w jelicie grubym u samców myszy WT ani CB2 ^{−/−, chociaż częstość występowania zmian przedrakowych w jądrach u myszy CB2 −/−} była trzykrotnie wyższa (choć nieistotna statystycznie) w porównaniu do myszy WT tej samej płci ( Rysunek 1A ). Obserwacje te wskazują, że CB2 pełni rolę ochronną przez całe życie przed nowotworzeniem w przypadku różnych typów nowotworów, zwłaszcza u samic.

źródło: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36835468/

Kannabidiol (CBD) to nie odurzający i ogólnie dobrze tolerowany składnik konopi indyjskich, który wykazuje potencjalne korzystne właściwości w leczeniu szerokiego zakresu chorób, w tym zaburzeń sercowo-naczyniowych. Ze względu na złożony mechanizm działania CBD może oddziaływać na układ sercowo-naczyniowy na różne sposoby. W związku z tym dokonaliśmy przeglądu wpływu CBD na ten układ w zdrowiu i chorobie, aby określić potencjalne ryzyko sercowo-naczyniowych skutków ubocznych podczas stosowania CBD w celach medycznych i wellness oraz wyjaśnić jego potencjał terapeutyczny w chorobach sercowo-naczyniowych. Podawanie CBD zdrowym ochotnikom lub zwierzętom zwykle nie wpływa znacząco na parametry hemodynamiczne. Chociaż stwierdzono, że CBD wykazuje właściwości rozszerzające naczynia krwionośne i przeciwutleniające w leczeniu nadciśnienia, nie wpływa to na ciśnienie krwi u zwierząt z nadciśnieniem. Hipotensyjne działanie CBD zostało ujawnione głównie w warunkach stresowych. Wiele pozytywnych efektów CBD zaobserwowano w eksperymentalnych modelach chorób serca (zawał mięśnia sercowego, kardiomiopatia, zapalenie mięśnia sercowego), udaru mózgu, niedotlenieniowo-niedokrwiennej encefalopatii niedokrwiennej mózgu, zapalenia mózgu związanego z sepsą, powikłań sercowo-naczyniowych cukrzycy oraz uszkodzeń niedokrwiennych/reperfuzyjnych wątroby i nerek. W tych stanach patologicznych CBD zmniejsza między innymi uszkodzenia i dysfunkcje narządów, stres oksydacyjny i nitratywny, procesy zapalne i apoptozę. Niemniej jednak potrzebne są dalsze badania kliniczne, aby zalecić stosowanie CBD w leczeniu chorób sercowo-naczyniowych.

1. Wstęp

Cannabis sativa była używana od czasów starożytnych do celów rolniczych, ceremonialnych i leczniczych. W medycynie tradycyjnej roślina ta stosowana była jako środek przeciwbólowy, przeciwdrgawkowy, przeciwastmatyczny, przeciwmalaryczny czy przeciwreumatyczny. Konopie indyjskie zawierają ponad 700 różnych substancji chemicznych, wśród których wyróżnia się grupa związków zwana kannabinoidami. Kannabinoidy znajdujące się w konopiach indyjskich nazywane są fitokannabinoidami. Oprócz kannabinoidów pochodzenia roślinnego istnieją również kannabinoidy wytwarzane endogennie u ludzi lub zwierząt (tzw. endokannabinoidy) oraz kannabinoidy syntetyczne [ 1 , 2 ]. Zidentyfikowano ponad 100 fitokannabinoidów, a dwa najbardziej znane z nich (dla porównania zob.Tabela 1) to Δ ⁹ -tetrahydrokannabinol (THC, a dokładniej jego izomer (-)-trans) i kannabidiol (CBD). THC jest głównym psychoaktywnym składnikiem konopi indyjskich, a ze względu na swoje działanie odurzające marihuana, haszysz i olej haszyszowy są powszechnie używanymi nielegalnymi narkotykami. Natomiast CBD jest ogólnie uważane za substancję nieodurzającą (w literaturze często określane jest jako „niepsychoaktywne”, może jednak modulować objawy niektórych zaburzeń neuropsychiatrycznych, dlatego też określenie „nieodurzający” ma tendencję do być preferowane), nie powodując uzależnienia ani poważnych skutków ubocznych [ 1 , 3 , 4 , 5 ]. Ponadto może modulować działanie THC, a zatem zmniejszać lub nasilać (w zależności od dawki i stosunku CBD:THC) skutki uboczne THC [ 6 , 7 ].

CBD jest uważany za psychoaktywny ze względu na jego działanie przeciwlękowe, przeciwpsychotyczne i przeciwdepresyjne; ² tetrad kannabinoidów charakteryzuje się hipolokomocją, hipotermią, katalepsją i antynocycepcją wywołaną przez THC i inne psychoaktywne kannabinoidy (agoniści CB ₁ ) u myszy; ³ na podstawie badań przedklinicznych i klinicznych; zarejestrowane wskazania (USA i/lub UE) obejmują wyłącznie spastyczność w stwardnieniu rozsianym (Sativex ^® ), padaczkę lekooporną – zespół Draveta i zespół Lennoxa-Gastauta (Epidiolex ^® ), nudności i wymioty wywołane chemioterapią (Marinol ^® , Syndros ^® , Cesamet® ^, Canemes® ⁾ i anoreksję związaną z AIDS (Marinol® ^, Syndros® ⁾ ; ⁴ CBD jest częściowym agonistą GPR18 o niskiej skuteczności i antagonizuje działanie THC (CBD działa jako antagonista); ↑/↓ – zwiększenie/zmniejszenie; (+) – agonista lub dodatni modulator allosteryczny; (–) – antagonista, odwrotny agonista lub negatywny modulator allosteryczny; skróty: 2-AG: 2-arachidonoiloglicerol; 5-HT _{1A, 2A, 3} : receptory serotoninowe typu 1A, 2A, 3; Abn-CBD: nieprawidłowy kannabidiol; AEA: anandamid; BP: ciśnienie krwi; CB _{1, 2} : receptor kannabinoidowy typu 1, 2; D2 : receptor dopaminowy _typu 2; EMT: transporter błonowy endokannabinoidów; FAAH: hydrolaza amidu kwasu tłuszczowego; FABP-3,-5,-7: białko wiążące kwasy tłuszczowe 3, 5, 7; GABA _A : receptor kwasu γ-aminomasłowego typu A; GPR3, 6, 12, 18, 55: receptor 3, 6, 12, 18, 55 sprzężony z białkiem G; HR: tętno; PPAR-γ: receptor γ aktywowany przez proliferatory peroksysomów; TRPA1: członek 1 podrodziny ankyryn o potencjale przejściowym; TRPM8: przejściowy potencjał receptora, członek podrodziny melastatyny 8; TRPV1-4: przejściowe potencjalne receptory, członkowie podrodziny waniloidów 1-4; α1-, α1β-, α3-GlyR: receptor α1, α1β-, α3-glicyny; α1 _– AR: α1 _– receptor adrenergiczny; δ-, μ-OR: δ-, μ-receptor opioidowy.

Badania podstawowe i/lub kliniczne wykazały, że kannabidiol ma wielokierunkowe działanie (Tabela 1), takie jak między innymi działanie przeciwutleniające, przeciwzapalne, immunomodulujące, przeciwartretyczne, przeciwdrgawkowe, neuroprotekcyjne, prokognitywne, przeciwlękowe, przeciwpsychotyczne i antyproliferacyjne. Tym samym CBD posiada szeroki potencjał terapeutyczny, który obejmuje m.in. epilepsję, choroby neurodegeneracyjne (stwardnienie rozsiane, choroba Alzheimera, Parkinsona i Huntingtona), zaburzenia neuropsychiatryczne (depresja, zaburzenia lękowe, schizofrenia, zespół stresu pourazowego, zaburzenia ze spektrum autyzmu), zaburzenia żołądkowo-jelitowe. (nudności i wymioty, choroby zapalne jelit, zespół jelita drażliwego), choroby reumatyczne, choroba przeszczep przeciw gospodarzowi i nowotwory (omówione w innym miejscu: [ 5 , 6 , 17 , 30 , 31 , 32 , 33 ]). Jednakże większość tych wskazań wymaga dalszych badań w celu potwierdzenia skuteczności klinicznej.

Pierwszy lek wykorzystujący wyłącznie kannabidiol jako substancję czynną został zarejestrowany w czerwcu 2018 roku w USA pod nazwą Epidiolex ^® (GW Pharmaceuticals, UK). Jest to preparat płynny zawierający CBD (100 mg/ml) pochodzenia roślinnego, wskazany do stosowania w leczeniu ciężkiej padaczki lekoopornej objawiającej się we wczesnym dzieciństwie, takiej jak zespół Draveta i zespół Lennoxa-Gastauta [ 28 ]. W Unii Europejskiej CBD ma obecnie status leku sierocego w przypadku kilku chorób, takich jak zespoły padaczkowe (wymienione powyżej i zespół Westa), asfiksja okołoporodowa, stwardnienie guzowate, choroba przeszczep przeciwko gospodarzowi i glejak (w połączeniu z THC w tym ostatnim przypadku) [ 34 ]. Z kolei w wielu krajach Europy dostępne są nabiximole (nazwa handlowa Sativex ^® , GW Pharmaceuticals), czyli ekstrakt z konopi indyjskich zawierający CBD i THC w przybliżeniu w proporcji 1:1. Sativex ^® podawany jest w postaci sprayu doustnego i został opracowany w celu łagodzenia objawów spastyczności u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym [ 4 ]. Ponadto CBD i THC są obecne w marihuanie w różnych proporcjach, a do zastosowań medycznych opracowano pochodne (tzw. marihuana medyczna lub marihuana medyczna) [ 4 , 29 ]. Warto wspomnieć, że CBD występuje także w suplementach diety, kremach i balsamach do stosowania miejscowego oraz olejkach do waporyzacji [ 30,33 ] . Zwiększone zainteresowanie prozdrowotnymi i terapeutycznymi właściwościami tych produktów doprowadziło do ich powszechnego stosowania, co może wiązać się z potencjalnymi działaniami niepożądanymi lub interakcjami z współpodawanymi lekami.

Układ endokannabinoidowy, na który składają się endokannabinoidy, enzymy ich syntetyzujące i metabolizujące oraz receptory kannabinoidowe (CB ₁ i CB ₂ ) występuje w układzie sercowo-naczyniowym. Zarówno endogenne, jak i egzogenne kannabinoidy wywołują zmiany w układzie sercowo-naczyniowym ludzi i zwierząt [ 19 , 20 , 35 ]. Powikłania sercowo-naczyniowe, takie jak tachykardia i ostre incydenty wieńcowe, są powszechnie kojarzone z paleniem marihuany (skutki zależne głównie od THC) lub przyjmowaniem syntetycznych kannabimimetyków jako składnika dopalaczy [ 36 ]. Z kolei CBD pozbawione jest niekorzystnego wpływu na układ sercowo-naczyniowy. Ponadto sugeruje się, że ma potencjał terapeutyczny w leczeniu chorób układu krążenia, takich jak udar, zawał mięśnia sercowego, zapalenie mięśnia sercowego, kardiomiopatie i powikłania sercowo-naczyniowe cukrzycy, co wiąże się z właściwościami rozszerzającymi naczynia, kardioprotekcyjnymi, przeciwutleniającymi, przeciwzapalnymi i neuroprotekcyjnymi. CBD [ 23 , 24 ].

2. Biosynteza i farmakologia kannabidiolu

2.1. Struktura i biosynteza

Kannabidiol (patrz struktura chemiczna,Tabela 1), podobnie jak inne kannabinoidy, należy do grupy C21 (lub C22 w przypadku form karboksylowanych) terpenofenoli. W postaci kwasowej (patrz poniżej) kannabidiol jest głównym składnikiem włóknistych odmian konopi [ 1 , 4 ]. Po raz pierwszy został wyizolowany z konopi indyjskich przez Adamsa i wsp. w Wielkiej Brytanii [ 37 ] oraz z haszyszu przez Jacoba i Todda w USA [ 38 ] w 1940 r. Jednak jego strukturę chemiczną określili dopiero w 1963 r. izraelscy naukowcy Mechoulam i Schvo [ 39 ], a konfigurację absolutną cztery lata później Mechoulam i Gaoni [ 40 ].

Biosynteza i magazynowanie kanabidiolu i innych fitokannabinoidów zachodzi w włoskach gruczołowych występujących głównie na kwiatach żeńskich. Mniejsze ilości fitokannabinoidów wykrywa się także w liściach, łodygach, nasionach, korzeniach czy pyłkach. Oprócz rodzaju tkanki, stężenia związków bioaktywnych w konopiach indyjskich zależą od odmiany, warunków wzrostu, etapu wzrostu, czasu zbiorów i warunków przechowywania [ 3 , 41 ].

Biosynteza fitokannabinoidów (Rysunek 1) rozpoczyna się od syntezy dwóch związków prekursorowych – difosforanu geranylu (GPP) w szlaku 4-fosforanu 2-metyloerytrytolu (MEP) i kwasu oliwetolowego (OA) w szlaku poliketydowym. Część terpenowa kannabinoidów pochodzi z GPP, który powstaje w wyniku kondensacji difosforanu izopentenylu (IPP) i difosforanu dimetyloallilu (DMAPP) katalizowanej przez syntazę GPP [ 1 , 42 ]. IPP i DMAPP są izomerami (ulegają wzajemnej transformacji pod wpływem izomerazy IPP) i są syntetyzowane w plastydach szlakiem MEP. Prekursorami MEP są pirogronian i aldehyd 3-fosfogliceryny. Szlak cytozolowego kwasu mewalonowego (MEV) może być również źródłem IPP i DMAPP, ale w przypadku syntezy kannabinoidów jest to prawdopodobnie niewielkie [ 42 , 43 ]. Drugim ważnym prekursorem kannabinoidów jest OA odpowiedzialna za ich ugrupowanie fenolowe. Powstaje w wyniku kondensacji aldolowej heksanoilo-CoA z trzema cząsteczkami malonylo-CoA, a do tej przemiany potrzebne są dwa enzymy – syntaza oliwetolowa i cyklaza kwasu oliwetolowego, działające na powstały produkt pośredni, tetraketydowy. Heksanoilo-CoA jest produktem reakcji pomiędzy heksanianem (powstającym w wyniku biosyntezy i/lub degradacji kwasów tłuszczowych) i CoA, katalizowanej przez syntetazę heksanoilo-CoA. Z drugiej strony malonylo-CoA jest produktem karboksylacji acetylo-CoA przez karboksylazę acetylo-CoA [ 42 ].

Rysunek 1

Biosynteza kannabidiolu i innych fitokannabinoidów [ 1 , 42 , 43 ]. Skróty: ACC: karboksylaza acetylo-CoA; CBCAS: syntaza kwasu kannabichromenowego; CBDAS: kwas kannabidiolowy i jego syntaza; CBGAS: syntaza kwasu kannabigerolowego; GPPS: syntaza difosforanu geranylu; HCS: syntetaza heksanoilo-CoA; IPP: difosforan izopentenylu; MEV: kwas mewalonowy; OAC: cyklaza kwasu oliwetolowego; OLS: syntaza oliwetolu; THCAS: syntaza kwasu Δ9 ^– tetrahydrokannabinolowego.

Fuzja OA i GPP powoduje powstanie kwasu kannabigerolowego (CBGA) katalizowanego przez jego syntazę. CBGA jest uważane za główny związek prekursorowy fitokannabinoidów. Syntaza kwasu kannabidiolowego przekształca CBGA w kwas kannabidiolowy (CBDA). Podobnie kwas tetrahydrokannabinolowy (THCA) i kwas kannabichromenowy (CBCA) powstają w wyniku ich specyficznych syntaz. Kwasowe typy kannabinoidów są podatne na światło i ciepło i w wyniku nieenzymatycznej dekarboksylacji przekształcają się w formy obojętne – CBD, THC i kannabichromen (CBC) [ 1 , 42 ]. Należy zaznaczyć, że formy obojętne występują w rosnącej roślinie w niskich stężeniach, a dopiero podczas obróbki cieplnej surowca (spalanie, pieczenie) tworzą się w dużych ilościach [ 44 ].

2.2. Mechanizm akcji

Kannabinoidy wywierają swoje działanie poprzez interakcję z receptorami kannabinoidowymi CB ₁ i CB ₂ , odkrytą na początku lat 90-tych. Są to receptory metabotropowe związane z białkami G _i/o , których pobudzenie powoduje hamowanie cyklazy adenylowej i stymulację kinaz białkowych aktywowanych mitogenami (MAPK) oraz (tylko dla CB ₁ ) modulację kanałów wapniowych i potasowych. Co więcej, w działaniu receptorów CB1 _mogą pośredniczyć białka Gq _i Gs _, niezależnie od białek G. Receptory CB ₁ zlokalizowane są głównie w ośrodkowym układzie nerwowym, natomiast receptory CB ₂ występują obficie w układzie odpornościowym. Zatem kannabinoidy mogą wywierać ważne prohomeostatyczne funkcje fizjologiczne poprzez modulowanie uwalniania neuroprzekaźników i odpowiedzi immunologicznych. Warto zauważyć, że wykazano obecność obu typów receptorów w całym organizmie, a ich ekspresja może zmieniać się w stanach patologicznych [ 17 , 22 , 27 ].

Kannabidiol ma niskie powinowactwo do receptorów kannabinoidowych (w stężeniach mikromolowych) [ 22 ]. Nie wywołuje efektów typowych dla stymulacji ośrodkowych receptorów CB ₁ , takich jak hipoalgezja, hipotermia, katalepsja i obniżona aktywność motoryczna (tzw. tetrada kannabinoidowa), charakterystycznych dla THC [ 18 ]. Co więcej, CBD jest zdolne do antagonizowania działania agonistów receptora CB ₁ /CB ₂ (CP55940 i R-(+)-WIN55212) już przy stężeniach nanomolowych, a więc niższych niż wynikające z jego powinowactwa do tych receptorów [ 26 ]. Wykazano, że CBD jest odwrotnym agonistą receptora CB ₂ [ 26 ] i negatywnym modulatorem allosterycznym receptorów CB ₁ [ 12 ]. Pomimo braku agonistycznych właściwości receptorów CB ₁ /CB ₂ przez CBD, niektóre jego efekty są hamowane przez antagonistów/odwrotnych agonistów tych receptorów [ 8 , 45 ] lub nie są obecne u myszy z nokautem CB _{1 [} 46 ]. Jest to najprawdopodobniej efekt pośredniego kannabinomimetycznego działania CBD, gdyż wykazano, że jego podawanie zwiększa stężenie endogennych kannabinoidów – anandamidu (AEA) [ 8 , 14 , 15 ] i 2-arachidonoiloglicerolu (2-AG) [ 45 ]. Mechanizmy tego efektu mogą obejmować zmniejszony rozkład i wewnątrzkomórkowy wychwyt endokannabinoidów. CBD hamuje główny enzym odpowiedzialny za rozkład AEA (oraz w mniejszym stopniu 2-AG) [ 27 ] – hydrolazę amidu kwasu tłuszczowego (FAAH) u gryzoni [ 9 , 16 ], ale nie u ludzi [ 10 ]. Co więcej, CBD hamuje wychwyt AEA, działając na domniemany transporter błonowy endokannabinoidów (EMT) [ 9 , 16 ] i/lub konkurując z AEA o wiązanie z białkami wiążącymi kwasy tłuszczowe (FABP-3, -5, -7), które stanowią wewnątrzkomórkowy system transportu endokannabinoidów [ 10 ].

Liczne badania wykazały, że CBD ma wiele efektów niezależnych od bezpośredniej lub pośredniej interakcji z receptorami CB ₁ /CB ₂ . Agonistyczne działanie CBD wykazano w odniesieniu do: przejściowego potencjalnego receptora, członka podrodziny ankiryn 1 (TRPA1) i członków podrodziny waniloidów 1–4 (TRPV1–4), receptora aktywowanego przez proliferatory peroksysomów γ (PPARγ), sierocego białka G receptor sprzężony – GPR18 (CBD jest częściowym agonistą, ale antagonizuje działanie THC) oraz receptory serotoninowe 5-HT _1A i 5-HT _2A (częściowy agonista). Ponadto CBD jest dodatnim allosterycznym modulatorem receptorów α1-, α1β- i α3-glicynowych (α1-, α1β- i α3-GlyR), μ- i δ-opioidowych (μ- i δ-OR) oraz γ-aminomasłowego. receptor kwasowy typu A (GABA _A ). W przeciwieństwie do tego, CBD wykazuje działanie antagonistyczne w stosunku do receptora sierocego GPR55 (nawet postulowanego jako receptor CB ₃ ), domniemanego receptora nieprawidłowego kannabidiolu (Abn-CBD; patrz poniżej) i potencjalnego receptora przejściowego, członka podrodziny melastatyny 8 (TRPM8). Ponadto jest negatywnym allosterycznym modulatorem receptora serotoninowego 5-HT ₃ , receptora α ₁ -adrenergicznego (α ₁ -AR) i receptora dopaminy D _{2 [} 11 , 17 , 21 ]. Ostatnio wykazano również, że CBD jest odwrotnym agonistą receptorów sierocych GPR3, GPR6 i GPR12 [ 13 ].

Oprócz bezpośredniej ekspozycji na szereg receptorów, CBD może oddziaływać także poprzez pośrednie zwiększanie stężenia związków biologicznie aktywnych. Oprócz wspomnianego już wpływu na poziom endokannabinoidów, CBD hamuje m.in. wychwyt adenozyny, tymidyny, glutaminianu, serotoniny, kwasu γ-aminomasłowego, dopaminy i noradrenaliny. Poziom serotoniny można także modulować poprzez hamowanie rozkładu jej prekursora, tryptofanu. Dodatkowo CBD wpływa także na metabolizm kwasu arachidonowego poprzez wpływ na fosfolipazę A2 ₍ PLA ₂ ; stymulacja lub hamowanie w zależności od stężenia CBD), 5- i 15-lipooksygenazę (5-, 15-LOX; hamowanie) czy izoenzymy cyklooksygenazy (COX -1 i -2; hamowanie lub stymulacja). W konsekwencji wykazano zarówno zmniejszoną, jak i zwiększoną produkcję prostaglandyny E (PGE) [ 11 , 17 , 21 ]. Biorąc pod uwagę ścisłe powiązanie szlaków metabolicznych kwasu arachidonowego i endokannabinoidów (wspólne enzymy metaboliczne; kwas arachidonowy powstaje w wyniku rozkładu endokannabinoidów) [ 27 ], CBD może kompleksowo wpływać na powstawanie dużej grupy mediatorów – pochodnych kwasu arachidonowego i endokannabinoidów.

Podsumowując, CBD ma złożony profil farmakodynamiczny (Rysunek 2). Jednak w wielu przypadkach jego działanie występuje już przy bardzo wysokich stężeniach i dotychczas jedynie in vitro. Niemniej jednak tak złożony mechanizm działania może wyjaśniać szeroki potencjał terapeutyczny CBD.

Rysunek 2

Mechanizm działania kanabidiolu (CBD) [ 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 21 , 22, 26 , 27 , 45 , 46 ] . Podkreślono mechanizmy, poprzez które CBD oddziałuje na układ sercowo-naczyniowy [ 23 , 30 , 47 , 48 , 49 , 50 , 51 , 52 , 53 , 54 , 55 , 56 , 57 ] . ¹ CBD jest częściowym agonistą GPR18 o niskiej skuteczności i antagonizuje działanie THC (CBD działa jako antagonista); skróty: 5-, 12-LOX: 5-,12-lipoksygenaza; 2-AG: 2-arachidonoiloglicerol; 5-HT _{1A, 2A, 3} : Receptory serotoninowe typu 1A, 2A, 3; Abn-CBD: nieprawidłowy kannabidiol; AEA: Anandamid; A1 : Receptor adenozynowy _typu 1; CB _{1, 2} : Receptor kannabinoidowy typu 1, 2; COX-1,-2: Cyklooksygenaza 1, 2; D2 : Receptor dopaminy _typu 2; EMT: transporter błonowy endokannabinoidów; EP ₄ : Receptor prostaglandyny E 4; FAAH: hydrolaza amidu kwasu tłuszczowego; FABP-3,-5,-7: białko wiążące kwasy tłuszczowe 3, 5, 7; GABA _A : receptor kwasu γ-aminomasłowego typu A; GPR3, 6, 12, 18, 55: receptor 3, 6, 12, 18, 55 sprzężony z białkiem G; IP: receptor prostacykliny; PGE: prostaglandyna E; PPAR-γ: receptor γ aktywowany przez proliferatory peroksysomów; TRPA1: Przejściowy potencjał receptora, członek podrodziny ankyryn 1; TRPM8: Przejściowy potencjał receptora, członek podrodziny melastatyny 8; TRPV1-4: Członkowie 1-4 podrodziny waniloidów o potencjale przejściowym; α1-, α1β-, α3-GlyR: receptor α1, α1β-, α3-glicyny; α1 _– AR: α1 _– receptor adrenergiczny; δ-, μ-OR: δ-, μ-Receptor opioidowy.

2.3. Farmakokinetyka

Istnieją różne drogi podawania kannabidiolu, z czego najczęstszą jest droga inhalacyjna (palenie, waporyzacja lub nebulizacja) i doustna (oleje, kapsułki, żywność i napoje wzbogacone w CBD). W zastosowaniach terapeutycznych można go także podawać w postaci sprayu na błonę śluzową jamy ustnej (Sativex ^® ). Można go także podawać dożylnie, przezskórnie, doodbytniczo lub w postaci kropli do oczu [ 4 , 30 , 33 ]. Biodostępność jest zróżnicowana w zależności od drogi podania, np. dla drogi inhalacyjnej szacuje się ją na 31%, a maksymalne stężenie osiągane jest po 3–10 minutach od spożycia. Natomiast przy podaniu doustnym maksymalne stężenia osiągane są po 1–2 lub do sześciu godzinach od spożycia, a biodostępność wynosi poniżej 20%, ze względu na metabolizm pierwszego przejścia [ 4 , 58 ].

Niektórzy autorzy sugerują, że podanie doustne wiąże się z możliwą przemianą CBD w THC w kwaśnym środowisku żołądka (Rysunek 3). Taką konwersję stwierdzono w badaniach z symulowanym płynem żołądkowym [ 59 , 60 ]. Wydaje się jednak, że konwersja ta nie zachodzi in vivo u ludzi, o czym świadczy brak THC we krwi pacjentów, którzy przyjmowali doustnie nawet bardzo duże dawki CBD. Ponadto związek ten nie powoduje żadnych efektów psychologicznych, psychomotorycznych, poznawczych czy fizjologicznych typowych dla THC czy marihuany. Rozbieżność tę można wytłumaczyć faktem, że soki żołądkowe nie odzwierciedlają doskonale rzeczywistych warunków panujących w żołądku [ 61 , 62 ]. Badania na zwierzętach również wykazują sprzeczne dane. Hložek i in. [ 63 ] wykazali obecność THC we krwi szczurów po doustnym (a także podskórnym) podaniu CBD. Jednakże Palazzoli i in. [ 64 ] nie donieśli o braku THC we krwi szczurów, którym podano doustnie pojedynczą wysoką dawkę CBD po trzech i sześciu godzinach od podania. Podobnie nie stwierdzono THC u świnek morskich otrzymujących doustnie CBD przez pięć dni [ 65 ]. Zatem możliwa konwersja CBD na THC wydaje się wątpliwa.

Rysunek 3

Metabolizm kanabidiolu [ 59 , 60 , 61 , 62 , 63 , 64 , 65 , 67 , 68 ]. Skróty: 7-COOH-, 7-OH-CBD:7-karboksy-, 7-hydroksykannabidiol; CBD: kanabidiol; CYP: Cytochrom P450; po: Per os, ustnie; sc: podskórnie; THC: Δ ⁹ -Tetrahydrokannabinol; UGT: UDP-glukuronozylotransferaza.

Kannabidiol transportowany jest we krwi głównie w formie związanej z białkami, a około 10% CBD wiąże się z erytrocytami. Szybko ulega dystrybucji do wszystkich narządów dobrze ukrwionych, takich jak mózg, serce, płuca i wątroba. Objętość dystrybucji CBD wynosi około 32 l/kg. Ze względu na dużą lipofilowość może przy długotrwałym stosowaniu gromadzić się w tkance tłuszczowej [ 4 , 66 ].

Kannabidiol jest eliminowany poprzez metabolizm i wydalanie. CBD jest wydalane zarówno w stanie niezmienionym, jak i w postaci metabolitów z moczem i kałem [ 4 , 67 ]. Podawany okres półtrwania CBD u ludzi zależy od badania (różne dawki, drogi podawania) i może wahać się od około jednej godziny do pięciu dni [ 58 , 67 ]. Kannabidiol ulega biotransformacji składającej się z dwóch faz (Rysunek 3). Pierwsza zachodzi głównie w wątrobie, gdzie CBD ulega przemianom z udziałem izoenzymów cytochromu P450 (CYP). W badaniu z udziałem ludzkiego rekombinowanego CYP wykazano, że CYP1A1, CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4 i CYP3A5 mogą metabolizować CBD, z czego CYP3A4 i CYP2C19 odgrywają dominującą rolę w mikrosomach wątroby [68 ] . Profile metaboliczne CBD różnią się w zależności od gatunku. U ludzi zidentyfikowano około 40 różnych metabolitów fazy I, a głównymi z nich są pochodne 7-karboksykannabidiolu (7-COOH-CBD). Aktywność farmakologiczna metabolitów fazy I jest różna, np. 7-hydroksy-kannabidiol (7-OH-CBD), podobnie jak CBD, hamuje wychwyt FAAH i AEA, podczas gdy 7-COOH-CBD nie wykazuje takiej aktywności; zarówno 7-OH-CBD, jak i 7-COOH-CBD nie są agonistami TRPV1. Zarówno CBD, jak i jego utlenione metabolity fazy I ulegają glukuronidacji, która jest główną reakcją fazy II [ 67 ].

