Что такое эндоканнабиноидная система и какова ее роль?

Кто-то потребляет продукты каннабиса из-за его действия, изменяющего сознание, а кто-то ищет облегчения симптомов и состояний. Но каннабис не получил бы большого успеха и не принес бы терапевтические эффекты, если бы в нашем организме не было биологической системы, способной взаимодействовать с его активными химическими соединениями.  Именно наша эндоканнабиноидная система взаимодействует с каннабиноидами. И этот ключевой аспект нашей биологии служит для нашего здоровья и благополучия. Итак, что это эндоканнабиноидная система и как она работает? Давайте разбираться.

Гомеостаз основная задача эндоканнабиноидной системы.

Чтобы понять эндоканнабиноидную систему человека, ее значение, нужно немного узнать об одном из самых фундаментальных понятий в биологии: гомеостазе. Гомеостаз – это концепция, согласно которой большинство биологических систем активно регулируется для поддержания биологических условий в узком диапазоне. Наше тело не позволит, чтобы его температура была слишком горячей или слишком холодной, уровень сахара в крови был слишком высоким или слишком низким, и так далее. Биологические условия должны быть подходящими для наших клеток. Для этого существуют механизмы чтобы поддерживать условия в состояние гомеостаза, чтобы поддерживать оптимальную производительность. Эндоканнабиноидная система организма (ECS) является жизненно важной молекулярной системой для поддержания гомеостаза – она ​​помогает клеткам оставаться в зоне равновесия (гомеостаза).

Ключевые элементы эндоканнабиноидной системы (ECS)

Из-за своей решающей роли в гомеостазе, ECS распространена по всему животному царству. Ее ключевые элементы эволюционировали давно, и ECS можно найти у всех видов позвоночных.
Три ключевых компонента эндоканнабиноидной системы (ECS):

  • Эндоканнабиноидные рецепторы (обнаружены на поверхности клеток)
  • Эндоканнабиноиды (небольшие молекулы, которые активируют каннабиноидные рецепторы)
  • Метаболические ферменты (разрушают эндоканнабиноиды после их использования)

Каннабиноидные рецепторы

Каннабиноидные рецепторы находятся на поверхности клеток и «слушают» сигналя из вне клетки. Они передают информацию об изменяющихся условиях внутрь клетки, запуская соответствующий клеточный ответ.

Существует два основных каннабиноидных рецептора: CB1 и CB2. Это не единственные каннабиноидные рецепторы, но они были открыты первыми и сейчас наиболее изученны. CB1 рецепторы являются одним из самых распространенных типов рецепторов в мозге. Это рецепторы, которые взаимодействуют с THC, чтобы сделать психоактивный эффект. CB2 рецепторы более распространены за пределами нервной системы, в таких местах, как иммунная система. Тем не менее, оба рецепторов могут быть найдены по всему телу.

Endocannabinoid_system_CB1_CB2

Рисунок1: Рецепторы CB1 и CB2 являются ключевыми участниками эндоканнабиноидной системы (ECS). Они расположены на поверхности множества различных типов клеток в организме. Оба рецептора находятся по всему телу, но рецепторы CB1 более распространены в центральной нервной системе, в том числе в нейронах мозга. Рецепторы CB2 более распространены за пределами нервной системы, включая клетки иммунной системы.

Эндоканнабиноиды – это молекулы, которые, подобно растительному каннабиноиду THC, связываются и активируют каннабиноидные рецепторы. Однако, в отличие от ТГК, эндоканнабиноиды естественным образом вырабатываются клетками человеческого организма («эндо» означает «внутри»)

Эндоканнабиноиды производятся нашим организмом, естественным образом.

Существует два основных эндоканнабиноида: анандамид и 2-AG (рис. 2). Эти эндоканнабиноиды производятся из жироподобных молекул внутри клеточных мембран и синтезируются по требованию организма. Это означает, что организм их изготавливает и использует именно тогда, когда они необходимы. А не упаковывает и хранит для последующего использования, в отличии от многих других биологических молекул.

