Kanabidiolio poveikis sergančiųjų psoriaze keratinocitų pažeidimams

Įžanga

Psoriazė yra lėtinė uždegiminė odos liga, pasireiškianti nenormalia keratinocitų difenciacija, augimu (proliferacija), epidermio hipertrofija, uždegiminiais infiltratais odoje. Sustiprėjęs uždegiminis procesas ir padidinta keratinocitų proliferacija lemia odos plokštelių susidarymą. Svarbų vaidmenį jos patogenezėje vaidina oksidacinis stresas. Oksidacijos-redukcijos reakcijų (toliau- „redox“) balanso pasislinkimas link oksidacinės būklės, keičia ROS ir fermentų įtakojamą fosfolipidų, baltymų ir kitų endogeninių komponentų metabolizmą. Įvairios aktyvuotų leukocitų populiacijos infiltruodamosi į odą, padidina vietinių oksidantų kiekį ir sukelia uždegiminį atsaką, taip pat oksidacinius odos ląstelių baltymų ir riebalų pasikeitimus, ypatingai keratinocitų. Psoriazės vystymosi priežastis- imuninio atsako disbalansas. Pagrindiniai citokinai, dalyvaujantys  psoriazės patogenezėje yra interferonas gamma (IFNγ), didinantis keratinocitų augimą ir aktyvuojantis imunines ląsteles, interleukinas 22 (IL-22), taip pat didinantis proliferaciją, tumoro nekrozės faktorius alfa (TNFα) ir interleukinas 17 (IL-17) stimuliuojantis chemoatraktantus keratiocituose. Chemoatraktantai didina leukocitų migraciją epitelyje, kas lemia uždegimą. [2]. Nors pasireiškia lokaliu odos metabolinio proceso sutrikimu, liga yra sisteminė, nes padidinta riebalų peroksidacija pastebėta psoriaze sergančių kraujo ląstelėse ir plazmoje. [1]. Taip pat padidėjusi citokinų gamyba susijusi ir su kraujyje padidėjusia cirkuliuojančių limfocitų ir neutrofilų aktyvacija. [2]. Dėl padidintos neutrofilų aktyvacijos susidaro neutrofilų ekstraląstelinio chromantino tinklas (NET),kuris toliau skatina uždegiminius procesus.[2].

Dauguma psoriazės gydymo metodų, siekiančių paspartinti pažeistų epidermio ląstelių pašalinimą, sukelia dar didesnį oksidacinį stresą ir/arba yra toksiški. Todėl, dėl savo plataus biologinio veikimo spektro vis didesnį dėmesį patraukia kanabinoidai, o ypatingai, psichotropinio poveikio neturintis Cannabis sativa L. komponentas kanabidiolis (CBD). CBD turi antioksidacinį, priešuždegiminį, neuroprotekcinį poveikį. CBD tiesiogiai ir netiesiogiai reguliuoja redox būseną. Tiesioginis veikimas lemia sumažėjusį ląstelės oksidacinį aktyvumą, kas pasireiškia ROS gamybos apribojimu. Be to, esant įvairiems metaboliniams sutrikimams, CBD padidina mRNR ir kiekį/aktyvumą tokių antioksidacinių baltymų kaip superoksido dismutazės (SOD), glutationo peroksidazės (GSH-Px) izofermento. CBD gali tiesiogiai ir netiesiogiai veikti redox balansą, keičiant kanabinoidinių receptorių aktyvumą, priklausomai nuo dozės- CBD gali aktyvuoti, antagonizuoti ar slopinti metabotropinius receptorius. Todėl CBD apsaugo nuo oksidacinio streso ir ląstelės komponentų (DNR, riebalų, baltymų) oksidacinių modifikacijų, kas lemia įvairių ligų vystymąsi.

