niektórzy z nas spożywają marihuanę ze względu na jej wpływ na umysł, podczas gdy inni szukają ulgi w objawach. Ale marihuana nie dałaby nam haju ani nie miałaby niektórych korzyści terapeutycznych, gdyby nasze ciała nie zawierały już systemu biologicznego zdolnego do interakcji z jego aktywnymi związkami chemicznymi, takimi jak THC.
nasz system endokannabinoidowy (ECS) właśnie to robi. Ale nie jest tam tylko po to, abyśmy mogli cieszyć się efektami naszego ulubionego szczepu. Służy on żywotnemu celowi dla naszego zdrowia i dobrego samopoczucia, ponieważ reguluje kluczowe aspekty naszej biologii.
Co to robi i jak to działa?
co to jest układ endokannabinoidowy i co on robi?
System endokannabinoidowy (ECS) to system biologiczny odkryty po raz pierwszy pod koniec lat 80.i na początku lat 90., chociaż wiele pozostaje nieznanych na temat tego systemu dzisiaj.
ECS składa się w dużej mierze z endokannabinoidów, receptorów i enzymów, które uważa się, że pomagają regulować różne funkcje u ludzi, w tym sen, nastrój, pamięć, apetyt, rozmnażanie i odczuwanie bólu. Naukowcy wciąż mają wiele pytań na temat ludzkiego układu endokannabinoidowego i jego funkcjonowania.
homeostaza: Przebywanie w strefie Złotowłosej
aby zrozumieć ludzki układ endokannabinoidowy, warto wiedzieć trochę o jednym z najbardziej podstawowych pojęć w biologii: homeostazie. A najlepszym sposobem na zrozumienie homeostazy jest myślenie o Złotowłosej i trzech niedźwiedziach.
klasyczna bajka ilustruje ideę, że najlepszy wynik często leży gdzieś pośrodku, pomiędzy dwoma skrajnościami. Nie chcemy rzeczy zbyt gorących lub zbyt zimnych, ale w sam raz.
homeostaza jest koncepcją, że większość systemów biologicznych jest aktywnie regulowana, aby utrzymać warunki w wąskim zakresie. Nasze ciała nie chcą, aby temperatura była zbyt gorąca lub zbyt zimna, poziom cukru we krwi był zbyt wysoki lub zbyt niski i tak dalej. Warunki muszą być odpowiednie dla naszych komórek, aby utrzymać optymalną wydajność, a wyjątkowe mechanizmy ewoluowały, aby przyciągnąć je z powrotem do strefy Złotowłosej, jeśli się wyprowadzą.
układ endokannabinoidowy organizmu (ECS) jest niezbędnym układem molekularnym pomagającym utrzymać homeostazę—pomaga komórkom pozostać w strefie Złotowłosej.
kluczowe elementy systemu endokannabinoidowego (ECS)
ze względu na kluczową rolę w homeostazie, ECS jest szeroko rozpowszechniony w całym królestwie zwierząt. Jego kluczowe elementy ewoluowały dawno temu, a ECS można znaleźć u wszystkich gatunków kręgowców.
trzy kluczowe składniki ludzkiego układu endokannabinoidowego to:
- receptory kannabinoidowe znajdujące się na powierzchni komórek
- endokannabinoidy, małe cząsteczki, które aktywują receptory kannabinoidowe
- enzymy metaboliczne, które rozkładają endokannabinoidy po ich użyciu
dlaczego mamy receptory kannabinoidowe i czym są?
receptory kannabinoidowe siedzą na powierzchni komórek i „słuchają” warunków poza komórką. Przekazują informacje o zmieniających się warunkach do wnętrza komórki, rozpoczynając właściwą odpowiedź komórkową.
istnieją dwa główne receptory kannabinoidowe: CB1 i CB2. Nie są to jedyne receptory kannabinoidowe, ale były pierwszymi odkrytymi i pozostają najlepiej zbadanymi.
receptory CB1 są jednym z najliczniejszych typów receptorów w mózgu. Są to receptory, które oddziałują z THC, aby ludzie byli na haju.
receptory CB2 są bardziej obfite poza układem nerwowym, w miejscach takich jak układ odpornościowy. Jednak oba receptory można znaleźć w całym organizmie (Rysunek 1).
