מרכיבי המערכת האנדוקנבינואידית

טיול מקיף בין חלקי \ מרכיבי המערכת האנדוקנבינואידית

מרכיבי המערכת האנדוקנבינואידית – תחום מחקר הקנאביס תפס במאה האחרונה תאוצה, עם האיפיון של מולקולות הטטרהידרוקנבידיול (THC) וקנבידיול (CBD). 

האופן בו כעת יכלו אנשי המדע להתייחס לאותן תרכובות, הניע חוקרים רבים לבדוק את ההשפעות של אותם חומרים בתנאים שונים ובמערכות מגוונות.סכר נוסף שנפרץ, הגיע בשנות השמונים של המאה הקודמת, כאשר מחקר שנוהל על ידי דוואן ושות' חשף רצפטור (קולטן כימי המשמש להעברת מסרים עיצביים) קנבינואידי במוח עכברים, אשר ידע להתחבר לתרכובת ה-THC.

מכאן נתקבל שמו המוכר כיום: רצפטור קנבינואידי 1 Cannabinoid Receptor 1) CB1).עם השנים, חוקרים רבים מצאו רכיבים נוספים בעלי אזורים מתאימים להומולוגיה, ובנוסף מולקולות דמויות קנבינואידים. המולקולה הראשונה נתגלתה על ידי משולם ושות' בשנת 1993, וקיבלה את השם אנאנדמיד (AEA), בשל הדמיון שלה ל-THC, כאשר אנאנדה הינה מילה מסנקריט שפירושה הוא אושר. המולקולה השניה שנתגלתה הייתה 2-אראכדונואילגליצרול (2-AG) וזה התגלה בשנת 1995 על ידי סוגיאורה ושות'.

במאמר זה נבצע סקירה של מרכיבי המערכת שנתגלו ונחקרו בצורה ענפה עד כה, CB-1, CB-2, תוך התייחסות אל AEA ו-2-AG.נביט על המבנה המולקולרי של כל אחד מהמרכיבים ונבחן את מנגנוני הפעולה שלהם.

רצפטורי קנבינואידים הינם קולטנים מצומדי חלבון G:

בכדי להבין את המבנה המרכיב את רצפטורי הקנבינואידים, עלינו להבין ראשית מהם קולטנים מצומדי חלבון G. בתחום הביוסיגנלי (איתות ביולוגי), אחת הדרכים להעביר מסרים אל התא, כגון להתחלק, להיהרס או לייצר חומר מסויים, תלויה ברצפטורים מצומדי חלבון GPCR. רצפטור זה מאופיין על ידי שלושה רכיבים הכרחיים:

• רצפטור המעוגן לממברנה (קרום התא) ומכיל שבעה אזורים חוצי ממברנה (מפנים התא לחוץ).
• אנזים (חלבון בעל מבנה מיוחד ולו פעילות ביולוגית) בתוך תחום התא המייצר את המסר השניוני (מולקולה שנייה בשרשרת האיתות המתווכת את הפעילות הביולוגית).
• מבנה נוקלאוטיד גואנוזין-חלבון קושר, הנקרא חלבון G.

מרכיבי המערכת האנדוקנבינואידית – חלבון ה-G, מגורה על ידי הרצפטור המופעל, מחליף מולקולת גואנוזין-5'-טריפוספאט (GTP) למולקולת גואנזין דיפוספאט (GDP). בתורו, GDP מתנתק מהרצפטור ונקשר לאנזים קרוב. על ידי כך מולקולת GDP משנה את פעילותו של אותו אנזים. הגנום האנושי מסוגל לקודד ליותר מאלף בנים למשפחה זאת המסוגלים להעביר מסרים מגוונים כגון אור, ריחות, טעמים והורמונים.

