Эндогенная каннабиноидная система строение функции и терапевтические перспективы.
ВВЕДЕНИЕ
Каннабис (лат. Cannabis) — род травянистых растений семейства коноплевых (Cannabaceae),
включающий несколько видов: конопля полезная, или посевная (Cannabis sativa), конопля индийская(Cannabis indica), конопля сорная (Cannabis ruderalis). Научное название ("Cannabis sativa") конопле дал Карл Линней в 1753 г. Каннабис имеет богатую историю использования в качестве пищи (семена), материала для изготовления бумаги, ниток, одежды, обуви, веревок, канатов и тросов (стебли растения состоят из весьма прочных волокон), а также сырья для получения наркотических продуктов (марихуана, гашиш и др.)
ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАННАБИСА
В МЕДИЦИНЕ
Ни одно растение не было постоянным спутником человечества дольше, чем конопля. Конопля, имеющая прародиной самое сердце Центральной Азии, распространилась по всему миру с помощью человека. Ее завезли в Африку очень давно, а приспособленные к холоду виды конопли путешествовали с первопроходцами, перекинувшими сухопутный мост в Новый Свет. Благодаря своему всеобщему распространению и приспособляемости к любой среде, конопля оказала большое влияние на социальные формы и образ человека в культуре.
По-видимому, люди начали использовать коноплю еще в каменном веке. На Тайване археологами были найдены остатки посуды, вероятно, сделанной с применением стеблей конопли более 10000 лет назад.
В древнем Китае конопля была сырьем для производства веревок, ткани и бумаги, а из ее семян научились извлекать масло, которое использовали в пищу и для производства красителей. В 2729 г. до н.э. обладавший медицинскими знаниями император Шен Нунг рекомендовал коноплю в качестве лекарства. Со II века до н.э. существует китайский трактат "Травник", в котором она описывается как успокаивающее, обезболивающее и снотворное.
Из Китая сведения об опьяняющем действии конопли проникли в Индию, где ее стали использовать в религиозных церемониях в качестве средства, вызывающего мистический экстаз. В Индии она даже попала в число "священных" растений. От индусов о способах употребления конопли узнали персы и ассирийцы, а от них в начале нашей эры - арабы.
Скифы — кочевая группа варваров центральной Азии, вступившая в Восточную Европу примерно в 700 году до н. э., и расселившиеся от Крыма до Воронежа — были народом, который принес потребление конопли в европейский мир. Геродот описывает их новый метод самоопьянения как что-то вроде конопляной парной.
У них есть один сорт конопли, растущий в той стране {Скифии}, очень похожий на лен, особенно по толщине и высоте стебля; в этом отношении конопля гораздо лучше: она растет и сама по себе, и как возделываемая культура... Так вот, когда скифы соберут немного семян этой конопли, они залезают под сукно {парной}, а затем кладут семена на раскаленные докрасна камни; те же, будучи положены, курятся и дают такой пар, что никакой греческой парной бане не сравниться. Скифы, в восторге от этого пара, громко кричат. / Геродот, Труды, H. Сагу, пер. (London: George Bell and Sons. 1901), кн. IV, гл. 74/
В другом месте Геродот говорит о еще одном, сходном методе.
{Скифы} открыли другие деревья, которые дают такой плод, который они, собравшись в круг и разведя в центре костер, бросают на огонь. Вдыхая пары сгорающего плода, брошенного в огонь, они опьяняются его запахом, как греки опьяняются вином. И чем больше плодов бросают, тем больше опьяняются — до тех пор, пока не начнут танцевать и петь. / Геродот, кн. I, гл. 202/
В Европе конопля была известна еще в средние века, но для европейцев она длительное время оставалась технической культурой - в основном сырьем для производства канатов. Именно в таком качестве испанцы завезли ее в Северную Америку и Мексику в 1545 году.
В 1798 году Наполеон вторгся в Египет со своими войсками. В составе армии находилась научная экспедиция, исследователи из которой обратили внимание на поразившее большинство туземного мужского населения странное состояние какого-то "духовного паралича", вызванное регулярным употреблением конопли. Видимо, эти события послужили началом современной истории применения конопли как наркотика.
Другой путь приобщения европейцев к конопле - через Индию, колонизированную англичанами в XIX веке. В Великобритании популяризацию лечебных свойств каннабиса связывают с работами ирландского ученого и врача В.Б.О,Шоннеси который во время пребывания в Индии наблюдал терапевтические эффекты его применения в качестве обезболивающего, противосудорожного, спазмолитического, противорвотного и снотворного средства. В 1842 г. В.Б.О,Шоннеси опубликовал собственные результаты применения каннабиса, в которых также отметил миорелаксирующий, противосудорожный, анальгезирующий и противорвотный эффекты. После этой публикации использование каннабиса в медицинских целях быстро расширилось. В Англии средства на его основе вскоре стали «безрецептурными», а в 1854 г. были внесены и в Фармакопею США, после чего американский рынок наводнили лекарственные средства, содержащие каннабис. Личный врач королевы Виктории J.R. Reynoldsна основании своего более чем 30-летнего опыта в1890 г. писал, что очищенная индийская конопля при условии осторожного применения является одним из наиболее ценных лекарственных средств. Он считал ее эффективной при многих заболеваниях, включая старческую бессонницу, невралгию, периодическую боль у женщин, мигрень, боль при подагре, клонические спазмы и некоторые эпилептиформные судороги при поражениях головного мозга, ночные судороги, астму, дисменорею и др.
