Endokanabinoidi se tako kot kanabinoidni receptorji tvorijo v človeškem telesu in skrbijo za njihovo aktivacijo. So endogeni agonisti kanabinoidnih receptorjev CB1 in CB2, ki nastajajo v tkivih vretenčarjev. Kemijsko so derivati arahidonske kisline, in sicer so lahko amidi, estri ali etri z dolgimi nenasičenimi maščobnimi kislinami. Ker so hidrofobne molekule, ne potujejo na daljše razdalje po telesu in zato delujejo le v bližini mesta sinteze. Najbolj preučena predstavnika endokanabinoidov sta arahidoniletanolamid (anandamid, AEA) in 2-arahidonilglicerol (2-AG), ki nastajata v telesu po potrebi in se praviloma ne shranjujeta v zalogah. Pred kratkim so to hipotezo ovrgli, saj se je anandamid kopičil v nekaterih celicah. Ostali predstavniki endokanabionoidov so: 2-arahidonilgliceril eter (noladin), O-arahidoniletanolamin (virodhamin), N-arahidonildopamin in ostali. Kemijske strukture glavnih endogenih ligandov za kanabinoidne receptorje, THC in primer inverznega agonista so prikazani na Sliki 1.
Slika 1:
Ligandi kanabinoidnih receptorjev: anandamid in 2-arahidonilglicerol sta endogena agonista, Δ9-tetrahidrokanabinol je agonist iz konoplje in rimonabant je sintetski inverzni agonist receptorjev CB1.
Sinteza endokanabinoidov poteka po več vzporednih poteh, pri katerih so udeleženi različni encimi (fosfolipaza D, fosfolipaza C, α,β, hidrolaza 4 in različne fosfataze), kot je prikazano na Sliki 2. Izhodna snov je N-arahidonilfosfatidil etanolamin, ki je membranski fosfolipid. Tudi razgradnja poteka po več poteh: s pomočjo hidrolaze amidov maščobnih kislin (FAAH,Fatty Acid Amide-Hydrolase), ciklooksigenaze 2 (COX2) idr.
Slika 2:
Shematski prikaz sinteze in presnove endokanabinoidov v sinapsi. CB1, kanabinoidni receptor 1; FAAH, amidna hidrolaza; NAPE, N-arahidonoilfosfatidiletanolamin; PE, fosfatidiletanolamin; PC, fosfolipaza C; PD, fosfolipaza D; DAG , diacilglicerol-lipaza; FABP,
vezavni protein za maščobne kisline; AEA, arahidoniletanolamid; 2-AG , 2-arahidonilglicerol; ER, endoplazmatski retikulum.
Vloga endokanabinoidov v fizioloških procesih
Endokanabinoidi v širšem smislu delujejo kot nevromodulatorji in imunomodulatorji. Vpleteni so v naslednje fiziološke procese:
- nastajanje bolečine;
- kognitivni procesi, tvorjenje spomina in nevroplastičnost;
- motorična aktivnost;
- endokrine funkcije, uravnavanje apetita;
- nadzor temperature in srčnega utripa;
- slabost in bruhanje;
- očesni tlak;
- vnetje;
- imunski sistem (prepoznavanje antigenov)
Endokanabinoidi so znotrajcelični lipidni prenašalci signalov med bližnjimi celicami, npr. nevronoma v sinapsi. Kot lipofilne molekule niso shranjeni v znotraj celičnih veziklih, temveč postanejo po sintezi del celične membrane. Za njih je značilno, da igrajo vlogo pri retrogradnem signaliziranju med nevroni. To pomeni, da signal namesto v smeri iz presinaptičnega nevrona do postsinaptičnega nevrona potuje v obratni smeri (Slika 3). V sinaptično špranjo se sprostijo iz postsinaptičnega nevrona in delujejo na presinaptične živčne končiče. Aktivacija kanabinoidnih receptorjev na presinaptičnem nevronu za kratek čas zavre sproščanje ostalih živčnih prenašalcev. Končni učinek pa je odvisen od tipa nevrona, ki ga je endokanabinoid zavrl; npr. zaviranje sproščanja ekscitirajočih prenašalcev (glutamat) vodi do zaviranja ekscitabilnosti nevrona; medtem ko zaviranje sproščanja inhibicijskih prenašalcev (γ- aminomaslena kislina–GABA) vodi do povečanja ekscitabilnosti.
Slika 3:
Shematični prikaz delovanja endokanabinoidov v sinapsi in retrogradna modulacija sproščanja nevrotransmitorjev (glutamat, GABA). AEA, arahidoniletanolamid; 2-AG , 2-arahidonilglicerol.