Rysunek 1: gdzie znajdują się receptory CB1 i CB2 w organizmie?
receptory CB1 i CB2 są kluczowymi graczami w systemie endokannabinoidowym (ECS). Znajdują się one na powierzchni wielu różnych typów komórek w organizmie. Oba receptory znajdują się w całym organizmie, ale receptory CB1 są bardziej obfite w ośrodkowym układzie nerwowym, w tym na neuronach w mózgu. W przeciwieństwie do tego, receptory CB2 są bardziej obfite poza układem nerwowym, w tym komórkami układu odpornościowego.
czym są endokannabinoidy?
endokannabinoidy to cząsteczki, które, podobnie jak roślinny kannabinoid THC, wiążą się i aktywują receptory kannabinoidowe. Jednak w przeciwieństwie do THC, endokannabinoidy są wytwarzane naturalnie przez komórki w ludzkim ciele („endo „oznacza” wewnątrz”, jak w ciele).
istnieją dwa główne endokannabinoidy: anandamid i 2-AG (ryc. 2). Te endokannabinoidy są wytwarzane z cząsteczek podobnych do tłuszczu w błonach komórkowych i są syntetyzowane na żądanie. Oznacza to, że są one wytwarzane i używane dokładnie wtedy, gdy są potrzebne, a nie pakowane i przechowywane do późniejszego wykorzystania, jak wiele innych cząsteczek biologicznych.
Anandamid. Pochodzący z sanskryckiego słowa „ananda”, które tłumaczy się na” radość”,” błogość „lub” Rozkosz”, anandamid jest czasami nazywany ” cząsteczką błogości.”Bardziej naukowo znany jako N-Arachidonoiloetanoloamina (AEA), ten neuroprzekaźnik kwasów tłuszczowych jest przedmiotem kilku badań naukowych, które próbują określić jego wpływ na ludzi. Uważa się, że anandamid po raz pierwszy zidentyfikowany i nazwany w 1992 roku przez Raphaela Mechoulama, ma wpływ na pamięć roboczą i wczesny rozwój zarodka.
2-AG. 2-ARACHIDONOILOGLICEROL (2-AG) został po raz pierwszy opisany w latach 1994-1995 przez Raphaela Mechoulama i jego ucznia Shimona Ben-Szabata. Chociaż wcześniej był znanym związkiem chemicznym, To właśnie wtedy naukowcy po raz pierwszy dowiedzieli się o jego powinowactwie do receptorów kannabinoidowych. 2-ARACHIDONOILOGLICEROL (2-AG), obecny w dużych stężeniach w ośrodkowym układzie nerwowym, został zidentyfikowany u matek bydła, a także u ludzi.
Rysunek 2: Anandamid i 2-AG to dwa główne endokannabinoidy.
kannabinoidy są klasą cząsteczek charakteryzujących się zdolnością do aktywacji receptorów kannabinoidowych, takich jak CB1 i CB2. Anandamid i 2-AG to dwa główne endokannabinoidy wytwarzane naturalnie w organizmie. THC jest psychoaktywnym kannabinoidem roślinnym wytwarzanym przez konopie indyjskie. Wszystkie trzy z tych kannabinoidów mogą aktywować receptory CB1 i CB2, chociaż każdy z nich ma inną moc dla każdego receptora.
enzymy metaboliczne
trzeci element triady endokannabinoidowej zawiera enzymy metaboliczne, które szybko niszczą endokannabinoidy w ECS po ich użyciu. Dwa duże enzymy to FAAH, który rozkłada anandamid, i MAGL, który rozkłada 2-AG (ryc. 3).
enzymy te zapewniają, że endokannabinoidy są używane, gdy są potrzebne, ale nie dłużej niż to konieczne. Proces ten odróżnia endokannabinoidy od wielu innych sygnałów molekularnych w organizmie, takich jak hormony lub klasyczne neuroprzekaźniki, które mogą utrzymywać się przez wiele sekund lub minut lub być pakowane i przechowywane do późniejszego użycia.
Rysunek 3: FAAH i MAGL są kluczowymi enzymami układu endokannabinoidowego.
enzymy to cząsteczki, które przyspieszają reakcje chemiczne w organizmie, często w celu rozbicia cząsteczek. FAAH i MAGL są kluczowymi graczami w ECS, ponieważ szybko rozkładają endokannabinoidy. FAAH rozkłada anandamid, a MAGL rozkłada 2-AG. Enzymy te bardzo szybko rozkładają endokannabinoidy, ale nie są skuteczne w rozkładaniu kannabinoidów roślinnych, takich jak THC.
te trzy kluczowe elementy układu endokannabinoidowego można znaleźć w prawie każdym głównym układzie organizmu. Kiedy coś wyprowadza komórkę ze strefy Złotowłosej, te trzy filary ECS są często wezwane do przywrócenia rzeczy, utrzymując w ten sposób homeostazę.