История конопли в США была поначалу счастливой. Потребление конопли не клеймили позором и не популяризировали. Ситуация эта продлилась до начала 30-х годов, до тех времен, пока кампании специального инспектора США по наркотикам Харри Дж. Энслинджера не породили всеобщую истерию. Энслинджер, по-видимому, в значительной степени действовал по воле американских химических и нефтехимических концернов, заинтересованных в устранении конкуренции конопли из областей производства смазочных материалов, пищи, пластмасс и волокон.
На территории Советского Союза и России очаги потребления конопли существовали, по-видимому, с незапамятных времен - например, в Южной Сибири и Средней Азии. В России в 1928 в уголовный кодекс была включена статья, запрещавшая свободный оборот конопли. Конвенция ООН по наркотикам 1961 г. отнесла коноплю к наркотическим препаратам, свободный оборот которых запрещен.
Как же объяснить безжалостное преследование потребления конопли перед лицом совершенно очевидного факта, что из всех когда-либо используемых опьяняющих веществ конопля относится к числу самых безопасных. Ее социальные последствия не идут ни в какое сравнение с последствиями алкоголя. Конопля — проклятие для культуры владычества, поскольку у потребляющих она способствует снятию обусловленности принятыми ценностями. Благодаря психоделическому воздействию на области подсознания, конопля, как олицетворение стиля жизни, приводит своих почитателей в интуитивный контакт с образцами поведения, менее ориентированными на соперничество и конкуренцию. Именно из-за этого марихуана неприемлема в современной культуре офиса, тогда как напитки вроде кофе, способствующие повышению оценки “достоинств” индустриальной культуры, приветствуются и поощряются. Потребление конопли, видимо, воспринимается как нечто еретическое и глубоко нелояльное по отношению к ценностям мужского влияния и строгой иерархии. Таким образом, легализация марихуаны — дело сложное, поскольку включает в себя узаконивание определенного социального фактора, который мог бы окультурить, а то и видоизменить ценности, основанные на доминировании “эго”.
Каннабис был объявлен вне закона в 1928 г. в результате ратификации Женевской конвенции
1925 г., а в последующем — и другими законодательными актами.
ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭНДОКАННАБИНОИДНОЙ СИСТЕМЫ
Всего в конопле найдено около 400 органических соединений. Из них примерно 60 впервые были обнаружены именно в ней, поэтому их называют "каннабиноиды" (некоторые из каннабиноидов нигде более в природе не встречаются). Действующим (наркотически активным) началом конопли является подгруппа каннабиноидов под общим названием "каннабинолы". В 1964 г. Рафаэл Мехулам из Еврейского университета в Иерусалиме установил, что соединением, ответственным практически за все фармакологические эффекты марихуаны, служит дельта-9-тетрагидроканнабинол (ТГК).
Распределение и превращения активного метаболита конопли – дельта-9-тетрагидроканнабинола – в организме.
Дельта-9-тетрагидроканнабинол хорошо растворим в жирах, а значит – в жиросодержащих тканях человеческого тела, в частности, в тканях мозга. Он разрушается в печени, превращаясь в два вещества: 11-гидpокси-ТГК («11-OH-ТГК») и 11-ноp-9-каpбокси-дельта-9-ТГК («11-ноp-ТГК»). Эти вещества (так называемые «метаболиты дельта-9-ТГК») не обладают психотропной активностью, являются в отличие от него водорастворимыми и быстро выводятся с мочой и калом. Однако, метаболизм самого дельта-9-ТГК в печени происходит довольно медленно, и прежде чем разрушиться, значительное его количество успевает «впитаться» тканями с высоким содержанием жиров, в том числе – жировой клетчаткой. В них он накапливается, а затем постепенно вновь выделяется в кровь. Благодаря этому механизму период полувыведения (время, за которое концентрация вещества в крови уменьшается вдвое) ТГК составляет около 3-х суток. После одной сигареты в моче метаболиты ТГК обнаруживаются на протяжении 3 суток, в жировых тканях – до 2-х недель; а у постоянных курильщиков конопли ТГК присутствует в крови на протяжении месяца и более того после прекращения употребления. Перед исследователями встала задача идентифицировать рецепторы, связывающие ТГК.
Именно исследования ТГК и привели к открытию ЭКБС, которая включает кроме эндоканнабиноидов их рецепторы, метаболические пути синтеза и деградации.
Рецепторы.
В 1988 г. Эллин Xаулетт из Университета в Сент-Луисе пометила радиоактивной меткой одно из химических производных ТГК, ввела его крысам и обнаружила, что оно взаимодействует с молекулярными структурами мозга, получившими название каннабиноидных рецепторов СВ1. В 1993 году были индентифицированы каннабиноидные рецептор 2 го типа CB2, в основном локализуются в лимфоидной ткани и макрофагах, где они, по–видимому, участвуют в регуляции иммунной системы организма.