רצפטור CB1:

שכיחים הינם ה-GPCR הנפוצים ביותר במוח, זאת כתוצאה מרמות ביטוי גבוהות במספר מוגבל יחסית של נוירונים (תא עצב). בקדמת המוח, CB1 נפוץ לרוב על אקסונים (חלק מוארך בתא העצב, סיב עצבי) וטרמינלים פרה-סינפטים (קצה האקסון, סינפסה – האיזור בו מועברים האותות לנוירון הבא בשרשרת האיתות). לרוב, במבני המוח הקדמיים והאמצעיים, רצפטורי CB1 מבוטאים על נוירונים גאבאנרגים GABA – נוירוטרנסמיטור [מולקולת איתות] מעכב, מעורב בתהליכים של רגיעה, נוגד חרדה וגם נוגד הקאות, אך קיימת עדות לכך שיש ביטוי מסויים גם על גבי נוירונים גלוטאמנרגים (חומצה גלוטאמית – בהקשר של תפקוד מוחי היא נוירוטרנסימוטר המעורבת בתהליכי זיכרון ולמידה). קולטני CB1 משתייכים למשפחת קשורי ה-Gi/Go ב-GPCR, ולכן הינם מעכבי של תעלות יונים תלויות מתח, בפרט סידן ואדנילאט ציקלאז (בהקשר של מערכת העצבים, אלו מולקולות המעורבות במעבר אותות בין נוירונים). בנוסף, רצפטורים אלו מפעילים תעלות אשלגן הפועלות אל הפנים.

התפקוד שלהם במוח ומערכת העצבים המרכזית נוגע במספר היבטים

1. עיכוב שחרור נוירטרונסמיטורים – הנוכחות הלוקאלית החזקה של CB1 במרווחים הפרה-סינפטיים, יחד עם תכונת עיכוב תעלות סידן אדנילאט ציקלאז , מצביעים כי תפקידם הראשי של רצפטורי CB1 הינו עיכוב בשחרור הנוירוטרנסמיטורים.
2. מחקרים שנעשו בתחום על תרביות תאים, איברים מופרדים ופיסות מוח שעברו הכנה לעבודת מעבדה הראו כי הפעלה של CB1 במרווח הפרה-סינפטי מוביל להפחתה של איתות עצבי.
3. הגבה עם אנדוקנבינואידים – גילוי הנוכחות של רצפטור המסוגל לעבוד עם הקנבינואידים שמקורם בצמח הקנאביס, הובילו את החוקרים לחשד כי קיימים בגוף ליגנדים אנאלוגים (ליגנד – כל מולקולה המיועדת להיקשר לאנזים בין אם החיבור הוא ספציפי או לא, אנאלוג – חומר הדומה במבנה ו/או תפקוד שלו לחומר אחר).
4. שתי מולקולות שנמצאו היו AEA ו-2-AG. החלק היוצא דופן באנדוקנבינואידים שהם 'נוצרים על פי דרישה' ולאו דווקא מיוצרים כשגרה ומאוכסנים בסינפסות. כמו כן לכל מרכיב איזור שונה בסינפסה, בו הוא נצרך ומתפרק.
5. יחסי גומלין של קנבינואידים אנדוגניים ואקסוגנים – מלטינית, אנדו הוא פנים, אקסו הוא חוץ. לכן קיימת חשיבות להבדלים באופן בו המולקולות השונות באות באינטראקציה עם הרצפטור.
   מחקרים מצאו ש-THC ו-AEA הם אגוניסטים (חומר הבא במגע עם רצפטור ומפעיל תגובה ביוכימית) חלקיים עם יעילות דומה, כאשר 2-AG הינו בעל יעילות חזקה יותר.
6. שחרור אנדוקנבינואידים מתווך פלסטיות– הפלסטיות של המוח, שגם מכונה גמישות המוח הינה יכולתו של המוח לבצע שינויים לאורך חיי האורגניזם.
7. תהליך השתקת עיכוב על ידי די-פולאריזציה (depolarization-induced suppression of inhibition – DSI ) הינו תהליך בו נוירון יחיד עובר דפולריזציה (שינוי המטען החשמלי על פני התא משלילי לחיובי) לתקופה שבין שניה לעשר שניות ונגרמת על ידי שחרור של אנדוקנבינואידים מהתא שעבר דפולריזציה ומעכב שחרור נוירוטרנסמיטור על ידי הצמדות ל-CB1.
8. כמו כן המנגנון גם עשוי להיקרא DSE ( depolarization-induced suppression of inhibition).
9. מנגנונים אלו, המתווכים על ידי קנבינואידים, מראים מידת שליטה קצרת טווח ולא בהכרח מקומית, של תופעת גמישות המוח.
10. כמו כן, גם השפעות ארוכות טווח נרשמו, בהקשר של דיכאון ארוך טווח (LTD). דיכאון ארוך טווח בדרך כלל הינו תוצאה של גירוי המסלול העצבי בתדירות נמוכה ויכול לנבוע מסיבות רבות.
11. אנדוקנבינואידים נמצאו כמעורבים בשני מסלולים עצביים הקשורים בהתנהגויות של תגמול , ולכן נחשבים כמעורבים באותן התנהגויות.