Endocannabinoids_Plant_cannabinoids

Рисунок 2: Анандамид и 2-AG являются двумя основными эндоканнабиноидами.
Каннабиноиды представляют собой класс молекул, характеризующихся своей способностью активировать каннабиноидные рецепторы, такие как CB1 и CB2. Анандамид и 2-AG являются двумя основными эндоканнабиноидами, которые вырабатываются в организме естественным путем. ТГК – это психоактивный растительный каннабиноид, вырабатываемый каннабисом. Все три из этих каннабиноидов могут активировать рецепторы CB1 и CB2, но каждый из них обладает различной активностью у каждого рецептора.

Метаболические ферменты

Третий фрагмент эндоканнабиноидной системы включает в себя метаболические ферменты, которые быстро разрушают эндоканнабиноиды после их использования. Двумя большими ферментами являются FAAH, который расщепляет анандамид, и MAGL, который расщепляет 2-AG (рис. 3). Эти ферменты гарантируют, что эндоканнабиноиды используются, когда они необходимы, но не дольше, чем необходимо. Это отличает эндоканнабиноиды от многих других молекулярных сигналов в организме, таких как гормоны или классические нейротрансмиттеры, которые могут сохраняться в течение многих секунд или минут и могут упаковываться и храниться организмом для дальнейшего использования.

Metabol_ferment

Рисунок 3: FAAH и MAGL являются ключевыми ферментами эндоканнабиноидной системы.
Ферменты – это молекулы, которые ускоряют химические реакции в организме, часто расщепляя молекулы. FAAH и MAGL являются ключевыми игроками в ECS, потому что они быстро разрушают эндоканнабиноиды. FAAH разрушает анандамид, в то время как MAGL разрушает 2-AG. Эти ферменты очень быстро расщепляют эндоканнабиноиды, но они не эффективны при расщеплении каннабиноидов растений, таких как ТГК.

Эти три ключевых компонента ECS можно найти практически в каждой основной системе нашего организма. Когда что-то выводит клетку из зоны гомеостаза, эти три части эндоканнобиоидной системы ECS включаются, чтобы отрегулировать и поддерживать гомеостаз. Из-за своей роли в возвращении систем в их физиологическую зону гомеостаза, ECS задействуется только тогда и там, где это необходимо. Доктор Винченцо Ди Марзо, директор по исследованиям Института биомолекулярной химии в Италии, сказал нам следующее:

Под гомеостатическим действием ECS мы подразумеваем, что эта система химических сигналов временно активируется после отклонений от клеточного гомеостаза. Когда такие отклонения являются нефизиологическими, временно активированная ECS пытается, с пространственно-временной выборкой, восстановить предыдущую физиологическую ситуацию (гомеостаз).

Другими словами, ECS помогает вернуть системы организма в биологическую зону гомеостаза.

Ниже мы рассмотрим примеры того, как ECS помогает поддерживать гомеостаз в двух областях: воспаление клеток мозга в нервной системе и воспалительная реакция иммунной системы.

Эндоканнабиноидная регуляция клеток нашего мозга.

Клетки мозга (нейроны) связываются, посылая друг другу электрохимические сигналы . Каждый нейрон должен “прислушиваться” к своим партнерам, чтобы решить, будет ли он запускать свой собственный сигнал в любой момент. Однако нейроны не любят получать слишком много информации – есть зона гомеостаза. Если они перегружены сигналами, это может быть токсичным для них. Вот этот процесс и регулируют эндоканнабиноиды.

