Endokannabinoidit

1. Endokannabinoidit

2. Historia

3. Tunnetut endokannabinoidireseptorit • Esiintyvät deuterostomeilla (nilviäisistä nisäkkäisiin) • Tunnistettu kaksi pääasiallista tyyppiä: CB1 (1990) ja CB2 (1993), ensimmäisestä splice variantti (CB1a) jolla ei ole erityistä farmakologista toimintoa ja sen ekspressio on heikko • CB1 nisäkkäillä hyvin samankaltainen, esim. ihmisen ja rotan reseptorien nukleotidisekvenssit ovat 90 % identtisiä, ihmisen ja hiiren 91 % identtisiä ja rotan ja hiiren 96 % identtisiä • CB2:lla suurempia lajien välisiä eroja, esim. ihmisen ja hiiren reseptorit 86 % identtisiä. Erot ilmeisesti N-terminaalisessa solunulkoisessa alueessa • Lisäksi non-kannabinoidireseptoreita (CBn), joiden toimintaa tai spesifisiä ligandeja ei tunneta

4. CB -reseptoreiden vaikutukset solun toimintaan lyhyesti • Molemmat Gi/o-proteiinikytkettyjä reseptoreita (7-TM reseptoreita), inhiboivat mm. adenylaattisyklaasia (cAMP↓) ja aktivoivat mm. MAPK-reitin,PLC –proteiiniin (IP3+DAG ↑) ja PKC:n • Kytkeytyneet lukuisiin Ca2+ ja K+ -ionikanaviin hyperpolarisoivin seurauksin • Voivat sulkea arakinoidihapon välityksellä 5-HT3 ionikanavareseptorin ja aktivoida PKC:n

5. CB1 • Löytyy sekä keskushermostosta, että perifeerisissä kudoksista: aivolisäkkeestä, lukuisista hermopäätteistä ympäri aivoja, immuunisoluista, lisääntymiselimistä, ruuansulatuskanavan kudoksista, sydämestä, keuhkoista, virtsarakosta ja lisämunuaisista • Signaalimodulaattori: estää lukuisten välittäjäaineiden vapautumista, joihin kuuluu asetyylikoliini, dopamiini, noradrenaliini, serotoniini, GABA, glutamaatti ja aspartaatti • Aktivointi aiheuttaa mm. paikallista vasodilataatiota (hypotensio), kognitiivisten kykyjen, lyhytmuistin ja keskittymisen heikentymistä, hypotermiaa, euforiaa ja kivuntunnottomuutta, sekä muuttaa motoristen toimintojen säätelyä (aiheuttaen mahdollisesti katalepsiaa) • Pääasialliset endogeeniset ligandit ovat anandamidi (Ki: 89 nM, suhteellinen tehokkuus: ++++) ja 2-arakidonoyyliglyseroli (2-AG, 58 nM, ++++)

6. CB2 (ja CB1) • Reseptoreita löytyy lähinnä aivojen mikrogliasoluista, immuunijärjestelmän kudoksista sekä immuunisoluista (B solut > natural killer (NK) solut > monosyytit > neutrofiilit > CD8 leukosyytit > CD4 leukosyytit) • Immunomoduloija: liittyy proinflammatorisen sytokiinien vapauttamisen estämiseen ja anti-inflammatorisen sytokiinien vapauttamiseen immuunisoluista • Aktivointi vaikuttaa mm. alla listattuihin tapahtumiin ja poistaa neuropaattisia kipuja sekä vähentää haiman b-solujen insuliinin eritystä • Samat ligandit kuin CB1 :llä (371/145 nM, +/++) Mf: makrofagi, Ma: mast solut

7. Sijoittuminen aivoissa • CB1 reseptoreita (CB2 vaikea havaita) esiintyy mm. isoaivojen kuorikerroksessa (kognitiiviset toiminnot), hippokampuksessa (muisti ja keskittyminen), substantia nigra pars reticulatassa (SNr), globus palliduksessa(GB) ja pikkuaivoissa (vaikutukset motoriikkaan) • Esiintyvät useimmilla alueilla yhdessä opiaattireseptoreitten kanssa (oikean-puoleisessa kuvassa punaiset alueet), poikkeuksena mielihyvän tuottoon sekä sydämen ja keuhkojen toimintaan liittyvät alueet. Esiintyy osassa substanssi (neuropeptidi) P-positiivisia neuroneita, jotka vaikuttavat mm. pahoinvointiin. Eniten CB1 reseptoreita löytyy presynaptisesti inhibitorisista synapseista