Warto zaznaczyć, że CBD jest nie tylko substratem dla izoenzymów CYP, ale może również wpływać na ich aktywność. Wykazano, że CBD jest inhibitorem CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, CYP2C19, CYP2C9, CYP2D6, CYP3A4, CYP3A5 i CYP3A7 [ 11 ]. Z drugiej strony dłuższe przyjmowanie CBD może indukować ekspresję niektórych izoenzymów, co wykazano u myszy dla CYP3A i CYP2B10. CBD indukowało także ekspresję CYP1A1 w ludzkich komórkach wątroby. Zatem wpływ na aktywność/ekspresję izoenzymów CYP skutkuje możliwością interakcji CBD z innymi jednocześnie stosowanymi lekami [ 67 , 69 ]. W obszarze leków kardiologicznych opisano dotychczas jeden przypadek takiej interakcji. Jednoczesne stosowanie warfaryny (antykoagulantu) i CBD (Epidiolex ^® ) nasilało działanie przeciwzakrzepowe (wzrost międzynarodowego współczynnika znormalizowanego, INR). Jak sugerują autorzy, mogło to wynikać z konkurencji o wiązanie i hamowanie przez CBD izoenzymów CYP zaangażowanych w metabolizm warfaryny [ 70 ]. Dlatego należy zachować ostrożność podczas jednoczesnego stosowania CBD z innymi lekami.

3. Wpływ kannabidiolu na układ sercowo-naczyniowy w warunkach fizjologicznych

Podawanie fito-, endo- i syntetycznych kannabinoidów ma różnorodny, czasem wielofazowy wpływ na ciśnienie krwi (BP) i częstość akcji serca (HR) w zależności od gatunku, drogi podania, obecności znieczulenia i innych warunków doświadczalnych [ 19 ]. Kannabinoidy mogą wpływać na czynność układu krążenia nie tylko poprzez receptory kannabinoidowe, ale szereg innych receptorów, zlokalizowanych zarówno w układzie nerwowym, jak i bezpośrednio w naczyniach krwionośnych i sercu [ 19 , 35 , 71 , 72 ]. Pobudzenie ośrodkowych receptorów CB ₁ powoduje wzrost ciśnienia krwi, natomiast obwodowe receptory CB ₁ zlokalizowane presynaptycznie na zakończeniach przed- i/lub zazwojowych neuronów współczulnych unerwiających serce i opór naczyniowy odpowiadają za hipotensyjne działanie kannabinoidów. Aktywacja receptorów CB ₁ znajdujących się w mięśniu sercowym zmniejsza kurczliwość. Ponadto kannabinoidy mogą stymulować lub hamować odruch Bezolda-Jarischa, charakteryzujący się krótką i silną bradykardią oraz niedociśnieniem, za pośrednictwem receptorów TRPV1 i 5-HT3 _{zlokalizowanych} na czuciowych włóknach nerwu błędnego [ 19 , 72 ]. Kannabinoidy w większości przypadków powodują rozszerzenie naczyń w izolowanych naczyniach krwionośnych lub perfundowanych łożyskach naczyniowych, chociaż obserwuje się również zwężenie naczyń. Efekty te wynikają z bezpośredniej aktywacji CB1 _, TRPV1, PPAR i domniemanych śródbłonkowych receptorów kannabinoidowych. Ponadto w niektórych badaniach wykazano rolę receptorów CB ₂ , GPR55 i 5-HT _{1A w wazoaktywnym działaniu kannabinoidów [} 71 , 72 ]. Kannabinoidy mogą również aktywować sierocy GPR18 zlokalizowany obwodowo w naczyniach krwionośnych (GPR18 został przez niektórych autorów zdeorfanizowany jako śródbłonkowy receptor kannabinoidowy, patrz poniżej) i centralnie w rdzeniu brzuszno-bocznym przednim (RVLM), co powoduje rozluźnienie naczyń i niedociśnienie [ 35 , 73 ]. Kannabinoidy mogą również oddziaływać na układ sercowo-naczyniowy poprzez swoje metabolity, np. prostanoidy. Zatem rozluźnienie naczyń lub zwężenie naczyń wywołane przez kannabinoidy odbywało się pośrednio poprzez receptor prostaglandyny E 4 (EP ₄ ) i receptor prostacykliny (IP) lub receptor prostaglandyny E 1 (EP ₁ ) i receptor tromboksanu (TP), odpowiednio [ 19 , 71 ].

Poszukiwanie odpowiednich badań oceniających wpływ CBD na układ sercowo-naczyniowy w warunkach fizjologicznych przeprowadzono poprzez elektroniczne przeszukiwanie trzech baz danych (PubMed, Cochrane Library i EBSCO) od ich powstania do marca 2020 r. Słowa kluczowe wyszukiwania obejmowały: kannabidiol i układ sercowo-naczyniowy, hemodynamiczny, krew ciśnienie, tętno, przepływ krwi, naczynia krwionośne, serce, rozszerzenie naczyń lub działanie zwiotczające naczynia krwionośne. Ręcznie przeszukano także referencje z uwzględnionych badań.

Złożony mechanizm działania kannabidiolu pozwala na wielokierunkowe działanie na układ sercowo-naczyniowy. Jednakże dotychczasowe badania na zwierzętach i ludziach w dużej mierze wskazują na brak lub niewielki wpływ CBD podawanego doustnie (po), dożylnie (iv), dotętniczo, dootrzewnowo (ip), ośrodkowo lub poprzez inhalację (po ostrych i powtarzających się dawkowanie) na skurczowe (SBP), rozkurczowe (DBP) lub średnie (MBP) ciśnienie tętnicze krwi i/lub częstość akcji serca w warunkach fizjologicznych (Tabela 2) [ 7 , 15 , 49 , 55 , 74 , 75 , 76 , 77 , 78 , 79 , 80 , 81 , 82 , 83 , 84 , 85 , 86 , 87 , 88 , 89 , 90 , 91 , 92 , 93 , 94 , 95 , 96 , 97 ]. Potwierdzają to wyniki metaanalizy Sultana i wsp. [ 24 ], co wykazało brak wpływu CBD na HR i BP zarówno po podaniu ostrym, jak i przewlekłym (w tym drugim przypadku analizowano jedynie HR). Jednakże, jest kilka wyjątków. U ludzi CBD nieznacznie wzrosło (przy dawce 40 mg, ale nie 20 mg, podanej podjęzykowo) [ 98 ] lub obniżyło spoczynkowe ciśnienie krwi (600 mg, doustnie) po ostrym dawkowaniu [ 97 , 99 ], ale nie po wielokrotnym dawkowaniu (600 mg przez 7 dni, po) [ 97 ]. Odwrotnie, nie zaobserwowano tolerancji na hipotensyjne działanie CBD po jego przewlekłym doustnym dawkowaniu wzrastającym ze 100 do 600 mg/dzień przez 6 tygodni u pacjentów z dystonicznymi zaburzeniami ruchu [ 100 ]. Wykazano również, że CBD może zwiększać regionalny mózgowy przepływ krwi (CBF) [ 101 ]. Wpływ CBD na układ sercowo-naczyniowy u człowieka może zależeć nie tylko od dawki [ 98 ] i czasu podawania [ 97 ], ale także od sposobu dostarczania CBD. Zatem doustne CBD w dawce 90 mg nie miało wpływu na BP, HR i CBF, jednak ta sama dawka CBD kapsułkowana co TurboCBD ^TM (opatentowany preparat w kapsułkach zwiększających biodostępność CBD) zmniejszyła DBP i MBP oraz zwiększyła CBF [ 94 ]. U zwierząt CBD może również w różny sposób wpływać na parametry sercowo-naczyniowe. Zwiększał MBP i HR u psów znieczulonych pentobarbitalem [ 102 ], zmniejszał HR u przytomnych królików [ 103 ], zmniejszał MBP u myszy znieczulanych ketaminą i ksylazyną [ 104 ], nieznacznie podnosił SBP, DBP i HR u przytomnych szczurów [ 52 ] i zmniejszał MBP u szczurów znieczulonych pentobarbitalem [ 104 , 105 ]. U szczurów znieczulonych uretanem CBD podawane dożylnie nie miało wpływu na parametry hemodynamiczne [ 74] Jednakże po szybkim wstrzyknięciu może wywołać odruch Bezolda-Jarischa poprzez receptory TRPV1. Dodatkowo CBD osłabiło odruch Bezolda-Jarischa wywołany aktywacją receptora 5-HT _{3 [} 52 ]. CBD może również modyfikować odpowiedź baroreceptorową po podaniu centralnym (do jądra łożyska prążka końcowego, BNST). Zatem wykazywał korzystny wpływ na odruchową reakcję bradykardyczną na wzrost ciśnienia krwi poprzez aktywację receptorów 5-HT _{1A [} 47 ]. Po rdzeniu i wagotomii u szczurów znieczulonych uretanem, czyli po zniesieniu odruchów i wpływie ośrodkowego układu nerwowego na układ sercowo-naczyniowy, CBD spowodowało wzrost HR i ciśnienia skurczowego, natomiast spadek ciśnienia rozkurczowego prawdopodobnie wynikał z rozszerzenia naczyń [ 52 ]

Tabela 2

Wpływ kannabidiolu (CBD) in vivo na układ sercowo-naczyniowy w warunkach fizjologicznych ¹ .

Gatunek	Znieczulenie	Trasa	Dawka	Efekty 2	Bibliografia
Pojedyncza administracja
człowiek	–	po	320 µg/kg	↔ HR	[ 75 ]
człowiek	–	po	1 mg/kg	↔ HR	[ 77 ]
człowiek	–	po	100; 600; 1200mg	↔ DBP, SBP, HR	[ 78 ]
człowiek	–	po	300 mg	↔ SBP, HR	[ 80 ]
człowiek	–	po	400 mg	↑ CBF (regionalne)	[ 101 ]
człowiek 3	–	śl	20; 40 mg	↑ SBP ↔ DBP, HR	[ 98 ]
człowiek	–	po	600 mg	↔ SBP, DBP, HR	[ 83 ]
człowiek	–	po	600 mg	↔ BP, HR	[ 84 ]
człowiek	–	po	600 mg	↔ BP, HR	[ 85 ]
człowiek	–	po	600 mg	↔ BP, HR	[ 86 ]
człowiek	–	po	600 mg	↔ DBP, SBP, HR	[ 88 ]
człowiek	–	po	600 mg	↔ BP, HR	[ 89 ]
człowiek	–	po	600 mg	↔ DBP, SBP, HR	[ 91 ]
człowiek	–	po	200; 400; 800 mg	↔ DBP, SBP, HR	[ 93 ]
człowiek	–	po	600 mg	↓ SBP, DBP, MBP, SV, TPR, SBF ↑ HR ↔ CO, EJT	[ 99 ]
człowiek	–	po	45; 90 mg	↔ SBP, DBP, MBP, HR, CBF	[ 94 ]
			45; 90 mg TurboCBDTM 4	↔ SBP, HR ↓ DBP, MBP ↑ CBF
człowiek		inhalacja (parowanie)	400 mg	↔ HR, SBP, DBP (↑ DBP u osób często używających konopi indyjskich)	[ 7 ]
człowiek 5	–	wdychanie (palenie)	1/2 papierosa zawierająca ~800 mg konopi indyjskich (0,4% THC/10,4% CBD)	↔ SBP, DBP, HR	[ 95 ]
człowiek	–	po	600 mg	↓ MBP ↔ SBP, DBP, HR, CO, SV, EJT, TPR	[ 97 ]
pies	pentobarbital	IV	0,5; 1 mg/kg	↑ MBP, HR	[ 102 ]
Królik	–	IV	25 mg/kg	↓ HR	[ 103 ]
szczur	–	ip	10 mg/kg	↔ MBP, HR	[ 82 ]
szczur	–	ip	1; 10; 20 mg/kg	↔ MBP, HR	[ 55 ]
szczur	–	ip	10 mg/kg	↑ (nieznaczne) SBP, DBP, HR	[ 52 ]
szczur	uretan	IV	1 mg/kg	↔ BP, HR	[ 74 ]
szczur	uretan	iv (szybkie)	3; 10; 30 mg/kg	↓ SBP, DBP, HR (odruch Bezolda-Jarischa indukowany przez TRPV1) ↓ Odruch Bezolda-Jarischa indukowany przez aktywację 5-HT3 ( ale nie TRPV1)	[ 55 ]
szczur 6	uretan	IV	1; 3; 30 mg/kg	↑ SBP, HR ↓ DBP	[ 55 ]
szczur	pentobarbital	ia lub iv	1-2000 µg	↔ MBP	[ 81 ]
szczur	pentobarbital	IV	10; 50 µg/kg	↓ MBP ↔ HR	[ 105 ]
szczur	pentobarbital	IV	50 µg/kg	↓ MBP ↔ HR	[ 104 ]
szczur	tiopental	IV	50 µg/kg	↔ MBP, HR	[ 49 ]
szczur	–	ic	15; 30; 60 nmoli	↔ MBP, HR	[ 87 ]
szczur	–	do BNST	15; 30; 60 nmoli	↔ MBP, HR	[ 90 ]
szczur	–	do BNST	15; 30; 60 nmoli	↔ MBP, HR	[ 92 ]
szczur	–	do BNST	60 nmoli	↔ MBP, HR ↑ odruchowa reakcja bradykardiczna na wzrost BP (efekt zależny od 5-HT 1A ) ↔ odruchowa reakcja tachykardiologiczna na spadek BP	[ 47 ]
mysz	ketamina + ksylazyna	IV	50 µg/kg	↓ MBP ↔ HR	[ 104 ]
Przewlekłe podawanie
człowiek	–	po	3 mg/kg przez 30 dni	↔ HR, EKG	[ 76 ]
człowiek 7	–	po	200-300 mg przez 4,5 miesiąca	↔ HR, EKG	[ 76 ]
człowiek	–	po	1200 mg przez 20 dni	↔ DBP, SBP, HR	[ 78 ]
człowiek 8	–	po	zwiększając dawki 100-600 mg przez 6 tygodni	↓ BP	[ 100 ]
człowiek 9	–	po	10 mg/kg/dzień przez 6 tygodni	↔ MBP, HR	[ 79 ]
człowiek 10	–	po	800 11 mg przez 4 tygodnie	↔ SBP, DBP, HR	[ 15 ]
człowiek	–	po	600 mg przez 7 dni	↔ SBP, DBP, MBP, HR ↑ PWV, FMD	[ 97 ]
szczur	–	ip	10 mg/kg przez 14 dni	↔ SBP, DBP, HR 11,12 ↑ markery stresu oksydacyjnego w osoczu (MDA 11 , 4-HHE 11,12 , 4-HNE 11 ) i sercu (MDA 11 , 4-HHE 11 , 4-HNE 11 )	[ 9

¹ dotyczy wyłącznie układu sercowo-naczyniowego; ² efekty zaobserwowane przy co najmniej jednej z badanych dawek; ³ pacjentów z jaskrą; ⁴ TurboCBD ^TM to opatentowany preparat w kapsułkach CBD zwiększający jego biodostępność (45 lub 90 mg CBD, 600 mg żeń-szenia amerykańskiego, 240 mg miłorzębu japońskiego , 150 mg organicznego oleju konopnego); ⁵ pacjentów z zaburzeniami obsesyjno-kompulsyjnymi; ^{Szczur 6-} rdzeniowy i z wagotomią; ⁷ pacjentów chorych na padaczkę; ⁸ pacjentów z dystonicznymi zaburzeniami ruchu; ⁹ pacjentów z chorobą Huntingtona; ¹⁰ pacjentów chorych na schizofrenię; ¹¹ leczenie rozpoczynało się od dawki 200 mg/dobę i zwiększano ją stopniowo o 200 mg/dobę do dawki dobowej 800 mg/dobę (200 mg cztery razy na dobę) w ciągu pierwszego tygodnia (u niektórych pacjentów dawkę zmniejszono do 600 mg/dobę po dwa tygodnie ze względu na skutki uboczne); ¹¹ szczurów kontrolnych z normotensją dla SHR (szczury Wistar-Kyoto); ¹² szczurów kontrolnych z normotensją i szczurami z solą DOCA; ↑/↓/↔ — wzrost/spadek/brak zmian; skróty: 4-HHE: 4-Hydroksyheksenal; 4-HNE: 4-hydroksynonenal; 5-HT _1A,3 : Receptory serotoninowe typu 1A, 3; BNST: jądro łoża prążkowia końcowego; BP: ciśnienie krwi; CO: pojemność minutowa serca; DBP: rozkurczowe ciśnienie krwi; EKG: elektrokardiogram; EJT: czas wyrzutu lewej komory; FMD: dylatacja za pośrednictwem przepływu; HR: tętno; m.in.: dotętniczo; ic: Wewnątrzoponowo; ip: dootrzewnowo; iv: Dożylnie; MBP: Średnie ciśnienie krwi; MDA: dialdehyd malonowy; po: Per os, ustnie; PWV: prędkość fali pulsacyjnej; sl: podjęzykowo; SBF: przepływ krwi w skórze przedramienia; SBP: skurczowe ciśnienie krwi; SV: objętość skurczowa; THC –Δ ⁹ –Tetrahydrokannabinol; TPR: całkowity opór obwodowy; TRPV1: członek podrodziny waniloidów o potencjale przejściowym, receptor 4.

Wykazano działanie rozszerzające naczynia krwionośne CBD na izolowane naczynia ludzkie i zwierzęce, zarówno w warunkach fizjologicznych (Tabela 3) [ 48 , 56 , 106 ] oraz stany patologiczne (patrz niżej) i jest to prawdopodobnie najbardziej spójne działanie tego związku na układ sercowo-naczyniowy. Mechanizm działania CBD na naczynia jest złożony i zależy od badanego łożyska naczyniowego, nie obejmuje jednak receptorów kannabinoidowych [ 48 , 106 ], z wyjątkiem izolowanych ludzkich tętnic krezkowych, gdzie wykazano zależność od receptorów CB _{1 [} 56 ] . Warto zauważyć, że CBD powoduje zależne od czasu rozszerzenie naczyń poprzez receptory jądrowe PPAR-γ [ 48 , 56 , 106 ]. Niemniej jednak działanie rozszerzające naczynia krwionośne CBD ex vivo w większości przypadków nie przekłada się na ogólnoustrojowe ciśnienie krwi (brak spadku ciśnienia krwi po podaniu CBD, patrz wyżej). Eksperymenty na szczurach z rdzeniem i wagotomią, u których CBD zmniejszyło DBP, wykazały, że działanie wazorelaksacyjne CBD in vivo może być maskowane przez napięcie neurogenne [ 52 ]. Badania na ludzkich komórkach śródbłonka aorty (Tabela 3) wykazało, że CBD zmniejszyło fosforylację N-końcowej kinazy c-Jun (JNK), czynnika jądrowego κB (NF-κB), rybosomalnej kinazy białkowej S6 (p70S6K) oraz przetwornika sygnału i aktywatora transkrypcji 5 (STAT5) oraz zwiększoną fosforylację Element odpowiedzi cAMP – białko wiążące (CREB), sygnał zewnątrzkomórkowy – kinaza regulowana 1/2 ( ERK1/2), kinaza białkowa B (Akt) i śródbłonkowa syntaza tlenku azotu (NOS). Te zmiany w fosforylacji białek wewnątrzkomórkowych mogą wyjaśniać właściwości CBD rozszerzające naczynia (ERK, Akt i śródbłonkowy NOS), antyangiogenne (p70S6K i STAT5) i przeciwzapalne (JNK i NF-κB) [56 ] . Kannabidiol wywiera także pozytywny wpływ na komórki mięśni gładkich naczyń (Tabela 3), których nieprawidłowa proliferacja i migracja są powiązane z rozwojem i postępem nowotworów i chorób układu krążenia. Zatem CBD hamowało proliferację i migrację komórek mięśni gładkich ludzkiej tętnicy pępowinowej oraz zwiększało aktywność enzymu cytoprotekcyjnego, oksygenazy hemowej-1. Temu ostatniemu efektowi towarzyszyła indukowana przez CBD produkcja reaktywnych form tlenu [ 107 ]. Jest to zaskakująca obserwacja, biorąc pod uwagę wiele badań wykazujących właściwości przeciwutleniające CBD [ 31 ]. Jednakże w innym badaniu CBD po podaniu chronicznie obniżyło markery stresu oksydacyjnego u szczurów z nadciśnieniem, ale wykazywało działanie prooksydacyjne u zwierząt kontrolnych z normotensją, szczególnie u szczurów Wistar-Kyoto (Tabela 2) [ 96 ].

Tabela 3

Wpływ kannabidiolu (CBD) in vitro i ex vivo na układ sercowo-naczyniowy w warunkach fizjologicznych ¹ .

Gatunek	Narządy/komórki	Stężenie	Efekty 2	Bibliografia
Człowiek 3	Izolowane tętnice krezkowe (wstępnie zwężone U46619 4 i endoteliną-1)	0,1–100 μmol/l	-Rozszerzanie naczyń (efekt zależny od CB 1 , TRP, śródbłonka i NO; niezależny od CB 2 , receptora Abn-CBD, COX i kanałów potasowych)	[ 56 ]
		10 μmol/L (efekt zależny od czasu)	-Rozszerzenie naczyń (efekt jest niezależny od PPAR-γ)
Człowiek 5	Izolowane tętnice płucne (wstępnie zwężone za pomocą U46619 4 )	0,1–30 μmol/l	-Rozszerzenie naczyń (efekt zależny od śródbłonka, COX, EP 4 , IP, TRPV1; niezależny od CB 1 i CB 2 )	[ 48 ]
		10 μmol/L (efekt zależny od czasu)	-Rozszerzenie naczyń (efekt zależy od PPAR-γ)
Człowiek	Ludzkie komórki śródbłonka aorty (HAEC)	0,1–30 μmol/l	-↓ fosforylacja JNK, NF-κB, p70S6K i STAT5;-↑ fosforylacja CREB, ERK1/2 (efekt zależny od CB 1 i TRPV 1 ), Akt (efekt zależny od CB 1 ) i śródbłonka NOS (efekt zależny od CB 1 )	[ 56 ]
Człowiek	Komórki mięśni gładkich ludzkiej tętnicy pępowinowej (HUASMC)	0,1–10 μmol/l	-↑ ekspresja HO-1 (efekt zależny od ROS; niezależny od CB 1 , CB 2 , GPR55, TRPV1);-↓ migracja (efekt jest niezależny od HO-1);-↓ proliferacja (efekt jest niezależny od HO-1, ROS, CB 1 , CB 2 , GPR55, TRPV1);-↑ ROZ	[ 107 ]
Szczur	Izolowana aorta (wstępnie zwężona U46619 4 i metoksaminą 6 )	10 μmol/L (efekt zależny od czasu)	-Rozszerzanie naczyń (efekt zależny od PPAR-γ i SOD, efekt niezależny od śródbłonka, NO, CB 1 , CB 2 , TRPV1)	[ 106 ]
Szczur	Izolowane małe tętnice krezkowe (wstępnie zwężone fenylefryną 6 )	0,1–30 μmol/l	-Rozszerzenie naczyń (efekt jest niezależny od CB 1 , CB 2 , śródbłonka, TRPV1)	[ 48 ]
Szczur	Izolowane perfundowane serce	30 μmol/l	-↓ HR, kurczliwość;-arytmia i asystolia	[ 108 ]
Szczur	Izolowane perfundowane serce	9–100 μmol/l	-↑ (nieznaczne) HR, ciśnienie tętna, przepływ wieńcowy	[ 110 ]
Szczur	Izolowany lewy przedsionek	0,001–30 μmol/l	-↓ kurczliwość	[ 52 ]
Szczur	Izolowane kardiomiocyty komorowe	0,01–10 μmol/l	-↓ kurczliwość	[ 109 ]

¹ dotyczy wyłącznie układu sercowo-naczyniowego; ² efekty zaobserwowane przy co najmniej jednym z badanych stężeń; ³ pacjentów z nowotworem lub chorobą zapalną jelit; ⁴ agonista receptora tromboksanu; ⁵ pacjentów z rakiem płuc; agonista receptora ^6α1 _– adrenergicznego ; ↑/↓/↔ — wzrost/spadek/brak zmian; skróty: skróty: Abn-CBD: Abnormal-kannabidiol; AEA: Anandamid; Akt: Kinaza białkowa B; CB _{1, 2} : Receptor kannabinoidowy typu 1, 2; COX: cyklooksygenaza; CREB: białko wiążące element odpowiedzi cAMP; EP ₄ : Receptor prostaglandyny E 4; ERK1/2: kinaza regulowana sygnałem zewnątrzkomórkowym 1/2; GPR55: receptor 55 sprzężony z białkiem G; HO-1: oksygenaza hemowa-1; HR: tętno; IP: receptor prostacykliny; JNK: N-końcowa kinaza c-Jun; NF-KB: Czynnik jądrowy κB; BNO: Tlenek azotu i jego syntaza; PGE: prostaglandyna E; PPAR-γ: receptor γ aktywowany przez proliferatory peroksysomów; p70S6K: rybosomalna kinaza białkowa S6; ROS: reaktywne formy tlenu; SOD: dysmutaza ponadtlenkowa; STAT5: przetwornik sygnału i aktywator transkrypcji 5; TRP: potencjał receptora przejściowego; TRPV1: Przejściowy potencjał receptora, członek podrodziny waniloidów 1

Badania na izolowanych sercach, przedsionkach lub pojedynczych kardiomiocytach (Tabela 3) wskazują na bezpośrednie ujemne działanie inotropowe kanabidiolu [ 52 , 108 , 109 ]. W izolowanych sercach CBD może zmniejszać [ 108 ] lub nieznacznie zwiększać [ 110 ] częstość akcji serca, a także może mieć działanie proarytmiczne [ 108 ]. Badania na szczurach z rdzeniem i wagotomią wykazały, że CBD może pośrednio wpływać na serce poprzez wywieranie obwodowego efektu sympatykomimetycznego (objawiającego się wzrostem HR i SBP), prawdopodobnie ze względu na wpływ na uwalnianie i/lub wychwyt zwrotny noradrenaliny z układu współczulnego. zaciski [ 52 ]. W niektórych badaniach na ludziach i zwierzętach wykazano także zwiększenie częstości akcji serca (Tabela 2) [ 52 , 99 , 102 ]. Dodatkowo w metaanalizie Sultana i in. [ 24 ] podgrupa szczurów wykazała wzrost HR po podaniu CBD. Jednak w większości przypadków CBD nie wpływa na HR in vivo, co wskazuje (podobnie jak w przypadku naczyń krwionośnych), że efekty peryferyjne mogą być maskowane przez wpływy centralne.

Podsumowując, w warunkach fizjologicznych CBD ma minimalny wpływ na układ sercowo-naczyniowy. Dlatego nie niesie ze sobą zwiększonego ryzyka sercowo-naczyniowego, tak jak THC [ 36 ]. Ponadto CBD może osłabiać niektóre skutki wywołane THC w układzie sercowo-naczyniowym. U królików THC (3 mg/kg) i CBD (25 mg/kg) podane same (iv) obniżyły HR odpowiednio o około 40–50% i 10–20%. Jednakże wstępne leczenie CBD (25 mg/kg) zmniejszyło wielkość i czas trwania bradykardii wywołanej THC [ 103 ]. U ludzi odparowany THC (8 mg) prowadził do zatrucia i tachykardii. Niskie dawki CBD (4 mg) w połączeniu z THC wzmacniały jego działanie odurzające (ale nie wpływały na wzrost HR), podczas gdy wysokie dawki CBD (400 mg) łagodziły zarówno zatrucie wywołane THC, jak i tachykardię [ 7 ]. Zatem proporcje THC i CBD mogą być istotne dla ochronnego wpływu CBD na skutki sercowo-naczyniowe powodowane przez THC. W innym badaniu doustne CBD (200, 400 i 800 mg) nie zmienia subiektywnego, wzmacniającego i sercowo-naczyniowego działania palonej marihuany (1/2 papierosa zawiera ~800 mg konopi; 5,3–5,8% THC) [93 ] . Mieszanka CBD (1 mg/kg) i THC (0,5 mg/kg) (doustnie) nie zapobiegła tachykardii (w przeciwieństwie do lęku i innych efektów przypominających marihuanę) wywołanej przez samo THC podawane (0,5 mg/kg; doustnie) u ludzi [ 77 ] W badaniu klinicznym z THC (5 i 15 mg), niskimi (5,4 mg THC, 5,0 mg CBD) i wysokimi (16,2 mg THC, 15,0 mg CBD) dawkami Sativex ® ^nie stwierdzono znaczącej modulacji tachykardii i innych fizjologicznych objawów wywołanej przez CBD. zaobserwowano efekty wywołane przez THC [ 111 ]. Z drugiej strony CBD w równomolowych konsternacjach zmniejszyło wywołany THC wzrost HR oraz spadek ciśnienia tętna i przepływu krwi wieńcowej w izolowanych sercach szczurów [ 110 ].