Каннабиноидные рецепторы человека и крысы демонстрируют более 97% гомологии (100% в трансмембранных участках).
Вскоре учёные обнаружили, что СВ1 — одни из самых многочисленных рецепторов мозга, сопряжённых с G-белком. Их активация вызывает в клетках сложные каскады сигнальных биохимических реакций, нередко приводящих к изменению проницаемости ионных каналов. СВ1-рецепторы посредством тех же белков регулируют калиевые (преимущественно активация) и кальциевые Q- и N-тип (инактивация) каналы. Показано также, что СВ1-рецепторы инактивируют потенциал-зависимые кальциевые каналы L-типа в гладких мышцах сосудов. Через G-белки СВ1-рецепторы могут активировать аденилатциклазу.
СВ1-рецептор имеет семь трансмембранных доменов. Наиболее высокая концентрация СВ1-рецепторов наблюдается в ЦНС. Они присутствуют и в периферической нервной системе, в том числе в симпатических ганглиях, а также в гипофизе, надпочечниках, репродуктивных органах, сердце, эндотелии сосудов, легких, желудочно-кишечном тракте, мочевом пузыре, иммунокомпетентных клетках. СВ1-рецепторов на периферии значительно меньше, чем в ЦНС, однако это не означает, что роль периферических СВ1-рецепторов в регулировании функций организма невелика. В частности, СВ1-рецепторы в значительном количестве локализуются на мембранах нервных окончаний, составляющих лишь малую часть массы периферических органов. Распределение СВ1-рецепторов в ЦНС неравномерно, наиболее высокая их плотность выявлена в коре больших полушарий, гиппокампе, гипоталамусе, мозжечке, базальных ганглиях, мозговом стволе, спинном мозге и миндалине. Психоактивное действие вещества связано с его влиянием на кору больших полушарий. За ухудшение памяти во время гашишного опьянения отвечает гиппокамп — мозговая структура, участвующая в формировании следов памяти. Нарушение двигательных функций развивается в результате воздействия марихуаны на мозговые центры двигательного контроля. В стволе мозга и спинном мозге она вызывает облегчение боли (ствол мозга, кроме того, контролирует рвотный рефлекс). Гипоталамус участвует в регуляции аппетита, а миндалина — эмоциональных реакций. Таким образом, разнообразие воздействия марихуаны связано с её влиянием на основные структуры мозга
СВ1-рецепторы, располагающиеся на нервных окончаниях (в ЦНС и на периферии), модулируют высвобождение возбуждающих и тормозных медиаторов, усиливая или угнетая , таким образом, передачу соответствующих сигналов. Исследования Тaмаша Фройнда из Института экспериментальной медицины Венгерской академии наук в Будапеште и Кеннета Mакки из Вашингтонского университета показали, что каннабиноидные рецепторы встречаются лишь на нейронах определённого типа, причём их расположение носит весьма своеобразный характер. СВ1 сосредоточены на нейронах, высвобождающих гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК) — главный тормозный нейротрансмиттер головного мозга (под влиянием ГАМК нервные клетки прекращают генерировать электрические импульсы). Особенно плотно СВ1 распределены около синапсов — области контакта двух нейронов. Такое расположение каннабиноидных рецепторов заставило учёных предположить, что они участвуют в передаче нервных сигналов через ГАМК-синапсы.
CB2, как и СВ1, сопряжен с аденилатциклазой посредством G-белка. Наибольшее количество мРНК рецептора было обнаружено в селезенке и миндалинах человека. Максимальный уровень CB2 наблюдался в В-лимфоцитах , NK-клетках , в меньшей степени - в моноцитах и полиморфно-ядерных лейкоцитах , а самый низкий уровень отмечен в Т8- и Т4-лимфоцитах. Места связывания каннабиноидов были обнаружены на В-лимфоцитах селезенки, лимфоузлов, Пейеровых бляшек, а также на тучных клетках, где предположительно ингибирует выделение гистамина.
Имеются основания предполагать существование в организме, помимо СВ1- и СВ2-рецепторов, других типов (или подтипов) каннабиноидных рецепторов. В частности, эндогенное соединение пальмитоилэтаноламид (ПЭА), не обладая выраженным аффинитетом к СВ1- и СВ2-рецепторам, вызывает антиноцицептивный эффект, который может ослабить избирательный СВ2-антагонист SR144528, но не SR141716A - селективный блокатор СВ1-рецепторов. Анализируя данный феномен на разных моделях ноцицепции с использованием различных способов введения вещества, а также взаимодействие ПЭА с анандамидом, исследователи пришли к выводу о наличии в организме "СВ цепторов-они не принадлежат к типу ваниллоидных рецепторов, чувствительны к SR144528 и не взаимодействуют с SR141716A. Тот же подтип - "СВ добные" рецепторы - обнаружен в семявыносящем протоке мыши.
Появились данные о присутствии в мезентериальных сосудах рецепторов, которые обозначены как "SR141716A-чувствительные, не СВ1, не СВ2 , не ваниллоидные". Их агонистами являются анандамид, метанандамид и некоторые аналоги каннабидиола, а антагонистом SR141716A, избирательный антагонист СВ1-рецепторов.
