ЯК ВІДКРИВАЛИ ЕКС: Ч.1

Пропонуємо вашій увазі переклад цікавої, досить простої для сприйняття та послідовної статті Martin A. Lee, засновника та директора американсько просвітницької ініціативи projectcbd.org. Мартін також є автором кількох книг – “Димові сигнали: соціальна історія марихуани – медичні, рекреаційні та наукові аспекти” / “Smoke Signals: A Social History of Marijuana–Medical, Recreational and Scientific”, яка отримала визнання від американської ботанічної спільноти. High Times називає його одним із 100 найбільш впливових людей у канабісній індустрії. 

 ͟П͟е͟р͟е͟д͟м͟о͟в͟а͟:͟ ͟Р͟о͟с͟л͟и͟н͟а͟-͟в͟ч͟и͟т͟е͟л͟ь͟
Стародавні люди, налаштовані на екологічні тонкощі, називали певні рослини та гриби, що змінюють свідомість, вчителями. 

Чому ж навчив людство канабіс?

Задовго до виникнення писемності, канабіс займав чільне місце у шаманських традиціях багатьох культур, які знайшли застосування практично для кожної частини рослини. Стебло забезпечувало волокна для мотузок і тканини; насіння, багате джерело білка та незамінних жирних кислот, вживалось у їжу; а коріння та смолисті верхівки квітів використовували в лікарських та ритуальних препаратах.

Що пояснює широку привабливість рослини канабіс? Наукові зусилля щодо встановлення психоактивних інгредієнтів, які викликають легку ейфорію, що так до вподоби любителям канабісу, розпочалися в 19 столітті. Але дослідники були загнані у кут складним, ліпофільним (маслянистим) характером рослини, який вимагав досконалої технології для вивчення та аналізу. 

Ключовим поворотним моментом у сучасних дослідженнях канабісу став 1964 рік, коли ізраїльські вчені Рафаель Мешулам та Єхієль Гаоні виділили та визначили тетрагідроканабінол (ТГК) як головний чинник ейфоричного ефекту. Мешулам також з’ясував хімічну структуру кількох інших компонентів канабісу, включаючи канабідіол (КБД), загадкову непсихоактивну молекулу. Він назвав ці унікальні ботанічні сполуки «канабіноїдами» і назвав рослину «фармакологічною скарбницею».

Розмови про ТГК, бджолину царицю канабіноїдної фармакології, стали головним поштовхом для вчених, які прагнули зрозуміти, яким саме чином канабіс провокує психоактивні ефекти. Що відбувається в мозку, що змушує людей відчувати ейфорію? Або голод? Або спокій? Або трохи менше бути обтяженими життєвими труднощами? Дослідження на тваринах, зосереджені на ТГК, забезпечили фундамент для дослідження механізму його дії на молекулярному рівні. Ще чверть століття пройде, перш ніж канабіс, рослина-вчитель, приведе дослідників до одного з великих наукових відкриттів усіх часів (насправді, серії відкриттів), які розкрили існування та внутрішню роботу захисної, поширеної по всьому тілу регуляторної системи, що активується канабіноїдними сполуками. 
 
 ͟Х͟р͟о͟н͟о͟л͟о͟г͟і͟я͟ ͟в͟і͟д͟к͟р͟и͟т͟т͟я͟ ͟е͟н͟д͟о͟к͟а͟н͟а͟б͟і͟н͟о͟ї͟д͟і͟в͟
 ͟1͟9͟8͟8͟:͟ ͟Р͟е͟ц͟е͟п͟т͟о͟р͟ ͟C͟B͟1͟
 
Великий прорив стався в 1988 році, коли вчені з медичної школи університету Сент-Луїса визначили, що в мозку щура є рецепторні ділянки – спеціалізовані білкові молекули, вбудовані в клітинні мембрани – які активуються ТГК. Спочатку ідентифікований професором Еллін Хоулетт та її аспірантом Вільямом Дивейном та клонований через два роки, цей канабіноїдний рецептор, який отримав назву “CB1”, виявився набагато рясно присутнім у мозку ссавців, ніж будь-який інший G-білокспряжений рецептор (GPCR).