4. Wpływ kannabidiolu na układ sercowo-naczyniowy w stanach patologicznych

Układ endokannabinoidowy nie wydaje się mieć istotnego znaczenia dla regulacji układu krążenia w warunkach fizjologicznych, gdyż zarówno inhibitory FAAH, jak i antagoniści receptora CB ₁ nie wpływają znacząco na ciśnienie krwi u zwierząt z prawidłowym ciśnieniem [ 19 , 20 ]. Sytuacja ta zmienia się w stanach patologicznych, gdy często obserwuje się aktywację układu endokannabinoidowego [ 20 , 27 ]. Taka aktywacja może mieć działanie ochronne lub szkodliwe, np. wywołane endokannabinoidami rozluźnienie naczyń jest korzystne w przypadku nadciśnienia tętniczego, ale szkodliwe w przypadku wstrząsu septycznego lub nadciśnienia wrotnego [ 20 , 27 ]. Stany patologiczne mogą również modyfikować działanie podawanych kannabinoidów, np. reakcja depresyjna na THC jest silniejsza u pacjentów z nadciśnieniem niż u pacjentów z prawidłowym ciśnieniem [ 20 ]. Ponadto wpływ kannabinoidów na układ sercowo-naczyniowy można osiągnąć poprzez ich modulujący wpływ na procesy odpornościowe czy równowagę redoks zachodzącą za pośrednictwem receptorów kannabinoidowych i niekannabinoidowych. Kannabinoidy mogą powodować stres oksydacyjny i działanie prozapalne (głównie poprzez receptory CB ₁ ), a także działanie antyoksydacyjne i przeciwzapalne (głównie poprzez receptory CB ₂ ) [27.31]. Wiadomo, że kannabidiol ma właściwości przeciwutleniające (z pewnymi wyjątkami, patrz wyżej) i przeciwzapalne [ 6 , 30 , 31 , 32 , 33 ]. Zatem może mieć potencjał terapeutyczny w leczeniu różnych chorób układu krążenia, ponieważ stres oksydacyjny i stany zapalne są istotnymi elementami ich patogenezy.

4.1. Zmiany sercowo-naczyniowe wywołane stresem

Kannabidiol może działać jako środek przeciwlękowy w warunkach stresu zarówno w modelach zwierzęcych [ 55,82,87 ] , jak i u ludzi [ 80 ]. Stresujące sytuacje wiążą się ze wzrostem ciśnienia krwi i tętna, natomiast metaanaliza Sultana i wsp. [ 24 ] wykazało, że CBD eliminuje jedno i drugie. Zmniejszenie podwyższonych MBP i HR w szczurzych modelach stresu zaobserwowano po podaniu CBD dootrzewnowo [ 55 , 82 ], jak również centralnie do cisterna magna [ 87 ] lub BNST [ 90 ] (Tabela 4). Co ciekawe, wstrzyknięcie CBD do BNST spowodowało takie skutki jedynie w kontekście strachu uwarunkowanego kontekstowo u szczurów [ 90 ]. W ostrym stresie powstrzymującym CBD podawane do BNST (w tych samych dawkach) nie wpływało na MBP, a nawet nie zwiększało wzrostu HR wywołanego ograniczeniem [ 92 ]. Wykazano, że CBD wpływa na zmiany związane ze stresem w układzie sercowo-naczyniowym poprzez receptory 5-HT _{1A [} 55 , 90 , 92 ]. Donoszono o sprzecznych wynikach u ludzi poddawanych różnym rodzajom stresu. Zatem CBD (300 lub 600 mg, doustnie) nie wpływało na ciśnienie krwi i/lub HR zwiększone w wyniku symulowanych wystąpień publicznych [ 80 , 112 ]. I odwrotnie, ostre podanie CBD (600 mg, doustnie) zmniejszyło lub wykazywało tendencję do obniżania ciśnienia krwi (i innych parametrów hemodynamicznych, patrzTabela 4) i zwiększone tętno podczas różnych stresujących warunków, takich jak mentalny test arytmetyczny, izometryczny test ściskania dłoni lub stres zimnem [ 99 ]. W innym badaniu ta sama dawka CBD zarówno po ostrym, jak i przewlekłym leczeniu (przez siedem dni) nieznacznie obniżyła SBP, ale nie miała wpływu na HR (i inne parametry sercowo-naczyniowe, patrzTabela 4) podczas ćwiczenia izometrycznego ściskania dłoni. Zatem tolerancja (obserwowana w warunkach spoczynku, patrz wyżej) na hipotensyjne działanie CBD podczas stresu nie rozwija się. Ponadto wykazano, że wielokrotne dawkowanie CBD zmniejsza sztywność tętnic i poprawia funkcję śródbłonka [ 97 ]. Podsumowując, CBD poza potencjalnym działaniem przeciwlękowym może wykazywać dodatkowo korzystne działanie hemodynamiczne w sytuacjach stresowych. Jednakże te efekty ochronne mogą przynajmniej częściowo wynikać z właściwości przeciwlękowych CBD. Warto zaznaczyć, że stres to prawdopodobnie stan, w którym wpływ CBD na parametry hemodynamiczne jest najbardziej wyraźny.

Tabela 4

Wpływ kannabidiolu (CBD) na zaburzenia sercowo-naczyniowe.

Gatunek	Model eksperymentalny/warunki	Dawkowanie lub stężenie	Efekty 1	Bibliografia
1. Zmiany sercowo-naczyniowe wywołane stresem
Człowiek	Symulowane wystąpienia publiczne	300 mg; po	-↔ wzrost SBP wywołany stresem	[ 80 ]
Człowiek	Symulowane wystąpienia publiczne u pacjentów z fobią społeczną	600 mg; po	-↔ wywołany stresem wzrost SBP, DBP, HR	[ 112 ]
Człowiek	Stres psychiczny (test arytmetyki mentalnej), stres wysiłkowy (test izometryczny uścisku dłoni) lub stres spowodowany zimnem (test ciśnieniowy zimna)	600 mg; po	-↓ SBP, DBP, MBP, SV, EJT, TPR, SBF-↑ HR-↔ CO (tuż przed i/lub w trakcie i/lub po teście warunków skrajnych)	[ 99 ]
Człowiek	Stres wysiłkowy (izometryczny test uścisku dłoni)	600 mg; po	-↓ SBP (podczas testu warunków skrajnych), ↔ SBP (tuż przed i po teście warunków skrajnych)-↔ DBP, MBP, HR, CO, SV, EJT, TPR (tuż przed, w trakcie i po teście warunków skrajnych)	[ 97 ]
		600 mg; przez 7 dni; po	-↓ SBP (podczas testu warunków skrajnych), ↔ SBP (tuż przed i po teście warunków skrajnych)-↔ DBP, MBP, HR, CO, SV, EJT, TPR (tuż przed, w trakcie i po teście warunków skrajnych)-↓ sztywność tętnic (↓ PWV)-↑ funkcja śródbłonka (↑ FMD)
Szczur	Strach uwarunkowany kontekstowo	10 mg/kg; ip	-↓ wywołany stresem wzrost MBP, HR	[ 82 ]
Szczur	Ostry stres powstrzymujący	1; 10; 20 mg/kg; ip	-↓ wywołany stresem wzrost MBP, HR (efekt zależny od 5-HT 1A )	[ 55 ]
Szczur	Ostry stres powstrzymujący	15; 30; 60 nmoli; ic	-↓ wywołany stresem wzrost MBP, HR	[ 87 ]
Szczur	Strach uwarunkowany kontekstowo	15; 30; 60 nmoli; do BNST	-↓ wywołany stresem wzrost MBP, HR (efekt zależny od 5-HT 1A )	[ 90 ]
Szczur	Ostry stres powstrzymujący	15; 30; 60 nmoli; do BNST	-↔ wzrost MBP wywołany stresem-↑ wzrost HR wywołany stresem (efekt zależny od 5-HT 1A )	[ 92 ]
2. Nadciśnienie tętnicze
Człowiek	Pacjenci z nadciśnieniem 2 ; izolowane tętnice krezkowe (wstępnie zwężone U46619 3 i endoteliną-1)	0,1–100 μmol/l	-↔ odpowiedź wazorelaksacyjna	[ 56 ]
Człowiek	Pacjenci z nadciśnieniem 4 ; izolowane tętnice płucne (wstępnie zwężone U46619 3 )	0,1–30 μmol/l	-↓ odpowiedź wazorelaksacyjna	[ 48 ]
Szczur	SHR (model nadciśnienia pierwotnego); świadomy	10 mg/kg; ip	-↑ SBP, DBP (nieco silniejsze niż przy kontroli normotensyjnej)-↔ HR	[ 52 ]
	SHR (model nadciśnienia pierwotnego); znieczulony uretanem, z rdzeniem i wagotyzowany	1; 3; 30 mg/kg; IV	-↑ SBP, HR-↓ DBP (porównywalne z kontrolą normotensyjną)
	SHR (model nadciśnienia pierwotnego); znieczulony uretanem	3; 10; 30 mg/kg; iv (szybkie)	-↓ SBP, DBP, HR (odruch Bezolda-Jarischa indukowany przez receptory TRPV1; silniejszy niż w kontroli normotensyjnej)-↓ Odruch Bezolda-Jarischa wywołany aktywacją 5-HT3 ( ale nie TRPV1) (porównywalny z kontrolą normotensyjną)
	SHR (model nadciśnienia pierwotnego); izolowany lewy przedsionek	0,001–30 μmol/l	-↓ kurczliwość (nieco mniejsza niż przy kontroli normotensyjnej)
Szczur	SHR (model nadciśnienia pierwotnego)	10 mg/kg; przez 14 dni; ip	-↔ SBP, DBP, HR-↓ markery stresu oksydacyjnego w osoczu (↓ grupy karbonylowe) i w sercu (↓ 4-HHE)	[ 96 ]
	Sól DOCA (model nadciśnienia wtórnego)		-↔ SBP, HR-↓ markery stresu oksydacyjnego w osoczu i sercu (↓ MDA)
Szczur	SHR (model nadciśnienia pierwotnego); izolowane małe tętnice krezkowe (wstępnie zwężone fenylefryną)	0,1–30 μmol/l	-↓ odpowiedź wazorelaksacyjna (rozszerzenie naczyń zależy od śródbłonka CB 1 ; niezależne od śródbłonka, CB 2 , TRPV1)	[ 48 ]
	sól DOCA (model nadciśnienia wtórnego); izolowane małe tętnice krezkowe (wstępnie zwężone fenylefryną)		-↑ odpowiedź wazorelaksacyjna (rozszerzenie naczyń zależy od śródbłonka, CB 2 i śródbłonka CB 1 ; niezależne od TRPV1)
3. Niedokrwienie/zawał mięśnia sercowego, kardiomiopatie, zapalenie mięśnia sercowego
Królik	Okluzja LCx (90 min) + reperfuzja (30 h); model niedokrwienia/zawału mięśnia sercowego	0,1 mg/kg; 10 min przed okluzją i 10 min przed reperfuzją; IV	-↓ troponina I we krwi-↓ dysfunkcja lewej komory (zwiększenie SV, CO, EF, skurczowe pogrubienie ścian)-↑ przepływ krwi w obszarze z ubytkiem perfuzji-↓ wielkość zawału-↓ obrzęk mięśnia sercowego i niedrożność mikronaczyń-↓ naciek neutrofilów w sercu-↓ apoptoza w sercu	[ 116 ]
Szczur	Okluzja LAD (30 min) + reperfuzja (7 dni); model niedokrwienia/zawału mięśnia sercowego	5 mg/kg; przed okluzją, a następnie co 24 godziny przez 7 dni; ip	-↔ frakcja skracająca w badaniu echokardiograficznym-↓ wielkość zawału-↓ naciek leukocytów w sercu-↓ IL-6 w surowicy-↔ CRP, TNF-α w surowicy-↔ HR	[ 115 ]
	Okluzja LAD w izolowanym sercu (45 min) + reperfuzja (45 min); model niedokrwienia/zawału mięśnia sercowego	5 mg/kg; 24 godz. i 1 godz. przed izolacją serca; ip	-↔ wielkość zawału-↔ kurczliwość-↔ przepływ wieńcowy
Szczur	Okluzja LAD (30 min) + reperfuzja (2 godz.); model niedokrwienia/zawału mięśnia sercowego	10 lub 50 µg/kg; 10 min przed okluzją; IV	-↓ MBP-↔ HR-↓ arytmie-↓ wielkość zawału-↓ agregacja płytek krwi (porównywalna z grupą pozorowaną)-↔ degranulacja komórek tucznych w sercu	[ 105 ]
		50 µg/kg; 10 minut przed reperfuzją; IV	-↓ MBP-↔ HR-↔ arytmie-↓ wielkość zawału-↔ agregacja płytek krwi-↔ degranulacja komórek tucznych w sercu
Szczur	Okluzja LAD (6 min) + reperfuzja (6 min); model niedokrwienia/zawału mięśnia sercowego	50 µg/kg; 10 min przed okluzją; IV	-↓ arytmie (w zależności od A 1 )-↔ MBP, HR	[ 49 ]
Szczur	Kardiomiopatia indukowana doksorubicyną	5 mg/kg; przez 4 tygodnie; ip	-↓ troponina T i CK-MB w surowicy-↓ zmiany histopatologiczne w sercu-↓ stres oksydacyjny i nitratywny w sercu-↓ zapalenie serca-↓ apoptoza w sercu-↓ Ekspresja NF-κB w sercu-↓ Ca i ↑ Zn i Se w sercu	[ 117 ]
Mysz	Kardiomiopatia indukowana doksorubicyną	10 mg/kg; Przez 5 dni; ip	-↓ CK i LDH w surowicy-↓ dysfunkcja serca-↓ stres oksydacyjny i nitratywny w sercu-↓ upośledzona funkcja mitochondriów serca i biogeneza-↓ aktywacja MMP2 i MMP9 w sercu-↓ śmierć komórek w sercu-↓ zapalenie serca	[ 118 ]
Mysz	Eksperymentalne autoimmunologiczne zapalenie mięśnia sercowego	10 mg/kg; przez 46 dni; ip	-↓ dysfunkcja serca (poprawa funkcji skurczowej i cofnięcie dysfunkcji rozkurczowej oraz sztywność mięśnia sercowego)-↓ zwłóknienie mięśnia sercowego-↓ stres oksydacyjny i nitratywny w sercu-↓ zapalenie serca-↓ naciek komórek jednojądrzastych w sercu-↓ martwica serca	[ 119 ]
4. Udar mózgu, noworodkowa encefalopatia niedotlenieniowo-niedokrwienna , zapalenie mózgu związane z sepsą
Prosiaczek (noworodek)	Niedotlenienie i niedrożność tętnic szyjnych (20 min) + okres po HI (6 godz.); model noworodkowego HIE	0,1 mg/kg; 15 minut i 240 minut po HI; IV	-↓ mózgowe upośledzenie hemodynamiczne i metaboliczne-↑ aktywność mózgu (amplituda EEG)-↓ drgawki-↓ utrata neuronów i degeneracja neuronów w korze i hipokampie-↓ troponina T we krwi-↓ Wywołany przez HI spadek MBP i wzrost HR-↓ Gazometria wywołana przez HI i zaburzenia oddechowe	[ 127 ]
Prosiaczek (noworodek)	Niedotlenienie i niedrożność tętnic szyjnych (40 min) + okres po HI (6 godz.); model noworodkowego HIE	1 mg/kg; 30 minut po HI; IV	-↓ upośledzenie aktywności mózgu-↓ martwica neuronów w korze mózgowej-↑ liczba astrocytów w korze mózgowej-↓ ekscytotoksyczność w korze mózgowej-↓ stres oksydacyjny w korze mózgowej-↓ zapalenie układu nerwowego w korze mózgowej-↓ Spadek MBP wywołany HI-↔ pCO2 we krwi i obniżone pH krwi-↔ CO (efekty zależą od CB 2 i 5-HT 1A )	[ 54 ]
Prosiaczek (noworodek)	Niedotlenienie i niedrożność tętnic szyjnych (20 min) + okres po HI (6 lub 72 godz.); model noworodkowego HIE	0,1 mg/kg; 15 minut i 240 minut po HI; IV	-↑ aktywność mózgu (amplituda EEG)-↓ upośledzenie metabolizmu mózgu-↓ upośledzenie funkcji neurobehawioralnych-↓ zmiany histopatologiczne w mózgu-↓ Komórki TNF-α-dodatnie w mózgu-↓ S100B (marker uszkodzenia astrocytów) i enolaza specyficzna neuronalnie w płynie mózgowo-rdzeniowym	[ 128 ]
Prosiaczek (noworodek)	Niedotlenienie i niedrożność tętnic szyjnych (40 min) + okres po HI (6 godz.); model noworodkowego HIE	1 mg/kg; 30 minut po HI; IV	-↓ upośledzenie aktywności mózgu-↓ martwica neuronów w korze mózgowej-↓ upośledzenie metabolizmu neuronalnego w korze mózgowej-↓ apoptoza w korze mózgowej-↓ ekscytotoksyczność w korze mózgowej-↓ stres oksydacyjny w korze mózgowej-↓ zapalenie układu nerwowego w korze mózgowej-↓ Spadek MBP wywołany HI-↔ pCO2 we krwi i obniżone pH krwi-↔ CO-↑ korzystny wpływ hipotermii na toksyczność wywołaną HI, zapalenie układu nerwowego, stres oksydacyjny i uszkodzenie neuronów w korze mózgowej	[ 129 ]
Prosiaczek (noworodek)	Niedotlenienie + okres po niedotlenieniu (9,5 godz.); model noworodkowego HIE	1 mg/kg; 30 min po niedotlenieniu; IV	-↔ zmiany neuropatologiczne w korze mózgowej, hipokampie, istocie białej i móżdżku-↔ markery stresu oksydacyjnego w moczu-↔ zapalenie układu nerwowego w korze mózgowej i hipokampie-↔ apoptoza w korze mózgowej-↔ ekscytotoksyczność w hipokampie-↔ upośledzenie metabolizmu neuronalnego w korze mózgowej-↔ hemoglobina, mleczany, glukoza i troponina T we krwi-↔ NGAL w moczu (↓ NGAL w moczu, gdy zastosowano hipotermię)-↔ S100B (marker uszkodzenia astrocytów) w płynie mózgowo-rdzeniowym-↔ Indukowany HI spadek MBP i wzrost HR-↔ Nieprawidłowości w gazometrii wywołane przez HI-↔ korzystne działanie hipotermii	[ 137 ]
Prosiaczek (noworodek)	Niedotlenienie + okres po niedotlenieniu (6 godz.); model noworodkowego HIE	1 mg/kg; 30 min po niedotlenieniu; IV	-↓ Spadek MBP wywołany HI-↑ aktywność mózgu (amplituda EEG)-↓ śmierć neuronów w mózgu ↓ zapalenie nerwów w mózgu-↓ stres oksydacyjny w mózgu-↓ obrzęk płuc i zmiany histologiczne oraz stany zapalne w płucach (wszystkie powyższe objawy zależą od 5-HT 1A )-↓ wymiana gazowa w płucach i ↑ całkowita pojemność płuc (działanie jest niezależne od 5-HT 1A )-↔ stres oksydacyjny w płucach-↔ CO i gazy krwi	[ 130 ]
Prosiaczek (noworodek)	Niedotlenienie + okres po niedotlenieniu (9,5 godz.); model noworodkowego HIE	50 mg/ kg5 ; 30 min po niedotlenieniu; iv ponad 15 min.	-↓ MBP (istotne)-↔ HR, temperatura ciała, hemoglobina, mleczan i troponina T we krwi-↔ S100B (marker uszkodzenia astrocytów) w płynie mózgowo-rdzeniowym-↔ zmiany neuropatologiczne w mózgu-↔ ekscytotoksyczność w mózgu-↔ upośledzenie metabolizmu neuronalnego w mózgu	[ 132 ]
Prosiaczek (noworodek)	Niedotlenienie i niedrożność tętnic szyjnych (20 min) + okres po HI (54 godz.); model noworodkowego HIE	1 mg/kg; 0,5, 24 i 48 godzin po HI; IV	-↑ aktywność mózgu (amplituda EEG)-↓ aktywacja mikrogleju w mózgu-↔ ekscytotoksyczność w mózgu-↔ upośledzenie metabolizmu neuronalnego w mózgu-↔ zapalenie układu nerwowego w mózgu-↔ apoptoza w mózgu-↔ stres oksydacyjny w mózgu-↔ aktywacja astrogleju-↓ Spadek MBP wywołany HI-↔ HR, Kolorado-↔ gazometrię krwi-↑ aktywność mózgu i ↓ aktywacja mikrogleju, ekscytotoksyczność, upośledzenie metabolizmu neuronalnego i zapalenie mózgu po zastosowaniu hipotermii	[ 131 ]
Myszoskoczek	Zamknięcie tętnic szyjnych (10 min) + reperfuzja (7 dni); model udaru	1,25; 2,5; 5; 10 lub 20 mg/kg; 5 minut po okluzji; ip	-↓ Spłaszczenie EEG-↑ przeżycie neuronów w regionie CA 1 hipokampa-↓ hiperlokomocja 1 dzień po okluzji-↔ temperatura w odbycie 1 h po okluzji	[ 125 ]
Szczur	Okluzja MCA (90 min) + reperfuzja (2 dni); model udaru	5 mg/kg; na początku okluzji; dożylnie + 20 mg/kg; 12 godzin po okluzji; ip	-↓ objętość zawału mózgu-↑ parametry behawioralne-↔ BP-↔ gazometria i poziom glukozy we krwi-↔ temperatura w odbycie	[ 120 ]
Szczur (noworodek)	Niedotlenienie (120 min) i elektrokoagulacja lewej tętnicy szyjnej + okres po HI (7 lub 30 dni); model noworodkowego HIE	1 mg/kg; 10 minut po niedotlenieniu; sc	-↑ funkcja neurobehawioralna-↓ objętość zawału-↓ zmiany histopatologiczne w mózgu-↓ ekscytotoksyczność-↓ upośledzenie metabolizmu neuronalnego-↓ utrata neuronów-↓ stres oksydacyjny-↓ zapalenie układu nerwowego	[ 134 ]
Szczur (noworodek)	Okluzja MCA (3 godz.) + reperfuzja (1 tydzień lub 1 miesiąc); model udaru noworodkowego	5 mg/kg; 15 min po okluzji; ip	-↑ funkcja neurobehawioralna-↔ objętość zawału-↓ objętość glejozy okołonerkowej-↓ utrata neuronów i apoptoza-↓ ekscytotoksyczność-↓ upośledzenie metabolizmu neuronalnego-↓ dysfunkcja astrocytów-↓ proliferacja i aktywacja mikrogleju	[ 123 ]
Szczur	okluzja MCA (1 godz.) + reperfuzja (1 dzień); model udaru	50, 100 lub 200 ng; przez 5 dni przed okluzją; icv	-↓ całkowita objętość zawału półkuli mózgu, kory mózgowej, kory gruszkowatej, ciała migdałowatego i prążkowia-↓ Receptor TNF 1 i NF-KB łącznie w półkuli mózgu, korze i prążkowiu	[ 122 ]
Szczur (noworodek)	Niedotlenienie (112 min) i elektrokoagulacja lewej tętnicy szyjnej + okres po HI (30 dni); model noworodkowego HIE	1 mg/kg; 10 minut po niedotlenieniu; sc	-↓ upośledzenie mielinizacji istoty białej i kory-↓ upośledzenie sprawności neurobehawioralnej-↔ Ekspresja BDNF i GDNF w korze 7 dni po HI	[ 135 ]
Mysz	okluzja MCA (4 godz.) + reperfuzja (20 godz.); model udaru	0,1; 1; 3 lub 10 mg/kg; bezpośrednio przed okluzją i 3 godziny po rozpoczęciu okluzji; ip	-↓ objętość zawału (efekt zależny od 5-HT 1A ; niezależny od CB 1 i TRPV1)-↑ CBF podczas okluzji (efekt zależny od 5-HT 1A )-↔ MBP, HR (2 godziny po rozpoczęciu okluzji)-↔ gazometria i hematokryt przed reperfuzją	[ 53 ]
Mysz	okluzja MCA (4 godz.) + reperfuzja (20 godz. lub 3 dni); model udaru	3 mg/kg; bezpośrednio przed okluzją i 3 godziny po rozpoczęciu okluzji; ip	-↓ objętość zawału (20 godzin lub 3 dni po okluzji)-↔ gazometria, hematokryt, K i Na we krwi (przed reperfuzją)-↔ MBP, HR (przed reperfuzją)-↔ temperatura w odbycie (przed reperfuzją)-↑ CBF podczas okluzji i przez 1 godzinę po okluzji-↓ Aktywność MPO w mózgu (1 i 20 h po okluzji; działanie jest niezależne od CB 1 i CB 2 )-↓ Komórki MPO-dodatnie w prążkowiu (20 godzin lub 3 dni po okluzji)-↑ koordynacja ruchowa (3 dni po okluzji)	[ 50 ]
	okluzja MCA (4 godz.) + reperfuzja (20 godz.); model udaru	0,1; 1 lub 3 mg/kg; bezpośrednio przed okluzją i 3 godziny po rozpoczęciu okluzji; ip	-↓ objętość zawału (efekt jest niezależny od CB 1 i CB 2 )
		3 mg/kg; bezpośrednio przed okluzją lub 3, 4, 5, 6 h po rozpoczęciu okluzji; ip	-↓ objętość zawału-↔ ekscytotoksyczność w korze w ciągu 2 h od wystąpienia okluzji (CBD podane bezpośrednio przed okluzją)-↓ Aktywność MPO w mózgu (CBD podane 6 h po wystąpieniu okluzji)
Mysz	okluzja MCA (4 godz.) + reperfuzja (20 godz.); model udaru	0,1; 1 lub 3 mg/kg; bezpośrednio przed okluzją i 3 godziny po rozpoczęciu okluzji; ip	-↓ objętość zawału (efekt niezależny od CB 1 i CB 2 ; zależny od 5-HT 1A )-↑ CBF podczas okluzji (efekt zależny od 5-HT 1A )-↔ gazometria, hematokryt, K i Na we krwi przed reperfuzją-↔ Ekspresja CB 1 w korze, prążkowiu i podwzgórzu	[ 50 ]
		3 mg/kg; przez 14 dni przed okluzją + bezpośrednio przed okluzją i 3 godziny po wystąpieniu okluzji; ip	-↓ objętość zawału (w zależności od 5-HT 1A )-↑ CBF podczas okluzji (efekt zależny od 5-HT 1A ) (efekty są porównywalne z obserwowanymi w grupie nieleczonej CBD przez 14 dni) -↔ temperatura w odbycie po 1 godzinie od wystąpienia okluzji-↔ gazometria, hematokryt, K i Na we krwi przed reperfuzją-↔ Ekspresja CB 1 w korze, prążkowiu i podwzgórzu
Mysz	okluzja MCA (4 godz.) + reperfuzja (20 godz.); model udaru	0,1; 1 lub 3 mg/kg; bezpośrednio przed okluzją i 3 godziny po rozpoczęciu okluzji; ip	-↔ MBP, HR, pH, pCO 2 , hematokryt, Na, K, poziom glukozy we krwi, temperatura ciała (przed reperfuzją)-↓ objętość zawału (efekt jest niezależny od CB 1 i CB 2 )-↓ Aktywność MPO w mózgu (efekt jest niezależny od CB 1 i CB 2 )-↓ osocze HMGB1-↑ funkcje neurologiczne i koordynacja ruchowa	[ 121 ]
	Okluzja MCA (4 godz.) + reperfuzja (3 dni); model udaru	3 mg/kg; bezpośrednio przed okluzją i 3 godziny po rozpoczęciu okluzji; ip	-↓ osocze HMGB1-↓ Komórki HMGB1- i MPO-dodatnie w mózgu-↓ apoptoza w mózgu-↓ aktywacja glejów w mózgu-↑ funkcje neurologiczne i koordynacja ruchowa
Mysz	okluzja MCA (4 godz.) + reperfuzja (14 dni); model udaru	3 mg/kg; przez 14, 12 lub 10 dni odpowiednio od dnia 1, 3 lub 5; ip	-↓ upośledzenie funkcji neurologicznych-↓ zaburzenia koordynacji ruchowej-↑ wskaźnik przeżycia-↓ apoptoza w mózgu-↓ liczba komórek mikrogleju (ale nie astrocytów) wyrażających HMGB1-↓ osocze HMGB1 (efekty dla CBD podawanego od 1. i 3. dnia, ale nie od 5. dnia)	[ 124 ]
Mysz (noworodek)	Skrawki przodomózgowia zostały pozbawione tlenu i glukozy; model in vitro noworodkowego HIE	100 μmol/l	-↓ martwicza i apoptotyczna śmierć komórek-↓ ekscytotoksyczność-↓ zapalenie (efekty zależą od CB 2 i A 2 ; są niezależne od CB 1 ; ekscytotoksyczność jest również zależna od A 1 )	[ 136 ]
Mysz	Zapalenie mózgu wywołane lipopolisacharydami; model zapalenia mózgu związanego z sepsą	3 mg/kg; IV	-↓ rozszerzenie naczyń tętniczych i żylnych-↓ margines leukocytów-↓ integralność bariery krew-mózg-↓ zapalenie mózgu ↔ stres oksydacyjny w mózgu-↔ BP-↔ gazometrię krwi	[ 138 ]
Mysz	Zamknięcie tętnic szyjnych (17 min) + reperfuzja (7 dni); model udaru	3, 10 lub 30 mg/kg; 30 min przed i 3, 24 i 48 h po okluzji; ip	-↓ neurodegeneracja hipokampa-↑ wydajność uczenia się przestrzennego-↓ odpowiedź astrogleju	[ 126 ]
Mysz (noworodek)	Niedotlenienie (90 min) i elektrokoagulacja lewej tętnicy szyjnej + okres po HI (7 dni); model noworodkowego HIE	1 mg/kg; 15 minut, 1, 3, 6, 12, 18 lub 24 godziny po HI; sc	-↓ utrata objętości półkuli ipsilateralnej-↓ zmiany histopatologiczne-↓ apoptoza-↓ astroglioza-↓ aktywacja mikrogleju (efekty dla CBD podanego do 18 h po HI) -↓ zmiany histopatologiczne-↓ aktywacja mikrogleju (efekty dla CBD podanego 24 h po HI)	[ 133 ]
5. Uszkodzenie niedokrwienne/reperfuzyjne nerek i wątroby
Człowiek	Sinusoidalne komórki śródbłonka ludzkiej wątroby (HLSEC) stymulowane TNF-α	1 µmol/l	-↓ cząsteczki adhezyjne ICAM-1 i VCAM-1-↓ adhezja komórek polimorfojądrowych do HLSEC (efekty są niezależne od CB 1 i CB 2 )	[ 141 ]
Szczur	Okluzja szypuły lewego płata wątroby (30 min) + reperfuzja (72 h)	5 mg/kg; 1 godzinę po okluzji, a następnie co 24 godziny przez 2 dni; IV	-↓ transaminaza alaninowa w surowicy-↓ zmiany histopatologiczne w wątrobie-↓ stres oksydacyjny i nitracyjny w wątrobie-↓ zapalenie wątroby-↓ apoptoza w wątrobie-↓ ekspresja NF-κB w wątrobie	[ 140 ]
Szczur	Zamknięcie nasady naczyń nerkowych (30 min) + reperfuzja (24 h)	5 mg/kg; 1 h przed i 12 h po okluzji; IV	-↓ kreatynina w surowicy-↓ zmiany histopatologiczne w nerkach-↓ stres oksydacyjny i nitracyjny w nerkach-↓ zapalenie nerek-↓ apoptoza w nerkach-↓ ekspresja NF-κB w nerkach	[ 139 ]
Mysz	Zamknięcie tętnicy wątrobowej i żyły wrotnej (1 godz.) + reperfuzja (2, 6 lub 24 godz.)	3 lub 10 mg/kg; 2 godziny przed lub 90 minut po okluzji; ip	-↓ transaminazy alaninowej i asparaginianowej w surowicy (efekt jest niezależny od CB 2 )-↓ zmiany histopatologiczne w wątrobie-↓ śmierć komórek w wątrobie-↓ zapalenie wątroby-↓ ICAM-1 w wątrobie-↓ naciek neutrofili w wątrobie-↓ Aktywacja NF-κB w wątrobie-↓ Aktywacja p38 MAPK i JNK w wątrobie-↓ stres oksydacyjny i nitracyjny w wątrobie-↓ dysfunkcja mitochondriów w wątrobie	[ 141 ]
6. Cukrzyca i jej powikłania sercowo-naczyniowe
Człowiek	Ludzkie komórki śródbłonka tętnic wieńcowych (HCAEC) narażone na działanie wysokiej glukozy	1,5–6 μmol/l; 48 godz	-↓ cząsteczki adhezyjne ICAM-1 i VCAM-1-↓ adhezja monocytów do śródbłonka-↓ przezśródbłonkowa migracja monocytów-↓ zaburzenie funkcji bariery śródbłonkowej-↓ Aktywacja NF-κB (powyższe efekty są niezależne od CB 1 i CB 2 ) -↓ stres oksydacyjny i nitratywny	[ 146 ]
Człowiek	Ludzkie kardiomiocyty narażone na wysoką glukozę	4 μmol/l; 48 godz	-↓ stres oksydacyjny i nitratywny-↓ apoptoza (za pośrednictwem modulacji aktywności Akt)-↓ Aktywacja NF-κB	[ 143 ]
Człowiek	Pacjenci z cukrzycą typu 2 2 ; izolowane tętnice krezkowe (wstępnie zwężone U46619 3 i endoteliną-1)	0,1–100 μmol/l	-↓ odpowiedź wazorelaksacyjna	[ 56 ]
Człowiek	Pacjenci z cukrzycą typu 2	100 mg; dwa razy dziennie; przez 13 tygodni; po	-↔ SBP, DBP, HR-↔ poziom glukozy we krwi, kontrola glikemii i wrażliwość na insulinę-↔ profil lipidowy (cholesterol HDL, cholesterol LDL, cholesterol całkowity, trójglicerydy, apolipoproteiny A i B)-↔ masa ciała-↔ adiponektyna, ↓ rezystyna, ↑ GIP we krwi	[ 145 ]
Człowiek	Pacjenci z cukrzycą typu 2 4 ; izolowane tętnice płucne (wstępnie zwężone U46619 3 )	0,1–30 μmol/l	-↓ odpowiedź wazorelaksacyjna	[ 48 ]
Szczur	Cukrzyca indukowana streptozotocyną (model cukrzycy typu 1)	10 mg/kg (co 2 dni); przez 1, 2 lub 4 tygodnie; ip	-↔ poziom glukozy we krwi-↔ masa ciała-↓ uszkodzenie bariery krew-siatkówka-↓ śmierć komórek nerwowych w siatkówce-↓ stres oksydacyjny i nitratywny w siatkówce-↓ zapalenie siatkówki-↓ VEGF w siatkówce-↓ aktywacja p38 MAPK w siatkówce	[ 142 ]
Szczur	ZDF (model cukrzycy typu 2); izolowana aorta i tętnica udowa	10 µmol/l; 2 godz	-↑ odpowiedź wazorelaksacyjna na acetylocholinę (silniejsza niż przy kontroli normoglikemicznej)	[ 147 ]
Szczur	ZDF (model cukrzycy typu 2); izolowana tętnica udowa	10 μmol/l; 2 godz	-↑ odpowiedź wazorelaksacyjna na acetylocholinę (silniejsza niż przy kontroli normoglikemicznej; działanie zależne od SOD, COX, EP 4 i CB 2 ; niezależne od śródbłonka, NO, H 2 O 2 , CB 1 , receptorów Abn-CBD i PPAR-γ)-odkrycie reakcji wazorelaksacyjnej na agonistę CB2	[ 57 ]
Szczur	ZDF (model cukrzycy typu 2)	10 mg/kg; przez 7 dni; ip	-↑ odpowiedź wazorelaksacyjna na acetylocholinę (ale nie na nitroprusydek sodu) w izolowanych tętnicach krezkowych (efekt zależy od COX i NO)-↔ odpowiedź wazorelaksacyjna na acetylocholinę i nitroprusydek sodu w aorcie i tętnicy udowej-↔ poziom glukozy we krwi-↓ przyrost masy ciała-↓ Peptyd C, insulina, leptyna, ICAM-1 w surowicy-↔ GLP-1, glukagon, MCP-1, polipeptyd trzustkowy, amylina, GIP, IL-6, TNF-α, peptyd YY, vWF, PAI-1 w surowicy-↑ VEGF i endotelina-1 w surowicy	[ 144 ]
Mysz	Cukrzyca indukowana streptozotocyną (model cukrzycy typu 1)	1, 10 lub 20 mg/kg; przez 4 lub 11 tygodni; ip	-↔ poziom glukozy we krwi, zawartość insuliny w trzustce-↔ masa ciała-↓ dysfunkcja lewej komory-↓ stres oksydacyjny i nitratywny w sercu-↓ zapalenie i aktywacja NF-κB w sercu-↓ apoptoza i aktywacja MAPK w sercu-↓ zwłóknienie mięśnia sercowego-↓ aktywacja NF-κB, JNK, p38 i p38α MAPK w sercu-↑ aktywacja Akt w sercu	[ 143