Тут нужно задать вопрос зачем сигнальной системе головного мозга нужен рецептор, связывающий вещество растительного происхождения?
Лиганды.
1. Биосинтез, локализация, основные функции
На примере открытых в 70-х годах эндогенных опиоидов энкефалина и эндорфина, ученые предположили о выработке в организме собственных эндогенных канабиноидов. В 1992 г., спустя 28 лет после идентификации ТГК, Мехулам показал, что головной мозг вырабатывает жирную кислоту, которая способна связываться с рецепторами СВ1 и имитировать все известные эффекты марихуаны. Учёный назвал это соединение анандамидом (от санскритского слова „ананда“ — блаженство). Позднее Дэниел Пьомелли и Нефи Стелла из Калифорнийского университета в Ирвине обнаружили ещё один липид с такими же свойствами, 2-арахидоноил-глицерол (2–АГ), содержание которого в некоторых отделах головного мозга оказалось даже более высоким, чем анандамида. Эти два соединения и представляют собой главные эндогенные каннабиноиды головного мозга, или эндоканнабиноиды. Марихуана, обладая большим химическим сходством с эндоканнабиноидами, способна активировать каннабиноидные рецепторы мозга.
Оба соединения выполняют функции нейромодулятора и нейромедиатора. Обычные нейротрансмиттеры — это растворимые в воде вещества, хранящиеся в крошечных пузырьках в тонких окончаниях аксона (пресинаптических терминалях). Когда нейрон генерирует импульс, посылая по аксону электрический сигнал к пресинаптическим терминалям, нейротрансмиттеры высвобождаются из пузырьков, диффундируют через узкое межклеточное пространство (синаптическую щель) и взаимодействуют с рецепторами на поверхности нейрона-реципиента (постсинаптического нейрона). Эндоканнабиноиды же представляют собой липиды, которые не накапливаются в синаптических пузырьках, а быстро синтезируются из компонентов клеточной мембраны, по мере надобности (on demand). При повышении уровня кальция в нейроне или активации определённых рецепторов, сопряжённых с G-белком, они высвобождаются наружу из всех частей клеток и быстро удаляются из внеклеточного пространства с помощью специфического механизма обратного захвата в нейронах и астроцитах ("транспортер" анандамида). В клетках анандамид, вероятно, гидролизуется с образованием арахидоновой кислоты и этаноламина посредством гидролазы амида жирных кислот. Этот микросомальный фермент, обнаруживаемый в нейронах и других клетках, катализирует также гидролиз 2-АГ.
Анандамид.
Анандамид образуется в процессе гидролиза N-арахидонилфосфатидилэтаноламина при участии фосфолипазы D. Проявляет свойства частичного агониста каннабиноидных рецепторов с аффинитетом преимущественно к СВ1-типу.
Эффекты анандамида при введении в организм извне сходны с действием экзогенных каннабиноидов, однако менее продолжительны, что, по-видимому, связано с его гидролизом. Наиболее типичны для ТГК и анандамида (при введении мышам и крысам) уменьшение двигательной активности, каталепсия, анальгезия, снижение температуры тела - "каннабиноидная тетрада".. Во всех поведенческих тестах анандамид по активности уступает ТГК.
Анандамид вызывает брадикардию, артериальное давление после введения соединения вначале повышается, затем происходит длительное его снижение. Прессорный эффект анандамида обусловлен, по-видимому, прямым влиянием на гладкие мышцы сосудов, гипотензивное действие объясняют угнетением выделения норадреналина (пресинаптическое действие) из варикозных утолщений симпатических волокон в сердце и сосудах. Анандамид может уменьшать высвобождение пролактина и гормона роста у животных.
Отмечено влияние ANA на процессы размножения. Была показана способность ANA снижать фертильность сперматозоидов морского ежа за счет торможения акросомальной реакции Позже удалось показать наличие в яйцеклетках морского ежа APE и небольшого количества этаноламидов пальмитиновой, стеариновой и арахидоновой кислот. Были показаны наличие ANA и его предшественника в семенниках крысы, а также биосинтез указанных соединений в этой ткани.
Имеются сведения о том, что анандамид взаимодействует, помимо каннабиноидных, с другими рецепторами.
Так, показан ингибирующий стимулирующий эффект анандамида на синаптическую передачу, регулируемую NMDA-рецепторами (играет большую роль в развитии эпилепсии). Отсутствие антагонизма между анандамидом и избирательным СВ1-блокатором SR141716A в тестах "тетрады" также указывает на взаимодействие анандамида с другими нейромедиаторными системами.
Получены данные о прямом ингибирующем влиянии каннабиноидов на 5-HT3 рецепторы (блокаторы серотониновых рецепторов). При этом обращает на себя внимание сходство в терапевтическом потенциале между антагонистами 5-HT3 рецепторов и каннабиноидами при тошноте и рвоте, возникающих у больных при химиотерапии опухолей.
