Kanabidiolis ir jo pagrindu besivystanti gydymo strategija mažinant uždegimo įtaką oksidaciniam stresui

Santrumpa

Oksidacinis stresas ir reaktyviųjų deguonies formų gamyba yra pagrindinis imuninės sistemos gynybos arsenalo ginklas kovojant su išoriniais patogenais, o taip pat inicijuojant audinių atsistatymą. Perteklinis arba pasilikęs neeliminuotas, su imunine sistema susijęs oksidacinis stresas, gali paskatinti tolesnį oksidacinio streso didėjimą, kuris pažeidžia audinius ir sukelia disfunkciją. Įveikti oksidacinį stresą terapiškai pasirodė sunkiau nei manyta- ir dėl ligos, ir dėl imuninio atsako kompleksiškumo ir perversiškumo. Kaip bebūtų, daugėja patvirtinimų, kad endokanabinoidinė sistema, kuriai priklauso su G baltymu susiję receptoriai CB1 ir CB2 ir jų endogeniniai lipidų ligandai, gali būti tikslinė gydymo sritis. Šiame kontekste, nepsichotropinis kanabinoidas kanabidiolis, kuris sąveikauja su endokanabinoidine sistema, bet veikia specifiškai, gali būti priešuždegiminių vaistų išvystymo prototipas. Ši apžvaga apima paskutines studijas, kuriose keliama prielaida, kad  kanabidiolis gali būti naudojamas daugelio ligų ir sutrikimų gydymui, kurie, kaip jau dabar žinoma, susiję su imuninės sistemos aktyvacija ir atitinkamai oksidaciniu stresu, jų etiologijos ir vystymosi bendrininku. Tai susiję su tokiomis ligomis, kaip reumatoidinis artritas, I ir II tipo diabetas, aterosklerozė, Alzhaimerio liga, hipertenzija, metabolinis sindromas, išeminis-  reperfuzinis pažeidimas, depresija ir neuropatinis skausmas.

Įžanga

Kanabidiolis (CBD) yra pagrindinis nepsichotropinis kanabinoidinis komponentas, išgautas iš kanapės augalo Cannabis Sativa. CBD pirmą kartą buvo išskirtas 1940 m., o jo struktūra ir stereochemija apibrėžta 1963 m. Iš pradžių susidomėjimas CBD, kaip gydomąja medžiaga, kilo dėl jo sąveikos su psichotropiniu Cannabis komponentu delta9-THC ir jo sedatyvinio ir antiepileptinio poveikio, o vėliau, dėl jo antipsichotinių ir raminančių savybių bei judėjimo sutrikimų gydomojo poveikio. Kaip jau plačiai minima, paskutiniais metais susidomėjimas CBD vėl išaugo dėl atrasto antioksidacinio, priešuždegiminio, neuroprotekcinio poveikio, kuris nėra susijęs su kanabinoidiniais receptoriais CB1 ir CB2. Gali pasitvirtinti gydomosios CBD savybės, padedančios gydyti daugelį sveikatos sutrikimų, pasireiškiančių uždegimu ir oksidacinius stresu, įskaitant Parkinsono ligą, diabetą, reumatoidinį artritą, Alzhaimerio ligą, išeminį- reperfuzinį pažeidimą.

Endokanabinoidinės sistemos įtaka uždegimui ir imuninės sistemos reguliavimui yra plati sritis ir ši apžvalga to neapima. Vis dėlto, trumpas aprašymas yra reikalingas CBD aptarimui. Endokanabinoidinė sistema susideda iš: (1) su G baltymu susijusių receptorių CB1 ir CB2, kurie pasiskirstę centrinėje ir periferinėje nervų sistemoje, (2) jų arachidono pagrindo lipidinių ligandų, pvz. 2- arachidonoilglicerolio (2-AG) ir anandamido (N-arachidonoiletanolamino, AEA) ir (3) fermentų sintetinančių ir skaidančių šiuos ligandus. Endokanabinoidinė sistema dalyvauja daugelyje fiziologinių procesų, įskaitant apetitą, jautrumą skausmui, nuotaiką. Tyrimai rodo, kad  ir CB1, ir CB2 receptoriai yra pasiskirstę imuninės sistemos ląstelėse, o aktyvuotos imuninės sistemos atveju, receptorių padaugėja. CB2 būna daugiau, nei CB1, ir mažėjančiai CB2 kiekiai- žmogaus B ląstelėse, NK ląstelėse, monocituose, polimorfonukleariniuose neutrofiluose ir T ląstelėse. Makrofagai ir susiję ląstelės, mikroglijos ir osteoklastai turi abu receptorius. CB2 aktyvacija imuninėse ląstelėse susijusi su citokinų išskyrimo ir migracijos pokyčiais.