Endogeni kanabinoidni receptorji
Endokanabinoidi delujejo preko vezave na podtipa kanabinoidnih receptorjev CB1 in CB2, ki sta sklopljena s proteinom G. Prvi dokaz za obstoj kanabinoidnih receptorjev je bila ugotovitev, da THC zavira encim adenilat-ciklazo, čemur so sledile vezavne študije z uporabo radioligandov. Prvi kanabinoidni receptor CB1 so klonirali leta 1990 iz podganjih možganov, drugi kanabinoidni receptor CB2 pa leta 1993 iz človeških celic promielocitne levkemije HL-60. Receptorja CB1 in CB2 imata le 44 % identičnosti zaporedja aminokislin, vendar imata večjo podobnost na ravni njunih vezalnih domen (68 % identičnost zaporedij), zato nekateri ligandi ne razlikujejo med vezavo na receptorje CB1 in CB2. Zanimivo je tudi, da ima humani receptor CB1 precejšnjo konzervativnost zaporedja oz. visoko enakost z drugimi živalskimi vrstami (100 % opica, 97 % podgana, 97 % miš).
Kanabinoidni receptorji CB1
Porazdelitev receptorjev CB1 je dobro preučena na ravni možganov. Izraženi so predvsem v hipokampusu, kortikalnih področjih velikih možganov, malih možganih in bazalnih ganglijih. Ta porazdelitev v možganih se dobro ujema z znanimi farmakodinamičnimi učinki kanabinoidov na spomin, kognitivne sposobnosti, bolečino in gibanje. V možganskem deblu, podaljšani hrbtenjači in talamusu je nizka gostota receptorjev CB1. To tudi razloži, zakaj kanabinoidi ne povzročajo smrtno nevarnih učinkov na vitalne fiziološke funkcije v primerih zaužitja izjemno visokih odmerkov kanabinoidov. Receptor CB1 se izraža tudi zunaj osrednjega živčevja, in sicer v modih, presinaptično na simpatičnih živčnih končičih, črevesju, jetrih, v nadledvični žlezi, srcu, žilnem endotelu, pljučih, prostati, kostnem mozgu, priželjcu, vranici in tonzilah.
Kanabinoidni receptorji CB2
Receptorji CB2 so v primerjavi z receptorji CB1 izraženi predvsem na imunskih celicah in sodelujejo v modulaciji delovanja imunskega sistema. Zlasti veliko receptorjev CB2 je izraženih na limfocitih B in celicah naravnih ubijalkah (NK). Receptorje CB2 so odkrili tudi v velikih možganih in v možganskem deblu. Receptorji CB2 igrajo poleg modulacije bolečine pomembno vlogo pri delovanju imunskega sistema in vnetnih procesih. Na različnih živalskih modelih, kot so npr. modeli taktilne in toplotne alodinije ter mehanske in toplotne hiperalgezije, so pokazali, da aktivacija receptorjev CB2 zmanjšuje nocicepcijo. Prav tako imajo vlogo pri moduliranju nevropatske bolečine.
Ostali kanabinoidni receptorji – receptorji TRPV1, receptorji GPR55
Vezavna mesta za kanabinoide in njihova biološka aktivnost so ohranjena tudi na živalskih modelih z izbitim genom za receptorje CB1 in CB2; tako so postopoma odkrili ostale (ne-CB1/CB2) receptorje, na katere delujejo endokanabinoidi. Receptorji TRVP1 so vpleteni v uravnavanje telesne temperature in prenos bolečinskih signalov. Receptor GPR55 ima 13-odstotno homologijo z receptorjem CB1 in 14-odstotno homologijo z receptorjem CB2. Nahaja se v možganih, jetrih, vranici, žilnem sistemu, črevesju, tkivih ploda in posteljici – nekateri ga uvrščajo kot resnega kandidata za poimenovanje receptor CB3. Pregled učinkov kanabinoidov glede na receptorje, ki jih posredujejo, je prikazan v Tabeli 1.
Tabela 1:
Učinki, ki jih posredujejo kanabinoidni receptorji.
Endokanabinoidi in njihova modulacija
Encimi, vpleteni v sintezo endokanabinoidov, membranski prenašalci in encimi, vpleteni v presnovo endokanabinoidov, so potencialne farmakološke tarče za modulacijo aktivnosti endokanabinoidnega sistema; težavo pri tem povzroča že omenjena raznolikost poti za sintezo in razgradnjo endokanabinoidov. Takšna modulacija se dogaja tudi endogeno, npr. z hkratnim sproščanjem derivatov endogenih maščobnih kislin, kot npr. palmitoiletanolamida in oleamida, ki stopnjujeta učinke anandamida oz. 2-linoleilglicerola in 2-palmitoilglicerola, ki stopnjujeta učinke arahidonilglicerola. Na tak način sproščene maščobne kisline inhibirajo presnovne encime, npr. FAAH, hkrati pa povečujejo občutljivost receptorjev CB1 ali vaniloidnih receptorjev preko alosteričnih mehanizmov. Inhibitorje FAAH že klinično preizkušajo.
Viri:
- http://www.dlib.si/stream/URN:NBN:SI:DOC-KYQQTGWH/08a52892-59b7-40b8-9da3-6a9b38f289d8/PDF