Рассмотрим упрощенный сценарий, когда один нейрон слушает двух других. Один из этих двух нейронов может стать сверхактивным и посылать слишком много сигналов нейрону, который слушает. Когда это происходит, нейрон, который слушает, вырабатывает эндоканнабиноиды именно там, где он связан с гиперактивным нейроном. Эти эндоканнабиноиды возвращаются в «громкий» нейрон, где они связываются с рецепторами CB1, передавая сигнал, который инструктирует его успокоиться. Это возвращает вещи в зону гомеостаза (рис. 4).

eCS-5-2

Рисунок 4: Эндоканнабиноидные сигналы регулируют, насколько активны наши клетки мозга.
При нормальных обстоятельствах (вверху слева) данная мозговая клетка (нейрон) будет получать правильное количество информации от своих партнеров – не слишком много и не слишком мало. Однако некоторые из его партнеров могут стать чрезмерно активными и посылать чрезмерное количество сигналов (вверху справа). Слушающий нейрон обнаружит это и выпустит эндоканнабиноиды, которые сообщают другому нейрону успокоиться (внизу). Этот тип механизма помогает поддерживать гомеостаз, потому что он помогает предотвратить отправку нейронами слишком большого количества сигналов.

Как показано в примере выше, эндоканнабиноиды движутся в обратном направлении, поэтому они известны как ретроградные сигналы. В большинстве случаев поток информации между нейронами строго в одном направлении: от нейронов-отправителей, которые высвобождают нейротрансмиттерные сигналы, до нейронов-получателей, которые слушают эти сигналы. Эндоканнабиноиды позволяют нейронам-получателям регулировать, сколько входного сигнала они получают, и они делают это, отправляя ретроградные сигналы (эндоканнабиноиды) обратно в сверхактивные нейроны-отправители.

Но мозг не единственный орган, который должен поддерживать гомеостаз. Любая другая система организма, от пищеварительной до иммунной, должна тщательно регулировать работу своих клеток. Правильное регулирование имеет решающее значение для обеспечения выживания организма.

Эндоканнабиноидная регуляция воспаления.

Воспаление является естественной защитной реакцией иммунной системы в ответ на инфекцию или физическое повреждение. Целью воспаления является удаление патогенных микроорганизмов (микробов) или поврежденных тканей. Воспаленная область создается жидкостными и иммунными клетками, перемещающимися в область, чтобы выполнить работу и вернуть вещи в свою зону равновесия.

Важно, чтобы воспаление было ограничено местом повреждения и не продолжалось дольше, чем необходимо, ведь это может причинить вред. Хроническое воспаление и аутоиммунные заболевания являются примерами неправильной активации иммунной системы. Если это происходит и воспалительная реакция длится слишком долго, это часто приводит к хроническому воспалению. Или если такая реакция направляется на здоровые клетки, это может привести к аутоиммунным заболеваниям.

В целом эндоканнабиноиды, подавляют или ограничивают воспалительные сигналы иммунной системы. Профессор Пракаш Нагаркатти, вице-президент по исследованиям в Университете Южной Каролины, чья лаборатория изучает эндоканнабиноидную регуляцию иммунных реакций, рассказал как настройка ECS может быть хорошим способом лечения воспалительных заболеваний.

«Большинство наших исследований показывают, что эндоканнабиноиды вырабатываются при активации иммунных клеток и могут помочь регулировать иммунный ответ, действуя в качестве противовоспалительных агентов. Таким образом, вмешательства, которые управляют метаболизмом или продукцией эндоканнабиноидов, могут служить новым способом лечения широкого спектра воспалительных заболеваний».

Рассмотрим нормальный иммунный ответ, вызванный бактериальной инфекцией. Во-первых, иммунные клетки обнаруживают присутствие бактерий и выделяют провоспалительные молекулы, которые сообщают другим иммунным клеткам вступать в борьбу. Эндоканнабиноиды также высвобождаются (рис. 4), которые также сигнализируют другим иммунным клеткам о помощи и, вероятно, помогают ограничить воспалительный ответ, чтобы он не был чрезмерным. Тщательно регулируя воспаление, иммунная система может уничтожать микробы или удалять поврежденные ткани, а затем останавливаться. Это предотвращает чрезмерное воспаление, позволяя клеткам и, следовательно, телу вернуться в зону гомеостаза.

eCS-4-1

Рисунок 4: Эндоканнабиноиды помогают регулировать воспаление.
В нормальных условиях (вверху слева) клетки иммунной системы патрулируют организм в состоянии готовности к любым злоумышленникам, таким как бактерии. Во время бактериальной инфекции (вверху справа) иммунные клетки обнаруживают присутствие бактерий, а затем выделяют различные молекулы, чтобы помочь в оборонительной атаке (внизу). Эти сигналы включают провоспалительные молекулы (маленькие кружочки), которые помогают привлечь больше иммунных клеток к месту инфекции. Эндоканнабиноиды (мелкие алмазы) также высвобождаются и, вероятно, помогают регулировать величину и степень этого воспалительного ответа.