רצפטור CB2:

רצפטור זה, המשתייך גם כן למשפחת GPCR, מקודד מהגן CNR2 הקיים בכרומוזום 1p36 בבני אדם. מבחינת מבנה, הרצפטור, בדומה ל-CB1, מורכב משרשרת פוליפפטידית (שרשרת חומצות אמינו ארוכה) עם קצה טרמינלי אמיני גליקוזילדי (מאפשר קשירת רכיבי רצפטור מחוץ לקרום התא), שבעה מקטעים טרנס-ממברנלים (חוצי קרום התא) וקצה אמיני פנימי.
מחקרים הראו כי גם AEA וגם 2-AG יכולים להיקשר אל CB2. למרות זאת, 2-AG הראה היקשרות חזקה הרבה יותר מאשר AEA, אשר זה נראה בכמויות קטנות מחוץ למוח. ברקמות השונות בהם קיים CB2, כגון המעיים, מח העצם והטחול ובעיקר תאי מערכת החיסון, 2-AG הראה כמויות גבוהות וכמו כן התנהגויות של אגוניסט מלא, ועל כן נחשב כאגוניסט הטבעי של CB2.

מרכיבי המערכת האנדוקנבינואידית – למרות שמספר פקטורים אנדוגניים ידועים כמבקרים של התפתחות, פעילות והומאוסטאזיס (שמירה על מצב קיים, תקינות הפעולה) של תאי מערכת החיסון, גם CB2 נוטל תפקיד בלתי מבוטל.

• פריחה אלרגית ממגע – מחקר שביצע מודל לתופעה על ידי שימוש חומר DNFB, הציע כי CB2 מגביל את התגובה החיסונית כנגדו, ולכן מקל את הסימפטומים של הפריחה, אך מודל הראה כי הפעלה של CB2 על ידי אגוניסט גרמה להחמרה. בחינות נוספות הראו של-CB2 היכולת להבליט או לחסום תגובות דלקתיות בפריחה אלרגית ממגע.
• סקלרודרמה מערכתית – או SS, הינה מחלה אוטואימונית (מחלה בה מערכת החיסון תוקפת את הגוף) הפוגעת ברקמות החיבור בגוף, החיצוניות והפנימיות.
  תוצאות ניסוי שנערך בעכברים הראה כי CB2 מגביל תגובות חיסוניות קיצוניות אשר מובילות לנזק רקמות, ושנטילה של אגוניסטים אקסוגנים (חיצוניים) סלקטיביים עשויה להיות חיובית עבור טיפול ב-SS.
• טרשת נפוצה – הינה מחלה אוטואימונית של מערכת העצבים המרכזית הידועה בחולשה חישתית ומוטורית. למרות כי מנגנוני הפעולה של המחלה מובנים באופן מלא בכל מרכיבי מערכת החיסון, נמצא כי ממעט שידוע על תפקידו של CB2 במערכת עצמה, הגן המביא לביטוי הרצפטור ברמות גבוהות יותר במחזור הדם הפריפריאלי בחולים הסובלים מטרשת נפוצה בשלבים מתקדמים לעומת קבוצות ביקורת.