 Kanabidiolio biochemija

CBD yra rezorcinolio pagrindo medžiaga, kuri turi tiesioginį antioksidacinį poveikį, kurį parodė Fentono reakcija ciklinės voltametrijos ir spektrofotometriniuose oksidacijos bandymuose. In vitro glutamato neuroninio toksiškumo modelyje CBD  pasirodė labiau apsaugantis nei alfa- tokoferolis ir vitaminas C ir prilyginamas butilintam hidroksitoluenui (BHT); bet kaip pažymi autoriai, CBD, skirtingai nei BHT, neskatina tumoro susidarymo. Pastebėta, kad submikromoliarinėmis koncentracijomis CBD apsaugo nuo žūties išaugintų žmogaus B limfoblastines ir pelių fibroblastines  ląsteles su serumo trūkumu. Antioksidacinės CBD savybės pasireiškia ir in vivo. Apsaugantis CBD poveikis etanolio sukelto žiurkių smegenų pažeidimo ir Parkinsono ligos žiurkių modelyje priskiriamas antioksidacinėms savybėms. Kaip atsiskleis šioje apžvalgoje, antioksidacinės CBD savybės, priskiriamos CBD įvairiuose in vivo žmonių ligų modeliuose viršija tai, kas priskiriama vien tik CBD cheminėms savybėms. Veikiau, gydomosios antioksidacinis CBD veikimas, atrodo, didele dalimi yra jo ląstelinių signalų perdavimo reguliavimo rezultatas, nuo kurio priklauso savarankiškai palaikomas uždegimo ir oksidacinio streso ciklas.

Veikimo mechanizmas

Čia bus aptariama keletas sąveikų, susijusių su imunine sistema ir oksidaciniu stresu. Pirmiausia, nežiūrint to, kad CBD turi mažą afinitetą CB1 ir CB2 receptoriams, mažoje  nanomoliarinėje skalėje antagoniziuoja CB1/CB2 agonistų veikimą, taip kaip nekonkurencinis inhibitorius. 1-10 μM dozėmis CBD veikia CB1 ir CB2 receptorius kaip inversinis agonistas. Antra, CBD veikia kaip riebalų rūgščių amidohidrolazės (FAAH) inhibitorius (IC50 = 28 μM), kuris yra pagrindinis endokanabinoidų eliminuotojas. Dėl FAAH veiklos koreliacijos su virškinimo trakto judrumu, CBD gali būti naudingas gydant padidintą žarnų judrumą (angl. hypermotility), susijusį su įprastomis žarnyno uždegiminėmis ligomis. Trečia, CBD yra adenosino pašalinimo per balansuojančius nukleozidinius transporterius 1 (ENT1) makrofaguose ir mikroglijose, į makrofagus panašiose smegenų imuninėse  ląstelėse, konkurencinis inhibitorius IC50 nanomoliarinėje skalėje. Padidinus endogeninį adenosiną, kuris atitinkamai aktyvuoja A2A  adenosino receptorius, CBD pasireiškia imunosupresiniu poveikiu makrofagams ir mikroglijų ląstelėms, kaip įrodo sumažėjusio  TNFα gamyba po veikimo lipopolisacharidu (LPS). Todėl CBD gali būti naudingas gydant neurodegeneracines ligas, susijusias su mikroglijų hiperaktyvumu, o taip pat retinos neurouždegimu, pvz. kaip esant uveitui, diabetinei retinopatijai, su amžiumi susijusiai makulos degeneracijai ir glaukomai. Svarbu, kad adenosinas aktyvuoja ir kitus receptorius šalia A2A, kas dažnai duoda atvirkščias imuniteto ir uždegimo reguliavimo pasekmes. Kelete in vivo neurodegeneracijos ir uždegimo modelių CBD teigiamas poveikis nebuvo susijęs su adenosino receptoriais. Ketvirta, CBD pasireiškė kaip gebantis mažinti oksidacinį ir nitratinį stresą kelete žmogaus ligų modelių, kaip bebūtų, tikslus veikimo mechanizmas lieka neaiškus. Pavyzdžiui, pastebėta, kad išankstinis CBD skyrimas sumažino didele gliukozės doze sukeltą mitochondrijų superoksido gamybą ir NF-kB aktyvaciją žmogaus koronarinės arterijos endotelio lątelėse kartu su nitrotirozino formavimusi bei indukuojamosios azoto oksido sintazės (iNOS) ir adhezijos molekulių ICAM -1 ir VCAM-1 raiška. Svarbu pažymėti, kad didelio gliukozės kiekio sukeltas transendotelinio monocitų migravimas, monocitų endotelinė adhezija  ir barjero pramušimas buvo taip pat sumažintas. Šie atradimai pagrindžia išvadą, kad CBD gali būti naudojamas gydant diabeto komplikacijas ir aterosklerozę. Kitoje studijoje pastebėta, kad CBD sumažino NADPH oksidazių, gaminančių reaktyviąsias deguonies formas (ROS), raišką, o taip pat iNOS ir nitrotirozino gamybą cisplantino nefropatijos modelyje in vivo, atitinkamai sumažindamas ląstelių žūtį inkstuose ir pagerindamas inkstų funkciją. Remiantis šiomis studijomis, peršasi išvada, kad CBD tiesiogiai veikia mitochondrijų ir branduolio lygiuose pasipriešinant oksidaciniam ir nitratiniam stresui.  Penkta, pastebėta, kad mažomis mikromoliarinėmis koncentracijomis CBD mažina indolamino 2,3–dioksigenazės aktyvumą, atitinkamai stabdant triptofano skilimą mitogeno stimuliuotose periferinio kraujo mononukleininėse ląstelėse ir LPS stimuliuotose mielomonocitinėse THP-1 ląstelėse in vitro. Remiantis šiuo atradimu, galima daryti išvadą, kad CBD gali būti naudingas kovoti su padidėjusia depresijos rizika esant ligoms, susijusioms su imunine aktyvacija ir uždegimu, kas dažniausiai veda prie sumažėjusio triptofano, serotonino pirmtako. Galiausiai, CBD pasirodė esantis su G baltymu susijusio receptoriaus 55 (GPR55) antagonistu ir antagonistu arba agonistu kitų jonų aktyvuojamų kanalų receptorių (TRP), tačiau farmakologinis šių sąveikų svarbumas kol kas nėra išaiškintas.