Edokanabinoidinės sistemos vaidmuo oksidacinio streso ir uždegimo procesuose

Endokanabinoidinės sistemos elementai yra plačiai paplitę epidermyje ir vaidina pagrindinį vaidmenį imuninio atsako procese. Endokanabinoidai įtakoja uždegimą ir oksidacinį stresą, receptorių pagalba lemia uždegiminių citokinų raišką. Gerai žinomas endokanabinoidas anandamidas (AEA), kuris mažina įvairių chemokinų lygį (įskaitant TNFα ir IL-23) keratinocituose, taip pat IL-17 limfocituose (Th1, Th17) ir keratinocituose. Kitas endokanabinoidas – PEA, taip pat pasižymi priešuždegiminiu veikimu ir gali padidinti AEA lygį. Farmakologinis endokanabinoidinės sistemos moduliavimas/atstatymas yra pažangi priemonė reguliuoti uždegimą, redox balansą ir epidermio funkcijas. Žinoma, kad egzogeniniai kanabinoidai (pagaminti ne žmogaus organizmo) per kanabinoidinių receptorių raiškos pokyčius ir kitus mechanizmus gali reguliuoti uždegimo procesą ir ROS. Egzogeniniai kanabinoidai taip pat veikia keratinocitų diferenciaciją ir proliferaciją. Pastebėta, kad išorinis PPARγ receptorių agonistų (kas yra ir kanabinoidai) skyrimas sumažina psoriazės pacientų epidermio hiperplaziją (nenormalų ląstelių dauginimąsi). Kanabinoidų gebėjimas mažinti oksidacinį stresą ir uždegimą, manoma, per mechanizmus, susijusius su kanabinoidiniais rceptoriais CB1 ir CB2, taip pat GPR55 ir kitus -TRPV1, PPAR, lemia jų poveikį keratinocitų augimui ir diferenciacijai.

Kanabidiolio poveikis psoriazės pacientų fosfolipidų metabolizmui keratinocituose 

Mokslininkai atliko tyrimą „Cannabidiol Effects on Phospholipid Metabolism in Keratinocytes from Patients with Psoriasis Vulgaris“, kuriame aiškinosi kanabidiolio, pasižyminčio antioksidacinėmis ir priešuždegiminėmis savybėmis poveikį redox balansui ir fosfolipidų metabolizmui UVA ir UVB spinduliuote paveikus keratinocitus, paimtus iš psoriaze sergančių ir sveikų žmonių.

CBD poveikis psoriazės pacientų keratinocitų redox būklei

Šiame tyrime patvirtinta, kad psoriaze sergančiųjų keratinocituose redox balansas yra išsiderinęs, kas pasireiškia padidinta ROS gamyba ir išsireguliavusia su GSH (glutationu) ir Trx (tioredoksino reduktaze) susijusia antiksidacine sistema, t.y. padidintu oksidantų kiekiu ir sumažintu antioksidaciniu pajėgumu. GSH ir Trx  dalyvauja normalios redox būsenos palaikyme ląstelėje. Tyrime pastebėta, kad psoriaze sergančiųjų keratinocituose su glutationu susijusi sistema neveikia efektyviai, GSH kiekis yra sumažėjęs ir dar labiau sumažėja dėl UV spinduliuotės. Tai gali būti dėl padidėjusio membranos transporterių kiekio, o taip pat dėl GSH konjugato su HNE (riebalų oksidacijos produktas) kurio kiekis šios ligos atveju yra padidėjęs. GSH su GSH peroksidaze dalyvauja saugant membranos fosfolipidus. Kita antioksidacinė apsauginė sistema, susijusi su Trx (tioredoksinu). Šių dviejų besikoperuojančių sistemų palaikymas  užtikrina redox homeostazę keratinocituose. Kadangi psoriazė lemia ir glutationo peroksidazės, ir katalazės lygio sumažėjimą, taip pat ir vitamino E, kuris tiesiogiai apsaugo membranos fosofolipidus, tai rodo akivaizdų riebalų peroksidacijos padidėjimą šios ligos atveju.

Ankstesni tyrimai patvirtina CBD gebėjimą mažinti ROS slopinant jų gamybą skatinančius fermentus. Be to, CBD, kaip ir kiti antioksidantai gali sutrukdyti laisvųjų radikalų grandinines reakcijas. CBD taip pat mažina ROS gamybą per metalo jonų chelaciją ir stabdo Fentono reakciją, kurios metu gaminamos ypatingai reaktyvios laisvųjų radikalų formos. Šiame tyrime nustatyta, kad CBD sumažinant ROS aktyvinančius fermentus, sumažina ROS kiekį, o ypatingai paveiktų UV sveikų ir pacientų, keratinocituose. Tačiau pacientų keratinocitų ROS kiekis net po CBD gydymo vis dar liko padidintas, ypatingai tų, kurie paveikti UVB. Tai yra svarbu, nes oda dažnai veikiama saulės spindulių.

