Введение

Каннабиноиды (/k//ə/'/n//æ//b//ə//n//ɔɪ//d//z//,// /'/k//æ//n//ə//b//ə//n//ɔɪ//d//z/) – несколько структурных классов соединений, обнаруженных преимущественно в растении каннабис и в большинстве животных организмов (хотя насекомые не имеют таких рецепторов) или в виде синтетических соединений. Наиболее известным каннабиноидом является фитоканнабиноид тетрагидроканнабинол (ТГК) (дельта-9 ТГК) – основное психоактивное соединение в каннабисе. Каннабидиол (КБД) также является важным компонентом растений конопли, произрастающих в умеренном климате, и незначительным компонентом в тропических сортах. Из каннабиса выделено по меньшей мере 113 различных фитоканнабиноидов, однако биогенетическое происхождение продемонстрировано лишь у четырех из них (то есть THCA, CBDA, CBCA и их общего предшественника CBGA). В 2020 году было сообщено, что фитоканнабиноиды содержатся и в других растениях, таких как рододендрон, солодка и печеночник, а ранее – в эхинацее. Фитоканнабиноиды – это многокольцевые фенольные соединения, структурно связанные с ТГК, в то время как эндоканнабиноиды являются производными жирных кислот. К неклассическим синтетическим каннабиноидам (каннабимиметикам) относятся аминоалкилиндалы, 1,5-диарилпиразолы, хинолины и арилсульфонамиды, а также эйкозаноиды, связанные с эндоканнабиноидами.

Каннабиноидные рецепторы

До 1980-х годов предполагалось, что каннабиноиды оказывают свои физиологические и поведенческие эффекты посредством неспецифического взаимодействия с клеточными мембранами, а не через взаимодействие со специфическими мембранными рецепторами. Открытие первых каннабиноидных рецепторов в 1980-х годах помогло разрешить этот спор. Эти рецепторы широко распространены у животных. Два известных каннабиноидных рецептора обозначаются как CB1 и CB2, и накапливается все больше данных об их существовании. В мозге человека каннабиноидных рецепторов больше, чем рецепторов любого другого типа, связанных с G-белком (GPCR). Эндоканнабиноидная система (ЭКС) регулирует многие функции организма человека. ЭКС играет важную роль в различных аспектах нейронных функций, включая контроль движений и координацию, обучение и память, эмоции и мотивацию, поведение, подобное зависимости, и модуляцию боли, среди прочего.

Каннабиноидный рецептор 2 типа

CB2-рецепторы преимущественно обнаруживаются в иммунной системе или в клетках иммунного происхождения, демонстрируя различные паттерны экспрессии. Хотя они в основном локализованы в периферической нервной системе, одно исследование указывает на экспрессию CB2 в подпопуляции микроглии в мозжечке человека. CB2-рецепторы, по-видимому, отвечают за иммуномодуляцию. Классические каннабиноиды образуются из соответствующих 2-карбоновых кислот (2 COOH) посредством декарбоксилирования (процесс, катализируемый теплом, светом или щелочными условиями).

Хорошо известные каннабиноиды

Наиболее изученные каннабиноиды включают тетрагидроканнабинол (ТГК), каннабидиол (КБД) и каннабинол (КБН).

Тетрагидроканнабинол

Тетрагидроканнабинол (ТГК) является основным психоактивным компонентом растения каннабис. Дельта-9-тетрагидроканнабинол (Δ9 THC, THC) и дельта-8-тетрагидроканнабинол (Δ8 THC) посредством внутриклеточной активации CB1 стимулируют синтез анандамида и 2-арахидоноилглицерола, которые естественным образом вырабатываются в организме и мозге. Эти каннабиноиды вызывают эффекты, связанные с употреблением каннабиса, связываясь с каннабиноидными рецепторами CB1 в мозге.