Как растительные каннабиноиды, такие как ТГК и КБД, взаимодействуют с эндоканнабиноидной системой?

Причина, по которой растительные каннабиноиды оказывают психоактивное и лекарственное воздействие на организм, заключается в значительной степени в том, что у нас есть эндоканнабиноидная система (ЭКС), с которой они могут взаимодействовать. Например, ТГК создает психоактивный эффект эйфории, потому что он активирует рецептор CB1 в мозге. Но некоторые  эндоканнабиноиды, такие как анандамид, также активируют CB1.

Так почему же мы не в состоянии эйфории постоянно?

Две большие причины. Во-первых, THC не взаимодействует с рецепторами CB1 точно так же, как естественные эндоканнабиноиды организма. Во-вторых, метаболические ферменты, которые быстро расщепляют эндоканнабиноиды, такие как анандамид, не работают на ТГК, поэтому ТГК задерживается гораздо дольше во взаимодействии с рецепторами.

Важно помнить, что такие молекулы, как каннабиноиды и другие нейротрансмиттеры, редко взаимодействуют только с одним типом рецепторов. Они часто взаимодействуют со многими рецепторами. Растительный каннабиноид CBD прекрасно это иллюстрирует, поскольку он взаимодействует с многочисленными типами рецепторов в мозге. Поэтому, хотя растительные каннабиноиды могут активировать те же каннабиноидные рецепторы, что и эндоканнабиноиды, они, будут взаимодействовать и с другими рецепторами и, будут иметь отличающиеся эффекты.

CBD также интересен тем, что он может влиять на общий уровень эндоканнабиноидов в мозге, называемый «эндоканнабиноидным тонусом». CBD ингибирует фермент FAAH, который расщепляет анандамид. Таким образом, CBD может повысить уровень анандамида, не давая FAAH разрушать его. И было доказано, что ингибирование фермента FAAH является полезной стратегией для лечения тревожных расстройств. И некоторые анти-тревожные свойства CBD могут быть обусловлены его способностью ингибировать этот фермент и тем самым повышать эндоканнабиноидный тонус.

Резюме

Эндоканнабиноидная система (ЭКС), состоящая из каннабиноидных рецепторов, молекул эндоканнабиноидов и их метаболических ферментов, является важной молекулярной системой, которую организм использует для поддержания гомеостаза. Из-за этой жизненно важной роли в обеспечении того, чтобы клетки и системы оставались в своей физиологической зоне равновесия, ECS жестко регулируется, она включается именно тогда, когда и где это необходимо. 

“Как и любая другая сложная биологическая система, ECS может работать неправильно. Если отклонение от физиологического гомеостаза затягивается из-за внешних факторов или хронических патологических состояний. ECS может утратить свою избирательность и начать воздействовать на неподходящие клетки. В этих случаях ECS, вместо того, чтобы быть полезным, может фактически способствовать прогрессированию заболевания.” Цитата доктора Ди Марзо

Важно помнить, что активация ECS с помощью потребления каннабиноидов не является панацеей. Понимая биологический принцип гомеостаза и то, как ECS поддерживает его на клеточном уровне, мы можем глубже понять, как могут работать различные методы лечения на основе каннабиса. Присутствие и критически важная функция ECS во многих системах организма, включая нервную и иммунную системы, объясняет, почему такое широкое разнообразие заболеваний и болезненных состояний поддаются воздействию продуктами каннабиса.