Пальмитилэтаноламид (PEA) как агонист канабиоидных рецепторов
Исследования, проведенные в 1995 г., предположили для близкого аналога анандамида пальмитилэтаноламида ( PEA) - возможную функцию в качестве агониста СВ2-рецепторов. Было найдено, что PEA в субмикромолярных дозах ингибирует высвобождение серотонина из клеток базофильной лейкемии крыс (RBL-2H3) и мастоцитов , обработанных антигеном, и что он селективно вытесняет высокоаффинный каннабиноидный лиганд с мембранных препаратов, RBL-2НЗ-клеток. ANA не оказывал такого действия и, напротив, выступал антагонистом иммуносупрессорного эффекта PEA и синтетических каннабиноидов. Более того, было установлено, что RBL-2НЗ-клетки экспрессируют СВ2-, а не СВ 1-рецептор.
Эти данные, казалось, указывали на PEA как на возможный агонист СВ2-рецепторов и подкреплялись ранее описанными противовоспалительными эффектами этого соединения, а также обнаружением того факта, что RBL-2НЗ-клетки синтезируют, захватывают и подвергают деградации как PEA, так и ANA.
Однако последующие исследования, проведенные на клетках, трансфецированных ДНК СВ2-рецептора, показали, что PEA не может конкурировать с каннабиноидными лигандами за связывание с мембранными препаратами клеток, суперэкспрессирующих СВ2-рецепторы. Это приводило к предположению, что отрицательное действие (down-regulatory) PEA на базофилы и тучные клетки не опосредуется каким-либо известным каннабиноидным рецептором, и указывало на существование других не СВ1 и не СВ2 каннабиноидных рецепторов, как и другого лиганда для СВ2-рецептора.
На роль природного лиганда для СВ2 претендует еще один эндогенный каннабиноид - 2-арахидоноилглицерин который проявлял также сродство к СВ1 и обладал характерными каннабимиметическими фармакологическими характеристиками.
2-Арахидоноилглицерин
2-Арахидоноилглицерин, ранее рассматривавшийся лишь как промежуточное соединение в метаболизме три- и диглицеридов или как альтернативный предшественник арахидоновой кислоты, в 80-х гг снова привлек интерес благодаря открытию его каннабимиметической активности. Несомненно, каннабимиметические свойства 2-AG могли бы быть предсказаны на основании его химической структуры, в которой две из трех функциональных групп, как полагают, составляют каннабиноидный фармакофор, а именно, гидроксильная группа и н-пентильный радикал находятся приблизительно на таком же расстоянии, как и в молекуле ANA. Наномолярные концентрации этого каннабимиметического метаболита индуцировали быстрое и проходящее увеличение концентрации внутриклеточного Са#2+ в недифференцированных клетках.
По всей вероятности, биосинтез 2-арахидонилглицерина (2-АГ) осуществляется при участии того же каскада ферментов, что катализирует образование инозитолтрифосфата и диацилглицерина, DAG Фосфолипаза С, воздействуя на фосфатидилинозитолбифосфат, способствует образованию DAG, который под влиянием DAG-липазы переходит в 2-АГ. Последний может быть образован также посредством гидролиза лизофосфолипидов или триацилглицеринов.
После высвобождения 2-АГ может подвергаться обратному захвату с помощью транспортера анандамида и в последующем - гидролизу.
Хотя фармакологическое действие 2-AG на центральную нервную систему и его обнаружение в ней предполагают для 2-AG роль дополнительного каннабимиметического нейромодулятора, его регуляторная функция возможно локализуется в периферических клетках, содержащих СВ2-рецепторы, которые слабо связывают ANA и она может оказаться гораздо более важной. Действительно, 2-AG, но не ANA, ингибирует пролиферацию спленоцинов B6C3F1 мышей и, поскольку из этих двух соединений только 2-AG способен также ингибировать форсколин-индуцированную активацию аденилатциклазы в тех же клетках, возможно, что последние экспрессируют только СВ2-рецепторы. В подтверждение этому было показано, что очень небольшое количество РНК, кодирующей СВ 1-рецептор, присутствует в селезенке мышей, спленоцитах мышей и человека, а также в некоторых линиях Т-клеток, в которых транскрипты СВ2-рецептора, по-видимому, всегда преобладают .
Первичная функция 2-AG как иммунномодуляторного "эндоканнабиноида", по крайней мере в тех иммуннокомпетентных клетках, которые не экспрессируют СВ1-рецепторы, также подкрепляется данными по выделению 2-AG наряду с другими неканнабимиметическими моноацилглицеринами из селезенки собаки, которая не содержит определяемых количеств ANA.
Взаимодействия лигандов
1.Депрессия торможения.
Необычные нейротрансмиттеры каннабиноиды в течение многих лет оставались для учёных неразрешимой загадкой: было совершенно непонятно, какие функции они выполняют. Ответ на вопрос был получен в начале 1990-х гг. довольно неожиданным образом. Б. Элджер и его коллега по медицинской школе Мэрилендского университета Томас Питлер изучали пирамидные нейроны гиппокампа, они наблюдали необычное явление. После кратковременного увеличения концентрации кальция внутри клеток тормозные сигналы, поступающие к ним от других нейронов в виде ГАМК, почему-то ослабевали.