מחקרים רבים ונוספים שנעשו אין-ויוו (מלטינית, בתוך החי) הראו כי CB2 הינו אתר מטרה טוב לטיפול במחלות אוטואימוניות, בהם יש צורך להשתיק תגובות חיסוניות. לעומת זאת, במחלות זיהומיות וסרטן, אשר שם יש צורך בתגובה חיסונית מוגברת השתקה זאת עשויה להיות קטלנית. מכיוון ש הקנבינואידים האקסוגנים והאנדוגנים נקשרים למספר רצפטורים באפיניות (החוזק בו נקשר הליגנד לרצפטור) , לא ניתן למדוד במדוייק את התוצאות הביולוגיות שלהם. יתרה על כך, דרושים מחקרים מקיפים בנושא אם ברצוננו לדעת אילו תאים מווסתים באופן חיובי או שלילי על ידי CB2 בכדי להעביר השפעות מתווכות רצפטור שהן ספציפיות עבור מטרה מסויימת. [8]

מרכיבי המערכת האנדוקנבינואידית – היכולת של חוקרים כיום לבצע אנליזות מורכבות לפעילות המולקולרית של רצפטורי הקנבינואידים המצויים בגופינו, העלתה את האפשרות לטיפול עתידי באמצעות ערוץ זה. היכולת של אותם רצפטורים להגיב לקנבינואידים פנימיים וחיצוניים כאחד, הינה נושא אשר נחקר באופן ענף. ההתקדמות האדירה שנעשתה בשנים האחרונות מצביעה על מגמה להבנה עמוקה יותר של אחד המנגנונים הפועלים בגופינו.

מרכיבי המערכת האנדוקנבינואידית

Reference:

1. Gaoni, R. Mechoulam, 1964, Isolation, Structure, and Partial Synthesis of an Active Constituent of Hashish, J. Am. Chem. Soc., 86 (8), pp 1646–1647.
2. Mechoulam, Y. Shvo, 1963, Hashish—I : The structure of Cannabidiol, Tetrahedron, Volume 19, Issue 12, Pages 2073-2078.
3. Devane WA, Dysarz FA 3rd, Johnson MR, Melvin LS, Howlett AC, 1988, Determination and characterization of a cannabinoid receptor in rat brain, Mol Pharmacol. ;34(5):605-13.
4. Fride, Mechoulam, 1993, Pharmacological activity of the cannabinoid receptor agonist, anandamide, a brain constituent, European Journal of Pharmacology, Volume 231, Issue 2, Pages 313-314.
5. Sugiura, Kondo, Sukagawa, Nakane, Shinoda, Itoh, Yamashita, Waku, 1995, 2-Arachidonoylgylcerol: A Possible Endogenous Cannabinoid Receptor Ligand in Brain, Biochemical and Biophysical Research Communications, Volume 215, Issue 1, 4,Pages 89.
6. Nelson, Cox, 2012, Lehninger Principles of Biochemistry 6th Edition, Freeman, W. H. & Company, P.435-445.
7. Mackie, 2006, Mechanisms of CB1 receptor signaling: endocannabinoid modulation of synaptic strength, International Journal of Obesity 30, S19–S23.
8. Basu, Dittel, 2011, Unraveling the Complexities of Cannabinoid Receptor 2 (CB2) Immune Regulation in Health and Disease, Immunol Res. 2011 Oct; 51(1): 26–38.

שמן קנאביס

מרכבי המערכת האנדוקנבינואידית