ze względu na swoją rolę w przywracaniu rzeczy do fizjologicznej strefy Złotowłosej, ECS często angażuje się tylko wtedy, gdy i gdzie jest to potrzebne. Dr Vincenzo Di Marzo, Dyrektor ds. badań w Instytucie Chemii Biomolekularnej we Włoszech, powiedział nam to w ten sposób:
„Z 'pro-homeostatycznym działaniem ECS’ mamy na myśli, że ten system sygnałów chemicznych zostaje tymczasowo aktywowany w wyniku odchyleń od homeostazy komórkowej. Gdy takie odchylenia nie są fizjologiczne, tymczasowo aktywowany ECS próbuje, w sposób selektywny czasowo i przestrzennie, przywrócić poprzednią sytuację fizjologiczną (homeostazę).”
innymi słowy, system endokannabinoidowy pomaga przywrócić rzeczy do biologicznej strefy Złotowłosej.
poniżej rozważymy przykłady tego, jak ECS pomaga utrzymać homeostazę w dwóch obszarach: wypalanie komórek mózgowych w układzie nerwowym i odpowiedź zapalna układu odpornościowego.
Endokannabinoidowa Regulacja wypalania komórek mózgowych
komórki mózgowe (neurony) komunikują się, wysyłając do siebie sygnały elektrochemiczne. Każdy neuron musi słuchać swoich partnerów, aby zdecydować, czy odpali swój własny sygnał w danym momencie. Neurony nie lubią jednak dostawać zbyt dużo danych wejściowych—istnieje strefa Złotowłosej. Jeśli zostaną przeciążone sygnałami, może to być toksyczne.
tam właśnie pojawiają się endokannabinoidy.
rozważmy uproszczony scenariusz z jednym neuronem słuchającym dwóch innych.
jeden z dwóch wyprowadzających neuronów może stać się nadaktywny i wysłać zbyt wiele sygnałów do neuronu, który nasłuchuje. Kiedy tak się stanie, neuron, który nasłuchuje, będzie wytwarzał endokannabinoidy, w szczególności tam, gdzie jest połączony z neuronem nadaktywnym. Te endokannabinoidy będą podróżować z powrotem do” głośnego ” neuronu, gdzie wiążą się z receptorami CB1, przesyłając sygnał, który nakazuje mu wyciszenie. Powoduje to powrót do strefy Złotowłosej, utrzymując homeostazę (ryc. 4).
Rysunek 4: sygnały Endokannabinoidowe regulują aktywność naszych komórek mózgu.
W normalnych warunkach (w lewym górnym rogu) dana komórka mózgowa (neuron) otrzyma odpowiednią ilość danych od swoich partnerów-nie za dużo, nie za mało. Jednak niektórzy z jej partnerów mogą stać się nadaktywni i wysyłać nadmierną liczbę sygnałów (w prawym górnym rogu). Neuron, który nasłuchuje, wykryje to i uwolni endokannabinoidy, które każą drugiemu neuronowi wyciszyć się (na dole). Ten rodzaj mechanizmu pomaga utrzymać homeostazę, ponieważ pomaga zapobiegać wysyłaniu zbyt wielu sygnałów przez neurony.
jak ilustruje powyższy przykład, endokannabinoidy podróżują do tyłu, dlatego są znane jako sygnały wsteczne. Przez większość czasu przepływ informacji między neuronami odbywa się ściśle w jednym kierunku, od neuronów nadawców, które uwalniają sygnały neuroprzekaźników, do neuronów odbiorczych, które słuchają tych sygnałów. Endokannabinoidy pozwalają neuronom odbiorczym regulować ilość danych wejściowych, które otrzymują, i robią to poprzez wysyłanie sygnałów wstecznych (endokannabinoidów) z powrotem do nadaktywnych neuronów nadawczych.
ale mózg nie jest jedynym organem, który potrzebuje utrzymania homeostazy. Każdy inny układ organizmu, układ trawienny, odpornościowy, ECS itp., musi dokładnie regulować, jak działają jego komórki. Właściwa regulacja ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia przetrwania.