Аналогичный феномен наблюдал и Ален Марти из лаборатории физиологии головного мозга Университета Рене Декарта в Париже, изучая нейроны мозжечка. Столь необычное поведение нервных клеток наводило на мысль, что нейроны, получающие нервные сигналы, каким-то образом влияют на нейроны, посылающие сигналы. А ведь в начале 1990-х гг. нейрофизиологам было известно, что нервные сигналы в зрелом мозге передаются через синапсы только в одном направлении: от пресинаптического нейрона к постсинаптическому.
Учёные приступили к изучению феномена. Они назвали его депрессией торможения, вызванной деполяризацией (depolarization-induced suppression of inhinition, (DSI). Было сделано предположение, что для возникновения DSI из постсинаптического нейрона должен высвободиться какой-то неизвестный посредник, который должен достичь пресинаптический нейрон, выделяющий ГАМК, и подавить её высвобождение.
Такая ретроградная передача нервных сигналов до сих пор отмечалась только в развивающейся нервной системе. Если она участвует и во взаимодействии зрелых нейронов, не исключено, что она играет важную роль во многих процессах, происходящих в головном мозге. Ретроградная сигнализация, к примеру, может облегчать те формы нейронной переработки информации, осуществление которых с помощью обычной синаптической передачи представляется проблематичным или вообще невозможным. Становится ясно, какую важность для нейрофизиологии имело выяснение природы ретроградного сигнала. Но какие бы вещества учёные ни испытывали на роль его посредника, ни одно из них не оправдывало их ожиданий.
В 2001 г. один из авторов этой статьи Р. Найколл вместе с Рейчелом Уилсоном из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что всем критериям таинственного посредника отвечает один из эндоканнабиноидов (2–АГ). Исследователи выявили, что соединение, блокирующее каннабиноидные рецепторы на пресинаптической клетке, препятствует развитию DSI, и, наоборот, соединения, активирующие рецепторы СВ1, имитируют этот феномен. Вскоре было показано, что у мышей, лишённых каннабиноидных рецепторов, никогда не возникает и DSI. Учёные пришли к выводу, что рецепторы на пресинаптических терминалях ГАМК-нейронов предназначены для обнаружения каннабиноидов, высвобождающихся из мембран соседних постсинаптических клеток, и последующего с ними взаимодействия.
В скором времени стало ясно, что DSI — важный компонент деятельности мозга. Преходящая депрессия-торможение усиливает длительную потенциацию, т. е. процесс усиления синапсов, благодаря которому происходит запоминание информации. Запоминание и передачу информации нередко опосредуют небольшие группы нейронов, а не крупные нейронные популяции, и эндоканнабиноиды как нельзя лучше подходят для воздействия на маленькие ансамбли нервных клеток. Будучи жирорастворимыми соединениями, они не могут диффундировать в водной среде на какое-либо значительное расстояние, а эффективные механизмы поглощения и разрушения ограничивают их активность коротким интервалом времени. Таким образом, DSI представляет собой кратковременный локальный феномен, позволяющий отдельным нейронам на небольшое время отсоединяться от своих соседей и кодировать поступающую к ним информацию.
Последние открытия проливают свет на связь между нейрональными эффектами эндоканнабиноидов и их поведенческим и физиологическим действиями. Исследователи, изучающие физиологические механизмы тревоги, обычно вырабатывают у грызунов условно-рефлекторную связь между каким-нибудь раздражителем (сигналом) и фактором, вызывающим у животных страх. Во время такой процедуры нередко используется звук в сочетании с непродолжительным раздражением лапок грызуна слабым электрическим током. Через некоторое время, услышав звук, животное замирает в ожидании электрического удара. Если же звук раз за разом не сопровождается электроболевым раздражением, оно перестаёт его бояться: выработанный условный рефлекс угасает. В 2003 г. Джованни Марсикано из Института психиатрии им. Макса Планка в Мюнхене показал, что мыши, в мозге которых отсутствовали СВ1, быстро научились бояться звука, чреватого болевым раздражением лап, но, в отличие от животных с интактными СВ1, не могли освободиться от страха, когда звук переставал сочетаться с болью.
Результаты подобных исследований показывают, что эндоканнабиноиды играют важную роль в устранении отрицательных эмоций и боли, связанных с прошлым опытом. Не исключено, что аномально низкое количество каннабиноидных рецепторов или недостаточное высвобождение эндогенных каннабиноидов в головном мозге связаны с синдромом посттравматического стресса, фобиями и некоторыми формами хронической боли.
Одна из возможных функций ЭКБС восстановления после стресса, обычно находящаяся в неактивном, «немом» состоянии. Она временно активируется для того, чтобы восстановить, вернуть в исходное состояние гомеостаз организма, помогая человеку:
расслабиться (обеспечивая уменьшение боли и тревоги; модулирование температуры тела, образования гормонов, тонуса гладких мышц и артериального давления);
отдохнуть (обеспечивая ингибирование моторного поведения и успокоение);
забыть (обеспечивая устранение неприятных воспоминаний);
защититься, как на клеточном, так и эмоциональном уровне;
поесть (производя эффекты, индуцирующие аппетит и усиливающие удовольствие от пищи).