Imuninių ląstelių veikimas

Pastebėta, kad CBD moduliuoja imuninės sistemos veikimą. Apskritai, šis veikimas gali turėti niuansų ir priklausyti nuo dozės, tačiau bendrai, apima ląstelinio ir humoralinio imuniteto nuslopinimą ir imuninių ląstelių proliferacijos, brendimo ir migracijos, antigenų prezentacijos ir humoralinio atsako mažinimą. Daugumoje in vitro uždegimo  modelių, CBD sumažino uždegiminių ląstelių migraciją/infiltraciją (pvz.neutrofilų). Esant neurouždegimui, aktyvuotos mikroglijų ląstelės migruoja į pažeidimo vietą, kur išskiria uždegiminius citokinus, citotoksines medžiagas, įskaitant ROS. Nors ir  svarbios šalinant ląstelių atliekas ir infekciją, aktyvuotos mikroglijos dažnai pablogina vietinį pažeidimą. CBD sumažino aktyvuotų mikroglijų ląstelių migravimą antagonizuojant CBD sintetiniam izomerui (Abn-CBD) jautrius receptorius, panaudojant <1 μM koncentraciją. Neseniai paskelbta, kad Abn-CBD receptorius yra „našlaitėlis“ su G baltymu susijęs receptorius GPR18. CBD taip pat pasirodė gebantis blokuoti endotoksino sukeltą oksidacinį stresą atsiradusį dėl retinos mikroglijų ląstelių aktyvacijos, esant uveitui. CBD blokavo staigią NADPH oksidazės aktyvaciją, o taip pat antrą ROS formavimosi bangą ir susijusį TNFα išskyrimą ir p38MAPK aktyvaciją. Tiesioginis CBD antioksidacinis veikimas nėra pakankamas paaiškinimas šių procesų, kurie vyksta naudojant 1 μM koncentraciją. Įtakos gali turėti ir adenosino skaidymo sumažinimas, kaip jau minėta anksčiau. Tačiau kokiu būdu CBD priešuždegimiškai veikia mikroglijos ląsteles, tikslaus paaiškinimo kol kas nėra. Neseniai atrasta, kad nežinomu mechanizmu CBD slopina LPS sukeltą uždegiminių signalų perdavimą mikroglijų ląstelių kultūrose, įskaitant NF-kB ir STAT1 aktyvaciją ir didinant su STAT3 susijusį priešuždegiminį signalų perdavimą.

Per oksidacinį stresą ir padidintą ROS gamybą CBD sukelia monocitų, paprastų normalių ir transformuotų limfocitų, įskaitant timocitus ir splenocitus, apoptozę. Šių veiksmų pagrindas- glutationo išeikvojimas dėl adukto susiformavimo su reaktyviu CBD metabolitu, kanabidiolio hidroksikinonu, sukeliant ląstelių žūtį per kaspazės 8 aktyvaciją ir/ar per savaimini apoptozinį kelią. Padidėjusi ROS gamyba dėl padidėjusio NADPH oksidazės lygio per nežinomą mechanizmą taip pat gali įtakoti ląstelių mirtį. Nesename tyrime buvo vertinama pakartotinio santykinai mažų CBD dozių skyrimo įtaka suaugusių Wistar žiurkių periferinio kraujo limfocitų subpopuliacijos pasiskirstymui. 14 dienų 2,5 mg/kg/per dieną CBD dozė nesukėlė limfopenijos, bet padidino natūralių žudikių T (NKT) ląstelių skaičių, NKT ir natūralių žudikių (NK)  procentą. 5 mg/kg/per dieną dozė per dieną turėjo limfopeninį efektą, bet mažinant B, T Tc ir Th limfocitų skaičių. Todėl, CBD pasirodo geba slopinti specifinį imunitetą ir tuo pačiu pastiprinti nespecifinį antitumorinį ir antivirusinį imuninį atsaką. Kaip aptariama autorių, CBD limfopeninis efektas pastebėtas tokia koncentracija, kuri buvo efektyvi daugelyje neurodegeneracinių ir uždegiminių ligų gyvūnų modeliuose, įskaitant kolageno sukelto artrito progresavimo blokavimą pelių reumatoidinio artrito modeliuose, sumažinant kasos salelių pažeidimą NOD pelių I tipo diabeto modelyje, mažinant hiperalgeziją neuropatinio ir uždegiminio skausmo žiurkių modelyje ir apsaugant nuo cerebralinės išemijos gerbilių (smiltpelių) modelyje.