Be to, kad mažina oksidantų kiekį, CBD taip pat redox balansą reguliuoja didindamas antioksidantų aktyvumą ar kiekį. Šiame tyrime pastebėta, kad CBD padidina su GSH susijusios sistemos efektyvumą sveikų žmonių keratinocituose, tačiau psoriazės pacientų ir paveiktų UV spinduliuote, efektyvumą sumažina. Tai, manoma, vyksta dėl įvairių CBD junginių sudarymo. Tačiau CBD pagerina antioksidantų aktyvumą, tokių kaip glutationo peroksidazė, kurios kiekis patologinėmis sąlygomis būna sumažėjęs. CBD aktyvina/padidina Trx ir Trx R sveikų žmonių keratinocituose, nuo kurių yra priklausoma gynybinė sisitema, būtina keratinocitų išgyvenimui. CBD turi stabilizuojantį poveikį katalazės (svarbaus antioksidanto) aktyvumui, o taip pat lipofilinių vitaminų lygiui, apsaugant juos nuo oksidacijos. CBD antioksidacinis pajėgumas (30-50 proc.) didesnis nei vitamino E ir vitamino C.

CBD poveikis psoriazės pacientų keratinocitų fosfolipidų metabolizmui

Epidermio ląstelėse, įskaitant keratinocitus, yra daug fosfolipidų, kurie ne tik formuoja ir palaiko epidermio barjerą, bet ir vaidina pagrindinį vaidmenį metabolinėse ląstelės funkcijose. Fosfolipidų kiekis, taip pat ir jų nuo ROS ir fermentų priklausomi metabolizmo produktai, tokie kaip riebalų peroksidacijos produktai ir endokanabinoidai, yra reguliuojami redox būsenos, tačiau fosfolipidų derivatyvai ir patys yra ląstelės redox balanso reguliatoriai. Oksidacinė būklė, būdinga psoriazės pacientų keratinocitams, skatina oksidacines fosfolipidų modifikacijas, kaip rodo padidėję riebalų peroksidacijos produktai (8-izoprostanai ir 4-HNE). 4-HNE yra didelio reaktyvumo agentas, kuris gali reaguoti su riebalais, peptidais, nukleino rūgštimis, baltymais. Todėl 4-HNE gali keisti daugumos biomembranos antioksidantų baltymų ir peptidų struktūrą, įskaitant GSH ir Trx sistemų komponentus ir katalazę. 4-HNE baltymų junginių kiekis psoriazės pacientų keratinocituose yra padidėjęs. O padidėjusi riebalų peroksidacija psoriazės pacientuose pastebima ir kraujo ląstelėse ir plazmoje, kas patvirtina, kad liga, nežiūrint lokaliai pasireiškiančių metabolinių modifikacijų odos ląstelėse, yra sisteminio pobūdžio sutrikimas. 4-HNE junginių formavimasis skatina uždegiminių citokinų ir antiapoptotinių baltymų gamybą.

Mažinant ROS kiekį CBD mažina fosfolipidų oksidacinių modifikacijų tikimybę. Tai patvirtina matomas 4-HNE ir jo junginių su baltymais kiekis, ypatingai psoriazės pacientų keratinocituose, o taip pat 8- izoprostano sumažėjimas sveikų žmonių keratinocituose. Įvairiuose tyrimuose pastebėtas riebalų peroksidacijos žymenų sumažėjimas gydant CBD- diabetinės kardiomiopatijos, kepenų intoksikacijos, Alzhaimerio ir kituose modeliuose.

Be riebalų peroksidacijos, riebalų metabolizmas, kuris priklausomas nuo fermentų, formuoja kitus fosfolipidų derivatyvus- endokanabinoidus, kurie susiję su odos ląstelių fiziologija ir su patofiziologija, įskaitant psoriazę ir atsaką į UV spinduliuotę. Endokanabinoidų lygis didele dalimi priklauso nuo juos skaidančių fermentų – FAAH ir MAGL aktyvumo. Tyrimas rodo, kad pastarųjų kiekis psoriazės atveju ir po UV spinduliuotės yra padidėjęs. Šiame tyrime nepastebėtas FAAH/MAGL veiklos sumažėjimas CBD paveikus sveikų žmonių ir pacientų keratinocitus, tačiau nustatytas jų aktyumo sumažėjimas po poveikio UV spinduliuote. Endokanabinoidų lygis gali būti keičiamas ir sumažinant ABC transporterių (įvairų substancijų transmembraninių nešiklių) aktyvumą. Už AEA pernešimą atsakingas AMT transporteris. Psoriazės pacientų ir UV paveiktuose keratinocituose AEA ir 2-AG lygiai yra pamažėję, o PEA padidėjęs. CBD padidino AEA UV paveiktų pacientų keratinocitų, o kontrolinės grupės keratinocituose sumažino. Ankstesniame tyrime pastebėta, kad CBD moduliuoja endokanabinoidinę sistemą padidinant AEA lygį žmogaus keratinocituose. Taip pat manoma, kad CBD mažina AEA skaidymą ir atitinkamai didina AEA konkuruojant su AEA transporteriu, o ne dėl FAAH/MAGL aktyvumo mažinimo.