¹ Efekty zaobserwowane przy co najmniej jednej z badanych dawek/stężeń; ² pacjentów z nowotworem lub chorobą zapalną jelit; ³ agonista receptora tromboksanu; ⁴ chorych na raka płuc; ⁵ w przypadku wystąpienia znaczących skutków ubocznych dawkę zmniejszano stopniowo do 25 i 10 mg/kg. ↑/↓/↔ — wzrost/spadek/brak zmian; skróty: 4-HHE: 4-Hydroksyheksenal; 5-HT _{1A, 3} : Receptory serotoninowe typu 1A, 3; Abn-CBD: nieprawidłowy kannabidiol; A _{1, 2} : Receptor adenozynowy typu 1, 2; Akt: Kinaza białkowa B; BDNF: czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego; BNST: jądro łoża prążkowia końcowego; BP: ciśnienie krwi; CB _{1, 2} : Receptor kannabinoidowy typu 1, 2; CBF: mózgowy przepływ krwi; CK, CK-MB: Kinaza kreatynowa i jej izoenzym sercowy; CO: pojemność minutowa serca; COX: cyklooksygenaza; CRP: białko C-reaktywne; CSF: płyn mózgowo-rdzeniowy; DBP: rozkurczowe ciśnienie krwi; Sól DOCA: Sól octanu dezoksykortykosteronu; EEG: elektroencefalograficzne; EF: frakcja wyrzutowa; EJT: czas wyrzutu lewej komory; FMD: dylatacja za pośrednictwem przepływu; GDNF: czynnik neurotroficzny pochodzenia glejowego; GIP: zależny od glukozy peptyd insulinotropowy; GIP: zależny od glukozy peptyd insulinotropowy; GLP-1: glukagonopodobny peptyd-1; HDL: lipoproteina o dużej gęstości; HI: Niedotlenienie-niedokrwienie; HIE: Encefalopatia niedotlenieniowo-niedokrwienna; HMGB1: grupa o wysokiej mobilności 1; HR: tętno; ic: Wewnątrzoponowo; icv: komora mózgowa; ip: dootrzewnowo; iv: Dożylnie; ICAM-1: cząsteczka adhezji międzykomórkowej 1; IL-6: interleukina 6; JNK: N-końcowa kinaza c-Jun; LAD: lewa tętnica zstępująca przednia; LCx: lewa tętnica wieńcowa okalająca; LDH: dehydrogenaza mleczanowa; LDL: lipoproteina o małej gęstości; MAPK: kinazy białkowe aktywowane mitogenami; MBP: średnie ciśnienie krwi; MCA: tętnica środkowa mózgu; MCP-1: Białko chemoatraktacyjne monocytów-1; MDA: dialdehyd malonowy; po: Per os, ustnie; MMP2, 9: metaloproteinaza macierzy 2, 9; MPO: mieloperoksydaza; NF-кB: współczynnik jądrowy κB; PAI-1: Inhibitor aktywatora plazminogenu-1; PPAR-γ: receptor γ aktywowany przez proliferatory peroksysomów; PWV: prędkość fali pulsacyjnej; S100B: S100 białko B wiążące wapń; sc: podskórnie; SBF: przepływ krwi w skórze przedramienia; SBP: skurczowe ciśnienie krwi; SHR: szczur ze spontanicznym nadciśnieniem; SOD: dysmutaza ponadtlenkowa; SV: objętość skurczowa; TNF-α: czynnik martwicy nowotworu α; TPR: całkowity opór obwodowy; TRPV1: członek 4 podrodziny waniloidów o potencjale przejściowym; VCAM-1: białko adhezyjne komórek naczyniowych 1; VEGF: czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego; vWF: czynnik von Willebranda; ZDF: Zucker Diabetic Fatty Rat.

4.2. Nadciśnienie tętnicze

Nadciśnienie tętnicze wiąże się ze zmianami w układzie endokannabinoidowym (np. wzrostem AEA w osoczu), co może wskazywać na jego aktywację. Kannabinoidy podawane zwierzętom z nadciśnieniem często powodują zmianę odpowiedzi hemodynamicznej – pojawia się lub nasila faza hipotensyjna. Hamowanie FAAH może wywierać działanie hipotensyjne, które zależy od wieku zwierząt i doświadczalnego modelu nadciśnienia. Endokannabinoidy wykazały również modulujący wpływ na stres oksydacyjny i stany zapalne w nadciśnieniu, które są ważną częścią patogenezy tej choroby [ 19 , 20 , 27 , 113 , 114 ]. Biorąc pod uwagę zarówno działanie wazorelaksacyjne, modulację procesów zapalnych i oksydacyjnych, jak i metabolizm endokannabinoidów [ 23 , 27 , 30 , 31 , 71 ], można spodziewać się pewnych korzyści z ich stosowania w leczeniu nadciśnienia.

Dotychczas przeprowadzono badania na dwóch szczurzych modelach nadciśnienia (Tabela 4) — u szczurów z samoistnym nadciśnieniem (SHR; model nadciśnienia pierwotnego) i nadciśnienia indukowanego solą octanu deoksykortykosteronu (sól DOCA; model nadciśnienia wtórnego) [ 48 , 52 , 96 ]. Badania na izolowanych małych tętnicach krezkowych wykazały przeciwne działanie CBD w tych dwóch modelach. W pierwszym przypadku działanie wazorelaksacyjne CBD zostało zmniejszone, podczas gdy w drugim wzmocnione [ 48 ]. Te przeciwne efekty mogą wynikać z odmiennej patogenezy i zmian w układzie endokannabinoidowym w zastosowanych modelach nadciśnienia tętniczego [ 20 ]. Ponadto w tych dwóch modelach zaobserwowano również pewne różnice w mechanizmie działania rozszerzającego naczynia CBD (patrzTabela 4) [ 48 ]. Podobnie jak w przypadku SHR, działanie CBD rozszerzające naczynia w izolowanych tętnicach płucnych było zmniejszone u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym [ 48 ]. Jednakże nie zaobserwowano żadnych zmian w odpowiedzi wazorelaksacyjnej na CBD w izolowanych tętnicach krezkowych osób z nadciśnieniem [ 56 ].

U przytomnych szczurów ze spontanicznym nadciśnieniem podanie ip CBD spowodowało wzrost ciśnienia krwi w pierwszych minutach po wstrzyknięciu nieco silniejszy niż w przypadku kontroli normotensyjnej [ 52 ]. Może to zatem wynikać z upośledzonego działania rozszerzającego naczynia CBD ujawnionego w SHR [ 48 ]. Jednakże efekty hemodynamiczne w SHR z rdzeniem i wagotomią (wzrost SBP i HR oraz zmniejszenie DBP) były porównywalne z grupą kontrolną [ 52 ]. U SHR znieczulonych uretanem szybkie podanie dożylne CBD wywołało silniejszy odruch Bezolda-Jarischa niż u zwierząt kontrolnych [ 52 ]. Podczas dwutygodniowego podawania CBD szczurom SHR i DOCA z solą nie zaobserwowano znaczącego wpływu na ciśnienie krwi i częstość akcji serca. Jednocześnie jednak stwierdzono spadek markerów stresu oksydacyjnego w osoczu i sercu tych zwierząt [ 96 ]. Podsumowując, dotychczasowe badania nie wykazały hipotensyjnego działania CBD w leczeniu nadciśnienia tętniczego, choć związek ten wykazuje w tej chorobie właściwości antyoksydacyjne.

4.3. Niedokrwienie/zawał mięśnia sercowego, kardiomiopatie, zapalenie mięśnia sercowego

Już wcześniej postulowano wysoki potencjał kardioprotekcyjny CBD (Tabela 4). Kilka badań wskazuje na korzystny wpływ na niedokrwienie/ zawał mięśnia sercowego, który uzyskano na zwierzętach doświadczalnych poprzez podwiązanie lewej tętnicy zstępującej przedniej u szczurów [ 49,105,115 ] lub lewej tętnicy wieńcowej okalającej u królików [ 116 ] . Podanie CBD przed podwiązaniem tętnicy wieńcowej i bezpośrednio przed reperfuzją zmniejszyło wielkość zawału. Dodatkowo CBD podawane przed indukcją niedokrwienia zmniejszało liczbę komorowych zaburzeń rytmu i zmniejszało agregację płytek krwi indukowaną kolagenem. Działanie antyarytmiczne CBD może wynikać z hamowania uwalniania substancji arytmogennych z płytek krwi [ 105 ]. Inne badanie wykazało, że antyarytmiczne działanie CBD na komorowe zaburzenia rytmu wywołane niedokrwieniem/reperfuzją zależy od receptorów adenozyny A _{1 [} 49 ]. U królików CBD podawane przed eksperymentalnie wywołanym ostrym zawałem mięśnia sercowego zmniejszało rozmiar zawału, zwiększało przepływ krwi w obszarze z upośledzoną perfuzją, zmniejszało poziom troponiny sercowej I we krwi i zmniejszało apoptozę komórek mięśniowych. Ponadto CBD poprawiło funkcję lewej komory i chroniło przed uszkodzeniem reperfuzyjnym, co było związane ze zmniejszonym naciekiem leukocytów w sercu [ 116 ]. Przewlekłe leczenie CBD zmniejszyło również rozmiar zawału i naciek leukocytów serca w szczurzym modelu niedokrwienia i reperfuzji. Działania te były związane ze zmniejszonym poziomem interleukiny 6 w surowicy. Jednakże zmniejszenie rozmiaru zawału przez CBD zaobserwowano tylko in vivo, ale nie w izolowanych sercach. Zatem kardioprotekcyjne działanie CBD w zawale mięśnia sercowego nie wydaje się być bezpośrednie i może wynikać z jego właściwości przeciwzapalnych [ 115 ].

Kannabidiol wykazuje również potencjalne korzystne działanie w przypadku innych chorób serca (Tabela 4). Na przykład osłabia kardiotoksyczność doksorubicyny (antracyklinowego antybiotyku przeciwnowotworowego) u szczurów. Przewlekłe podawanie CBD przez cztery tygodnie zmniejszyło wywołane doksorubicyną zmiany histopatologiczne w sercu i podwyższyło w surowicy markery uszkodzenia mięśnia sercowego – kinazy kreatynowej i troponiny T. Kardioprotekcyjne działanie CBD było związane ze zmniejszeniem poziomu dialdehydu malonowego w sercu, tlenku azotu, czynnika martwicy nowotworu α ( TNF-α) i poziom jonów wapnia, zwiększony poziom zredukowanego glutationu, selenu i cynku w sercu, zmniejszona ekspresja NF-KB, indukowalnego NOS i kaspazy-3 oraz zwiększona ekspresja surwiwiny [ 117 ]. W innym badaniu leczenie CBD przez pięć dni poprawiło dysfunkcję serca wywołaną doksorubicyną, zmniejszyło aktywność kinazy kreatynowej i dehydrogenazy mleczanowej w surowicy (markery uszkodzenia serca). Podobnie jak w poprzednim badaniu, leczenie CBD znacznie zmniejszyło stres oksydacyjny i nitratywny oraz śmierć komórek w kardiomiopatii wywołanej doksorubicyną. Ponadto CBD wzmocniło upośledzoną funkcję mitochondriów serca i biogenezę w tej patologii [ 118 ]. W modelu eksperymentalnego autoimmunologicznego zapalenia mięśnia sercowego u myszy zastrzyki z CBD poprawiły właściwości skurczowe i rozkurczowe lewej komory, jednocześnie zmniejszając jej przebudowę zwłóknieniową, stan zapalny, martwicę i naciek jednojądrowy. Badania biochemiczne potwierdziły złagodzenie stanu zapalnego związane ze zmniejszoną ekspresją cytokin prozapalnych (interleukiny 6 i 1β oraz interferonem-γ) oraz poziomem sercowego 4-hydroksynonenalu i 3-nitrotyrozyny (odpowiednio markerów stresu oksydacyjnego i nitracyjnego) [ 119 ]. Właściwości kardioprotekcyjne CBD wykazano także w zwierzęcym modelu cukrzycy (patrz poniżej).

4.4. Udar mózgu, noworodkowa encefalopatia niedotlenieniowo-niedokrwienna, zapalenie mózgu związane z sepsą

Właściwości neuroprotekcyjne CBD wykazano w szerokiej gamie modeli zwierzęcych zaburzeń neurologicznych, w tym epilepsji, choroby Alzheimera, choroby Huntingtona, choroby Parkinsona i stwardnienia rozsianego [ 11 , 17 , 30 , 66 ]. Istnieją również pewne dowody (np.Tabela 4) pod kątem korzystnego wpływu CBD na zaburzenia mózgu związane z niedotlenieniem i/lub niedokrwieniem, takie jak udar i noworodkowa encefalopatia niedotlenieniowo-niedokrwienna (HIE).

Wpływ kannabidiolu na udar niedokrwienny mózgu badano głównie na myszach i szczurach z niedrożnością tętnicy środkowej mózgu (Tabela 4). W tym modelu udaru CBD podawane zarówno przed, jak i/lub po niedokrwieniu zmniejszało objętość zawału [ 50 , 53 , 120 , 121 , 122 ] (ale nie u nowonarodzonych szczurów [ 123 ]) i poprawiało upośledzone funkcje neurologiczne i/lub neurobehawioralne [ 50 , 120 , 121 , 122 , 123 , 124 ]. CBD zwiększa mózgowy przepływ krwi podczas okluzji [ 50,53 ] , co jest zgodne z metaanalizą Sultana i in . [ 24 ], które wskazywały na zwiększone CBF w mysich modelach udaru po podaniu CBD. Ponadto jedno badanie wykazało, że CBD hamowało również spadek CBF z powodu niewydolności mikrokrążenia mózgowego przez 1 godzinę po reperfuzji [ 50 ]. Wpływ CBD na objętość zawału i CBF odbywał się, przynajmniej częściowo, za pośrednictwem receptorów serotoninowych 5-HT _1A i nie był zależny od receptorów kannabinoidowych i receptorów waniloidowych TRPV1 [ 50 , 53 , 121 ]. Co ważne, powtarzane leczenie CBD przez 14 dni przed okluzją nie wykazało rozwoju tolerancji na jego właściwości neuroprotekcyjne [ 50 ]. Wykazano, że CBD wykazuje właściwości neuroprotekcyjne przy podawaniu nawet po dłuższym czasie od niedokrwienia mózgu. Zatem powtarzane leczenie CBD najpóźniej od pierwszego lub trzeciego dnia po indukcji udaru poprawiło deficyty funkcjonalne, wskaźniki przeżycia i uszkodzenia niedokrwienne [ 124 ]. U myszoskoczków i szczurów narażonych na niedokrwienie mózgu wywołane obustronnym zamknięciem tętnicy szyjnej wykazano działanie ochronne CBD przed neurodegeneracją hipokampa i zaburzeniami funkcji poznawczych lub nadpobudliwością ruchową [ 125,126 ]. Neuroprotekcyjne działanie CBD w zwierzęcych modelach udaru było związane ze zmniejszoną ekscytotoksycznością [ 123 ] , aktywacją glejów [ 121,123,124,126 ] , upośledzeniem metabolizmu neuronalnego [ 123 ] i apoptozą [ 121,123,124 ] . CBD zmniejszyło także zapalenie układu nerwowego wywołane udarem, ponieważ zmniejszyło liczbę komórek dodatnich pod względem mieloperoksydazy (neutrofili) [ 50,121 ] i zmniejszyło ekspresję czynników zapalnych, takich jak receptor TNF-α 1 i NF-KB w mózgu [ 122] Ponadto CBD może łagodzić urazy po niedokrwieniu poprzez hamowanie białka grupy 1 o wysokiej ruchliwości (HMGB1). To niehistonowe białko wiążące DNA jest masowo uwalniane do przestrzeni zewnątrzkomórkowej z komórek zapalnych i martwiczych po niedokrwieniu i indukuje ekspresję genów związanych z zapaleniem układu nerwowego i aktywacją mikrogleju. Rzeczywiście, leczenie CBD zmniejszyło poziom HMGB1 w osoczu i liczbę komórek HMGB1-dodatnich w mózgu myszy poddanych ogniskowemu niedokrwieniu mózgu [ 121,124 ] . Należy zauważyć, że w niedokrwieniu mózgu CBD wywołało pewne korzystne skutki w postaci zależnej od dawki krzywej dzwonowej. Zatem zapobieganie spłaszczeniu elektroencefalograficznemu było największe przy dawce 5 mg/kg CBD (1,25–20 mg/kg) [ 125 ] i zmniejszeniu objętości zawału przy dawce 1 mg/kg CBD (0,1–10 mg/kg) [ 53 ].

Najczęstszą przyczyną uszkodzeń mózgu u noworodków jest okołoporodowa encefalopatia niedotlenieniowo-niedokrwienna spowodowana uduszeniem. Kannabidiol jest uważany za obiecujący środek neuroprotekcyjny w leczeniu niedotlenienia-niedokrwienia noworodków i jak wspomniano powyżej, w Unii Europejskiej związek ten ma nawet status leku sierocego w leczeniu zamartwicy okołoporodowej. Najwięcej dowodów na ochronne działanie CBD w HIE opiera się na badaniach na nowonarodzonych prosiętach poddanych niedotlenieniu i niedokrwieniu [ 54,127,128,129,130,131 ] (Tabela 4). Korzystny wpływ CBD na eksperymentalny HIE noworodków obejmuje złagodzenie zmniejszonej aktywności mózgu [ 54,127,128,129,130,131 ] , upośledzenie metabolizmu neuronalnego [ 127,128,129,131 ] , ekscytotoksyczność [ 54,129 ] , zmiany histopatologiczne w mózgu [ 127 , 128 ], martwica i/lub apoptoza neuronów [ 54 , 129 , 130 , 131 ], aktywacja astrogleju i/lub mikrogleju [ 131 ], zapalenie nerwów [ 54 , 128 , 129 , 130 , 131 ] i stres oksydacyjny w mózg [ 54 , 130 , 131 ]. CBD może również zmniejszać odległe zapalne uszkodzenia płuc związane z uszkodzeniem mózgu wywołanym niedotlenieniem i niedokrwieniem [ 130 ]. Ponadto CBD może zmniejszać spadek ciśnienia krwi wywołany niedotlenieniem i niedokrwieniem [ 54,127,129,130,131 ] . Jednakże wysoka dawka CBD (50 i 25 mg/kg; najczęstsza dawka w poprzednich badaniach wynosiła 1 mg/kg) wywołała znaczne niedociśnienie u niektórych prosiąt (CBD 50 mg/kg u dwóch z czterech prosiąt i CBD 25 mg/kg kg u jednego na cztery prosięta). Ponadto u jednego prosiaka doszło do śmiertelnego zatrzymania akcji serca po wlewie CBD w dawce 50 mg/kg [ 132 ]. Dlatego należy zachować ostrożność podczas leczenia dużymi dawkami CBD ze względu na możliwość wystąpienia działań niepożądanych ze strony układu sercowo-naczyniowego. Korzystne działanie CBD wykazano także w mysich [ 133 ] i szczurzych modelach [ 134 , 135 ] noworodkowego HIE (Tabela 4). Warto zauważyć, że CBD wykazuje szersze okno czasu terapeutycznego niż zgłaszane w przypadku hipotermii i innych terapii neuroprotekcyjnych [ 133 ]. Ochronne działanie CBD w przypadku uszkodzenia mózgu wywołanego niedotlenieniem i niedokrwieniem zachodzi, przynajmniej częściowo, poprzez receptory CB ₂ i 5-HT _{1A [} 54 , 130 ]. Badania na skrawkach przodomózgowia nowonarodzonych myszy poddanych pozbawieniu tlenu i glukozy wykazały, że oprócz receptorów CB2 _, receptory adenozynowe (głównie A2 ₎ mogą również pośredniczyć w neuroprotekcyjnym działaniu CBD [ 136 ]. Jednakże niektórzy autorzy podali, że CBD ( w niskich lub wysokich dawkach ) nie wykazywało żadnych właściwości neuroprotekcyjnych w modelach eksperymentalnych noworodkowego HIE [ 137 ]. Niemniej jednak CBD może zwiększyć ochronne działanie hipotermii, co jest złotym standardem w leczeniu niemowląt z HIE [ 129 , 131 ].

Przeciwzapalne i stabilizujące naczynia działanie CBD wykazano także w przypadku mysiego zapalenia mózgu wywołanego podaniem lipopolisacharydu (LPS) (Tabela 4). LPS powodował rozszerzenie naczyń tętniczych i żylnych, zwiększoną marginalizację leukocytów, zwiększoną ekspresję prozapalnych TNF-α i COX-2, wyższy poziom markerów stresu oksydacyjnego (dialdehydu malonowego i 4-hydroksynonenalu) oraz zaburzenie bariery krew-mózg. Leczenie CBD złagodziło prawie wszystkie zmiany wywołane LPS (z wyjątkiem markerów stresu oksydacyjnego), a dodatkowo zmniejszyło indukowaną ekspresję NOS. Zatem CBD może stanowić opcję leczenia zapalenia mózgu i encefalopatii związanego z sepsą [ 138 ].

4,5. Niedokrwienie/uszkodzenie reperfuzyjne nerek i wątroby

Wykazano, że kannabidiol chroni przed uszkodzeniem nerek i wątroby w wyniku niedokrwienia/reperfuzji (Tabela 4). Tego typu uszkodzenia mogą wystąpić podczas wstrząsu oraz operacji lub przeszczepienia tych narządów. W szczurzym modelu uszkodzenia nerek z powodu niedokrwienia/reperfuzji, CBD znacząco zmniejszyło zmiany histopatologiczne w nerkach i obniżyło poziom kreatyniny w surowicy (marker czynności nerek). Nefroprotekcyjne działanie CBD było związane ze złagodzeniem stresu oksydacyjnego i nitracyjnego wywołanego niedokrwieniem/reperfuzją, stanem zapalnym i apoptozą [ 139 ]. Podobne działanie ochronne uzyskano u gryzoni poddanych niedokrwieniu/reperfuzji wątroby. Zatem CBD zmniejszyło transaminazy w surowicy (markery uszkodzenia wątroby) i zmiany histopatologiczne, śmierć komórek, stres oksydacyjny i nitracyjny oraz zapalenie wątroby [ 140,141 ] . Wykazano, że mechanizm tego działania hepatoprotekcyjnego może obejmować osłabioną aktywację NF-κB, p38 MAPK i JNK przez CBD [ 141 ]. Badania in vitro na komórkach sinusoidalnych ludzkiej wątroby wykazały, że CBD może osłabiać indukowaną przez TNF-α ekspresję cząsteczek adhezyjnych (ICAM-1 i VCAM-1) oraz adhezję komórek wielojądrzastych do komórek sinusoidalnych wątroby. Odpowiada to indukowanemu przez CBD zmniejszeniu ekspresji ICAM-1 i naciekowi neutrofili w wątrobie myszy poddanej uszkodzeniu niedokrwiennemu/reperfuzyjnemu [ 141 ]. Wydaje się, że hepatoprotekcyjne działanie CBD nie jest zależne od receptorów kannabinoidowych, ponieważ nie zostało osłabione przez antagonistów CB ₁ i CB ₂ in vitro i nadal występowało u myszy z nokautem CB _{2 [} 141 ]. Podsumowując, CBD ma ogromny potencjał terapeutyczny w zapobieganiu i łagodzeniu uszkodzeń niedokrwiennych/reperfuzyjnych różnych narządów, takich jak serce, mózg, nerki i wątroba.