Skausmas

Neuropatinis skausmas susijęs su mikroglijų aktyvacija nugaros smegenyse bei galvos smegenyse ir jų atitinkamai išskiriamais uždegiminiais citokinais, tokiais kaip interliaukinas -6  (IL-6), interliaukinas 1β (IL-1β) ir tumoro nekrozės faktorius (TNFα). Neuropatinio skausmo, kuris įprastas esant vėžiui, diabetui, išsėtinei sklerozei ir periferinių nervų pažeidimui, etiologija yra sunkiai suprantama, tačiau aiškėja, kad kritinis įtakojantis veiksnys yra padidėjusi mikroglijų ROS gamyba. Vaistas Sativex, susidedantis iš THC ir CBD, yra patvirtintas kelete valstybių centrinio ir periferinio  neuropatinio skausmo ir spazmų, susijusių su išsėtine skleroze gydymui. Pelių I tipo diabeto periferinio skausmo modelyje intranasalinis ir intraperitoninis vidutiniškai stiprios CBD dozės skyrimas sumažino alodiniją ir terminį hipersensityvumą nekeičiant diabeto būklės. Antinociceptinis CBD veikimas susijęs su mažesniu mikroglijų tankumo ir p38 MAPK aktyvumo padidėjimu nugaros smegenyse. Galiausiai, antiuždegiminės ir imunosupresinės CBD savybės gali būtu pritaikomos reumatoidinio artrito ir susijusio skausmo gydymui.

Diabetas ir diabeto komplikacijos

CBD parodė gebėjimą sumažinti ir prasidedanti diabetą, ir atviros ar latentinės formos diabetą nenutukusiose, diabetui neatspariose (NOD) pelėse, mažinant Langerhanso salelių uždegimą (angl.insulitis). Toks veikimas susijęs su imuninio atsako pakeitimu iš dominuojančio Th1 profilio, kuris yra uždegiminis, į Th2, su padidėjusiu priešuždegiminių citokinų IL-10 lygiu. Pagrindinė β ląstelių žūties priežastis I diabeto atveju- įvairūs laisvieji radikalai ir oksidacinės formos, įskaitant  NO ir makrofagų infiltraciją- yra vieni iš didžiausių aukštos NO koncentracijos šaltinių, kurie ir toliau didina NO ir ROS formavimąsi. CBD taip pat pasirodė esantis efektyvus blokuojant ROS sukeltą paviršiaus adhezijos molekulių lygio padidėjimą ant endotelio ląstelių esant aukštam gliukozės lygiui ir apsaugant endotelio barjero funkciją. Monocitų adhezija, transmigracijos į subendotelinę erdvę pasekmė, yra aterosklerozės pradžia, įprasta makrovaskuliatrinė diabeto komplikacija ir taip pat gali įtakoti retinos retinopatiją. Priešuždegiminis CBD poveikis taip pat geba apsaugoti retinos neuronus diabeto atveju, slopinant Miuler’io glijų aktyvaciją ir ROS gamybą, todėl apsaugant nuo tirozino nitrinimo ir Muller’io ląstelių glutamino sintazės slopinimo ir atitinkamai glutamato kaupimosi, kuris veda prie oksidacinio streso sukeltos retinos neuronų ląstelių žūties.

Pelių I tipo diabetinės kardiomiopatijos modelyje, abiem atvejais- ir skiriant prieš ir skiriant po,  CBD sumažino kardialinę fibrozę ir ląstelių žūtį, miokardo disfunkciją, uždegimą, oksidacinį/nitratinį stresą ir susijusių signalų perdavimo kelių aktyvaciją. CBD sumažino diabeto sukelto uždegiminio transkripcijos faktoriaus NF-kB aktyvaciją širdyje ir jo pasekmes, t.y. ICAM-1,  iNOS, VCAM-1 ir  TNFα raišką. Apibendrinus šias išvadas, aiškėja, kad CBD galimai uždegimą slopina per daug sudėtingesnį veikimą, nei antioksidacinės savybės per se. CBD taip pat sumažino aukšto gliukozės lygio sukelto ir citozolinio ir mitochondrinio reaktyviųjų deguonies ir azoto formų gamybą pirminiuose žmogaus kardialiniuose miocituose, kas susiję su sumažinta NF-kB aktyvacija ir ląstelių žūtimi. Šie atradimai rodo, kad CBD turi didelį gydomąjį potencialą mažinti diabeto širdies komplikacijas.