Kanabinoidų metaboliniai procesai susiję su membranos receptorių aktyvacija, tokių kaip CB1, CB2, TRPV, PPAR, kuriems CBD taip pat yra ligandas. CBD gali veikti ląstelės metabolizmą moduliuojant endokanabinoidų aktyvumą arba tiesiogiai konkuruojant su endokanabinidais aktyvuojant/antagonizuojant/slopinant kanabinoidinius receptorius. Psoriazės atveju labiausiai tikėtinas kanabidiolio tiesioginis receptorių veikimas. CBD padidina CB2 receptorių raišką ir sveikų žmonių, ir pacientų keratinocituoe. Tai rodo, kad CBD veikia kaip CB2 agonistas ir gali mažinti ROS ir TNFα lygį, taip mažinant oksidacinį stresą ir uždegimą. Tačiau pastebėta, kad pacientų keatinocituose paveiktuose UV spinduliuote, CBD CB1/2 receptorių aktyvacija lemia prooksidacinę būklę. Reikalingi tolimesni tyrimai, kad išsiaiškinti apsauginį CBD poveikį sveikų žmonių keratinocitams ir atvirkščią poveikį psoriazės pacientų keratinocitams, kuris lemtų jų apoptozę, kartu vertinant ir uždegimą. Kitas CBD taikinys yra TRPV receptoriai, kurių pirminis ligandas yra PEA. Ankstesniuose tyrimuose nurodyta, kad PEA gali mažinti uždegiminių citokinų lygį esant uždegiminėms odos ligoms. Atitinkamai, PEA gali veikti kaip endogeninė apsauga nuo UV sukelto uždegimo.

Oksidacinis stresas, pasireiškiantis psoriazės pacientų keratinocituose yra esminis imuninio atsako į patologiją elementas, toliau didėjantis veikiant UV spinduliuotei. Gydymas CBD, kuris, kaip nustatyta, kaupiasi keratinocitų membranose, ypatingai paveiktose UV spinduliuote, sumažina oksidacines fosfolipidų modifikacijas ir jų pasekmes. CBD mažina uždegimą ir padidindamas  PEA lygį. [1].

CBD poveikis neutrofilų ekstraląstelinio chromantino formavimuisi 

Iki šiol manyta, kad pagrindiniai psoriazės moduliatoriai yra limfocitai, tačiau neutrofilai sudaro didžiausią leukocitų grupę ir jie yra svarbūs įvairių autoimuninių ligų faktoriai. Psoriaze sergančių neutofilai, kaip ir kiti leukocitai nuolatos yra aktyvuoti dėl uždegiminės būklės. Atitinkamai, ląstelės yra linkusios sudaryti neutrofilų ekstraląstelinio chromantino tinklą (NET), nes pasižymi padidintu IL-17 kiekiu, kuris yra NET aktyvatorius. NET yra neurofilų naudojamas mechanizmas/struktūra, skirta patogenų naikinimui. Tai- neutrofilų suformuotas chromantino pluoštų tinklas citoplazmoje su antimikrobiniais peptidais ir fermentais, tokiais kaip neutrofilų elastazė, katepsinas ir mieloperoksidazė (MPO). Tokius tinklus formuoja ir kitos imuninės ląstelės. Pastebėta, kad NET yra būdingi imuninėms ligoms, įskaitant psoriazę, sisteminę raudonąją vilkligę, reumatoidinį artritą. NET susiformavimas toliau skatina uždegiminį procesą.

Todėl neutrofilų funkcijos reguliavimas gali būti efektyvi psoriazės gydymo strategija. Yra žinoma, kad CBD gali mažinti neutrofilų aktyvumą ir ROS, todėl tikėtina stabdo NET formavimąsi. Buvo atliktas tyrimas“ Cannabidiol Modifies the Formation of NETs in Neutrophils of Psoriatic Patients“ , kuriame įvetintas CBD poveikis NET formavimuisi neutrofiluose, paimtuose iš psoriazės pacientų ir sveikų žmonių. Papildomai CBD efetyvumas buvo įvertintas ir panaudojant NET formavimosi aktyvatorių lipopolisacharidą (LPS).