4.6. Powikłania sercowo-naczyniowe cukrzycy

Cukrzyca powoduje wiele powikłań związanych z sercem i naczyniami krwionośnymi, takich jak miażdżyca, retinopatia lub kardiomiopatia, które są związane z dysfunkcją śródbłonka naczyń, zwiększonym stanem zapalnym i stresem oksydacyjnym. CBD nie wpływa na poziom glukozy we krwi u zwierząt chorych na cukrzycę [ 142 , 143 , 144 ] i ludzi [ 145 ]. Ponadto u pacjentów z cukrzycą typu 2 CBD nie wpływało na kontrolę glikemii, wrażliwość na insulinę, profil lipidowy, masę ciała i parametry hemodynamiczne [ 145 ]. Jednakże, ze względu na swoje właściwości przeciwutleniające, przeciwzapalne oraz naczyniowe, kardiologiczne i neuroprotekcyjne, CBD może łagodzić powikłania sercowo-naczyniowe cukrzycy (Tabela 4).

Zakłócenie funkcji i integralności śródbłonka jest niezbędne dla rozwoju różnych powikłań cukrzycy. W ludzkich komórkach śródbłonka tętnic wieńcowych narażonych na działanie wysokiej glukozy wykazano zwiększone wytwarzanie mitochondrialnych nadtlenków, tworzenie 3-nitrotyrozyny, aktywację NF-κB, indukowalną ekspresję NOS i cząsteczek adhezyjnych, przezśródbłonkową migrację monocytów i ich adhezję do śródbłonka. Wstępne leczenie CBD złagodziło wszystkie te negatywne skutki. Ponadto poprawił także zaburzenia funkcji bariery śródbłonkowej wywołane wysokim poziomem glukozy. Ochronne działanie CBD na komórki śródbłonka było niezależne od CB ₁ i CB ₂ [ 146 ].

Wpływ CBD na funkcję naczyń krwionośnych badano u szczurów Zucker Diabetic Fat Rats (ZDF) — model cukrzycy typu 2. Inkubacja in vitro z CBD wzmocniła działanie rozszerzające naczynia krwionośne acetylocholiny w izolowanej aorcie i tętnicy udowej, a efekt ten był silniejszy w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi z normoglikemią [ 57,147 ] . Badania badające mechanizm działania w tętnicach udowych wykazały, że CBD aktywuje cyklooksygenazę, a następnie indukuje wytwarzanie związków aktywujących rozszerzające naczynia receptory prostanoidowe EP ₄ . Co więcej, działanie CBD było zależne od dysmutazy ponadtlenkowej i receptorów _CB2 . Co ciekawe, w tętnicach udowych ZDF CBD odkryło działanie rozszerzające naczynia krwionośne agonisty receptora CB ₂ HU308 (związek ten bez obecności CBD nie wykazywał działania rozszerzającego naczynia) [ 57 ]. Kannabidiol może również poprawiać rozluźnienie naczyń u szczurów z cukrzycą po leczeniu in vivo. Zatem wielokrotne podawanie CBD przez siedem dni znacząco zwiększało rozszerzenie naczyń do acetylocholiny w izolowanych tętnicach krezkowych (ale nie w aorcie i tętnicach udowych), a efekt ten był wrażliwy na hamowanie COX i NOS. Ponadto CBD zmniejszyło niektóre biomarkery metaboliczne i sercowo-naczyniowe w surowicy (patrzTabela 4). Jednakże, co ciekawe, zwiększył poziom krążącej endoteliny 1, co jest niespójne z poprawą funkcji naczyń [ 144 ]. Warto zauważyć, że u ludzi chorych na cukrzycę typu 2 CBD nie tylko nie wykazywało zwiększonych właściwości rozszerzających naczynia (w izolowanych tętnicach płucnych) [ 48 ], ale reakcje wazorelaksacyjne CBD były osłabione (w tętnicach krezkowych) [ 144 ].

Leczenie kannabidiolem może być korzystne w przypadku retinopatii cukrzycowej, która charakteryzuje się zwiększoną przepuszczalnością naczyń i neurotoksycznością. U szczurów z cukrzycą indukowaną streptozotocyną (model cukrzycy typu 1) przewlekłe podawanie CBD poprawiło funkcję bariery krew-siatkówka, zmniejszyło stres oksydacyjny i nitratywny, obniżyło poziom TNF-α i ICAM-1 oraz zapobiegło śmierci komórek nerwowych w siatkówce. Ponadto CBD obniżyło w siatkówce poziom czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF), co powiązano z rozkładem bariery krew-siatkówka [ 142 ]. I odwrotnie, CBD zwiększyło krążący VEGF u szczurów ZDF, zatem wpływ CBD na tego mediatora wymaga dalszych badań [ 144 ]. Właściwości ochronne CBD w siatkówce cukrzycowej mogą wynikać z hamowania aktywacji p38 MAPK. Ta kinaza białkowa jest dalszym celem stresu oksydacyjnego i cytokin prozapalnych, a jej aktywacja może zwiększać przepuszczalność naczyń i śmierć komórek, kluczowe elementy patogenezy retinopatii cukrzycowej [ 142 ].

Kolejnym powikłaniem cukrzycy jest kardiomiopatia, charakteryzująca się dysfunkcją rozkurczową, a następnie skurczową lewej komory. Patogeneza kardiomiopatii cukrzycowej jest złożona i obejmuje stres oksydacyjny/nitracyjny, stan zapalny, zwłóknienie serca i śmierć kardiomiocytów. U myszy z cukrzycą indukowaną streptozotocyną, przewlekle podawany CBD łagodzi wszystkie te zmiany poprzez hamowanie szlaków prozapalnych i śmierci komórkowej (NF-κB, p38 i p38α MAPK, JNK) oraz wzmacnianie szlaku sygnalizacyjnego prosuvival (Akt) [143 ] . Podobnie w ludzkich kardiomiocytach CBD eliminowało niekorzystne skutki hiperglikemii poprzez zmniejszenie stresu oksydacyjnego i nitracyjnego, aktywację NF-κB i apoptozę komórek [ 143 ].

5. Wpływ nieprawidłowego kannabidiolu na układ sercowo-naczyniowy

Nieprawidłowy-kannabidiol (struktura chemicznaRysunek 4) jest syntetycznym regioizomerem kanabidiolu, który we wstępnych badaniach nie wykazywał jawnych skutków behawioralnych [ 51 , 148 , 149 ]. Abn -CBD powoduje niedociśnienie u znieczulonych psów [ 148 ] i myszy [ 51,150 ] po podaniu ogólnoustrojowym oraz rozszerzenie naczyń w izolowanych myszach i łożysku krezkowym szczura [ 51 ] , tętnicach krezkowych szczura [ 150,151,152 ] i szczurze [ 153 ], królika [ 154 ] i ludzkie tętnice płucne [ 155 ]. Efekty te nie są zależne od receptorów kannabinoidowych. Działanie wazorelaksacyjne Abn-CBD zachodzi hipotetycznie poprzez niezidentyfikowany receptor śródbłonkowy zwany receptorem Abn-CBD lub śródbłonkowy receptor kannabinoidowy i jest hamowane przez CBD i O-1918, domniemanych antagonistów tego receptora [ 51 , 71 , 73 ]. Jednak w oparciu o obecną wiedzę istnienie specyficznego śródbłonkowego receptora dla Abn-CBD jest dość kontrowersyjne. Abn-CBD jest agonistą GPR18, a O-1918 i CBD służą odpowiednio jako antagonista lub częściowy agonista/antagonista tego receptora [ 73 , 156 ]. Dlatego niektórzy autorzy sugerują, że proponowanym śródbłonkowym receptorem kannabinoidowym może być GPR18. Jednak nie wszystkie obserwacje eksperymentalne potwierdzają to jednoznacznie [ 73 ]. Ponadto niezależna od GPR18 aktywacja kanałów K ⁺ (BK _{Ca ) o wysokim przewodnictwie aktywowanych Ca} ²⁺ może przyczyniać się do rozszerzającego naczynia działania Abn-CBD [ 157 ]. Abn-CBD może również obniżać ciśnienie krwi po podaniu wewnątrz RVLM poprzez aktywację GPR18, co prowadzi do hamowania sympatotropii [ 158 ]. Ponadto związek ten jest agonistą GPR55, jednakże receptor ten nie pośredniczy w odpowiedzi wazorelaksacyjnej na Abn-CBD [ 150 ].

Rysunek 4

Struktura chemiczna nieprawidłowego kannabidiolu.

Przewlekle podawany Abn-CBD wywierał korzystny wpływ na układ sercowo-naczyniowy u szczurów poprzez obniżenie średniego ciśnienia krwi, zwiększenie stężenia adiponektyny w osoczu i sercu, zwiększenie dostępności NO w naczyniach, poprawę funkcji lewej komory czy zmniejszenie reaktywnych form tlenu w sercu [ 159 ] Abn-CBD wykazało także działanie kardioprotekcyjne u szczurów z cukrzycą wywołaną streptozocyną. Łagodził dysfunkcję serca (ale nie przerost serca), dominację nerwu błędnego, stres oksydacyjny mięśnia sercowego oraz zmniejszał poziom NO i adiponektyny w sercu i/lub krążeniu u szczurów z cukrzycą [ 160 ]. Wszystkie te korzystne efekty zostały zniesione przez O-1918, wskazując na rolę GPR18 w działaniu ochronnym Abn-CBD w układzie sercowo-naczyniowym [ 159 , 160 ]. Kardioprotekcji obserwowanej u szczurów z cukrzycą nie towarzyszyła poprawa kontroli glikemii – Abn-CBD nie wpływało na poziom glukozy i insuliny we krwi [ 160 ]. Jednakże w innych badaniach związek ten wykazuje potencjał przeciwcukrzycowy poprzez aktywację GPR55 [ 161 , 162 , 163 , 164 ]. Abn-CBD ma również właściwości neuroprotekcyjne, ponieważ zmniejsza objętość zawału równie silnie, jak CBD w mysim modelu udaru [ 53 ]. Podsumowując, zarówno CBD, jak i jego syntetyczny analog Abn-CBD ma właściwości rozszerzające naczynia krwionośne (jednocześnie CBD hamuje działanie wazorelaksacyjne Abn-CBD) i wykazuje potencjalnie korzystne działanie na układ sercowo-naczyniowy, jednak poprzez różne (nawet częściowo przeciwstawne) mechanizmy . Tę pozorną sprzeczność można wytłumaczyć złożonym i wielokierunkowym mechanizmem działania CBD, np. (1) działanie CBD rozszerzające naczynia następuje poprzez bezpośrednią lub pośrednią aktywację różnych receptorów (w zależności od łożyska naczyniowego), w tym CB ₁ , TRPV1, EP ₄ , IP i PPAR-γ [ 48 , 56 , 106 ]; (2) CBD może działać zarówno jako antagonista, jak i częściowy agonista GPR18 [ 156 ]; oraz (3) CBD bezpośrednio antagonizuje GPR55 [ 11 ], ale może potencjalnie aktywować ten receptor pośrednio poprzez hamowanie degradacji endokannabinoidów [ 27 ].

6. Wnioski

W artykule dokonano przeglądu wpływu kannabidiolu, nieodurzającego składnika konopi indyjskich o szerokim potencjale terapeutycznym i dobrym profilu bezpieczeństwa, na układ sercowo-naczyniowy w warunkach fizjologicznych i patologicznych (podsumowane w:Rysunek 5). CBD może wpływać na układ sercowo-naczyniowy poprzez różne mechanizmy bezpośrednie i pośrednie. Szczegółowe określenie wpływu CBD na układ sercowo-naczyniowy jest istotne ze względu na stale rosnące wykorzystanie tego związku w celach terapeutycznych (w tym samoleczenia) lub rekreacyjnych. Jednakże, z kilkoma wyjątkami, wpływ CBD na układ sercowo-naczyniowy w warunkach fizjologicznych wydaje się znikomy, co potwierdza dobry profil bezpieczeństwa tego kannabinoidu. Z drugiej strony rozważane jest potencjalne zastosowanie CBD w leczeniu zaburzeń sercowo-naczyniowych. W eksperymentalnych stanach patologicznych, takich jak nadciśnienie, choroby serca, udar, niedotlenienie-niedokrwienie noworodków, cukrzyca lub niedokrwienie/uszkodzenie reperfuzyjne wątroby i nerek, ochronne działanie CBD związane z jego działaniem przeciwzapalnym, przeciwutleniającym, przeciwapoptotycznym, naczynioprotekcyjnym, kardioprotekcyjnym lub neuroprotekcyjnym efekty często się ujawniają. Pomimo właściwości rozszerzających naczynia krwionośne, w zwierzęcych modelach nadciśnienia nie wykazano, że CBD wykazuje działanie hipotensyjne. Jednakże związek ten może obniżyć wywołany stresem wzrost ciśnienia krwi zarówno u ludzi, jak i zwierząt. Niemniej jednak należy podkreślić, że prawie nie przeprowadzono badań klinicznych CBD w chorobach układu sercowo-naczyniowego, w związku z czym jego potencjał terapeutyczny nie przekłada się na praktykę kliniczną. Dalsze badania, szczególnie kliniczne, uzasadniają zalecenie stosowania CBD w leczeniu zaburzeń sercowo-naczyniowych.

Rysunek 5

Wpływ kannabidiolu (CBD) na układ sercowo-naczyniowy w warunkach fizjologicznych i patologicznych [ 7 , 15 , 23 , 24 , 47 , 48 , 49 , 50 , 51 , 52 , 53 , 54 , 55 , 56 , 57 , 74 , 75 , 76 , 77 , 78 , 79 , 80 , 81 , 82 , 83 , 84 , 85 , 86 , 87 , 88 , 89 , 90 , 91 , 92 , 93 , 94 , 95 , 96 , 97 , 98 , 99 , 100 , 101 , 102 , 103 , 104 , 105 , 106 , 107 , 108 , 109 , 110 , 111 , 112 , 113 , 114 , 115 , 116 , 117 , 118 , 119 , 120 , 121 , 122 , 123 , 124 , 125 , 126 , 127 , 128 , 129 , 130 , 131 , 132 , 133 , 134 , 135 , 136 , 137 , 138 , 139 , 140 , 141 , 142 , 143 , 144 , 145 , 146 , 147 , 148 ] . Skróty: BP: ciśnienie krwi, HR: tętno; figurę tę przygotowano przy użyciu szablonu znajdującego się na stronie internetowej Servier Medical Art.

źródło: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7554803/

Układ sercowo-naczyniowy wydaje się być celem terapeutycznym dla kannabidiolu (CBD), co wynika z kilku obszarów badań:

1. Efekty na Naczynia Krwionośne:
   • CBD wykazuje zdolność do bezpośredniego rozszerzania naczyń krwionośnych, zarówno ostrych, jak i czasowych, co może wpływać korzystnie na przepływ krwi.
   • W warunkach laboratoryjnych CBD poprawia zdolność naczyń do rozszerzania się w odpowiedzi na bodźce zależne od śródbłonka, co może być korzystne w przypadku dysfunkcji śródbłonka.
2. Wpływ na Ciśnienie Krwi i Rytm Serca:
   • Leczenie CBD nie wydaje się wpływać na spoczynkowe ciśnienie krwi ani częstość akcji serca, co sugeruje, że może być stosunkowo bezpieczne w tym kontekście.
3. Ochrona Przed Stresem Sercowo-Naczyniowym:
   • CBD redukuje odpowiedzi układu sercowo-naczyniowego na różne rodzaje stresu, co może pomóc w ochronie serca w sytuacjach stresowych.
4. Ochrona Przed Uszkodzeniami Serca:
   • CBD wykazuje ochronne działanie w przypadku niedokrwienia i reperfuzji serca, a także w przypadku dysfunkcji serca związanego z cukrzycą, co sugeruje potencjalne zastosowanie w leczeniu tych schorzeń.
5. Ochrona Przed Uszkodzeniami Mózgu:
   • CBD może także chronić przed uszkodzeniami w przypadku udaru mózgu, poprzez utrzymanie przepływu krwi i redukcję przepuszczalności bariery krew-mózg.
6. Redukcja Zmian Związanych z Cukrzycą:
   • CBD wydaje się redukować szkodliwe zmiany związane z cukrzycą, takie jak zwiększona przepuszczalność naczyń krwionośnych.

Badania te sugerują, że CBD może mieć pozytywny wpływ na układ sercowo-naczyniowy poprzez różnorodne mechanizmy, w tym poprawę funkcji naczyń krwionośnych, ochronę przed stresem i uszkodzeniami, a także redukcję negatywnych efektów związanego z cukrzycą.

Kannabidiol (CBD) wykazuje korzystne efekty w zakresie różnorodnych schorzeń, takich jak cukrzyca, choroba Huntingtona, nowotwory i wrzody jelita grubego. Narastające dowody sugerują również, że CBD jest korzystny dla układu sercowo-naczyniowego. CBD wywiera bezpośrednie działania na izolowane tętnice, powodując zarówno ostre, jak i czasowo zależne rozszerzenie naczyń. Inkubacja in vitro z CBD wzmacnia odpowiedzi rozszerzające naczynia w modelach zwierzęcych z upośledzonym naczyniowym rozszerzaniem zależnym od śródbłonka. CBD chroni przed uszkodzeniem naczyniowym wywołanym przez środowisko o wysokiej zawartości glukozy, stan zapalny lub indukowanie cukrzycy typu 2 u zwierząt, a także redukuje nadmierną przepuszczalność naczyniową związaną z takimi środowiskami. Powszechnym motywem w tych badaniach jest przeciwzapalne i przeciutleniające działanie CBD. W sercu, leczenie CBD in vivo chroni przed uszkodzeniem przez niedokrwienie-reperfuzję i przed kardiomiopatią związaną z cukrzycą. Podobnie, w innym modelu niedokrwienia-reperfuzji, CBD wykazuje zdolność do zmniejszania rozmiaru zawału i zwiększania przepływu krwi w modelach zwierzęcych udaru, czułych na antagonizm receptora 5HT1A. Chociaż ostre lub chroniczne leczenie CBD wydaje się mieć niewielki wpływ na hemodynamikę, CBD redukuje odpowiedź sercowo-naczyniową na modele stresu, zastosowane zarówno ogólnoustrojowo, jak i do mózgu, zahamowane przez antagonistę receptora 5HT1A. W krwi CBD wpływa na przeżycie i śmierć białych krwinek, migrację białych krwinek i agregację płytek krwi. Podsumowując, te dane przedkliniczne zdają się potwierdzać pozytywną rolę leczenia CBD dla serca oraz dla naczyń obwodowych i mózgowych.

Kannabidiol (CBD) to obfity, niepsychoaktywny, pochodzący z rośliny kannabinoid (fitokannabinoid), którego stereochemia została po raz pierwszy opisana w 1963 roku przez Mechoulama i jego kolegów [1]. Izolacja struktury chemicznej CBD ujawniła, że jest to klasyczny kannabinoid blisko spokrewniony z kannabinolem i Δ−9-tetrahydrokannabinolem (THC). Od czasu jego izolacji opracowano szereg analogów syntetycznych opartych na klasycznej strukturze dibenzopyranu kannabinoidów, w tym nietypowego CBD (Abn-CBD), O-1918 i O-1602 [2, 3]. CBD ma różnorodną farmakologię, która została szczegółowo omówiona w innych miejscach [4]. W skrócie, CBD wykazuje antagonizm wobec klasycznych receptorów kannabinoidowych 1 (CB1) i 2 (CB2) w zakresie niskich nanomoli, ale wykazuje działania agonistyczne/inwersyjne agonisty w stężeniach mikromolowych. Inne miejsca receptorowe zaangażowane w działanie CBD obejmują sieroce receptory sprzężone z białkiem G GPR55, putatywny receptor Abn-CBD, receptor transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1), receptory α1-adrenergiczne, receptory opioidowe µ i receptory 5HT1A [4]. Wykazano również, że CBD aktywuje i wywołuje odpowiedzi fizjologiczne za pośrednictwem receptora gamma aktywowanego przez proliferatory peroksysomów (PPARγ) [5–7]. Oprócz bogatej farmakologii, sugeruje się, że CBD ma potencjał terapeutyczny w szerokim zakresie zaburzeń, w tym stanów zapalnych, stresu oksydacyjnego, nowotworów, cukrzycy, zaburzeń przewodu pokarmowego, zaburzeń neurodegeneracyjnych i nocicepcji [8–12]. Dowody wskazują również, że CBD wywiera pozytywne efekty w naczyniach krwionośnych. Celem tej recenzji jest zbadanie tych dowodów i ustalenie, czy układ sercowo-naczyniowy jest potencjalnym celem terapeutycznym dla CBD. Ostatnia recenzja dotycząca bezpieczeństwa i skutków ubocznych CBD doszła do wniosku, że CBD wydaje się być dobrze tolerowany w wysokich dawkach i przy stosowaniu chronicznym u ludzi [13], co sugeruje jego potencjał bezpiecznego stosowania w klinice.

Ostre efekty naczyniowe związków kannabinoidowych zostały dobrze zbadane w różnych modelach. W różnych modelach in vivo i in vitro wykazano, że fitokannabinoidy i endokannabinoidy (kannabinoidy endogenne) powodują rozszerzenie naczyń. Jednakże potencjał, skuteczność i mechanizmy działania często się różnią. Na przykład wcześniejsze badania na naczyniach mózgowych królika wykazały, że THC i endokannabinoid anandamid (AEA) wywołujące rozszerzenie naczyń zależne było od aktywności cyklooksygenazy (COX) [14]. Później Randall i inni [15] wykazali, że AEA indukował rozszerzenie naczyń w perfundowanym łóżku krezkowym szczura, co zostało zahamowane przez antagonizm receptora CB1 i hamowanie hiperpolaryzacji potasu. Efekty rozszerzające naczynia AEA w tętnicach szczura są również zależne od rozmiaru naczynia; maksymalna odpowiedź na AEA jest większa w małych naczyniach oporu i obejmuje składnik zależny od śródbłonka, który nie występuje w większych tętnicach [16]. W aortach szczura odpowiedź rozszerzająca naczynia na AEA nie jest wrażliwa na antagonizm CB1 ani na desensytyzację TRPV1, ale jest wrażliwa na inhibicję białka Gi/o przy użyciu toksyny krztuśca (PTX) [17]. Dodatkowe różnice w efektach kannabinoidów można zaobserwować, porównując ten sam łóżko naczyniowe różnych gatunków. W aortach króliczych AEA wywołuje większe maksymalne rozszerzenie niż zaobserwowano w aortach szczura za pośrednictwem ścieżki wrażliwej na SR141716A (1 µm), która zależy od śródbłonka [18]. Wykazano również, że odpowiedzi na kannabinoidy zależą od związku kannabinoidowego użytego. Na przykład endokannabinoidy AEA i N-arachidonoyl-dopamina (NADA) wywołują podobne stopnie rozszerzenia naczyń w aortach szczura, ale przez różne mechanizmy [17]. Te badania podkreślają złożoność ostrych działań rozszerzających naczynia kannabinoidów na układzie krwionośnym (dla pełnej recenzji, zobacz [19]).

Oprócz bezpośrednich efektów naczyniowych kannabinoidów, wiele badań wskazuje, że endokannabinoidy są mediatorami zawału mięśnia sercowego i uszkodzenia niedokrwienia/reperfuzji, czynników ryzyka układu sercowo-naczyniowego oraz miażdżycy [20–22]. Potencjalne terapeutyczne zastosowania kannabinoidów innych niż CBD w chorobach sercowo-naczyniowych, takich jak ochrona serca, udar, zaburzenia rytmu serca i miażdżyca, zostały omówione gdzie indziej [22–24].

Dotychczasowe badania dotyczące wpływu kannabinoidów na układ krwionośny skupiały się głównie na reakcjach na endokannabinoidy, THC oraz syntetyczne ligandy, z tylko ograniczoną liczbą przeprowadzonych badań z użyciem CBD. Niemniej jednak efekty analogu CBD, jakim jest Abn-CBD, zostały zbadane. Jarai i inni [25] pokazali, że Abn-CBD powoduje hipotensję zarówno u myszy CB1+/+/CB2+/+, jak i u myszy CB1−/−/CB2−/−. Efekty Abn-CBD były hamowane przez wysokie stężenia SR141716A, denudację śródbłonka i CBD. W tym artykule pokazano, że CBD antagonizuje efekty rozszerzające naczynia Abn-CBD i AEA. Begg i inni [26] wykazali w komórkach śródbłonka ludzkiego pępkowego (HUVECs), że Abn-CBD powoduje hiperpolaryzację poprzez PTX-czułą aktywację dużych kanałów potasowych aktywowanych wapniem (BKCa). Podobnie, w izolowanych tętnicach krezkowych szczura Abn-CBD powoduje rozszerzenie naczyń zależne od śródbłonka, szlaku wrażliwego na SR141716A oraz hiperpolaryzacji potasowej poprzez kanały potasowe aktywowane wapniem o dużym, pośrednim i małym przewodnictwie (BKCa/IKCa/SKCa) [27]. Co ciekawe, wcześniejsze badania raportowały szlak niezależny od śródbłonka, który obejmował modyfikację kanałów Ca2+ przez Abn-CBD. Wyniki składające się z komponentów Abn-CBD-indukowanego rozszerzenia naczyń zależnego i niezależnego od śródbłonka są zgodne z podobnym badaniem tego samego roku, które wykazało, że w tętnicach krezkowych szczura rozszerzenie naczyń indukowane przez Abn-CBD było hamowane przez inkubację PTX oraz inkubację z innym analogiem CBD, O-1918, i rzeczywiście było zależne od śródbłonka [28]. Ostatnio pokazano również, że Abn-CBD powoduje rozszerzenie naczyń w tętnicy płucnej u ludzi poprzez podobne mechanizmy [29]. Te wyniki potwierdzają obecność związanej z śródbłonkiem receptora sprzężonego z białkiem Gi/o, który powoduje rozszerzenie naczyń poprzez hiperpolaryzację aktywowaną przez Abn-CBD.

Mniej badań skupiło się na badaniu wpływu CBD na naczynia krwionośne. Jarai i współpracownicy [25] nie stwierdzili wpływu perfuzji 10 µM CBD na tonus naczyniowy w zwężonym łóżku naczyniowym krezkowym szczura za pomocą fenylefryny. Niemniej jednak w segmencie tętniczym pobranym z łóżka naczyniowego krezkowego szczura, który został zamocowany na myografie Mulvany-Halpern i zwężony fenylefryną, CBD powoduje koncentracjopochodne, zależne od naczyń, niemal maksymalne rozszerzenie naczyń [28]. Niestety w tym badaniu nie zbadano mechanizmów leżących u podstaw tego efektu rozszerzającego naczynia CBD w tętnicach krezkowych szczura.

W tętnicach krezkowych u ludzi, bardzo niedawno pokazaliśmy, że CBD powoduje rozszerzenie naczyń segmentów tętniczych wcześniej zwężonych przez U46619 i endotelinę-1 (Stanley & O’Sullivan, 2012, w trakcie recenzji). W tętnicach krezkowych u ludzi, CBD-indukowane rozszerzenie naczyń ma pEC50 w zakresie środkowomikromolarnym, co jest podobne do tego obserwowanego w tętnicach krezkowych szczura. Jednakże CBD-indukowane rozszerzenie naczyń w tętnicach ludzkich osiąga maksymalną odpowiedź na poziomie około 40% redukcji przedimponowanego tonu. Udowodniliśmy również, że CBD-indukowane rozszerzenie naczyń w tętnicach krezkowych u ludzi jest zależne od śródbłonka, wiąże się z aktywacją receptora CB1 i aktywacją kanałów TRPV, uwolnieniem tlenku azotu oraz hiperpolaryzacją potasową (Rysunek 1) (Stanley & O’Sullivan, 2012, w trakcie recenzji).

Figura 1.

Bezpośrednie efekty naczyniowe CBD mierzone w izolowanych tętnicach. TRPV, przemijający receptor potencjałowy waniloidowy; NO, tlenek azotu; CB1, receptor kannabinoidowy 1; PPARγ, gamma receptor aktywowany przez proliferator peroksysomów; SOD, dysmutaza ponadtlenkowa.

Warto zauważyć, że niedawno Ruiz-Valdepenas i inni [34] pokazali, że CBD hamuje lipopolisacharydowy (LPS)-indukowany rozszerzający naczynia efekt arteriol i żylaków. Sugerowano, że LPS może powodować hipotensję poprzez aktywację nowego, jeszcze nie zidentyfikowanego receptora kannabinoidowego, który mógłby być zahamowany przez SR141716A, ale nie przez AM251 [35]. Ponieważ CBD jest sugerowany jako antagonista tego receptora [25], może to wyjaśniać, dlaczego CBD hamuje LPS-indukowany rozszerzający naczynia efekt.