Hipertenzija

Nors CBD nebuvo įvertintas hipertenzijos gydymui, paralelė tarp mikroglijų vaidmens diabeto atveju ir hipertenzijos, užsitarnauja dėmesio. Neseniai nustatyta, kad mikroglijų aktyvacija prieskilveliniuose branduoliuose (PVN) įtakoja neurogeninę hipertenziją, sukeltą nuolatinių angiotenzino II injekcijų žiurkių modelyje. Mikroglijų aktyvacija susijusi su padidinta uždegiminių citokinų gamyba, kurių  vienkartinės dozės suleidimas į kairįjį skilvelį arba į PVN lėmė padidėjusį kraujo spaudimą. Hipertenzinis suleisto angiotenzino II poveikis gali būti blokuojamas didele IL-10 raiška PVN arba suleidžiant minociklino į stuburo smegenų skystį, patvirtinant ROS įtaką.

Imuninė sistema taip pat įtakoja sisteminę endotelio disfunkciją, pasireiškiančią hipertenzijos atveju. Lokali aktyvuotų leukocitų angiotenzino II gamyba kraujagyslių sienelėse, manoma, mažina endotelio funkciją ir NO gamybą, kas nulemia sumažintą vazodilataciją ir padidintą kraujo spaudimą per uždegiminių citokinų gamybą ir ROS. Įdomu tai, kad paskutiniai tyrimai parodė, jog pirminis periferinių leukocitų aktyvacijos stimulas angiotenzino II sukeltoje hipertenzijoje, yra padidėjęs kraujo spaudimas, dėl ląstelių stimuliacijos angiotenzinu II smegenų AV3V srityje (angl. anteroventral third ventricle).

Išeminis/reperfuzinis pažeidimas

Oksidacinis- redukcinis stresas (angl. redox) ir ROS gamyba dėl organų išemijos- reperfuzijos aktyvuoja imuninę sistemą, kuri padeda atsistatyti pašalindama liekanas ir stimuliuodama permodeliavimą Tačiau per didelis ir užsitęsęs imuninis atsakas, gali pakenkti organų funkcijoms pastiprinant žalojančią ROS gamybą ir nulemiant parenchimos žūtį. Miokardo infarkto modelyje keletą valandų po išemijos- reperfuzijos širdyje, miokarde renkasi neutrofilai. Serija patvirtinimų rodo, kad toks neutrofilų kaupimasis dar labiau žaloja miokardą. Žiurkių modelyje CBD skyrimas 7 dienas gydant po 30 minučių trukusios kairės vainikinės širdies arterijos okliuzijos, žymiai sumažino infarkto plotą, miokardinį uždegimą ir IL-6 lygį bei apsaugojo širdies funkciją. Be to, žymiai sumažėjo leukocitų, pasiskverbiančių pro barjerą į infarkto vietą. CBD parodė savybę sumažinti stimuliuotų neutrofilų migraciją. Gydymas CBD taip pat pasiteisino mažinant neutrofilų migraciją žiurkių periodontito modelyje. Per daug aktyvuoti neutrofilai žmonių refraktorinio periodontito atveju sustiprina periodontinio audinio pažeidimą ir dalinai dėl perteklinės ROS gamybos įtakoja dantų netekimą. Galiausiai, prieš- išeminis ir po- išeminis gydymas CBD, turėjo ilgalaikį ir efektyvų  apsauginį poveikį smegenų išemijos atveju. Neuroprotekcinis CBD veikimas paaiškinamas neutrofilų akumuliacijos ir mieloperoksidazės veikimo slopinimu, o taip pat mikroglijų baltymo HMGB1 (angl. high mobility group box 1) raiškos sumažinimu.

Depresija

Pastebėta, kad CBD veikia antidepresiškai, nors nėra pilnai aišku, tačiau tai susiję su 5-HT1A receptorių aktyvacija bent jau esant didesnei koncentracijai. Daugėja įrodymų, kad depresijos etiologiją galima sieti su uždegiminiais citokinais, laisvųjų radikalų formomis ir oksidantais. Vienas iš paaiškinimų yra- įvykęs oksidacinis stresas neigiamai veikia glijos ląstelių funkcijas ir veda prie neuronų pažeidimo smegenyse.