2. Регулирование глутаматергической передачи и нейропротекция
В настоящее время одним из перспективных фармакологических подходов в предупреждении и лечении повреждения ткани мозга при нарушении его кровоснабжения представляется подавление процессов токсического возбуждения (excitotoxity) - гибели нейронов, обусловленной увеличением содержания в них Са2+ за счет чрезмерной активации глутаматергических механизмов. Агонисты СВ1-рецепторов угнетают глутаматергическую передачу, а также уменьшают феномен "долговременной потенциации", рассматриваемый как модель глутамат-зависимой нейрональной пластичности. Эти эффекты обусловлены активацией пресинаптических СВ1-рецепторов, что в свою очередь влечет уменьшение выделения медиатора, и отражают фундаментальную роль эндоканнабиноидной системы в регулировании процессов нейромедиации с участием возбуждающих аминокислот. Так, при электрической стимуляции в срезах гиппокампа волокон, выделяющих глутамат, усиливается образование 2-АГ, процесс, по-видимому, зависящий от активации NMDA-рецепторов.
В тех же условиях экзогенный 2-АГ предотвращает возникновение "долговременной потенциации" за счет активации СВ1-рецепторов, что может указывать на роль высвобождающегося 2-АГ как компонента отрицательной обратной связи в регулировании передачи в глутаматергическом синапсе.
Угнетение выделения медиатора в глутаматергических синапсах может быть основой нейропротекторного действия агонистов СВ1-рецепторов. Определенную роль при этом могут играть также их противовоспалительный и гипотермический эффекты.
3. Взаимодействие с дофаминергическими механизмами Ранее была отмечена высокая плотность СВ1-рецепторов в базальных ганглиях и некоторых полях коры большого мозга, ключевых структурах контроля локомоции(перемещение в пространстве). Такое распределение рецепторов служит анатомическим субстратом для функционального взаимодействия между эндоканнабиноидной системой и восходящими дофаминергическими путями. Так, при активации дофаминовых D2-рецепторов усиливается высвобождение анандамида в стриатуме крыс в условиях свободного поведения. Антагонист СВ1-рецепторов SR 141716A, как таковой мало влияющий на моторику животных, значительно усиливает гиперактивность, возникающую при введении агониста D2-рецепторов квинпирона. Наконец, агонисты D2- и СВ1 -рецепторов вызывают противоположные поведенческие эффекты при микроинъекциях в базальные ганглии. Эти данные свидетельствуют о том, что анандамид может модулировать психомоторную активность, индуцируемую дофамином.
4. Ингибиторы инактивации анандамида
Вещества, нарушающие образование или инактивацию анандамида и 2-АГ, могут способствовать установлению физиологической роли последних, а в ряде случаев оказаться полезными при лечении заболеваний, при которых регулирование уровня эндоканнабиноидов вызовет более избирательную реакцию организма, нежели введение экзогенных лигандов каннабиноидных рецепторов. В последнее время некоторые подходы в этом направлении реализованы: появились ингибиторы основных путей инактивации анандамида - его мембранного транспорта и внутриклеточного гидролиза.
Транспорт анандамида ингибирует соединение АМ404. Это вещество усиливает эффекты вводимого извне анандамида, кроме того, проявляет свойства слабого лиганда СВ1-рецепторов. Так, АМ404 усиливает гипотензию, вызываемую анандамидом, не оказывая при этом прямого сосудорасширяющего эффекта. Содержание циркулирующего в крови анандамида после введения АМ404 повышается. АМ404 нормализует двигательную активность у генетически гиперактивных животных, не вызывая эффектов, эквивалентных психозомиметическим у человека.
Синтезированы блокаторы гидролазы амида жирных кислот обратимого и необратимого действия. Одним из таких соединений является АМ374, усиливающий эффекты анандамида в экспериментах in vitro и in vivo. Его селективность ограничивается сравнительно высоким аффинитетом к СВ1-рецепторам.
5. Аритмогенное действие.
Одной из наиболее важных проблем кардиологии является защита сердца от аритмий, в связи с чем поиск новых антиаритмических препаратов не теряет своей актуальности.. Определенный интерес в этом отношении представляют и агонисты каннабиноидных (СВ2) рецепторов, поскольку они обладают высокой кардиоваскулярной активностью и способны модулировать состояние вегетативной нервной системы, которая, как известно, во многом определяет электрическую стабильность сердца. Анандамид способствует увеличению толерантности сердца к аритмогенному действию ишемии и реперфузии.
Предпологается, что механизм антиаритмического действия анандамида можно сравнить с эффектом на сердце В-адреноблокаторов. Так, анандамид способен ингибировать Са2+ -каналы L-типа, что, как известно, увеличивает электрическую стабильность сердца. Кроме того, арахидонилэтаноламид снижает активность аденилатциклазы, что приводит к уменьшению синтеза цАМФ, который, как полагают некоторые исследователи, является эндогенным аритмогенным фактором.