8. Synaptinen sijoittuminen • EMT = endokannabinoidi membraani transportteri • MAGL = monoasyyliglyseroli lipaasi • DAGL = sn-1-selektiivinen diasyyliglyseroli lipaasi • PLC = fosfolipaasi C • FAAH = rasvahappoamidi hydrolaasi • PE = fosfatidyylietanoliamiini • NAPE = N-arakidonoyyli fosfatidyylietanoliamiini • NAT = N-asyylitransferaasi

9. CB-R:ien yleiset solun sisäiset vaikutukset ja endokannabinoidien tuoton induktio • Solun ”rauhoittajia”, estävät yliaktivaatiota katkaisten toimintaa kiihdyttäviä signaalikaskadeita, jotka yleensä aiheuttavat/aiheutuvat solun depolarisaatiota/-sta • Reseptoreiden aktivaatio pulssimaista, tapahtuu endokannabinoidien avulla, jotka valmistetaan ”käskystä” (ei valmiita solun sisäisiä varastoja) Ca2+ riippuvaisella tavalla. Induktio voi tapahtua myös aktivoitujen metabotrooppisten glutamaattireseptoreiden ja asetyylikolinergisten muskariinireseptoreiden kautta • Indusoidut endokannabinoidit vaikuttavat paikallisesti (auto- ja parakriininen signallointi), yleisimpänä tehtävänä hermostossa on retrogradinen signallointi

10. Endogeeniset ligandit • Lisäksi N-arakidonoyyli-L-seriini (ARA-S), joka valmistunee yhdessä anandamidin kanssa. Heikko CB1,CB2 ja TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1) agonisti • Ligandien yleisrunkona on 20-hiilinen monityydyttymätön rasvahappo (arakidonihappo), jonka karbonyyliryhmään on liittynyt aktiivinen ryhmä

11. Endokannabinoidien synteesi tarkemmin

12. Endokannabinoidit liittyvät psykomotoristen liikkeitten suoritukseen, muistiin, oppimiseen, ajatteluun, neuroendokriiniseen eritykseen, ruokahaluun, kivun tuntemiseen, pahoinvointiin, sekä kehon lämpötilan ja immuunisysteemin säätelyyn • Vaikutusajat ~5 – 30 sek inhibitorisissa synapseissa • Inhiboivat mm. N and P/Q-tyypin Ca2+ kanavia sekä D-tyypin K+ kanavia ja aktivoivat mm. A-tyypin sekä sisään ohjaavia K+ kanavia. Osa ionikanavavaikutuksista välittyy suoraan ilman reseptoreitten myötävaikutusta  osa kannabinoidien vaikutuksista ei liity mitenkään kannabinoidireseptoreihin! • Aiheuttavat presynaptista välittäjäaineinhibitiota (negatiivinen feedback), lyhytaikaista assosiatiivista synaptista plastisuutta (työmuistin ja symbolisen käsittelykyvyn perusta) ja verenpaineen alentumista useilla erilaisilla tavoilla (verisuonten laajentuminen, sydämen supistuskyvyn ja pulssin alentuminen) • Lyhentävät pitkäaikaisia muutoksia solujen varauksissa ja hidastavat aivojen yleistä sähköistä toimintataajuutta (beeta-taajuudesta alfa-taajuuteen) • Estävät eksitotoksisuutta, epilepsiakohtaukset, pahoinvointia ja kroonisia neuropaattisia kivun tuntemuksia, ehkä myös (in vitro tutkimusten mukaan) fagosytoosia, solujen levittäytymistä ja vasta-aineitten esitystä

13. ’Ananda’midi • ”ananda” on sanskiittiä, sen englannin kielinen vastine on ”bliss” • Tunnetuin endokannabinoidi, vaikutukset CB reseptoreihin D9-THC:ia vastaavat (CB1: 40,7 nM, +++; CB2: 36,4 nM, +) • Sitoutuu CB reseptoreitten lisäksi ainakin inhiboivasti asetyylikolinergiseen a7-nikotiinireseptoriin ja 5-HT3- reseptoreihin ja voimistaa glutamanergisen NMDA reseptoreiden aktivaatiota. T-tyypin Ca2+- ja TRPV1 kanaviin vaikutus on päinvastainen, ”voltage-gated” ja ”background” K+ kanaviin vaikutus on inhibitorinen • Syntetisoidaan neuroneissa ja gliasoluissa erilaisten mekanismien kautta • Estää selektiivisesti rintasyöpäsolujen kulkeutumista ja kiinnittymistä CB1 aktivaation kautta

14. Muutama sairaus, johon kannabinoideilla on positiivinen vaikutus