Tyrime nustatyta, kad psoriazės neutrofiluose inkubacija su CBD sumažino oksidacinių žymenų NADPH oksidazės ir mielopoerokisdazės lygį ir atitinkamai sumažino NET formavimąsi. MPO koncentraciją ir NET formavimąsi CBD sumažina ir sveikų žmonių neutrofiluose. Tai rodo, kad CBD mažna prooksdacinius fermentus (NADPH oksidazę ir mielopoerokisdazę) ir NET formavimąsi.

Be to, CBD slopina, bent jau dalinai, LPS įtakotus prooksidacinių fermentų gamybos pasikeitimus ir atitinkamai NET formavimąsi. Šis tiesioginis veikimas paaiškinamas jau žinomu CBD ląstelės antioksidacinio veikmo moduliavimu. Antioksidacinis CBD poveikis tai pat susijęs su redox reakcijoms jautriu transkripcijos faktoriumi Nrf2, kuris atsakingas už ląsteles apsaugančių baltymų gamybą, įskaitant antioksidantus, o taip pat nefermetinių ir fermentinių ląstelės antntioksidantų apsaugą. Atitinkamai, CBD apsaugo nuo ląstelės komponentų oksidacinių modifikacijų, lemiančių NFκB veiklą- kito su redox susijusiu transkripcijos faktoriumi. Todėl CBD gali reguliuoti patologijas, susijusias su redox disbalansu ir uždegimu, kas būdinga ir psoriazei.

Psoriazės atveju be to, kad turi teigimą poveikį NET formavimuisi, CBD kaip priešuždegiminis faktorius gali slopinti dendritinių ląstelių, limfocitų aktyvaciją ir įtakoti Th limfocitų poslinkį link Th2.  Galimai todėl išorinis psoriazės gydymas CBD duoda gerus rezultatus mažinant odos ligos simptomus. [2].

Klinikinis CBD praturtinto tepalo poveikio odos ligoms tyrimas

Iš gyvo organizmo  paimtų ląstelių tyrimai (ex vivo) turi trūkumų, nes neįvertinama ląstelių sąveika, visi apykaitos ir metabolizmo biocheminiai procesai.  Siekiant įvertinti kanabidiolio poveikį odos ligų atveju natūralioje aplinkoje atliktas klinikinis tyrinas, kuriame CBD praturtintas tepalas buvo skiriamas  sergantiems psoriaze, atopiniu dermatitu ir randus sukeliančių veiksnių atvejais. Tepalas, kurį sudarė CBD praturtintas aliejus, o taip pat papildomi ingredientai- Mangifera Indica, Calendula officinalis, Lavendula officinalis, Chamomile, Amyris Balsamifera, taukmedžio sviestas įvairiose kūno vietose buvo tepami du kartus per dieną 3 mėnesius. Tyrimo pabaigoje, naudojant tam skirtas metodikas įvertinti odos parametrai – drėgnumas, transderminis vandens praradimas ir elastingumas, taip pat fotografijos ir klausimynas. Nustatyta, kad po 3 mėn, gydymo odos paramentrai visų pacientų pagerėjo: drėgnumas įvairiose vietose pagerėjo 5,5- 6,9 proc. , transderminis vandens praradimo rodklis pagerėjo 17,6- 28,1 proc., elastingumas pagerėjo 17,1- 27,1 proc. Nei vienam pacientui nepasireiškė alerginė reakcija ar sudirgimas. Šis tyrimas patvirtinta, kad išoriškai naudojamas CBD praturintas tepalas žymiai pagerino pacientų gyvenimo kokybę, tame tarpe ir psoriazės pacientų. Tyrimas parodė, kad kanabinoidai nuslopino keratinocitų proliferaciją, kas patvirtina tnkamumą psoriazės gydymui. Be to, CBD praturintas tepalas pasitvirtino kaip saugi ir efektyvi neinvazinė priemonė psoriazės ir kitų odos ligų, ypatingai uždegiminių, gydymui. [3].

Šaltiniai:

1. “Cannabidiol Effects on Phospholipid Metabolism in Keratinocytes from Patients with Psoriasis Vulgaris”, Iwona Jarocka-Karpowicz,1 Michał Biernacki,Adam Wroński, Agnieszka Gęgotek,Elżbieta Skrzydlewska1; 2020;

2. “Cannabidiol Modifies the Formation of NETs in Neutrophils of Psoriatic Patients”, Piotr Wójcik, Marzena Garley, Adam Wroński, Ewa Jabłońska,Elżbieta Skrzydlewska1; 2020;

3. “A therapeutic effect of cbd-enriched ointment in inflammatory skin diseases and cutaneous scars”, B. Palmieri1, C. Laurino, M. Vadalà; 2019.