Майже половина всіх фармацевтичних препаратів, затверджених США, націлена на GPCR, які складають суперсімейство з понад 800 різних людських рецепторів, які мають однакову основну структуру білка – сотні амінокислот, згуртованих разом у зім’ятому ланцюжку, що сім разів перетинає клітинну мембрану. Рецептори CB1 зосереджені в мозку ссавців та центральній нервовій системі. Подальші дослідження показали, що рецептори CB1 також в меншій мірі присутні в кишечнику, шкірі та різних внутрішніх органах. Усі тварини зі спинним мозком (і навіть простіші  –  аж до прадавньої асцидії) мають рецептори CB1.

Сигналізація CB1 виявляється критичною для регулювання численних фізіологічних процесів, включаючи реакцію організму на стрес і те, як ми відчуваємо біль.

Відкриття рецептора CB1 мало величезне значення для майже кожної галузі медичної науки. Це відкрило шлюзи дослідження нашої природньої канабіноїдної біології. Чому в нас є рецептори, здатні реагувати на рослинні канабіноїди, такі як ТГК? Вчені зрозуміли, що повинна існувати ендогенна сполука, схожа на ТГК, так би мовити, наш “внутрішній канабіс”, що сигналізує за допомогою цих рецепторів. Розпочався пошук внутрішнього тригеру CB1.
 
 ͟1͟9͟9͟2͟:͟ ͟А͟н͟а͟н͟д͟а͟м͟і͟д͟

Тепер познайомимось з N-арахідоноїлетаноламіном, першим ендогенним канабіноїдним нейромедіатором, визначений вченими. (Нейромедіатор – це хімічна речовина, яку нервові клітини використовують для передачі сигналів іншим нейронам.) У 1992 р. тріо дослідників Єврейського університету в Єрусалимі – Рафаель Мешулам, Вільям Дивейн і Люмір Ханус – виділили новий ліпідний нейромедіатор, який зв’язується з рецептором CB1 в тканині мозку свиней. Вони назвали його “анандамідом”, що на санскриті означає “благословення”, слово, що викликає думки про зміну настрою.

Хоча анандамід і ТГК не мають однакової молекулярної структури, вони поводяться аналогічно, коли вони зв’язуються з рецептором CB1 – дещо як ключ, що підходить до замку. Анандамід, ендоканабіноїд, і ТГК, фітоканабіноїд, оба є сигнальними молекулами (лігандами), які включають CB1, ініціюючи каскад змін усередині клітин, регулюючи дивовижний діапазон фізіологічних функцій, включаючи апетит, перепади настрою, обмін глюкози, сприйняття болю і навіть родючість. Високий рівень анандаміду має вирішальне значення для овуляції, а коливання рівня анандаміду під час гестаційного циклу може впливати на розвиток плода.

Клітини створюють анандамід “на вимогу”, коли наші органи потребують врівноваження стану під час стресових подій. Подальші дослідження показали, що фізичні вправи підвищують рівень анандаміду, в результаті чого, наприклад, бігуни відчувають стан ейфорії. Зв’язуючись з CB1, анандамід також захищає нейрони та полегшує нейрогенез, створення нових клітин мозку у дорослих ссавців. Кожна тварина з нервовою системою виробляє анандамід.
 
 ͟1͟9͟9͟3͟ ͟р͟і͟к͟:͟ ͟р͟е͟ц͟е͟п͟т͟о͟р͟ ͟C͟B͟-͟2͟

 Вчені виділили другий тип канабіноїдних рецепторів – “CB2”, який присутній у імунній системі, периферичній нервовій системі, метаболічній тканині та у багатьох внутрішніх органах. 