Endokannabinoidowa regulacja stanu zapalnego
stan zapalny jest naturalną reakcją ochronną układu odpornościowego w odpowiedzi na zakażenie lub uszkodzenie fizyczne. Celem zapalenia jest usunięcie patogenów (zarazków) lub uszkodzonej tkanki. Stan zapalny jest wytwarzany przez płyn i komórki odpornościowe poruszające się w obszarze, aby wykonać brudną robotę i przywrócić rzeczy do ich strefy Złotowłosej.
ważne jest, aby stan zapalny był ograniczony do miejsca uszkodzenia i nie utrzymywał się dłużej niż jest to konieczne, co może spowodować uszkodzenie. Przewlekłe stany zapalne i choroby autoimmunologiczne są przykładami nieprawidłowej aktywacji układu odpornościowego. Gdy tak się dzieje, odpowiedź zapalna trwa zbyt długo, co powoduje przewlekłe zapalenie, lub dostaje skierowane w kierunku zdrowych komórek, który jest znany jako autoimmunizacji.
ogólnie rzecz biorąc, endokannabinoidy wydają się tłumić lub ograniczać sygnały zapalne układu odpornościowego. Profesor Prakash Nagarkatti, wiceprezes ds. badań na University of South Carolina, którego laboratorium bada endokannabinoidową regulację odpowiedzi immunologicznych, powiedział nam, jak ulepszanie systemu endokannabinoidowego może być dobrym sposobem leczenia chorób zapalnych.
„większość naszych badań pokazuje, że endokannabinoidy są wytwarzane po aktywacji komórek odpornościowych i mogą pomóc regulować odpowiedź immunologiczną, działając jako środki przeciwzapalne. Tak więc interwencje, które manipulują metabolizmem lub produkcją endokannabinoidów, mogą służyć jako nowy sposób leczenia przeciwko szerokiemu zakresowi chorób zapalnych.”
Po pierwsze, komórki odpornościowe wykrywają obecność bakterii i uwalniają cząsteczki prozapalne, które każą innym komórkom odpornościowym przyjść i dołączyć do walki.
uwalniają się również endokannabinoidy (Rysunek 4), które również sygnalizują innym komórkom odpornościowym o pomoc i prawdopodobnie pomagają ograniczyć odpowiedź zapalną, aby nie była nadmierna. Ściśle regulując stan zapalny, układ odpornościowy może zniszczyć zarazki lub usunąć uszkodzoną tkankę, a następnie zatrzymać. Zapobiega to nadmiernemu zapaleniu, umożliwiając komórkom, a tym samym organizmowi, powrót do strefy Złotowłosej.
Rysunek 5: endokannabinoidy pomagają regulować stan zapalny.
W normalnych warunkach (w lewym górnym rogu) komórki układu odpornościowego patrolują organizm, w gotowości na intruzów, takich jak bakterie. Podczas infekcji bakteryjnej (u góry po prawej) komórki odpornościowe wykrywają obecność bakterii, a następnie uwalniają różne cząsteczki, aby pomóc w ataku obronnym (u dołu). Sygnały te obejmują cząsteczki prozapalne (małe kółka), które pomagają rekrutować więcej komórek odpornościowych do miejsca infekcji. Endokannabinoidy (małe Diamenty) również się uwalniają i prawdopodobnie pomagają regulować wielkość i zakres tej odpowiedzi zapalnej.
inny potencjał terapeutyczny kannabinoidów
chociaż wiele pozostaje do odkrycia na temat systemu endokannabinoidów oraz różnych zastosowań medycznych i potencjału terapeutycznego kannabinoidów, pewne warunki zostały zidentyfikowane jako kluczowe obszary potencjału badawczego. W szczególności kannabinoidy mogą być stosowane w leczeniu:
- ostra i przewlekła choroba nerek
- choroba Alzheimera
- choroby autoimmunologiczne
- choroby układu krążenia
- przewlekłe stany bólowe
przy zwiększonych badaniach lista ta prawdopodobnie znacznie wzrośnie.
jak roślinne kannabinoidy, takie jak THC i CBD, oddziałują z układem endokannabinoidowym?
powodem, dla którego kannabinoidy roślinne mają działanie psychoaktywne i lecznicze w organizmie, jest w dużej mierze to, że mamy układ endokannabinoidowy (ECS), z którym mogą wchodzić w interakcje. Na przykład, THC dostaje wysokie, ponieważ aktywuje receptor CB1 w mózgu. Endokannabinoidy, takie jak anandamid, również aktywują CB1.
więc dlaczego nie jesteśmy ciągle na haju?
kilka ważnych powodów. Po pierwsze, THC nie oddziałuje z receptorami CB1 w dokładnie taki sam sposób, jak naturalne endokannabinoidy organizmu. Po drugie, enzymy metaboliczne, które szybko rozkładają endokannabinoidy, takie jak anandamid, nie działają na THC, więc THC utrzymuje się znacznie dłużej.
ważne jest, aby pamiętać, że cząsteczki takie jak kannabinoidy i inne neuroprzekaźniki rzadko oddziałują tylko z jednym typem receptora; często oddziałują z wieloma. Roślinny kannabinoid CBD ładnie to ilustruje, ponieważ współdziała z wieloma typami receptorów w mózgu.
tak więc podczas gdy kannabinoidy roślinne mogą aktywować te same receptory kannabinoidowe, co endokannabinoidy, prawdopodobnie będą oddziaływać z kilkoma innymi receptorami i dlatego mają wyraźne efekty.