Neurodegeneracinės ligos

Mikroglijų hiperaktyvacija yra daugumos neurodegeneracinių ligų palydovas, įskaitant Parkinsono, Alzhaimerio, Huntingtono ligas, amiotrofinę lateralinę sklerozę (ALS) ir išsėtinę sklerozę (MS). Aktyvuotos mikroglijos gamina daugybę uždegiminių ir priešuždegiminių citokinų, chemokinų, glutamato, neurotropinių faktorių, prostanoidų ir įvairių laisvųjų radikalų, kurie kartu sukuria oksidacinį stresą. Alzhaimerio liga, kuri yra dažniausia demencijos forma, pasižyminti „senatvinių“ plokštelių išsidėstymu mikroglijų aktyvacijos ir uždegimų vietose. Pasireiškiantis oksidacinis stresas yra esminis faktorius Alzhaimerio ligos patofiziologijoje. Plokštelės susideda iš netirpių beta-amiloido peptido darinių (Aβ), kurie susitelkę sudaro monomerus, oligomerus ir galiausiai skaidulas. Paskutiniai faktai rodo, kad oligomerinė beta-amiloido darinių forma yra pati neurotoksiškiausia ir labiausiai mikroglijas veikianti chemotaksinė medžiaga bei mikroglijų oksidacinio streso stimuliatorius. Alzhaimerio ligos atveju yra pagrindinis uždegiminius faktorius skatinantis veiksnys yra aktyvuotos mikroglijos, išskiriančios daugelį uždegiminių citokinų, kurie, ironiška, tačiau atitinkamai ir toliau didina neuronų ląstelių Aβ gamybą. Be to, esant uždegimui yra blokuojama mikroglijų galimybė fagocituoti fibrilinius Aβ. Amžius taip pat negatyviai veikia mikroglijų gebėjimą neutralizuoti Aβ. Senesnių pelių mikroglijos taip pat pasirodė esančios mažiau jautrios stimuliacijai ir išskiria daugiau IL- 6 ir TNFα, palyginus su jaunesnių pelių mikroglijomis. Senesnio amžiaus mikroglijos turi mažesnį kiekį glutationo, reiškiančio didesnį imlumą žalingam oksidacinio streso poveikiui. Galiausiai, gana kontraversiškas pastebėjimas- kad kaulų čiulpuose užaugę monocitai ląstelės gali pasiekti Alzhaimerio ligos pažeistas smegenis ir geriau fagocituoti amiloidines plokšteles, nei vietinės mikroglijos.

Remiantis tyrimais, manoma, kad CBD gali turėti gebėjimą gydyti neurodegeneracijes ligas. CBD pasirodė turintis apsauginį poveikį išaugintoms žiurkių feochromocitomos ląstelėms PC12 paveiktomis Aβ. Priklausomai nuo dozės, CBD padidino ląstelių išgyvenamumą, sumažinant ROS gamybą, nitritų gamybą, riebalų peroksidaciją ir iNOS baltymų raišką. CBD parodė priešuždegiminį veikimą in vivo pelių Alzhaimerio neurouždegimo modelyje, sukeltame suleidus žmogaus Aβ į hipokampą. Priklausomai nuo dozės, CBD sumažino Aβ sukelto glijų skaidulinio rūgšties baltymo (GFAP) mRNA, iNOS ir IL-1β baltymo raišką bei NO bei IL-1β išskyrimą. Nesenoje studijoje pastebėta, kad CBD apsaugo nuo amfetamino sukelto oksidacinio baltymų pakenkimo žiurkių manijos modelyje ir didina smegenų gaminamo neurotropinio faktoriaus (BDNF) raiškos lygius atvirkštiniame protokole. Ikiklinikinių tyrimų rezultatai yra įtikinantys ir pagrindžia CBD panaudojimo, gydant neurodegeneracines ligas įvertinimo dvigubai aklų tyrimų su placebo kontrole, poreikį.

Nutukimas ir metabolinis sindromas

Metabolinis sindromas yra įvairių sutrikimų kombinacija, įskaitant gliukozės netoleravimą, hipertenziją ir dislipidemiją, kas padidina širdies ir kraujagyslių ligų ir 2 tipo diabeto išsivystymo riziką. Adipocitų disfunkcija, vedanti prie nedidelio lėtinio uždegimo būklės paaiškina metabolinio sindromo etiologiją. Metabolinis adipocitų perteklius įtakoja ROS, uždegiminių citokinų, adipokinų, kurie aktyvuoja uždegiminius genus ir streso kinazes, gamybą ir kurie veikia insulino signalų perdavimą. Sočiosios riebalų rūgštys taip pat aktyvuoja Toll baltymo (angl. toll-like) receptorius adipocituose ir makrofaguose, įgimto imuniteto komponentus, skatinant uždegiminių citokinų ir chemokinų gamybą. Padidintas mitochondrinis srautas kartu su susijusia hipoksija dėl adipocitų audinio hipertrofijos, endotelio ląstelių apoptozės, uždegimo pažeistos angiogenezės toliau didina ROS gamybą. Išaugęs adipocitų plyšimas dėl padidėjusios hipertrofijos pritraukia ir aktyvuoja makrofagus, kurie toliau gilina uždegiminę būklę gaminant uždegiminius citokinus ir ROS. Lėtinė uždegiminė būklė sunkina riebalinio audinio gebėjimą absorbuoti ateinančius riebalus, kas veda prie riebalų augimo kituose organuose, įskaitant kepenis, širdį, skeleto raumenis, sukeliant vietinį uždegimą, kuris lemia atsparumą insulinui tuose organuose taip pat. Manoma, kad padidėjęs ROS lygis yra pagrindinis atsparumo insulinui išsivystymo faktorius.