Agonisty receptora PPARγ wykazano, że mają pozytywne efekty na układ sercowo-naczyniowy, obejmujące zwiększoną dostępność tlenku azotu, obniżenie ciśnienia krwi oraz złagodzenie miażdżycy [36, 37]. Niektóre korzystne efekty ligandów PPARγ wynikają z działań przeciwzapalnych, takich jak hamowanie cytokin prozapalnych, zwiększanie cytokin przeciwzapalnych i hamowanie ekspresji indukowalnej syntazy tlenku azotu (iNOS) (dla przeglądu, zobacz [38]). Narastające dowody wskazują, że kannabinoidy są zdolne do wiązania się, aktywowania i wywoływania odpowiedzi mediowanej przez PPAR [39]. Wykazaliśmy, że główny aktywny składnik konopi, THC, aktywuje PPARγ, a THC powoduje czasowo zależne, śródbłonowo zależne, PPARγ-zależne rozszerzenie tętniczej aorty szczura [40, 41]. Następnie przetestowaliśmy, czy CBD może również aktywować PPARγ i czy to może pośredniczyć w niektórych efektach farmakologicznych kannabidiolu. W tych eksperymentach pokazaliśmy, że CBD jest słabym/częściowym agonistą receptora PPARγ, który zwiększa aktywność transkrypcyjną PPARγ w komórkach HEK293 z nadmiernym wyrażeniem PPARγ, a CBD wiąże się z domeną wiążącą ligand PPARγ z IC50≍ 5 µm[5]. Podobnie jak THC, CBD (w stężeniach powyżej 100 nM) wykazał również czasowo zależne rozszerzenie tętniczej aorty szczura. To czasowo zależne rozszerzenie zostało zahamowane przy użyciu antagonisty PPARγ GW9662 lub inhibitory dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) dietylditiokarbaminianu (DETCA). Zwiększona aktywność SOD sprzyja rozszerzeniu naczyń poprzez redukcję reaktywnych form tlenu, a nasze dane są zgodne z innymi badaniami, które pokazują, że ligandy PPARγ powodują indukcję Cu/Zn-SOD [42]. Należy jednak zauważyć, że ostatnie prace sugerują, że stosowanie leków z grupy tiazolidynodonów (TZD) może prowadzić do obniżenia funkcji układu sercowo-naczyniowego i może prowokować incydenty takie jak ostre zawały mięśnia sercowego, niewydolność serca i udar [43–45]. Skutki uboczne związane z ligandami PPARγ obejmują przyrost masy ciała, obrzęk i zwiększenie poziomu lipidów w osoczu [46]. Jednakże słabi/częściowi agonisty receptora PPARγ mogą być pozbawieni tych szkodliwych skutków ubocznych [46]. CBD może okazać się mieć potencjał terapeutyczny jako agonista o niskim powinowactwie do PPARγ.

Hemodynamiczne efekty CBD.

Do tej pory przeprowadzono niewiele badań dotyczących reakcji hemodynamicznych na CBD. Jedno badanie wykazało, że u szczurów znieczulonych pentobarbitaliem CBD (w dawce 50 µg/kg i.v., ale nie 10 µg/kg) powoduje znaczący, ale przejściowy spadek ciśnienia krwi o 16 mmHg, nie wpływając jednocześnie na częstość akcji serca [47]. Jednakże inne badania nie donoszą o żadnych ostrej reakcji na leczenie CBD na częstość akcji serca ani ciśnienie krwi w badaniach na zwierzętach [48, 49]. W niedawnym przeglądzie, Bergamaschi i inni [13] doszli do wniosku, że leczenie CBD u ludzi nie prowadziło do zmian ciśnienia krwi ani częstości akcji serca. Stąd większość dowodów sugeruje brak wpływu CBD na hemodynamikę. Niemniej jednak, podobnie jak obserwowano to w przypadku innych związków kannabinoidowych, potencjalne hipotensyjne działania CBD mogą ujawnić się w modelach podwyższonego ciśnienia krwi. Dodatkowo, jakiekolwiek zmiany hemodynamiczne mogą być szybkie [47] i dlatego nie zaobserwowane w badaniach nad przewlekłym leczeniem.

CBD jest znane z działania przeciwlękowego. Leczenie CBD redukuje lęk związany z publicznym przemawianiem lub bodźcami wywołującymi strach u ludzi [10]. Wiele badań wykazało również, że CBD redukuje odpowiedź sercowo-naczyniową na sytuacje stresowe lub sytuacje związane z lękiem. Resstel i jego koledzy wykazali na szczurach Wistar, że pojedyncza dawka CBD (10 lub 20 mg/kg i.p.) zmniejszyła odpowiedź częstości akcji serca i ciśnienia krwi na warunkowe lęki [49] lub na ostre ograniczenie ruchu [48]. Efekt hamujący CBD na odpowiedź sercowo-naczyniową na stres wydaje się być zahamowany przez WAY100635, antagonistę receptora 5HT1A. Ten efekt zdaje się być pośredniczony w mózgu, ponieważ ten sam efekt CBD na odpowiedź sercowo-naczyniową mógł być imitowany, gdy CBD było podawane do łóżka jądra pasma końcowego (struktury limbicznej) [50]. Potencjalna zdolność leczenia CBD u ludzi do redukcji odpowiedzi sercowo-naczyniowej (a także behawioralnej) na stres może mieć istotne skutki dla rozwoju miażdżycy i nadciśnienia, które są znane z przyspieszenia przez stres [51, 52].

Kardioprotekcyjne efekty CBD.

Kilka badań wykazało, że CBD jest korzystny w zapobieganiu uszkodzeniom niedokrwiennym-powodowanym wątroby [53, 54] i mózgu [55]. W 2007 roku Durst i jego koledzy po raz pierwszy pokazali, że leczenie CBD in vivo (5 mg/kg i.p. przed niedotlenieniem, a następnie przez 7 dni po nim) znacząco zmniejszyło wielkość obszaru zawału serca, gdzie związano lewą przednią zstępującą (LAD) tętnicę wieńcową, co wiązało się z redukcją infiltracji leukocytów i stężenia cyrkulującego interleukiny (IL)-6. Ponadto pokazali, że ten efekt kardioprotekcyjny CBD nie mógł być odtworzony in vitro, sugerując, że efekty kardioprotekcyjne CBD wynikają z ogólnego efektu immunomodulacyjnego, a nie bezpośredniego wpływu na serce [56]. Walsh i inni [47] później pokazali, że pojedyncza dawka CBD (50 µg/kg i.v.) podana 10 minut przed niedokrwieniem lub 10 minut przed reperfuzją znacząco zmniejszyła wielkość obszaru zawału po związaniu tętnicy wieńcowej LAD. Wiązało się to również z redukcją komorowych skurczów przedwczesnych, sugerując dodatkową rolę przeciarytmiczną CBD. Rajesh i inni [57] wykazali, że 11-tygodniowe leczenie CBD in vivo (20 mg/kg i.p.) znacząco zmniejszyło dysfunkcję serca u myszy z cukrzycą, związane z zmniejszoną zapalnością mięśnia sercowego, stresem oksydacyjnym, stresem azotowym i bliznowaceniem, pośredniczącym w zmniejszonej aktywacji czynnika jąderkowego κB (NFκB), zmniejszonej aktywacji kinazy białkowej aktywowanej przez mitogen (MAPK) i zmniejszonej ekspresji cząsteczek adhezyjnych i czynnika martwicy nowotworów (TNF). Inne badania wykazały, że efekty przeciwzapalne CBD poprzez NFκB nie są pośredniczone przez aktywację receptorów CB1, CB2 ani Abn-CBD [58].

Wszystkie te dane sugerują, że leczenie CBD in vivo wykazuje istotne efekty kardioprotekcyjne, które mogą wynikać z bezpośredniego oddziaływania na serce lub za pośrednictwem ogólnego mechanizmu przeciwpowstępowego i przeciwutleniającego (patrz Tabela 1).

Tabela 1

Obecna baza dowodów popierająca terapeutyczną rolę CBD w zaburzeniach sercowo-naczyniowych.

Naczynioprotekcyjne efekty CBD.

Narasta zbiór dowodów wskazujących, że podawanie CBD może złagodzić negatywne skutki warunków związanych z dysfunkcją śródbłonka. Wysokie stężenia glukozy związane z cukrzycą zostały zgłoszone jako czynnik przyczyniający się do dysfunkcji śródbłonka. Wysoka glukoza sprzyja hamowaniu/rozłączaniu tlenku azotu śródbłonkowego, zwiększonej produkcji nadtlenku azotu, zwiększonym działaniom zwężających prostanoizoidów, zmniejszonym działaniom rozszerzających prostanoizoidów oraz zwiększonym reaktywnym formom tlenu [59]. Oprócz tych zmian, wysokie stężenia glukozy są również zgłaszane jako czynnik zwiększający adhezję leukocytów i migrację monocytów przez śródbłonek [60], co miało miejsce poprzez aktywność NFκB [61].

W komórkach śródbłonka ludzkich tętnic wieńcowych, długotrwałe wystawienie na wysokie stężenia glukozy spowodowało zwiększone poziomy cząsteczek adhezyjnych (ICAM-1 i VCAM-1), zakłócenie bariery śródbłonka, produkcję nadtlenku azotu mitochondrialnego, ekspresję iNOS oraz NFκB [62]. Wszystkie te efekty zostały zredukowane, gdy komórki były współinkubowane z CBD w porównaniu z samą wysoką glukozą. CBD również zmniejszyło adhezję monocytów i migrację tranśendotelialną, które są kluczowe w postępowaniu miażdżycy. Ani receptory CB1, ani CB2 nie były odpowiedzialne za pośredniczenie w efektach CBD [62]. Korzystając z modelu in vivo retinopatii cukrzycowej, El-Remessy i inni [63] podobnie stwierdzili, że leczenie CBD (10 mg/kg, co 2 dni, i.p.) zapobiegało nadmiernemu przepuszczaniu naczyń krwionośnych na barierze krew–siatkówka (BRB) i chroniło siatkówkę przed uszkodzeniem oksydacyjnym, stanem zapalnym oraz wzrostem cząsteczek adhezyjnych. Stąd ochrona naczyń krwionośnych przez CBD w modelu cukrzycy może prowadzić do zmniejszenia powikłań, takich jak retinopatia, choć może być to również wynikiem neuroprotekcyjnych efektów CBD.

Zakaźne zapalenie mózgu, modelowane poprzez parenteralne podanie LPS myszom, indukuje głęboką rozszerzalność arterioli, prowadzącą do nadmiernego ukrwienia mózgu i zakłócenia barierki krew-mózg (BBB) [34]. Podawanie CBD (3 mg/kg i.v.) jednocześnie z LPS utrzymało integralność BBB, zahamowało LPS-indukowaną rozszerzalność arterioli i żyłek, marginesację leukocytów oraz stłumiło nadmierne wydzielanie tlenku azotu. Choć bezpośrednio nie mierzono przepływu krwi w mózgu (CBF), wyniki obserwowane z różnych parametrów skłoniły autorów do sugerowania, że CBD złagodziło spadek CBF wywołany przez LPS [34].

Przeprowadziliśmy pewne wstępne badania dotyczące zdolności CBD do modulowania odpowiedzi naczyniorozszerzającej. Wykorzystując szczura Zucker, będącego modelem cukrzycy typu 2, w którym wiadomo, że jest upośledzona śródbłonkowa naczyniorozszerzalność, wykazaliśmy, że inkubacja aorty przez 2 godziny z CBD (10 µm) istotnie zwiększała odpowiedź naczyniorozszerzającą na acetylocholinę, endotelium-zależny naczyniorozszerzacz [64]. Podobnie wykazaliśmy, że inkubacja z CBD zwiększa odpowiedź naczyniorozszerzającą na acetylocholinę u spontanicznie nadciśnieniowego szczura (O’Sullivan, dane niepublikowane).

Podsumowując, te badania pokazują, że in vitro i in vivo, stosując hodowlę komórkową, izolowane tkanki i modele zwierzęce, CBD zostało wykazane, że zmniejsza negatywne skutki wysokich stężeń glukozy, cukrzycy i stanów zapalnych na naczynia krwionośne i na nadmierną przepuszczalność naczyń. Dotychczasowe badania nie jednoznacznie określają receptory, na które CBD oddziałuje w niektórych z tych badaniach, ale wspólnym motywem jest redukcja markerów zapalnych (patrz Tabela 1).

CBD w modelach udaru

Podawanie endogennych, syntetycznych lub fitokannabinoidów zostało wykazane jako środek neuroprotekcyjny w różnorodnych modelach chorób in vivo i in vitro, w tym w udarze [65]. Potencjał neuroprotekcyjny CBD w udarze niedokrwiennym został po raz pierwszy zbadany przez Hampson i współpracowników [66], gdzie szczury poddano zamknięciu tętnicy środkowej mózgu (MCAO), a CBD podane w chwili wystąpienia incydentu (5 mg kg−1, i.v.) oraz 12 godzin po zabiegu (20 mg kg−1, i.p.) zmniejszyło rozmiar obszaru niedokrwionego i upośledzenie neurologiczne o 50–60%. Podobnie, podanie CBD po udarze niedokrwiennym (1.25 do 20 mg kg−1, i.p.) chroniło przed utratą fal elektroencefalograficznych, hiperlokomocją i uszkodzeniem neuronalnym u myszy z MCAO [67]. Ostatnio wykazano, że CBD (3 mg kg−1, i.p.) redukuje objętość obszaru niedokrwionego po MCAO, niezależnie od receptora CB1 lub TRPV1, ale jest wrażliwe na antagonistę receptora 5HT1A WAY100135 (10 mg kg−1, i.p.) [68, 69]. Ponadto CBD (3 mg kg−1, i.p.) zapewniło neuroprotekcję nawet w przypadku podania do 2 godzin po reperfuzji, bez wytworzenia tolerancji [70, 71].

Przepływ krwi w mózgu jest zmniejszony lub całkowicie zablokowany w niektórych obszarach mózgu podczas udaru niedokrwiennego, dlatego przywrócenie odpowiedniego przepływu krwi jest kluczowe. CBD okazało się skuteczne w zwiększaniu przepływu krwi, mierzonego za pomocą laserowej dupleksy metody Dopplera, po MCAO i po reperfuzji (3 mg kg−1, i.p.) [69–71]. Zwiększony przepływ krwi indukowany przez CBD (3 mg kg−1, i.p.) był częściowo zmniejszony przez blokadę receptora 5HT1A, sugerując, że CBD może wywierać te korzystne efekty, przynajmniej częściowo, poprzez receptor serotoninowy 5HT1A [69]. Ekspozycja noworodków na hipoksję i niedotlenienie, przeprowadzona przez Alvareza i współpracowników [72], również wykazała zdolność CBD (0.1 mg kg−1, i.v., po urazie) do zapewnienia neuroprotekcji, obejmującej zachowanie krążenia mózgowego.

Jak wcześniej omawiano, podawanie CBD (3 mg kg−1, i.v.) jednocześnie z LPS utrzymuje integralność BBB [34]. Chociaż przepływ krwi mózgowej nie był bezpośrednio mierzony, wyniki obserwowane na podstawie różnych parametrów skłoniły autorów do sugestii, że CBD złagodziło spadek przepływu krwi mózgowej indukowany przez LPS [34]. Uszkodzenie BBB jest istotnym elementem w patofizjologii udaru niedokrwiennego [73]. Dlatego utrzymanie przez CBD tej bariery, jak wykazano w innych modelach chorób, może stanowić kolejny mechanizm ochrony CBD w udarze niedokrwiennym. Agonizm PPARγ może reprezentować kolejny mechanizm działania korzystnych efektów CBD w udarze. Wiele grup wykazało, że syntetyczne agonisty PPARγ, tiazolidynodiony (TZD), klasa leków stosowana w poprawie wrażliwości na insulinę, zmniejszają obszar niedokrwienia i poprawiają zdolność do funkcji po udarze u szczurów [74–78]. Poprawa ta jest związana z redukcją stanu zapalnego, który jest prawdopodobnym mechanizmem poprawy, a co najważniejsze, poprawa jest widoczna zarówno w przypadku podawania TZD przed, jak i po MCAO [75, 77]. Ostatnio pokazano, że leczenie CBD in vivo wykazuje efekty neuroprotekcyjne w modelu choroby Alzheimera, które były hamowane przez antagonistę PPARγ [6]. Podobnie pokazaliśmy w modelu kultury komórkowej BBB, że CBD przywraca zwiększoną przepuszczalność indukowaną przez niedotlenienie glukozy, co można było zahamować za pomocą antagonisty PPARγ (Hind & O’Sullivan, niepublikowane obserwacje).

Podsumowując, CBD zapewnia neuroprotekcję w modelach zwierzęcych i in vitro udaru. Oprócz bezpośrednich efektów neuroprotekcyjnych CBD, działanie to jest pośredniczone zdolnością CBD do zwiększenia przepływu krwi mózgowej i zmniejszenia nadmiernego przepuszczania naczyń krwionośnych w mózgu (patrz Tabela 1).

Haematologiczne efekty CBD

Dotychczasowe badania nad wpływem CBD na układ krwiotwórczy skoncentrowały się głównie na komórkach białych, migracji komórek białych i agregacji płytek krwi. CBD wykazuje wpływ na przeżycie i śmierć białych krwinek, migrację komórek białych oraz agregację płytek krwi.

Wpływ CBD na komórki białe krwi: CBD wpływa na przeżycie i śmierć komórek białych krwi, migrację tych komórek oraz agregację płytek krwi. Badania wykazują, że CBD wpływa na białe krwinki, regulując ich przeżycie i śmierć, migrację oraz zdolność do agregacji. Skutki te są zazwyczaj korzystne, prowadząc do zmniejszenia stanów zapalnych.

Wpływ CBD na migrację komórek białych: CBD ma wpływ na migrację komórek białych, co odgrywa istotną rolę w reakcjach zapalnych. Wpływ ten zazwyczaj zmniejsza zdolność komórek białych do przenikania do obszarów zapalnych, co może być korzystne w kontekście redukcji stanów zapalnych.

Wpływ CBD na agregację płytek krwi: CBD ma również wpływ na agregację płytek krwi, co może wpływać na proces krzepnięcia. Wpływ ten może być korzystny w kontekście redukcji ryzyka powstawania skrzepów.

Podsumowując, badania nad wpływem CBD na układ krwiotwórczy sugerują, że kannabidiol może mieć korzystny wpływ na komórki białe krwi, migrację komórek białych i agregację płytek krwi, co może przyczyniać się do zmniejszenia stanów zapalnych oraz ryzyka powstawania skrzepów. Jednak potrzebne są dalsze badania, aby lepiej zrozumieć mechanizmy działania i potwierdzić te efekty, zwłaszcza w kontekście wpływu CBD na ludzki organizm.

Wnioski

Podsumowując, niniejsza recenzja przedstawiła dowody na pozytywne efekty kannabidiolu (CBD) w układzie sercowo-naczyniowym, które zostały podsumowane w Tabeli 1. W izolowanych tętnicach bezpośrednie zastosowanie CBD powoduje zarówno ostry, jak i czasowy efekt rozszerzenia naczyń krwionośnych przedwężonych, a także wzmacnia rozszerzalność naczyń zależną od śródbłonka w modelach dysfunkcji śródbłonka. W warunkach in vivo leczenie CBD nie wydaje się mieć wpływu na spoczynkowe ciśnienie krwi ani na częstość akcji serca, ale zmniejsza reakcję układu sercowo-naczyniowego na różne rodzaje stresu. CBD odgrywa ochronną rolę w redukowaniu efektów niedokrwienia i reperfuzji serca, a także w zmniejszaniu dysfunkcji serca związanego z cukrzycą. Podobnie CBD pełni ochronną rolę w redukowaniu szkód niedokrwiennych w modelach udaru mózgu, częściowo poprzez utrzymanie przepływu krwi w mózgu. W modelach zmienionej przepuszczalności naczyń, CBD zmniejsza nadmierną przepuszczalność barier w cukrzycy i po podaniu LPS zmniejsza przepuszczalność barier w mózgu. Podsumowując, te dane sugerują, że układ sercowo-naczyniowy stanowi rzeczywisty cel terapeutyczny dla CBD. Niemniej jednak miejsca działania CBD w większości tych reakcji pozostają do ustalenia. Czy te odpowiedzi na CBD przekładają się również na ludzki układ sercowo-naczyniowy, również pozostaje do ustalenia.

źródło: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3579247/

Układ endokannabinoidowy (eCB) został dokładnie zbadany w celu zidentyfikowania struktur molekularnych obecnych w Cannabis sativa. eCB składa się z receptorów kannabinoidowych, endogennych ligandów i związanej z nimi aparatury enzymatycznej odpowiedzialnej za utrzymanie homeostazy energetycznej i procesów poznawczych. Kilka efektów fizjologicznych kannabinoidów jest wywieranych poprzez interakcje z różnymi receptorami, takimi jak receptory CB1 i CB2, receptory waniloidowe, a także niedawno odkryte receptory sprzężone z białkiem G (GPR55, GPR3, GPR6, GPR12 i GPR19). Anandamid (AEA) i 2-arachidonoylglicerol (2-AG), dwa małe lipidy pochodzące od kwasu arachidonowego, wykazały wysokie powinowactwo do receptorów CB1 i CB2. eCB odgrywa kluczową rolę w przewlekłym bólu i zaburzeniach nastroju, dlatego został szeroko zbadany ze względu na swoje szerokie potencjalne zastosowanie terapeutyczne i jako obiecujący cel dla rozwoju nowych leków. Fytokannabinoidy i kannabinoidy syntetyczne wykazały zróżnicowane powinowactwo do eCB i są istotne w leczeniu wielu chorób neurologicznych. Niniejsza recenzja opisuje składniki eCB i omawia, w jaki sposób fytokannabinoidy i inne związki egzogenne mogą regulować równowagę eCB. Ponadto przedstawiamy hipo- lub hiperfunkcjonalność eCB w organizmie oraz związki eCB z przewlekłym bólem i zaburzeniami nastroju, nawet przy zastosowaniu praktyk zdrowotnych zintegrowanych i uzupełniających (ICHP) harmonizujących eCB.

1. Wprowadzenie Cannabis sativa jest używana do celów rekreacyjnych [1,2], terapeutycznych [3,4] oraz innych od tysięcy lat [5]. Roślina zawiera ponad 120 terpenów zwanych fitokannabinoidami, w tym jednego z głównych i najbardziej rozpoznawalnych przedstawicieli, Δ9-tetrahydrokannabinolu (THC). Strukturę molekularną Δ9-THC zidentyfikowano po raz pierwszy w 1964 roku, co prowadziło do przypuszczenia istnienia receptora kannabinoidowego i zwiększyło odkrywanie układu endokannabinoidowego (eCB), który głównie jest systemem międzykomórkowym odpowiedzialnym za homeostazę energetyczną i regulację spożycia pokarmu, metabolizmu i wydatków energetycznych, utrzymując stałą masę ciała [6]. Oprócz apetytu, eCB może przyczyniać się do procesów poznawczych związanych z pamięcią, nastrójem i bólem [7]. eCB zyskał na znaczeniu podczas pandemii COVID-19, nie tylko ze względu na hamowanie replikacji SARS-CoV-2, ale także w różnych badaniach obejmujących jego zastosowanie w leczeniu przewlekłego bólu i zaburzeń nastroju [8,9,10,11,12,13]. eCB to aktywny system, który pobudza złożoną sieć sygnalizacji komórkowej. Obejmuje on kombinację receptorów kannabinoidowych, endogennych kannabinoidów (endokannabinoidów) i enzymów odpowiedzialnych za syntezę i degradację endokannabinoidów. Pierwsze badania rozpoczęły się od identyfikacji receptorów o nazwach receptor kannabinoidowy typu 1 i 2, czyli CB1R i CB2R [14,15,16,17]. Ponadto dokonano odkrycia endogennych ligandów, co wzbogaciło naszą wiedzę o nowe związki, takie jak N-arachidonoyletanoloamid, pierwszą cząsteczkę endokannabinoidu odkrytą, nazwaną „anandamidem”, słowem sanskryckim oznaczającym „błogość” lub ekstremalne szczęście [18], a następnie zidentyfikowano 2-arachidonoyloglicerol (2-AG), które wraz z enzymami odpowiedzialnymi za syntezę i degradację tych związków stanowią to, co dzisiaj nazywamy układem endokannabinoidowym [19]. W październiku 2022 r. wyszukiwanie w bazie PubMed artykułów naukowych opublikowanych we wszystkich dostępnych okresach, zawierających słowo „Endocannabinoid”, wykazało 12 272 wyniki, zwiększające się zainteresowanie badaniami i publikacjami od roku 2000. Te liczby ilustrują szybko rosnące wsparcie finansowe w ostatnich latach oraz zainteresowanie naukowe zrozumieniem mechanizmów molekularnych w różnych kontekstach zastosowań klinicznych. Niniejsza recenzja skupia się na ostatnich postępach w zrozumieniu składników eCB i omawia role fitokannabinoidów, innych związków egzogennych, leczenie bólu i zaburzeń nastroju przy użyciu eCB, a także praktyki zdrowotne zintegrowane i uzupełniające.
2. Receptory kannabinoidowe Receptory kannabinoidowe CB1/CB2 są głównie odróżniane przez sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym i przez ich rozmieszczenie w różnych tkankach [20,21,22,23] (Rysunek 1). Badania farmakologiczne sugerują, że cząsteczki kannabinoidowe mogą oddziaływać na receptory inne niż klasyczne receptory CB1 i CB2, takie jak receptory waniloidowe TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPA1, TRPM8 oraz receptory metabotropowe, takie jak GPR55, GPR3, GPR6, GPR12 i GPR19, między innymi receptory, a także enzymy i białka [24,25,26]. Ostatnio eCB został rozwinięty, a badacze nazwali go endokannabinoidom (eCBome), znaczącym odniesieniem obejmującym wszystkie składniki oraz białka, enzymy i lipidy, które bezpośrednio lub pośrednio uczestniczą w modulacji systemu kannabinoidowego i istotnie wpływają na zdrowie [27].

Rysunek 1. Receptory kannabinoidowe CB1 i CB2 oraz ich rozmieszczenie w ludzkim ciele.

Endogenny system sygnalizacji lipidowej może być głęboko zaangażowany w wiele stanów fizjologicznych i zaburzeń patologicznych, co może stanowić perspektywę dla przyszłego leczenia różnych chorób [28,29,30,31]. Fitokannabinoidy, takie jak kannabidiol (CBD), wykazują szerokie zastosowanie terapeutyczne, prawdopodobnie ze względu na zdolność do oddziaływania na liczne receptory. eCBome odgrywa rolę w osi mikrobiota-jelito-mózg, która stała się ważnym uczestnikiem kontroli funkcji afektywnych i poznawczych oraz ich zmian patologicznych. Jednak molekularne i biochemiczne podstawy interakcji oraz biologiczne zależności nowych podtypów receptorów z ligandami kannabinoidowymi nie zostały w pełni wyjaśnione; dlatego konieczne są dalsze badania [32,33,34]. Receptor kannabinoidowy typu 1 (CB1R) jest kodowany przez gen CNR1 [35,36] i został sklonowany u szczurów przez Matsudę i innych w 1990 roku [14]. Lata później CB1R został również sklonowany w ludzkich tkankach [37,38] oraz u myszy [39], wykazując 97–99% tożsamości sekwencji aminokwasów między tymi gatunkami [40]. Po sklonowaniu receptora możliwe było zaprojektowanie cząsteczek ligandów, które pasują do tych receptorów, stosując logikę modelu klucz-zamek [14,41,42,43]. Radioaktywny środek śledzący syntezowany przez Pfizer („CP55, 940”) umożliwił badaczom zmapowanie lokalizacji receptorów kannabinoidowych w mózgu. Receptory te zostały zidentyfikowane w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN) i w wysokich stężeniach w regionach odpowiedzialnych za procesy psychiczne i fizjologiczne, takie jak hipokamp (pamięć), kora mózgowa (poznawczość), móżdżek (koordynacja ruchowa), jądra podstawy (ruch), podwzgórze (apetyt) i migdał (emocje) [35,44]. Receptory kannabinoidowe występują w mniejszej liczbie w jądrze mostowym, regionie kontrolującym oddychanie i akcję serca, co może wyjaśniać brak doniesień o zgonach z powodu przedawkowania Cannabis, niezależnie od wieku, celu klinicznego lub drogi podania [45,46]. CB1R jest również wyrażany w komórkach glejowych, oligodendrocytach i mikrogleju, które uczestniczą w przewodnictwie synaptycznym [46,48,49]. Dotychczasowe badania sugerują, że CB1R jest wysoce wyrażany w zakończeniach presynaptycznych i moduluje retrogradne sygnały endokannabinoidowe [50]. Jednak istnienie CB1R na miejscach postsynaptycznych nie zostało wykluczone, na przykład w badaniach funkcjonalnych wykazujących autoinhibicję neuronów korowych przez endokannabinoidy [51]. Badania dotyczące mapowania mózgu szczura sugerują, że preferowanym miejscem CB1R są aksony i zakończenia nerwowe, a jego działania związane są z regulacją uwalniania neurotransmiterów, takich jak noradrenalina, dopamina, acetylocholina, glutaminian, 5-hydroksytryptamina, kwas γ-aminomasłowy (GABA) i d-asparaginian [1,52,53]. CB1R jest obficie wyrażany także w obwodowym układzie nerwowym, jak i w innych obszarach ciała [54,55]. W układzie nerwowym obwodowym CB1R jest wysoce wyrażany w zakończeniach nerwów współczulnych. Ponadto CB1R występuje w zwojach trójdzielnych, zwojach korzeni tylnych i zakończeniach nerwów skórnych pierwszorzędowych neuronów czuciowych, gdzie reguluje nocicepcję włókien nerwowych aferentnych. W przewodzie pokarmowym (GIT) CB1R jest wyrażany zarówno w układzie nerwowym jelit, jak i w komórkach nie-nerwowych, takich jak błona śluzowa jelita, w tym komórki enteroendokrynne, komórki immunologiczne i enterocyty. CB1R reguluje ruchliwość GIT [56], wydzielanie kwasów żołądkowych [57], płynów [58], neurotransmiterów [59] i hormonów [60], a także przepuszczalność nabłonka jelitowego [61]. CB1R obecny w OUN odgrywa rolę w regulacji apetytu w podwzgórzu i reguluje bilans energetyczny oraz spożycie pokarmu w GIT. Co ciekawe, wątrobowe CB1R mogą również brać udział w regulacji bilansu energetycznego i metabolizmu [46,62,63]. Normalnie ekspresja CB1R w wątrobie jest bardzo niska; jednak w warunkach patologicznych ekspresja CB1R w różnych rodzajach komórek wątroby jest znacznie zwiększona, gdzie CB1R aktywnie przyczynia się do insulinooporności wątrobowej, włóknienia i lipogenezy. Podobnie CB1R jest regulowany w układzie sercowo-naczyniowym w warunkach patologicznych, co sprzyja postępowi choroby i dysfunkcji serca [55,64,65,66]. Aktywacja CB1R w kardiomiocytach, komórkach śródbłonka naczyń krwionośnych i komórkach mięśni gładkich prowadzi do stresu oksydacyjnego, stanu zapalnego i włóknienia. Oprócz wspomnianych tkanek, ekspresję CB1R stwierdzono także w tkance tłuszczowej, mięśniach szkieletowych, kościach, skórze, oczach, układzie rozrodczym oraz różnych typach komórek nowotworowych. W mięśniach szkieletowych i miokardium receptory CB1R są głównie zlokalizowane w mitochondriach (mtCB1R). Aktywacja receptorów mtCB1 może uczestniczyć w regulacji mitochondrialnej aktywności oksydacyjnej, prawdopodobnie poprzez istotne enzymy zaangażowane w metabolizm kwasu pirogronowego, głównego substratu dla aktywności cyklu trójkarboksylowego [23,67,68,69]. Receptor kannabinoidowy typu 2 (CB2R) został sklonowany w 1993 roku z komórek promielocytarnego białaczka ludzkiej linii HL-60 [15] i dalej zidentyfikowany u myszy, szczurów, ryb karpiowatych i psów [70,71,72,73]. Ma on sekwencję aminokwasów o około 44% homologii z resztami aminokwasów CB1R. CB2R znajduje się głównie w komórkach układu immunologicznego, gdzie poziomy jego ekspresji są wyższe niż CB1R [24,46,74]. CB2R reguluje komórki immunologiczne i przyczynia się do efektów analgetycznych i/lub przeciwnociceptywnych kannabinoidów. CB2R został zidentyfikowany także w OUN. Jednak niektóre badania wykazały jego obecność na powierzchni mikrogleju i neuronów zlokalizowanych w móżdżku, pniu mózgu, wzgórzu, jądrze prążkowania, korze, migdałach i hipokampie [46,75]. Zarówno CB1R, jak i CB2R należą do dużej rodziny receptorów sprzężonych z białkami G (GPCR). Są to białka błonowe zbudowane z aminokwasowego domeny ekstracellularnego, siedmiu konserwatywnych helis o charakterystycznej sekwencji 20–27 reszt aminokwasowych o wysokiej hydrofobowości, trzech pętli ekstracellularnych i trzech pętli intracellularnych oraz domeny karboksylowej końca wewnątrzkomórkowego [40,76] (Rysunek 2).