CBD jest również interesujący, ponieważ może wpływać na ogólny poziom endokannabinoidów w mózgu, zwany „tonem endokannabinoidowym.”CBD hamuje enzym FAAH, który rozkłada anandamid. W ten sposób CBD może zwiększyć poziom anandamidu, zapobiegając rozpadowi FAAH. Wykazano, że hamowanie enzymu FAAH jest użyteczną strategią leczenia zaburzeń lękowych, a niektóre właściwości przeciwlękowe CBD mogą wynikać z jego zdolności do hamowania tego enzymu, a tym samym zwiększenia napięcia endokannabinoidowego.
Podsumowanie systemu endokannabinoidowego
System endokannabinoidowy (ECS), składający się z receptorów kannabinoidowych, cząsteczek endokannabinoidowych i ich enzymów metabolicznych, jest kluczowym układem molekularnym, którego organizm używa do utrzymania homeostazy. Ze względu na istotną rolę w zapewnieniu, że komórki i systemy pozostają w fizjologicznej strefie Złotowłosej, ECS jest ściśle regulowany; jest wdrażany dokładnie wtedy i tam, gdzie jest potrzebny. Nie oznacza to jednak, że aktywacja ECS, poprzez spożycie marihuany lub w jakikolwiek inny sposób, zawsze sprawi, że wszystko będzie dobrze.
jak każdy inny złożony system biologiczny, ECS może pójść nie tak. „Jeśli odchylenie od fizjologicznej homeostazy jest przedłużone z powodu czynników zewnętrznych lub przewlekłych stanów patologicznych, ECS może stracić swój selektywny czasowo i przestrzennie sposób działania i zacząć oddziaływać na niewłaściwe komórki”, wyjaśnia dr Di Marzo. „W takich przypadkach ECS, zamiast być korzystne, może rzeczywiście przyczynić się do progresji choroby.”
ważne jest, aby pamiętać, że aktywacja ECS, poprzez spożycie marihuany lub w jakikolwiek inny sposób, nie jest lekarstwem na wszystko. Jak większość biologii, jest skomplikowana.
poprzez zrozumienie biologicznej Zasady Złotowłosej (homeostazy) i jak ECS ilustruje to na poziomie komórkowym, możemy głębiej docenić, dlaczego mamy ECS na początku i jak różne terapie oparte na konopiach indyjskich mogą faktycznie działać. Obecność i krytyczne funkcje ECS w wielu systemach organizmu, w tym w układzie nerwowym i odpornościowym, wyjaśnia, dlaczego tak wiele różnych dolegliwości i stanów chorobowych reaguje na interwencje oparte na konopiach indyjskich.
- Gunduz-cinar O, Hill MN, Mcewen BS, Holmes A. Amygdala FAAH and anandamide: pośredniczy w ochronie i regeneracji po stresie. Trendy Pharmacol Sci. 2013;34(11):637-44.
- Ligresti a, de petrocellis L, di marzo V. od Fitokannabinoidów do receptorów kannabinoidowych i endokannabinoidów: plejotropowe funkcje fizjologiczne i patologiczne poprzez złożoną farmakologię. Physiol Rev. 2016;96(4):1593-659.
- Nagarkatti P, Pandey R, Rieder SA, Hegde VL, Nagarkatti M. kannabinoidy jako nowe leki przeciwzapalne. Future Med Chem. 2009;1(7):1333-49.
- Pertwee RG. Zróżnicowana farmakologia receptora CB1 i CB2 trzech roślinnych kannabinoidów: delta9-tetrahydrokannabinol, kanabidiol i delta9-tetrahydrokannabiwaryna. Br J Pharmacol. 2008;153(2):199-215.
- Wilson Ri, Nicoll RA. Sygnalizacja endokannabinoidowa w mózgu. Nauka. 2002;296(5568):678-82.
- Zlebnik NE, Cheer JF. Poza receptorem CB1: czy kanabidiol jest odpowiedzią na zaburzenia motywacji? Annu Rev Neurosci. 2016;39:1-17.