Перше повідомлення з’явилося в журналі Nature у 1993 році,і  це відкриття пролило нове світло на те, як канабіноїдна сигналізація регулює запалення і чому терапія канабіноїдами може бути корисним лікуванням для ряда аутоімунних захворювань. Порушення сигналізації рецепторів CB2 пов’язується з метаболічним синдромом, периферичною нейропатією, стійкістю до інсуліну, захворюваннями печінки та іншими запальними станами.

Рецептори CB2 є у всіх імунних клітинах, включаючи мікроглію та астроцити, які модулюють імунну функцію в мозку. 
Здебільшого, рецептори CB2 експресуються набагато менше, ніж CB1 в центральній нервовій системі. Але рівні CB2 значно зростають регулюється у відповідь на травми мозку або нейродегенеративний стан, такий як хвороба Альцгеймера або розсіяний склероз.

ТГК стимулює обидва типи канабіноїдних рецепторів. Однак, коли ТГК зв’язується з CB2, це не викликає легкої ейфорії, через яку канабіс відомий, оскільки рецептори CB2 не зосереджені в мозку (більшість з них – прим. НаукаКанабісу). А-от зв’язування ТГК з CB1, рецептором, рясно присутнім у центральній нервовій системі, викликає ейфорію. Отже, дослідники орієнтуються на оздоровлення без ейфорії, розробляючи препарати, що стимулюють саме рецептор CB2, минаючи при цьому CB1. Але анандамід, ендоканабіноїд, який зв’язується з CB1, насправді має дуже малу спорідненість з CB2 – це означає, що організм повинен виробляти ще іншу природну сполуку, ендогенний ліганд, який активує рецептори CB2.
 
 ͟1͟9͟9͟5͟:͟ ͟2͟-͟A͟G͟

 Доктор Мешулам та його команда, а також японські вчені, в 1995 році виявили в тканинах кишок собак 2-Арахідоноїлгліцерол, коротко 2-АГ, ідентифікований як ендоканабіноїд. 

У порівнянні з анандамідом, 2-АГ виявився більш потужним, більш домінуючим і ширше вираженим у всьому тілі. Рівень 2-АГ в людському мозку приблизно в 170 разів вищий, ніж анандаміду, і 2-АГ ефективно пов’язується з обома канабіноїдними рецепторами, CB1 та CB2.

 Анандамід і 2-АГ – це ліпідні нейромедіатори, які передають сигнал по всьому мозку та тілу, щоб допомогти підтримувати внутрішній гомеостаз серед безлічі постійних змін середовища. Будучи основним ендогенним лігандом як для CB1, так і для CB2, 2-АГ відіграє головну роль у регуляції імунної функції. Він знижує експресію протизапальних цитокінів і стримує надактивні імунні клітини. Рівні 2-АГ в мозку зростають після травми голови або інсульту.

 Як і анандамід, 2-АГ бере участь у модулюванні широкого спектру психічних та фізіологічних процесів. Хоча вони багато в чому схожі та взаємодоповнюють один одного, існують специфічні функціональні відмінності між двома ендоканабіноїдами. Анандамід та 2-АГ захищають клітини від окисного пошкодження, і обидві сполуки є адаптивними у відповідь на стрес – але у різний спосіб. І вони створюються та деактивуються різними метаболічними ферментами.
 
 ͟1͟9͟9͟7͟:͟ ͟м͟е͟т͟а͟б͟о͟л͟і͟ч͟н͟і͟ ͟ф͟е͟р͟м͟е͟н͟т͟и͟ ͟-͟ ͟F͟A͟A͟H͟ ͟т͟а͟ ͟M͟A͟G͟L͟

 Ендоканабіноїди народжуються і розщеплюються різними біосинтетичними та катаболічними ферментами. Завдяки цим метаболічним ферментам ендоканабіноїди виробляються при необхідності, а потім руйнуються після того, як вони виконують своє призначення. Анандамід розщеплюється FAAH [fatty acid amide hydrolase, амідною гідролазою жирних кислот], тоді як 2-АГ деактивується головним чином MAGL [моноацилгліцериновою ліпазою]. Молекулярну структуру FAAH характеризував Бен Краватт в Науково-дослідному інституті Скриппса в 1996 році, а наступного року італійські вчені визначили MAGL як ключовий деградуючий фермент для 2-AG.