Makrofagai – ir vietiniai, ir didesne dalimi pagaminti kaulų čiulpuose, metabolinio sindromo atveju vaidina pagrindinį vaidmenį išderinant riebalinį audinį bei sukeliant uždegimą ir kartu su adipocitais sudaro parakrininę kilpą, kuri palaiko lėtinę uždegiminę būklę. Makrofagai išskiria TNFα, kuris nulemia  hipertrofuotų adipocitų adiponektino sumažinimą ir skatina uždegiminių citokinų gamybą ir lipolizę. Išlaisvintos riebalų rūgštys savo ruožtu veikia makrogagų Toll baltymo receptorius 4 (TLR4) ir skatina uždegiminių citokinų gamybą, įskaitant TNFα. Ir makrofagai ir adipocitai išskiria monocitų chemotaksinį baltymą 1 (MCP1), kuris skatina rinktis dar daugiau makrofagų į riebalinį audinį.

Neseni tyrimai rodo, kad dauguma makrofagų perteklinių riebalų audiniuose yra poliarizuoti link M1 arba įprastai aktyvuoti uždegimiškai, priešingai M2, yra aktyvuoti alternatyviai arba priešuždegiminei būklei. Th1 citokinas interferon gama (IFNγ), mikrobiniai šalutiniai produktai (pvz. LPS) ir riebalų rūgštys iš vidaus organų riebalų audinio skatina poliarizaciją link M1 būklės, o Th2 citokinai IL-4 ir IL-13 skatina poliarizaciją link M2 fenotipo. Nuo ligandų priklausomi transkripcijos faktoriai peroksisomų proliferatorių aktyvuojami receptoriai (PPARs) vaidina pagrindinę rolę renkantis M1/M2 fenotipą. PPARγ arba PPARδ aktyvacija skatina diferenciaciją link M2 fenotipo, o PPARγ aktyvacija stabdo M2 virtimą M1 ir M1 uždegiminio profilio geno raišką. Įdomu tai, kad CBD, kaip ir kiti kanabinoidai, aktyvuoja PPARγ  galimai  rišantis tiesiogiai. Turint omenyje priešuždegiminį veikimą ir PPARγ agonistinį poveikį, CBD gali būti pagrindu sukuriant naują vaistą prieš nutukimą. PPARγ agonistinis veikimas kol kas patvirtintas in vitro bandyme su didelėmis CBD koncentracijomis.

Aterosklerozė

Aterosklerozė yra uždegiminė liga, kai monocitai/makrofagai vaidina pagrindinį vaidmenį aterosklerotinių plokštelių išsivystymui ir progresavimui, o taip pat plyšimui. Plokštelės susiformuoja ant arterijų sienelių sutrikusio kraujo tekėjimo ir endotelio disfunkcijos vietose. Pradinis momentas, nuo kurio prasideda aterosklerozė yra mažo tankio lipoproteinų (LDL)  transcitozė į subendotelio sritį, kur jie pasilieka prisirišant prie ekstaląselinės matricos proteogklikanų. LDL oksiduojama įvairių ląstelių įskaitant makrofagus, iš pradžių minimaliai modifikuojant LDL (mmLDL), o vėliau stipriai oksiduojant LDL (oxLDL). Pirmasis skatina endotelio ląsteles išskirti įvairius faktorius, kurie pritraukia monocitus ir išskiria adhezijos molekules, kurios palaiko sukibimą ir monocitų transmigraciją į subendotelio sritį. Čia monocitai veikiami citokinų ir oxLDL diferencijuojasi į makrofagus. Makrofagai suima oxLDL ir diferencijuojasi į putotąsias ląsteles, kurios išskiria daugybę citokinų ir augimo faktorių, kurie palaiko uždegiminį atsaką ir stimuliuoja lygiųjų raumenų ir endotelio ląstelių migraciją į vidinį kraujagyslės sluoksnį. Putliosioms ląstelėms toliau renkant oxLDL kartu su pažeistu cholesterolio šalinimo procesu (atgaliniu transportu) lemia jų apoptozę ir trombogeninių lipidų paleidimą. Daugelyje šaltinių monocitų/ makrofagų fiziologija yra diskutuojama kaip potencialus aterosklerozės gydymo taikinys.