Существуют данные о том, что анандамид, активируя пресинаптические СВ-рецепторы, расположенные на адренергических нервных терминалях, иннервирующих сердце и сосуды вызывает уменьшение выброса норадреналина из симпатических аксонов. Подобный эффект арахидонилэтаноламида обеспечивает ограничение адренергических влияний на миокард и, соответственно, может увеличивать толерантность сердца к аритмогенному действию ишемии-реперфузии, которая сопровождается гиперактивацией симпатоадреналовой системы.
Терапевтический потенциал лигандов каннабиноидных рецепторов
Экспериментальные и отдельные клинические исследования установили эффективность антагонистов каннабиноидных СВ1-рецепторов в качестве анорексигенных средств, при лечении шизофрении, расстройствах когнитивных функций и памяти при некоторых нейродегенеративных заболеваниях (болезнь Альцгеймера и др.).
Агонисты СВ1-рецепторов, помимо стимуляции аппетита и противорвотной активности, проявляют нейропротекторные свойства (за счет угнетения высвобождения глутамата в ЦНС). Установлена их эффективность при нарушениях двигательной функции (мышечная ригидность, тремор) при рассеянном склерозе и травматических повреждениях спинного мозга, тике и психических расстройствах при синдроме Туретта, дискинезиях, возникающих при лечении болезни Паркинсона леводопой. Агонисты СВ1-рецепторов проявляют выраженную анальгетическую активность. Их применяют также для лечения глаукомы, у них выявлены противоопухолевые свойства, при исследовании больных с эпилепсией у 8 из 10 больных отмечено стойкое улучшение, так же отмечено антибиотические свойства, имеют свойства афродизиака.
Кроме того, один из антагонистов СВ1 рибонабант хорошо проявил себя в ряде клинических испытаний при лечении тучности и ожирения, сахарном диабете, никотиновой зависимости,
Кардинальным направлением последующих исследований представляется разделение потенциальных терапевтических эффектов агонистов СВ1-рецепторов и побочного действия этих соединений, в первую очередь их психотропных свойств. Одним из перспективных подходов является применение веществ, активирующих эндогенную каннабиноидную систему опосредованно за счет повышения уровня клеточных каннабиноидов в результате ингибирования их трансмембранного транспорта или энзиматического гидролиза (см. выше). Рассчитывать на успешность реализации данного подхода можно в том случае, если эндогенные каннабиноиды высвобождаются в большей степени в тех структурах, где формируются терапевтические эффекты, по сравнению с образованиями, ответственными за возникновение нежелательных реакций.
Представляют интерес агонисты каннабиноидных СВ2-рецепторов, оказывающие противовоспалительное и иммунодепрессивное действие. Соединения, не проникающие через гематоэнцефалический барьер, Функциональная организация и терапевтический потенциал могли бы вызывать болеутоляющий эффект при воспалительных процессах в отсутствии побочных эффектов, обусловленных влиянием на ЦНС.
Некоторые препараты, содержащие лиганды каннабиноидных рецепторов, применяют в медицинской практике. Так, в США назначают ;9-тетрагидроканнабинол (ТГК) внутрь (дронабинол, син. маринол) для предупреждения и купирования рвоты при химиотерапии опухолей, а также для стимуляции аппетита в случае значительного снижения массы тела у больных с синдромом приобретенного иммунодефицита. Синтетический аналог ТГК набилон (син. цесамет) применяют в Великобритании в качестве противорвотного средства.
Применение агонистов каннабиноидных рецепторов в качестве лекарственных средств пока ограничивают их наркогенный потенциал, способность нарушать когнитивные функции, в том числе кратковременную память, а также сравнительно быстрое развитие толерантности применительно к наиболее важным эффектам.
Изучение действия марихуаны чудесным образом привело исследователей к открытию эндоканнабиноидов. Рецепторы СВ1, похоже, имеются у всех позвоночных животных, а значит — биохимические и физиологические системы, использующие собственные марихуаноподобные соединения мозга, существуют уже 500 млн. лет. За это время эндоканнабиноиды приспособились выполнять в организме многочисленные, подчас очень непростые функции. В последние годы нам стали понятны лишь некоторые из них. Эндоканнабиноиды не влияют на возникновение страха, но необходимы для его преодоления, они не воздействуют на способность принимать пищу, но изменяют аппетит и т. д. Их присутствие в структурах мозга, связанных со сложным двигательным поведением, мышлением, обучением и памятью, заставляет предполагать, что эволюция наделила этих загадочных посредников головного мозга и многими другими замечательными способностями.
Список используемой литературы:
1).Чурюканов М.В., Чурюканов В.В. (2004) Функциональная
организация и терапевтический потенциал эндогенной
каннабиноидной системы. Экспериментальная и клиничес-
кая фармакология, 67(2): 70–78 (http://www.painstudy.ru/
matls/treat/churukan.htm)
2).Мальцев В.И., Ефимцева Т.К., Белоусов Ю.Б., Ковален-
ко В.Н. (ред.) (2002) Клинические испытания лекарств.
МОРИОН, К., 352 с.
3).К.Л. Юрьев Г.Г. Антоненко
Редакция «Украинского медицинского журнала», Киев
4).Теренс Макенна “Пища Богов”.