 Метаболічні ферменти регулюють ендоканабіноїдну активність, контролюючи рівень анандаміду та 2-AG. Оскільки анандамід та 2-AG руйнуються досить швидко, блокування їх ферментативного метаболізму – шляхом інгібування FAAH або MAGL – може підвищити рівень ендоканабіноїдів та розширити сигналізацію канабіноїдних рецепторів, що зумовлює нейропротекторні переваги. Варіації генів, що кодують FAAH та MAGL, пов’язують з різними впливом на здоров’я; занадто багато будь-якого ферменту може виснажувати ендоканабіноїдний тонус, в результаті чого деякі мають те, що називають «слабкою конституцією».

 Клонування FAAH та MAGL ознаменувало десятиліття з моменту значного відкриття рецептора CB1, яке дало поштовх розвитку науки про канабіноїди. Два підтипи канабіноїдних рецепторів, поряд з анандамідом, 2-AG та їх біосинтетичними та деградаційними ферментами, склали основні компоненти канонічної або “класичної” ендоканабіноїдної системи, яка модулює більшість біологічних функцій. Ендоканабіноїдна система відіграє ключову роль у підтримці здорового, стабільного середовища всередині організму, незважаючи на коливання зовнішнього середовища та стресових факторів. У наступні роки нові дослідження поглибили наше розуміння цього всюдисущого ансамблю ліпідної сигналізації. 

далі буде* 

Наукові першоджерела: 

Pertwee Roger G.  “Cannabinoid pharmacology: the first 66 years” British Journal of Pharmacology. 2006 Jan; 147 (Suppl 1) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1760722/

Gaoni Y, Mechoulam R. “Isolation, structure and partial synthesis of an active constituent of Hashish”. Journal of the American Chemical Society. 1964;86 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ja01062a046

Itai Bab “Themed issue on cannabinoids in biology and medicine” British Journal of Pharmacology,  2011 Aug; 163(7)https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3165944/pdf/bph0163-1327.pdf

Devane WA et al. “Determination and characterization of a cannabinoid receptor in rat brain”. Molecular Pharmacology. 1988, 34 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2848184/

Matsuda LA et al. “Structure of a cannabinoid receptor and functional expression of the cloned cDNA”. Nature. 1990; 346 https://www.nature.com/articles/346561a0

Munro S. et al. “Molecular characterization of a peripheral receptor for cannabinoids” Nature. 1993;365  https://www.nature.com/articles/365061a0

Devane WA, Pertwee RG, Mechoulam R “Isolation and structure of a brain constituent that binds to the cannabinoid receptor”. Science. 1992; 258 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1470919/

Mechoulam R et al. “Identification of an endogenous 2-monoglyceride, present in canine gut, that binds to cannabinoid receptors”. Biochemical Pharmacology. 1995;50 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/000629529500109D

Sugiura T et al. “2-Arachidonoylglycerol: a possible endogenous cannabinoid receptor ligand in brain”. Biochemical and Biophysical Research Communications. 1995, 215 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7575630/

Wilson RI. “Endogenous cannabinoids mediate retrograde signalling at hippocampal synapses”. Nature. 2001,410 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11279497/

Ohno-Shosaku T et al. “Endogenous cannabinoids mediate retrograde signals from depolarized postsynaptic neurons to presynaptic terminals”. Neuron. 2001, 29 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627301002471

Freund TF “Role of endogenous cannabinoids in synaptic signaling”. Physiological Reviews. 2003, 83 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12843414/