ROS  vaidina pagrindinį vaidmenį ateromos vystymuisi, o makrofagai yra pagrindinis ROS šaltinis kartu su NADPH oksidazės, ciklooksigenazės (COX), lipooksigenazės (LOX), iNOS ir mieloperoksidazės susijusiu poveikiu. Aterosklerozėje dalyvauja ROS dalinai sukeliant LDL oksidaciją, aktyvuojant streso signalo perdavimo kelius, įskaitant apoptozę ir palengvinant plokštelių plyšimą. Remiantis CBD ir jo mono bei dimetilintų derivatyvų gebėjimu slopinti 15-LOX, CBD pasiūlytas kaip potenciali aterosklerozės gydymo priemonė, tačiau ar 15-LOX turi lemiamą ar teigiamą reikšmę aterosklerozei, neaišku. Nežiūrint to, daugėja įrodymų, kad gydant aterosklerozę, endokanabinoidinis signalų perdavimas, ypač kas susiję su makrofagais, yra teisingas taikinys. Žmogaus monocitų diferenciacija, įskaitant sukeltą oxLDL, lemia jų CB1 ir CB2 receptorių raiškos profilio pasikeitimą taip, kad CB1 tampa dominuojančiu. Makrofagų CB1 receptorių aktyvacija padidina CD36 receptorių raišką ir makrofagų/putotųjų ląstelių cholesterolio kaupimą. Žmogaus makrofagų CB1 receptorių aktyvavimas susijęs su ROS gamyba įtakojant p38 MAPK aktyvaciją, o taip pat TNFα ir MCP1 gamybą. Skirtingai, pastebėta, kad CB2 aktyvacija mažina uždegiminį CB1 receptoriaus veikimą per Ras šeimos mažąjį G baltymą Rap1. Sutinkamai su šiais atradimais, neselektyvūs CB1/CB2 receptorių agonistai sumažino oxLDL sukeltą ROS gamybą ir TNFα išskyrimą per pelių makrofagų CB2 receptorių. Pelių makrofagai, skirtingai nei žmogaus, neturi CB1 receptorių. Šie išskirtiniai atradimai paskatino idėją, kad endokanabinoidinė sistema gali būti dirva tolesniam vaisto vystymui, kas liečia aterosklerozę, taip pat, įskaitant CBD rolę.

Skirtingas reguliacinis CB1 ir CB2 receptorių poveikis uždegimui ir oksidaciniam/nitratiniam stresui yra bendra reikšminga aterosklerozės ir kitų ligų tema. Endotelio ląstelių, kurios vaidina pagrindinį vaidmenį ankstyvoje aterosklerozėje ir visuose uždegiminiuose procesuose, CB2 aktyvacija, sumažina uždegiminį atsaką, o CB1 aktyvacija žmogaus koronarinės arterijos endotelio ląstelėse, kaip pastebėta, sukėlė su ROS susijusį ir nesusijusį MAPK aktyvavimą ir ląstelių mirtį. Kanabinoidiniai receptoriai CB1 skatina oksidacinį stresą ir ląstelių mirtį doksorubicino sukeltoje kardiomiopatijoje pelių modelyje ir žmogaus kardialiniuose monocituose. Skirtingai, pastebėta, kad CB2 aktyvacija sumažino oksidacinį stresą ir neutrofilų infiltraciją pažeistame pelių miokarde. Nefropatijos atveju, CB2 apribojo oksidacinį/nitratinį stresą, uždegimą ir ląstelių mirtį, o CB1 receptoriaus aktyvacija paskatino oksidacinį/nitratinį stresą, uždegimą ir ląstelių mirtį.

Išvados

Uždegimas ir oksidacinis stresas yra glaudžiai susiję su daugumos ligų geneze. Šios sąsajos atskleidimas terapiškai buvo sudėtingas, iš dalies dėl to, kad uždegimas ir oksidacinis stresas vienas kitą „maitina“. Kaip bebūtų, manoma, kad CBD gali būti daug žadanti pradžia tolesniam vaisto vystymui dėl savo antioksidacinio ir priešuždegiminio poveikio imuninėms ląstelėms, tokioms kaip makrofagai ir mikroglijos. CBD taip pat turi pranašumą nes neveikia psichotropiškai. Žmonių ligų modelių tyrimai rodo, kad CBD priešuždegiminis poveikis siekia daug toliau, nei antioksidacinis veikimas, pavyzdžiui veikiant per su uždegimu susijusius viduląstelinius signalų perdavimo kelius. Gydomasis CBD panaudojimas yra santykinai nauja tyrimų sritis, kuri patvirtina  sąsajų tarp  uždegimo ir oksidacinio streso atradimus, sąsajos, kuri daugumos žmonių ligų atveju yra audinių ir organų pažeidimo priežastis.

 

Šaltinis: Cannabidiol as an Emergent Therapeutic Strategy for Lessening the Impact of Inflammation on Oxidative Stress

George W. Booz, Department of Pharmacology and Toxicology, School of Medicine, and the Center for Excellence in Cardiovascular-Renal Research, The University of Mississippi Medical Center, Jackson, Mississippi, USA