Rysunek 2. Ilustracja receptora należącego do dużej rodziny receptorów sprzężonych z białkami G (GPCR).

Aktywacja obu receptorów kannabinoidowych prowadzi do hamowania cyklazy adenylanowej w różnych typach komórek poprzez sprzężenie z białkiem Gi/o. To prowadzi do obniżenia poziomów 3′,5′-monofosforanu adenozyny (cAMP) i aktywności kinazy białkowej A (PKA), co może być związane z nadwrażliwością neuronów nociceptywnych oraz białkami, które mogą być związane z zwiększonym stężeniem wapnia wewnątrzkomórkowego, trifosforanem mioinozytolu i diacyloglicerolami, które ostatecznie są zaangażowane w modulację uwalniania neurotransmiterów [77,78]. Stymulacja CB1R prowadzi do aktywacji szlaku sygnałowego kinazy białkowej aktywowanej przez mitogen (MAPK), w tym kinazy regulowanej sygnałowo przez czynniki zewnętrzne 1/2 (ERK1/2), kinazy N-terminalnej c-Jun (JNK) i p38, które są zaangażowane w regulację proliferacji komórkowej, kontrolę cyklu komórkowego i śmierć komórkową [46,79] (Rysunek 3).

Rysunek 3. Mechanizm sygnalizacji wewnątrzkomórkowej poprzez aktywację receptorów kannabinoidowych CB1 i CB2. AC—cyklaza adenylanowa, cAMP—cykliczny monofosforan adenozyny; ATP—trifosforan adenozyny; MAPK—kinaza białkowa aktywowana przez mitogen; PKA—kinaza białkowa A.

3. Endokannabinoidy: Synteza, uwalnianie i metabolizm Odkrycie receptorów kannabinoidowych wzbudziło zainteresowanie poszukiwaniem endogennych ligandów odpowiedzialnych za ich modulację. Ocena oczyszczonych frakcji mózgu świń doprowadziła do zidentyfikowania nowego związku, który wiąże się z receptorem CB1. Arachidonyletanolamid, pochodna kwasu arachidonowego w mózgu świń, został scharakteryzowany i nazwany anandamidem (AEA), słowem pochodzącym od sanskryckiego słowa „ananda”, oznaczającego skrajne szczęście [18,77,80,81,82].

Na podstawie rozwiązania struktury AEA zidentyfikowano inne endogenne cząsteczki lipidowe (Rysunek 4), zwane ogólnie N-acyletanolaminami (NAE), takie jak 2-arachidonoyloglicerol (2-AG), N-oleoyletanolamina (OEA), 2-arachidonylogliceryloeter (noladin, 2-AGE), wirodamina, N-arachidonoyletyloamina (NADA) i N-palmitoyletanolamina (PEA). AEA i 2-AG są najbardziej zbadanymi endokannabinoidami; jednak badania nad endokannabinoidami zostały kontynuowane, a odkryto dodatkowe receptory, wraz z ich mediatorami lipidowymi i ścieżkami sygnalizacyjnymi [81,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93].

Rysunek 4. Struktury chemiczne głównych endokannabinoidów.

Endokannabinoidy, w przeciwieństwie do klasycznych neuroprzekaźników, są uważane za nietypowe przekaźniki ze względu na modulację informacji z zakończeń postsynaptycznych do zakończeń presynaptycznych, co jest znane jako mechanizm sygnalizacji zwrotnej. Endogenne ligandy są syntetyzowane na żądanie lub w wyniku aktywności zależnej od rozkładu błony fosfolipidowej i są natychmiast uwalniane po ich biosyntezie, aby działać jako czynniki pro-homeostatyczne poprzez oddziaływanie z określonymi receptorami [77,94,95].

Synteza i degradacja endogennych ligandów receptora kannabinoidowego obejmują różne reakcje enzymatyczne. Biosynteza AEA zachodzi poprzez jej uwalnianie z fosfolipidów błonowych i może przebiegać poprzez zależną od Ca2+ N-acylotransferazę (NAT) lub niezależną od Ca2+ ścieżkę N-acylotransferazę (iNAT). W wyniku tego N-arachidonoilo-fosfatydyloetanolaminy (NArPE) są tworzone, a przez działanie N-acylofosfatydyloetanolamino-specyficznej fosfolipazy D (NAPE-PLD), NArPE jest przekształcane w N-arachidonoiloetanolaminę (AEA) [55,96,97].

Inny endogenny ligand, 2-AG, jest tworzony za pomocą dwuetapowego mechanizmu. Początkowo 1,2-diacyloglicerol (DAG) jest syntetyzowany po rozkładzie fosfolipidu błonowego przez enzym fosfolipazy C (PLC). Następnie DAG jest estryfikowany przez enzym diacyloglicerolowa lipaza (DAGL), tworząc 2-AG [98,99].

Endogenne kannabinoidy stają się nieaktywne poprzez komórkowy mechanizm ponownego wychwytu za pomocą transporterów błonowych (EMT), a następnie ulegają intrakomórkowej degradacji pod wpływem enzymów hydrolitycznych. Anandamid głównie jest metabolizowany przez enzym hydrolazy amidu kwasu tłuszczowego (FAAH), a 2-AG jest substratem lipazy monoacyloglicerolowej (MAGL), która wytwarza kwas arachidonowy (AA) i glicerol [100,101] (Rysunek 5).

Rysunek 5. Szlaki metaboliczne zaangażowane w syntezę i degradację anandamidu (5) oraz 2-arachidonyloglicerolu (6). AA—kwas arachidonowy; 2-AG—2-arachidonyloglicerol; DAGL—lipaza diacyloglicerolowa; EMT—transportery błonowe; FAAH—hydrolaza amidu kwasu tłuszczowego; MAGL—lipaza monoacyloglicerolowa; NAPE-PLD—fosfolipaza D N-arachidonylofosfatydyloetanolaminy; NArPE—N-acylofosfatydyloetanolamina; NAT—N-acylotransferaza; PLC—fosfolipaza C.

Ponadto, AEA i 2-AG mogą być podatne na mechanizmy utleniania katalizowane przez cyklooksygenazy (COX), lipooksygenazy (LOX) i enzymy zaangażowane w utlenianie kwasu arachidonowego (AA), który ulega biotransformacji do prostaglandyn (PG), eikozanoidów oraz hydroksy-peroksy-anandamidu, między innymi związków pochodzących z tej reakcji metabolicznej [55,77].

Teoria niedoboru endokannabinoidów opiera się na koncepcji, że wiele zaburzeń mózgu jest związanych z niedoborem neuroprzekaźników, takich jak acetylocholina w chorobie Alzheimera (AD), dopamina w zespołach parkinsonowskich, a także serotonina i noradrenalina w depresji, podobny niedobór w poziomie endokannabinoidów może się manifestować w pewnych zaburzeniach, które wykazują przewidywalne cechy kliniczne jako skutki tego niedoboru [102,103,104].

W 2004 roku profesor dr Ethan Russo i jego współpracownicy zaproponowali zespół klinicznego niedoboru endokannabinoidów (CDS), sugerując, że zubożenie endokannabinoidów (hipofunkcjonalny eCB) może powodować wiele chorób, takich jak migrena, bardzo złożona choroba, która wiąże się z sygnalizacją między różnymi obszarami mózgu a różnymi neurochemicznymi przekaźnikami. Dokładna przyczyna migreny nie jest w pełni zrozumiała, chociaż predyspozycje genetyczne uważa się za główny czynnik przyczyniający się do jej powstawania i modyfikacji [102,104]. Możliwy związek między migreną a układem endokannabinoidowym został podkreślony przez kilka badań [105,106].

Fibromialgia również jest związana z niedoborami w układzie endokannabinoidowym i charakteryzuje się ostrym i przewlekłym rozległym bólem mięśniowo-szkieletowym w całym ciele. Ten ból często towarzyszy innym dolegliwościom, takim jak bezsenność, migrena, wahania nastroju, problemy z pamięcią, zespół jelita drażliwego (IBS) i przewlekłe zmęczenie. Charakterystyczne bolesne guzki, znane jako punkty spustowe, są zauważalne, zwłaszcza w ramionach i szyi. Podobnie jak w migrenie, fibromialgia wiąże się z hiperalgezją, czyli obniżonym progiem bólu związanym z hipofunkcją endokannabinoidów w rdzeniu kręgowym. Według Russo i innych, zatwierdzone leki na fibromialgię, duloksetyna, milnacipran (inhibitory serotoniny i adrenergii, odpowiednio) i pregabalina (przeciwpadaczkowe stosowane w leczeniu bólu neuropatycznego), wykazały niewielką skuteczność w porównaniu z kannabidoidami [106,107,108].

Zespół jelita drażliwego (IBS), znany również jako jelito kurczliwe, to zaburzenie czynnościowe charakteryzujące się bólem, skurczami, dyskomfortem i zmienionym ruchem jelit, głównie biegunką. Ruch, wydzielanie i stan zapalny w przewodzie pokarmowym są modulowane przez układ endokannabinoidowy, co uzasadnia stosowanie kannabinoidów w leczeniu IBS [109]. Badania wykazały, że zwiększone włókna czuciowe wyrażające receptory TRPV1 mogą przyczyniać się do nadwrażliwości trzewnej i bólu w IBS, co stanowi nowy cel terapeutyczny. Kannabidiol może być stosowany w interwencjach terapeutycznych ze względu na jego wpływ na receptory VR1 oraz zwiększanie sygnalizacji anandamidu. Jego analogi okazały się skutecznymi inhibitorami pobierania anandamidu przez komórki [110,111,112,113,114,115].

Zaburzenia neurodegeneracyjne mogą prowadzić do rozwoju choroby Parkinsona (PD) i AD. Zazwyczaj charakteryzują się one upośledzeniem funkcji poznawczych i innymi defektami neurologicznymi. Obecnie układ endokannabinoidowy jest badany jako cel terapeutyczny w PD i AD ze względu na nadmierne wyrażanie receptorów układu endokannabinoidowego, które wywierają neuroprotekcję przeciwko PD i zmniejszają neurozapalenie w AD. Stwierdzono zwiększone poziomy AEA w płynie mózgowo-rdzeniowym u nieleczonych pacjentów z PD, co sugeruje możliwy mechanizm kompensacyjny. Deficyty poznawcze u pacjentów z AD korelują z zaburzeniami wrażliwych obszarów mózgu, głównie w korze przedczołowej i hipokampie, które są bogate w CB1R. Δ9-THC i CBD wykazały neuroprotekcję w modelach zwierzęcych PD i AD; jednakże wywołały one toksyczne efekty u pacjentów, gdy były podawane bezpośrednio. Konieczne są badania w celu określenia skuteczności terapeutycznej ukierunkowanego na układ endokannabinoidowy leczenia chorób neurodegeneracyjnych [101,116,117,118].

W niektórych przypadkach układ endokannabinoidowy może być nadaktywny, co sprzyja zaburzeniom poznawczym obserwowanym w zespole łamliwego chromosomu X (FXS), zespole Downa i zespole Williamsa–Beurena (WBS). Oprócz przyczyn genetycznych tych zespołów wierzy się, że układ endokannabinoidowy jest nadaktywowany. W modelu zwierzęcym FXS, myszy z wyłączonym białkiem łamliwego chromosomu X (Fmr1) odtwarzają główne cechy choroby. Blokowanie CB1R i CB2R u samców myszy z wyłączonym Fmr1 normalizowało upośledzenie poznawcze i zachowanie przeciwlękowe, odpowiednio [119]. W preklinicznym modelu zespołu Downa segmentalnie trizomiczne myszy modelowe Ts65Dn wykazały, że ekspresja CB1R została wzmocniona, a jej funkcja zwiększona w synaptycznych zakończeniach w hipokampie. Redukcja ekspresji i blokada CB1R naprawiły deficyty pamięci u samców myszy Ts65Dn [120]. Aby ocenić model imitujący WBS, użyto myszy z tym samym usunięciem genetycznym, jak u pacjentów z WBS. Samce myszy wykazywały hiperaktywne zachowania społeczne, deficyty pamięci, powiększone serca i różnice w funkcji CB1R. Te myszy mutacyjne otrzymały JZL184, inhibitor MAGL, co poprawiło ich objawy społeczne i pamięciowe oraz funkcję serca [121]. Te badania wskazują, że modulacja nadaktywności układu endokannabinoidowego jest obiecującym podejściem terapeutycznym w leczeniu deficytów poznawczych związanych z zespołami genetycznymi.

4. Molekuły Modulujące Układ Endokannabinoidowy
   
   Konopie, będące roślinnym lekarstwem, są złożoną mieszaniną kilku związków, w tym fenoli kannabinoidowe, fenole niekannabinoidowe (proste fenole, spiro-indany, dihydrofenantreny i dihydrostilbeny), flawonoidy, terpenoidy, alkohole, aldehydy, n-alkany, estry woskowe, steroidy i alkaloidy. W 1899 roku Wood wyizolował kannabinol (CBN), pierwszy związek oczyszczony z tej rośliny. Obecnie wyizolowano i zgłoszono ponad 500 różnych substancji pochodzących z roślin konopi należących do różnych klas, spośród których klasa związków kannabinoidowych jest najbardziej reprezentatywna, ponieważ ma ponad 120 zidentyfikowanych związków, takich jak delta-ośmiotetrahydrokannabinol (Δ8-THC) i delta-dziewięciotetrahydrokannabinol (Δ9-THC), CBD i CBN (Figura 6). Zidentyfikowano różne klasy metabolitów wtórnych z różnych części rośliny, z szerokim zakresem zastosowań (nutraceutyki, kosmetyki, aromaterapia i farmakoterapia), korzystnych dla ludzi. Jednak w przeszłości badania skupiały się na dwóch najbardziej obfitych fitokannabinoidach, THC i CBD, co skutkowało większą wiedzą na temat ich działań farmakologicznych i wzrastającym zainteresowaniem licznych możliwości działań leczniczych tej rośliny [109,122,123,124,125,126,127,128]. CBD zyskuje na znaczeniu w badaniach farmakologicznych od lat 70. XX wieku. Epidiolex®, oczyszczony doustny lek zawierający CBD, jest obecnie zatwierdzony przez Agencję Żywności i Leków (FDA) w Stanach Zjednoczonych do leczenia trudnych do leczenia napadów padaczkowych rozpoczynających się w dzieciństwie [129,130].

Rysunek 6. Struktury chemiczne głównych farmakologicznie aktywnych związków kannabinoidowych wyizolowanych z Cannabis sativa.

Jednakże biochemiczne podstawy działania farmakologicznego kannabinoidów pozostawały tajemnicą przez wiele lat. Wysoce lipofiliczna struktura molekularna kannabinoidów sugeruje, że wywierają one swoje działanie poprzez przenikanie błon komórkowych i oddziaływanie w ośrodkowym układzie nerwowym. Obecnie dostępne są istotne informacje na temat właściwości fizykochemicznych kannabinoidów. Nowoczesne selektywne ligandy dla receptorów kannabinoidowych mogą zawierać określone grupy substytuentów, które zwiększają kinetykę wiązania i zmniejszają skutki uboczne.

5. System endokannabinoidowy staje się obiecującym celem farmakoterapii przewlekłego bólu i zaburzeń nastroju.

Ból jest opisywany jako nieprzyjemne doświadczenie sensoryczne i emocjonalne związane z rzeczywistym lub potencjalnym uszkodzeniem tkanek lub w terminach takiego uszkodzenia. Kiedy ból utrzymuje się lub nawraca przez dłużej niż trzy miesiące, definiuje się go jako ból przewlekły, co ma znaczny wpływ na społeczeństwo. Szacuje się, że około 20% światowej populacji cierpi na ból przewlekły. Ważnym elementem jest również obserwacja depresji i lęku u takich pacjentów. Terapia bólu obejmuje zarówno leczenie farmakologiczne, jak i niefarmakologiczne. Do leczenia przewlekłego bólu często zaleca się leki przeciwdepresyjne, przeciwpadaczkowe oraz leki oddziałujące na układ nerwowy centralny. Substancje terapeutyczne uważane są za leki adiuwantowe, które pierwotnie nie zostały opracowane jako leki przeciwbólowe, ale wykazują właściwości przeciwbólowe i są lekami pierwszego rzutu w leczeniu bólu neuropatycznego i problemów psychiatrycznych. Niemniej jednak niektórzy pacjenci nie odczuwają ulgi w bólu i szukają innych terapii. Użycie ekstraktów z rośliny konopi (Cannabis sativa) do wywoływania różnych efektów leczniczych opisano już w trzecim tysiącleciu p.n.e. w chińskich tekstach. Ostatnio zainteresowanie właściwościami leczniczymi Cannabis sativa odrodziło się wraz z pojawieniem się systemu endokannabinoidowego (eCB), oferującego nie tylko nowe spojrzenie na mechanizmy działania terapeutycznego molekuł podobnych do kannabinoidów i fitokannabinoidów, ale także nowe molekularne cele dla farmakoterapii bólu.

CB1R może być aktywowany przez THC, co powoduje analgezję i wystąpienie działań niepożądanych (np. ból głowy, drętwienie, kaszel, uczucie pieczenia, zawroty głowy, uczucie odurzenia, senność, suchość w ustach i oczach). Wiele z tych zjawisk psychoaktywnych zależy od stężeń THC i może stanowić istotne wady jego stosowania w terapii farmakologicznej. Poprzednie badanie wykazało, że aktywacja CB1R powoduje upośledzenie pamięci. Ponadto THC i inne kannabinoidy aktywują receptory serotoniny 2A (5-HT2AR), wpływając na upośledzenie pamięci, działanie przeciwlękowe i interakcję społeczną. Badania wykazały, że CB1R i 5-HT2AR tworzą heteromery, które są wyrażane i funkcjonalnie aktywne w konkretnych obszarach mózgu zaangażowanych w upośledzenie pamięci, takich jak hipokamp i kora przedczołowa. Jednakże upośledzenie pamięci i lęk zostały zniesione u myszy typu dzikiego za pomocą antagonisty 5-HT2AR lub selektywnego zakłócenia heteromerów CB1R/5-HT2AR poprzez infuzję syntetycznych interferencyjnych peptydów, nie tracąc jednocześnie efektu przeciwbólowego. Trwające badania nad stosowaniem Cannabis pokazują, że sprzyja ono złagodzeniu bólu i rozłącza upośledzenie pamięci, co zmniejsza wady stosowania kannabinoidów jako substancji terapeutycznych. CB2R odgrywa istotną rolę w modulacji analgezji poprzez dwie ścieżki. Pierwszy mechanizm zachodzi w obwodowym układzie immunologicznym, gdzie receptory CB2 mediują analgezję, modyfikując profil cytokin i zapobiegając niepożądanym efektom w ośrodkowym układzie nerwowym. Po drugie receptory CB2 obecne w komórkach glejowych i neuronach przyczyniają się do złagodzenia bólu. Dodatkowo badania wykazały, że selektywne agonisty CB2 promują antynocicepcję. Ponadto badania nad ludźmi wykazały, że naturalne i syntetyczne kannabinoidy, takie jak dronabinol i nabilon, mają zastosowanie w łagodzeniu przewlekłego bólu, a zaobserwowano terapeutyczną skuteczność w leczeniu bólu i poprawie jakości życia pacjentów. System eCB jest rozpowszechniony w obrębie rdzenia kręgowego i nadrdzenia, dzięki czemu może skutecznie regulować przetwarzanie nocicepcyjne.

Lęk i zaburzenia paniki, główne stany depresyjne oraz choroba afektywna dwubiegunowa (choroba maniakalno-depresyjna) to poważne i potencjalnie zagrażające życiu komplikacje nastroju. Ponad 20% dorosłej populacji doświadcza zaburzeń nastroju w pewnym okresie życia. W ciągu ostatnich dziesięcioleci dokonano wielu postępów w leczeniu zaburzeń nastroju. Około 30% populacji nie reaguje na obecne terapie, dlatego trwa poszukiwanie nowych podejść farmakologicznych. Efekty psychoaktywne Cannabis obejmują działanie uspokajające, przeciwlękowe, nasenne i euforyczne. Niektóre z tych czynników pozytywnie wpływają na nastrój. Jednak u niektórych osób mogą pojawić się objawy takie jak paranoja, drażliwość, dysforia, depresja, depersonalizacja i brak motywacji, jako skutki uboczne. Reakcje te zależą od aktywności endokannabinoidowej pacjenta, dawki używanej (normalnie działającej stymulująco przy niskiej dawce i hamująco przy wysokiej dawce), proporcji fitokannabinoidów i składu terpenoidowego. Narasta dowody na rolę systemu endokannabinoidowego w regulacji nastroju. Badania kliniczne wykazały zaburzenia sygnalizacji endokannabinoidowej u pacjentów psychiatrycznych. Polimorfizmy genetyczne w CB1R i CB2R są związane z depresją, chorobą afektywną dwubiegunową oraz opornością na terapię, co zaobserwowano u pacjentów z depresją posiadających polimorfizm jednonukleotydowy w CB1R. Ponadto system endokannabinoidowy może modyfikować funkcje wszystkich osi podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczowej za pośrednictwem CB1R, a przewlekły stres wydaje się obniżać zdolność systemu endokannabinoidowego do hamowania stresu, co może prowadzić do psychopatologii, w tym depresji i lęku. W tym kontekście ważne jest przypomnienie losów leku rimonabantu, pierwszego blokera receptorów kannabinoidowych zatwierdzonego do leczenia zespołu metabolicznego, otyłości i palenia tytoniu. Jednak ze względu na ważne działania niepożądane, które ujawniły się u pacjentów po długotrwałym stosowaniu rimonabantu, firma Sanofi-Aventis wycofała go z rynku. Lek ten głównie wywiera korzystne efekty, blokując receptory CB1 na obwodzie. Jednak ze względu na swoją lipofilową naturę rimonabant może przenikać przez barierę krew-mózg i dostawać się do ośrodkowego układu nerwowego, co związane jest z rozwojem depresji, myśli samobójczych i zaburzeń lękowych. Właściwości podnoszące nastrój kannabinoidów są od dawna znane i uważane za nieszkodliwe. Niektóre składniki Cannabis lub ich mieszaniny mogą wykazywać działanie przeciwdepresyjne i/lub przeciwlękowe. Wielu pacjentów niereagujących na standardowe leki przeciwdepresyjne może skorzystać z leczenia medycznego Cannabis. Kannabinoidy mogą mieć potencjał terapeutyczny zarówno w depresji, jak i chorobie afektywnej dwubiegunowej. Dotyczy to pacjentów z zaburzeniami nastroju, którzy dodają Cannabis do istniejącego leczenia, ponieważ taka kombinacja może poprawić skuteczność leku i/lub zmniejszyć jego skutki uboczne. Cannabis może działać stabilizująco na nastrój w chorobie afektywnej dwubiegunowej i pełnić funkcję adiuwantową w leczeniu litu. Pacjenci z zaburzeniem nastroju mogą nie być obiektywni w ocenie swojego stanu i nie mogą decydować samodzielnie o modyfikacji leczenia. Dlatego ważna jest profesjonalna opieka i kontrola.

6. Harmonizacja układu endokannabinoidowego poprzez praktyki zdrowia integracyjnego i uzupełniającego (ICHP).

Integracyjne i uzupełniające praktyki zdrowia (ICHP), znane również jako „komplementarne i alternatywne metody leczenia (CAM)”, obejmują różne systemy medyczne i zdrowotne, praktyki i produkty, które obecnie nie są częścią konwencjonalnych terapii. CAM jest podzielony na trzy główne grupy: „produkty naturalne” (suplementy diety i ziołowe), „medycyna umysłowo-cielesna” (medytacja, joga i akupunktura) oraz „praktyki oparte na ciele” (masaż i manipulacja kręgosłupa) [195,196].

Badanie na gryzoniach przeprowadzone przez Chena i in. pokazało, że elektroakupunktura promuje aktywność przeciwnocyceptywną u zwierząt i zwiększa poziomy AEA w tkance skórnej. Stwierdzono również, że efekty przeciwnocyceptywne zostały osłabione przy użyciu AM630, antagonisty CB2R, ale nie przy użyciu antagonisty CB1R AM25 [197]. Ponadto AEA zwiększyło ekspresję CB2R w skórze [198,199]. Aktywacja CB2R w skórze prawdopodobnie stymuluje uwalnianie β-endorfiny, która następnie działa na obwodowe receptory μ-opioidowe, hamując przeciwnocycepcję [51]. Ponadto elektroakupunktura udzielała ochrony neurologicznej przed niedokrwieniem mózgu poprzez stymulację mobilizacji endokannabinoidów w mózgu i aktywację CB1R [200,201].

Sadhasivam i in. sugerują, że endokannabinoidy mogą pełnić rolę biomarkerów po sesji medytacyjnej. Wyniki sugerują, że główne endokannabinoidy, w tym AEA, 2-AG, 1-AG, DEA, OLA oraz czynnik neurotropowy pochodzenia mózgowego (BDNF), zwiększały się po medytacji u ponad 70% pacjentów, co wskazuje na istotną rolę tych biomarkerów w mechanizmie działania medytacji [202]. Badania sugerują istnienie korelacji między akupunkturą a układem endokannabinoidowym poprzez dzielenie się efektami biologicznymi, takimi jak analgezja, neuroprotekcja i regulacja układu sercowo-naczyniowego. Lepsze zrozumienie tych wewnętrznych powiązań między akupunkturą a CES może pozwolić na opracowanie nowych technik łączących akupunkturę z substancjami terapeutycznymi ukierunkowanymi na sygnał lizy endokannabinoidów [203,204,205,206].

Inne badanie wykazało, że masaż i osteopatyczna manipulacja u zdrowych uczestników zwiększyły poziomy AEA we krwi o 168% w porównaniu z poziomami przed leczeniem; nie stwierdzono zmian w poziomach 2-AG. U uczestników poddanych manipulacji pozorowanej (kontrola) nie zaobserwowano zmian [207]. Zintegrowane podejście, łączące akupunkturę, masaż, jogę, metody umysłowo-cielesne i medyczną konopię, może być skuteczne. Na przykład pacjent z przewlekłym bólem neuropatycznym wykazuje poprawę w obrazie klinicznym, gdy jest leczony w ten sposób [208]. W związku z tym konieczne jest zastosowanie złożonego, zindywidualizowanego podejścia, podkreślając prowadzenie pacjenta i zaangażowanie w metody integracyjne oraz lecznicze stosowanie konopi.

7. Perspektywy badawcze i trendy w układzie endokannabinoidowym.

Od początku badań naukowych nad kannabinoidami, ze szczególnym uwzględnieniem izolacji i identyfikacji fitokannabinoidów, takich jak THC, naukowcy nieustannie doskonalą wiedzę na temat farmakologii, biochemii i klinicznych efektów Cannabis. Od lat dobrze znane są efekty fizjologiczne jej spożycia, zwłaszcza stan euforii. Jednak to, co zachodzi wewnątrz naszych organizmów na poziomie molekularnym, zwłaszcza w mózgu, aby zmienić świadomość, wciąż pozostaje nieznane. W 1973 roku amerykańscy badacze zidentyfikowali receptory w mózgu związane z opioidami. Niektórzy naukowcy spodziewali się, że odkrycie receptorów dla marihuany nastąpi szybko. Jednakże nie było to takie łatwe ani szybkie, jakby chcieli. Badania przeprowadzone przez Allyn Howletta i Williama Devane’a wykazały, że receptory kannabinoidowe są obecne w mózgu bardziej niż jakiekolwiek inne receptory sprzężone z białkami G [206,209,210,211].

CB1R i CB2R, będące częścią układu endokannabinoidowego, odgrywają kluczową rolę w licznych warunkach fizjologicznych i chorobach ludzkich. Dlatego podejmowane są znaczne wysiłki w celu opracowania ligandów dla CB1R i CB2R, co skutkuje powstaniem setek fitokannabinoidów i syntetyków, które wykazały zróżnicowane powinowactwo do leczenia różnych chorób [17]. Jednak tylko kilka z tych ligandów jest używanych klinicznie. Obecnie dzięki krioelektronowej mikroskopii ujawniono bardziej szczegółowe informacje strukturalne receptorów kannabinoidowych, co przyspieszyło odkrywanie substancji opartych na strukturze [209]. Jednocześnie pojawiły się nowe kannabinoidy peptydopodobne pochodzenia zwierzęcego, które wykazują potencjalne efekty terapeutyczne in vivo na receptorach kannabinoidowych [212,213].

Z perspektywy produktów naturalnych oczekuje się, że nowe kannabinoidy zostaną odkryte i uznane za prototypy obiecujących leków pochodzących z różnych źródeł i gatunków naturalnych, takich jak jady zwierzęce, które stanowią prawdziwą farmakopeę toksyn modulujących różne cele, w tym kanały jonowe i receptory sprzężone z białkami G, takie jak CB1R i CB2R, z istotnym powinowactwem i selektywnością [214]. Dlatego sądzi się, że odkrywanie nowych kannabinoidów poprzez badanie bioróżnorodności gatunków zamieszkujących Ziemię to obszar, który jeszcze nie został zbadany.

8. Wnioski

W tej recenzji omówiono role receptorów kannabinoidowych i ich agonistów w wielu stanach chorobowych. Od czasu rozpoczęcia badań nad pochodnymi Cannabis i biologicznymi funkcjami izolowanych związków w doświadczalnych i ludzkich chorobach wykazują one obiecujące wyniki. Wydaje się, że selektywne ligandy określonych receptorów kannabinoidowych mogą wywoływać korzystne rezultaty w zależności od warunków klinicznych. Należy zachęcać do prowadzenia dalszych badań nad biologiczną funkcją każdej pochodnej Cannabis.

źródło: https://www.mdpi.com/1424-8247/16/2/148#

Receptory kannabinoidowe typu 1 (CB1) zostały wcześniej wykryte w komórkach β trzustki, gdzie wpływają na działanie insuliny. Teraz raportujemy, że receptory CB1 tworzą kompleks heteromeryczny z receptorami insuliny i Gαi, co hamuje aktywność kinazy receptora insuliny w komórkach β poprzez bezpośrednie wiązanie z pętlą aktywacyjną w domenie kinazy tyrozynowej receptora insuliny. W rezultacie fosforylacja proapoptotycznego białka Bad została zmniejszona, prowadząc do aktywacji Bad i indukcji śmierci komórek β. Farmakologiczne blokowanie lub niedobór genetyczny receptorów CB1 prowadziły do obniżenia poziomu glukozy we krwi i zwiększenia przeżycia komórek β po uszkodzeniu z powodu zintensyfikowanej sygnalizacji receptora insuliny i zmniejszonej aktywacji Bad. Te wyniki dostarczają bezpośrednich dowodów na fizyczne i funkcjonalne interakcje między receptorami CB1 a insulinowymi oraz przedstawiają mechanizm, dzięki któremu antagonisty receptorów CB1 działające obwodowo poprawiają działanie insuliny w tkankach wrażliwych na insulinę, niezależnie od innych efektów metabolicznych receptorów CB1.

źródło: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3524575/

Cel przeglądu Przegląd ten identyfikuje i umieszcza w kontekście niedawno opublikowane artykuły, które posunęły do przodu zrozumienie funkcji komórek zrazikowych trzustki oraz mechanizmów regulujących te funkcje.

Ostatnie odkrycia Receptory obecne na komórkach zrazikowych, zwłaszcza receptory dla cholecystokininy i sekretyny, zostały lepiej scharakteryzowane pod względem molekularnego charakteru interakcji ligand-receptor. Inne doniesienia opisują potencjalną regulację komórek zrazikowych przez GLP-1 i kannabinoidy. Sygnalizacja wapniowa wewnątrzkomórkowa pozostaje w centrum sprzężenia bodziec-sekrecja, a jej regulacja została bardziej zdefiniowana. Niedawne badania zidentyfikowały konkretne kanały przekazujące uwolnienie wapnia z magazynów wewnątrzkomórkowych i napływ przez błonę komórkową. Prace na etapie poniżej mediatorów wewnątrzkomórkowych skupiły się na molekularnych mechanizmach egzocytozy, zwłaszcza zaangażowanych w to małych białkach G, białkach SNARE i cząstkach szlaku sekrecyjnego. Oprócz sekrecji, niedawne badania dalsze zdefiniowały regulację wzrostu trzustki zarówno w adaptacyjnej regulacji diety i hormonów, jak i w regeneracji po uszkodzeniach trzustki. Śledzenie linii komórkowej zostało wykorzystane do pokazania wkładu różnych typów komórek. Ważność konkretnych aminokwasów jako cząsteczek sygnalizacyjnych aktywujących szlak mTOR jest wyjaśniana.

Podsumowanie Zrozumienie mechanizmów regulujących funkcję komórek zrazikowych trzustki przyczynia się do wiedzy na temat normalnej funkcji trzustki i zmian w przebiegu chorób.

źródło: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3235437/

Układ endokannabinoidowy (ECS) reguluje homeostazę komórkową i metabolizm całego organizmu. Istnieje autonomiczny ECS w trzustce endokrynnej, obejmujący receptor kannabinoidowy 1 (CB1R), który występuje w komórkach β. W tym kontekście omawiamy konflikty związane z funkcją(-ami) endokannabinoidów w trzustce endokrynnej, które wywołały zamieszanie przy definiowaniu roli ECS w wyspach trzustkowych, zwłaszcza roli(-i) CB1R w komórkach β. Omawiamy również najnowsze opublikowane dane dotyczące ECS w wyspach trzustkowych. CB1R w szczególności nie jest wyłącznie negatywnym modulatorem wydzielania insuliny, ponieważ uczestniczy także w intra-wyspowym zapaleniu podczas spożycia dużej ilości tłuszczu i cukru oraz działa jako negatywny regulator przeżywalności i wymiany komórkowej β. Rozważamy również możliwość wykorzystania CB1R jako celu terapeutycznego w leczeniu cukrzycy.

Układ endokannabinoidowy (ECS) to starożytna sieć sygnałowa zaangażowana w utrzymanie homeostazy komórkowej (15). Składa się z dwóch endokannabinoidów (EC), anandamidu (AEA) i 2-arachidonoyloglicerolu (2-AG); ich receptorów sprzężonych z białkiem G, kannabinoidowych 1 (CB1R) i 2 (CB2R); niestandardowego GPR55; oraz enzymów odpowiedzialnych za syntezę i degradację EC (34, 35) (Ryc. 1). EC są syntetyzowane na żądanie przez enzymy N-acylofosfatyloetanolaminy-fosfolipaza D (NAPE-PLD; syntaza AEA) i diacyloglicerol lipaza (DAGL; syntaza 2-AG) z związków prekursorowych na bazie arachidonianu związanych z błoną komórkową (34). Po wydzieleniu i internalizacji, EC są szybko degradowane przez hydrolazę amidową kwasów tłuszczowych (FAAH) i monoacyloglicerolową lipazę (MAGL), a produkty rozkładu są ponownie przetwarzane (34) (Ryc. 1A). W otyłości, jak to ma miejsce w przypadku spożywania diety zachodniej bogatej w tłuszcze i cukry, ECS staje się nadaktywny, głównie poprzez zwiększenie syntezy EC (8, 39).

Rysunek 1. Układ endokannabinoidowy (ECS). A: schemat syntezy i degradacji endokannabinoidów (EC). B: receptory kannabinoidowe (CBR) obejmują klasyczne receptory kannabinoidowe 1 i 2 (CB1R i CB2R) oraz niestandardowy receptor sprzężony z białkiem G 55 (GPR55), które są obecne na błonie komórkowej. Dodatkowo, CB1R jest również obecny w zewnętrznej błonie mitochondrialnej w niektórych tkankach. Wszystkie trzy receptory CBR są ekspresowane w mózgu. Na obwodzie CB1R i GPR55 są ekspresowane w tkankach, jak pokazano.

Receptory kannabinoidowe (CBR) są obecne na błonie komórkowej wielu narządów (rysunek 1B), regulując szereg funkcji. Podczas gdy CB2R występuje głównie w komórkach układu immunologicznego (4, 18), CB1R jest obfity w mózgu, gdzie kontroluje presynaptyczną hamulację zwrotną pobudzenia oraz reguluje apetyt i reakcję nagrody w podwzgórzu. Na obwodzie reguluje motorykę jelit (52) i wydzielanie incretin [glukozozależnego peptydu insulinotropowego (GIP) i peptydu podobnego do glukagonu (GLP-1)] w jelitach. CB1R jest wyrażany w innych tkankach o funkcji endokrynnej, takich jak nadnercza, jajniki, jądra i nasieniowody (10). W trzustce endokrynnej aktywacja CB1R przez autonomiczną syntezę EC i autokrynne działanie w β-komórkach pełni funkcję sprzężenia zwrotnego negatywnego dla wielu funkcji β-komórkowych (19, 26).

CBR są sprzężone z białkiem Gαi/o i hamują aktywację adenylanu cyklazy (AC) oraz aktywność cAMP-PKA. Aktywują również MAPK i hamują kanały wapniowe typu L, N i P/Q oraz kanały potasowe o prostokątnej charakterystyce wewnętrznej, prowadząc do hamowania przekazu sygnału i zmniejszonego uwalniania produktów wydzielniczych z β-komórek (19, 20). W wątrobie i β-komórkach aktywacja CB1R ujemnie wpływa na szlak receptora insuliny (IR) poprzez bezpośrednią interakcję jej podjednostki Gαi z podjednostką β IR (27), a osłabiona aktywacja CB1R poprawia działanie insuliny (12, 33). Przeanalizujemy literaturę w kontekście modulacji funkcji wysp trzustkowych.

Konflikty — Brzydkie.

Konflikt 1. Które komórki wysp trzustkowych zawierają receptory kannabinoidowe (CBR), a które syntetyzują endokannabinoidy (EC)? Brak specyficzności przeciwciał doprowadził do sprzecznych doniesień dotyczących obecności CBR w różnych komórkach wysp trzustkowych. Dowody wskazują, że ECS nie jest wyrażony ani w tkance zrazikowej, ani przewodowej dojrzałej trzustki. W trzustce endokrynnej CB1R był różnie zgłaszany w komórkach α-, δ- i β-komórkach (7, 24, 26, 43, 56). Ostatnio wykazaliśmy, analizując molekularnie pojedyncze komórki rozproszone z ludzkich wysp, że CB1R jest wyrażany we wszystkich β-komórkach, ale nie w komórkach α- lub δ- (19). My i inni również zgłosiliśmy, że izolowane wyspy zawierają autonomiczny ECS (7, 26): EC są syntetyzowane na żądanie w odpowiedzi na glukozę w sposób zależny od stężenia, przy czym 2-AG jest najbardziej obfitującym EC (7, 26, 39). W trakcie rozwoju EC wpływają na ostateczną architekturę dorosłych wysp (38), co wskazuje na rolę rozwojową ECS w wyspach.

Konflikt 2. Czy istnieją różnice między ekspresją CBR w wyspach u gryzoni a ludzi, które dodają niepewności? Ludzki gen CB1R koduje trzy różne izoformy białek o zróżnicowanej powinowactwie do ligandu i tkankowym rozmieszczeniu (19, 49, 53, 55). Ludzkie β-komórki i hepatocyty obficie wyrażają CB1b, krótszą izoformę praktycznie nieobecną w mózgu (19). Istnienie izoform, które mogą być preferencyjnie ukierunkowane, wprowadza nową zmienną do równań terapeutycznych. Podejścia farmakologiczne do ukierunkowywania aktywności CB1R w obwodzie były problematyczne ze względu na lipofilową naturę modyfikatorów CBR, które swobodnie przenikają barierę krew-mózg.

Konflikt 3. Jaki jest dowód na obecność innych CBR oprócz CB1R w wyspach? Całe wyspy zawierają makrofagi, naczynia krwionośne i zakończenia nerwowe oraz wykazują transkrypty dla CB2R, ale w znacznie mniejszym stopniu (różnica 100-krotna) niż CB1R (7, 16, 24). Syntetyczny antagonist CB2R AM630, w ilościach farmakologicznych, zmniejszał EC-indukowaną redukcję oscylacji stężenia Ca2+ wewnątrz wysp w sposób zależny od toksyny pertusisowej (24). Syntetyczny agonista CB2R JWH133 zmniejszał wydzielanie insuliny z izolowanych mysich i ludzkich wysp (7, 24), podczas gdy inny syntetyczny agonista CB2R JWH015, zwiększał wydzielanie insuliny stymulowane glukozą z izolowanych mysich wysp (57). U myszy JWH133 zmniejszał poziomy glukozy we krwi po obciążeniu glukozą, podczas gdy AM630 wywoływał przeciwny efekt (6). W związku z tym istnieje konflikt, zwłaszcza między wynikami in vivo a in vitro przy użyciu środków modyfikujących CB2R. GPR55 jest silnie wyrażany w mózgu (50) i sygnalizuje poprzez białka Gα13 i Gq (29). Odkryto wiele związków endogennych i syntetycznych, w tym kannabinoidy, takie jak THC i AEA w stężeniach nanomolowych (2, 48), które związują się z nim. Jego endogenne ligandy wydają się być lizofosfatydyloinozytolem i jego pochodną 2-arachidonoyloinozytolem. Na obwodzie wykazano, że jest wyrażany w białej tkance tłuszczowej, wątrobie, przewodzie pokarmowym i wyspach (21, 46) (rysunek 1B). Aktywacja GPR55 przez O-1606, syntetyczny agonista, zwiększała mobilizację stężenia Ca2+ stymulowaną glukozą w β-komórkach i wydzielanie insuliny, a na podstawie immunohistochemii, GPR55 kolokalizuje się z barwieniem insulinowym (46). Inne agonisty GPR55, takie jak Abn-CBD, miały zdolność zwiększenia wydzielania insuliny z linii komórkowej insulinoma (40). In vivo, u gryzoni, aktywacja GPR55 prowadzi do poprawy tolerancji glukozy i zwiększenia poziomów glukozy stymulowanej glukozą insuliny (40, 46). GPR55 bierze udział nie tylko w funkcji β-komórkowej, ale, podobnie jak CB1R, również utrzymaniu masy β-komórkowej. Blokada GPR55 zmniejszała proliferację i przeżycie komórek oraz powodowała przesunięcie metaboliczne ku fosforylacji oksydacyjnej, zmniejszając produkcję mleczanu i karnityny oraz sygnalizację PI3K-Akt (9). U myszy z cukrzycą wywołaną streptozotocyną, leczenie Abn-CBD zwiększało liczbę β-komórek w wyspach, obniżało poziomy glukozy we krwi i zwiększało poziomy insuliny; te efekty były zależne od obecności GLP-1R i GIPR, ponieważ myszy z ogólnoustrojowym wyłączeniem tych receptorów nie wykazywały zmian w poziomach glukozy ani insuliny po leczeniu Abn-CBD w porównaniu z pojazdem (41). Jakikolwiek wpływ fizjologicznych poziomów endogennych ligandów na aktywność GPR55 w β-komórkach nie został przedstawiony. Należy zauważyć, że opisano heterodimery rodziny receptorów kannabinoidowych, które wpływają na ich sygnalizację wewnątrzkomórkową (3, 11, 25). Istnienie tych interakcji, chociaż jeszcze nie opisanych w β-komórkach, może komplikować badania poszczególnych receptorów: przyszłe badania takich możliwych interakcji są uzasadnione.

Konflikt 4. Czy endokannabinoidy są promiskuityczne, czy istnieje jeden ligand dla jednego receptora? AEA ma wyższe powinowactwo do receptora CB1 niż do receptora CB2, podczas gdy 2-AG łączy się z obiema receptorami w jednakowym stopniu. Jednak endokannabinoidy zdają się także aktywować inne receptory, w tym GPR55, w zakresie nanomolowym (45). Przyjmując, że wszystkie trzy receptory są obecne w komórkach wysp trzustkowych, stosowanie egzogennych endokannabinoidów do badania specyficznej roli CB1R może nie być najlepszym podejściem. Istnieją bardziej konkretne alternatywy przy użyciu syntetycznych ligandów, takich jak ACEA, choć istnieją pewne, takie jak AM251, SR141716A lub nowa substancja LH-21, które są znanymi antagonisami CB1R, a jednocześnie wykazują aktywność agonistyczną wobec GPR55 (14, 42, 45, 47). Ponadto istnieją różnice w powinowactwie między gatunkami (55), które należy wziąć pod uwagę przy badaniu ich wpływu na wyspy trzustkowe u ludzi w porównaniu z gryzoniami. Ostatnie dane pokazują, że inne receptory, takie jak receptor potencjału TRPV1, aktywowane przez kannabinoidy (58), są zaangażowane w regulację poziomu Ca2+ w komórkach, co wpływa na funkcję wysp trzustkowych (1, 36). Co ważne, komórki β- i α-trzustki wykazują ekspresję kluczowych enzymów do metabolizmu AEA (37, 54), a stosowanie kultur komórkowych mieszanych populacji lub stosowanie całości wysp nie może dostarczyć pełnego obrazu roli receptora CB1 w komórkach β, ani, rzeczywiście, roli dowolnego indywidualnego receptora. Ponadto znaczne ilości krążącej AEA znajdują się we krwi (39), co może wprowadzić zamieszanie w wynikach dotyczących endogennych endokannabinoidów w wyspach trzustkowych. Endokannabinoidy nie tylko sygnalizują poprzez różne receptory, ale również poprzez różne podjednostki receptorów kanabinoidowych. Oprócz sygnalizowania poprzez podjednostkę Gαi, kilka ligandów, w zakresie mikromolowym, sygnalizuje poprzez podjednostkę Gq receptora CB1 w neuronach hipokampu, która łączy się z fosfolipazą C w celu uwolnienia Ca2+ z wnętrza komórki i powodzenia depolaryzacji (28). W rzeczywistości w komórkach wysp trzustkowych mikromolarne stężenia syntetycznych i endogennych agonistów receptora CB1 indukują wydzielanie insuliny (30–32), co wskazuje, że suprafizjologiczne stężenia kannabinoidów mogą także sygnalizować poprzez podjednostkę Gq w komórkach β.

Dysfunkcja komórek β — złe

Wczesne badania skłoniły nas do wniosku, że aktywowane receptory CB1 są jedynie negatywnymi regulatorami AC, zmniejszającymi bodźce do wydzielania insuliny, takie jak inkretyny i pobudzający adenyloniany cyklazę peptyd przysadkowy, które zależą od aktywacji AC (Fig. 2). Jednakże pojawia się bardziej złożony obraz, implicujący wpływ na kanały jonowe K+ i Ca2+, sygnalizację MAPK, syntezę ceramidów, funkcję mitochondriów oraz sygnalizację Akta (20, 27). Ponadto CB1R w komórkach β wpływa na żywotność komórkową. Poprzez bezpośrednią interakcję aktywowanego receptora CB1 z receptorami insuliny, fosforylacja Akta i Bad są zmniejszone (27), prowadząc do zmniejszonej proliferacji i zwiększonej śmierci komórkowej β. W przeciwieństwie do tego, usunięcie CB1R w komórkach β zapobiegało indukowanej dietą produkcji oksydacyjnego stresu wewnątrz wysp trzustkowych i redukowało aktywację szlaku MAPK, co zmniejszało aktywację Nlrp3 inflamasomu i rozpad kaspazy 3 indukowane wysokim stężeniem glukozy i palmitynianu, co prowadziło do zachowania żywotności wyspy (20) (Fig. 2). Ponadto CB1R jest zaangażowany w pośredni sposób w żywotność wysp: CB1R na miejscowych makrofagach wysp i trzustki, gdy jest aktywowany, aktywuje inflamasom Nlrp3 i zwiększa wydzielanie IL-1β z makrofagów; w ten sposób uczestniczy w indukowanej dietą zapalnej odpowiedzi wyspy i dysfunkcji komórkowej β (22, 23). W zachodnich dietach występuje stała stymulacja komórek β z powodu utrzymującej się dysglykemii. Nieustanne bodźce prowadzą nie tylko do zwiększenia wydzielania insuliny, ale także do wzrostu lokalnych poziomów endokannabinoidów. Ponadto podwyższone poziomy endokannabinoidów, poprzez stymulowanie receptora CB1 w makrofagach i komórkach β, aktywują odpowiedź zapalną, powodując dysfunkcję komórkową β i apoptozę.

Rysunek 2.

Działania receptora kanabinoidowego 1 (CB1R) w komórkach β. Aktywacja CB1R powoduje obniżenie aktywacji receptora peptydu przysadkowego przypominającego glukagon (GLP)-1 i receptora insuliny (IR), co z kolei zmniejsza GLP-1-śródwydzielane wydzielanie insuliny, a także redukuje fosforylację Aktu i jego szlaki sygnalizacyjne. Aktywacja CB1R aktywuje szlak MAPK i indukuje rozpad kaspazy 3 oraz ekspresję czynników transkrypcyjnych, które prowadzą do przesunięcia metabolizmu w komórkach β. Bezpośrednie lub pośrednie działanie CB1R na mitochondria w komórkach β pozostaje do ustalenia, ale wraz z indukowaniem syntezy ceramidów przez CB1R, przesunięcie metabolizmu prowadzi do zwiększonego wewnątrzkomórkowego stresu oksydacyjnego. Ogółem, chroniczne nadaktywowanie układu endokannabinoidowego (ECS) w komórkach β prowadzi do ograniczonej funkcji, tj. zmniejszonego wydzielania insuliny, zmniejszonej proliferacji, aktywowanych makrofagów miejscowych i zmniejszonej żywotności komórek β.

Dobre

Omówiliśmy, że komórki β zawierają autonomiczny układ endokannabinoidowy (ECS), a endokannabinoidy (ECs) są wytwarzane na żądanie w odpowiedzi na stymulację glukozy i działają autokrynnie. Ten rodzaj sygnalizacji działa jako ujemna informacja zwrotna, aby uniknąć hipoglikemii i utrzymać homeostazę w wydzielaniu insuliny. Ponadto wydaje się, że ECS w komórkach β ewoluował, aby chronić przed stanem zapalnym, który potencjalnie byłby szkodliwy dla komórek β. CB1R w komórkach β pełni funkcję broni dwuobrotowej: 1) gdy jest aktywowany ostrożnie, chroni przed nadmierną aktywnością komórek β, 2) ale w stanie otyłości, ECs w krążeniu i w wyspach trzustkowych są chronicznie zwiększone, a ich aktywacja CB1R — nawet gdy komórki β nie są w stanie poposiłkowym — w końcu utrudnia funkcję komórek β, prowadząc do zapalenia wysp trzustkowych i zwiększonej apoptozy komórek β. Antagonizm CB1R redukuje zapalenie wysp trzustkowych indukowane dietą (22, 23, 47), zwiększa fosforylację Aktu i Bad, oraz zwiększa sygnalizację mTORC1 (5, 27), tym samym sprzyjając odnowie komórek β i ich przeżywalności oraz zapobiegając apoptozie, co może być wykorzystane jako terapia w leczeniu cukrzycy. Jednak aktywacja receptorów kannabinoidowych (CBRs) jest skuteczną terapią w niektórych rodzajach nowotworów, w zależności od ekspresji receptora, ponieważ aktywacja CB1R może zmniejszać proliferację komórkową i indukować apoptozę (44). Indywidualne i tkankowe terapie będą musiały zostać wzięte pod uwagę przy rozważaniu ECS jako celu terapeutycznego.

Wnioski.

ECS to potencjalny cel dla nowych terapii chroniących wyspy trzustkowe przed zapaleniem i apoptozą. Wczesne lata 2000 roku przyniosły dostępność rimonabantu do leczenia otyłości (13, 17, 51), i mimo osiągnięcia obiecujących wyników metabolicznych, pojawiły się niekorzystne efekty psychiatryczne. Być może efekty te można pokonać dzięki drugiej generacji syntetycznych modyfikatorów CB1R, które nie przenikają przez barierę krew-mózg. Ponadto izoformy CB1R mogą być nowymi celami dla projektowania leków, w tym oligonukleotydy morfolino do celowania w konkretne warianty skrawków. Rozważać można również zmiany w rodzajach tłuszczów w diecie, aby zmniejszyć syntezę EC z prekursorów.

źródło: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6139496/

Konopie i kannabinoidy (takie jak tetrahydrokannabinol i kannabidiol) są często używane w celu złagodzenia objawów związanych z układem pokarmowym. Kannabinoidy wpływają na układ odpornościowy, reakcje zapalne, a także funkcje neuromuskularne i sensoryczne narządów trawiennych, w tym trzustki i wątroby. Kannabinoidy mogą powodować hiperemezę i zespół cyklicznego wymiotowania, ale mogą także być stosowane w celu zmniejszenia zapalenia układu pokarmowego, trzustki czy wątroby, a także leczenia zaburzeń motoryki, bólu i zaburzeń czynnościowych. Kannabinoidy aktywują receptory kannabinoidowe, które hamują uwalnianie przekaźników z neuronów presynaptycznych, a także hamują diacyloglicerol lipazę alfa, zapobiegając syntezie endokannabinoidu 2-arachidonoyl glicerolu. Niemniej jednak konieczne są randomizowane badania kliniczne, aby wyjaśnić ich skutki u pacjentów; te związki mogą wywoływać działania niepożądane w centralnym układzie nerwowym (takie jak senność i psychoza) lub u rozwijającego się płodu, gdy są stosowane w celu zwalczania nudności i wymiotów w trakcie ciąży. Terapie oparte na kannabinoidach mogą również maskować objawy i procesy chorobowe, na przykład u pacjentów z chorobami zapalnymi jelit. Ważne jest, aby gastroenterolodzy i hepatolodzy zrozumieli mechanizmy, skutki i ryzyka związane z kannabinoidami.

Roślina konopi, Cannabis sativa, była uprawiana przez ludzi do celów leczniczych i innych od tysiącleci. Cannabis zawiera wiele aktywnych związków, z których najlepiej zbadane to kannabinoidy: ∆9-tetrahydrokannabinol (THC) i kannabidiol (CBD). Cannabis i jej pochodne wpływają na wiele procesów trawiennych poprzez układ endokannabinoidowy. Klinicy spotykają pacjentów, którzy pytają o kannabinoidy w celach trawiennych lub już je stosują. Przeglądamy mechanizmy działania kannabinoidów i ich efekty terapeutyczne (dla wcześniejszych przeglądów, patrz ref. 1), skupiając się na wynikach badań klinicznych, jeśli są dostępne.

Receptory kannabinoidowe w przewodzie pokarmowym THC aktywuje sprzężony z białkiem G receptor kannabinoidowy 1 (CNR1, zwany również CB1) i receptor kannabinoidowy 2 (CNR2, zwany również CB2). Kannabidiol (CBD) jest agonistą CB2. CB1 jest wyrażany w całym przewodzie pokarmowym, głównie w neuronach mięśniówki i podśluzówki, a także w komórkach nie-nerwowych, takich jak komórki nabłonka.2 CB2 jest wyrażany przez komórki zapalne i nabłonkowe, a w mniejszym stopniu przez neurony mięśniówki i podśluzówki.3,4 CB1 jest również wyrażany w mózgu. Endogenne ligandy (endokannabinoidy) obejmują lipidy pochodzenia kwasu arachidonowego: anandamid (AEA) i 2-arachidonoylglicerol (2-AG). Kannabinoidy wpływają na przewód pokarmowy5, na nerwy cholinergiczne, tachykininergiczne lub VIPergic w splotach mięśniówki i podśluzówki; na włókna nerwowe w mięśniach okrężnych i podłużnych; oraz na komórki nabłonka krypt. Kannabinoidy mają pośredni wpływ na komórki mięśni gładkich poprzez ich działanie na neurony.5–7 Dla przeglądu ekspresji CB1 i CB2, patrz ref.8

źródło: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32673642/

Z uwagi na wzrost używania konopi związany z zmianami polityki i obszarami, gdzie dekryminalizacja jest obowiązująca, ważne jest uznawanie potencjalnego wpływu tych substancji na procesy endokrynologiczne. Kannabinoidy wywołują wiele efektów poprzez aktywację układu endokannabinoidowego. Ten system odgrywa rolę w normalnym funkcjonowaniu niemal każdego narządu i składa się z naturalnych endokannabinoidów organizmu, receptorów kannabinoidowych oraz enzymów i procesów regulujących endokannabinoidy. Egzogenne kannabinoidy, takie jak Δ9-tetrahydrokannabinol (THC), są znane z działania poprzez receptory kannabinoidowe typu 1 i 2, a także zostały wykazane, że naśladują sygnalizację endokannabinoidów i wpływają na ekspresję receptorów.

Przegląd ten podsumowuje znane wpływy konopi na funkcję tarczycy, nadnerczy i gonad, a także kontrolę glukozy, lipidy i metabolizm kości, obejmując: zmniejszoną płodność u kobiet, zwiększone ryzyko niekorzystnych wyników ciąży, zmniejszoną liczbę i funkcję plemników, niższe poziomy hormonów tarczycy przy stosowaniu akutnym, stłumienie reakcji na stres przy stosowaniu chronicznym, zwiększone ryzyko prediabetycyzmu, ale niższe ryzyko cukrzycy, sugerowaną poprawę poziomów lipoprotein o dużej gęstości i trójglicerydów, oraz umiarkowane zwiększenie ryzyka złamań. Omawiane są znane właściwości endokannabinoidów, dane dotyczące zwierząt, dane populacyjne, a także możliwe korzyści i obawy związane z używaniem kannabinoidów na funkcję hormonalną. Wzajemne powiązania układu hormonalnego i endokannabinoidowego wskazują na możliwości przyszłych modalności terapeutycznych, co stanowi obszar aktywnych badań.

źródło: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34460075/