Каннабидиол

Каннабидиол (КБД) обладает слабо выраженным психотропным действием. Данные свидетельствуют о том, что это соединение противодействует когнитивным нарушениям, связанным с употреблением каннабиса. Было установлено, что он является антагонистом предполагаемого нового каннабиноидного рецептора GPR55, GPCR, экспрессируемого в хвостатом ядре и скорлупе. Каннабидиол также проявляет активность агониста рецептора 5-HT1A. КБД может вмешиваться в обратный захват аденозина, который играет важную роль в биохимических процессах, таких как энергетический обмен. Он может способствовать засыпанию и подавлять возбуждение. КБД имеет общий предшественник с ТГК и является основным каннабиноидом в сортах каннабиса с преобладанием КБД. Показано, что КБД играет роль в предотвращении кратковременной потери памяти, связанной с ТГК. Существуют предварительные данные о том, что КБД обладает антипсихотическим эффектом, однако исследования в этой области ограничены.

Каннабинол

Каннабинол (CBN) — это слабо психоактивный каннабиноид, который действует как частичный агонист с низкой аффинностью к рецепторам CB1 и CB2. Считается, что благодаря механизму частичного агонизма в CB1R, CBN взаимодействует с другими видами нейротрансмиссии (например, дофаминергической, серотонинергической, холинергической и норадренергической). CBN был первым соединением каннабиса, выделенным из экстракта каннабиса в конце 1800-х годов. Его структура и химический синтез были установлены к 1940 году, после чего были проведены одни из первых доклинических исследований для определения эффектов отдельных соединений, полученных из каннабиса, in vivo. Хотя CBN имеет тот же механизм действия, что и другие, более известные фитоканнабиноиды (например, дельта-9-тетрагидроканнабинол или D9THC), он обладает более низкой аффинностью к рецепторам CB1, что означает, что для проявления физиологических эффектов (например, легкой седации), связанных с агонизмом CB1R, требуются значительно более высокие дозы CBN. Наиболее известными каннабиноидами, не происходящими из каннабиса, являются липофильные алкамиды (алкиламиды) из видов эхинацеи, в частности цис/транс изомеры додека-2E,4E,8Z,10E/Z тетраеновой кислоты изобьютиламида. В некоторых видах эхинацеи каннабиноиды обнаруживаются во всей структуре растения, но наиболее концентрированы в корнях и цветах. Янгонин, содержащийся в растении кава, обладает значительной аффинностью к рецептору CB1. Катехины чая (Camellia sinensis) проявляют аффинность к человеческим каннабиноидным рецепторам. Бета-кариофилен, широко распространенный в пище терпен, компонент эфирного масла каннабиса и других лекарственных растений, также был идентифицирован как селективный агонист периферических рецепторов CB2 in vivo. Черные трюфели содержат анандамид. Перроттетинен, умеренно психоактивный каннабиноид, был выделен из различных видов Radula. Махаериол А и родственные соединения встречаются в растениях семейства Machaerium. Большинство фитоканнабиноидов практически нерастворимы в воде, но растворимы в липидах, спиртах и других неполярных органических растворителях.

Профиль растения каннабиса

Растения каннабиса могут демонстрировать значительные различия в количестве и типе производимых каннабиноидов. Совокупность каннабиноидов, производимых растением, называется каннабиноидным профилем. Селекционная работа используется для контроля генетики растений и изменения каннабиноидного профиля. Например, сорта, используемые для получения волокна (обычно называемые коноплей), выводятся таким образом, чтобы содержать низкое количество психоактивных веществ, таких как ТГК. Сорта, применяемые в медицине, часто разводят для достижения высокого содержания КБД, а сорта для рекреационного использования обычно разводят для высокого содержания ТГК или для достижения определенного химического баланса. Количественный анализ каннабиноидного профиля растения часто выполняется с помощью газовой хроматографии (ГХ) или, более надежно, газовой хроматографии, соединенной с масс-спектрометрией (ГХ/МС). Также возможны методы жидкостной хроматографии (ЖХ), которые, в отличие от методов ГХ, способны различать кислотные и нейтральные формы каннабиноидов. Предпринимались систематические попытки отслеживать каннабиноидный профиль каннабиса с течением времени, однако их точность затрудняется из-за незаконного статуса растения во многих странах.

Фармакология

Каннабиноиды могут вводиться путем курения, испарения, перорального приема, трансдермального пластыря, внутривенного введения, сублингвального всасывания или ректальных суппозиториев. Попав в организм, большинство каннабиноидов метаболизируются в печени, особенно цитохромами P450 смешанных функциональных оксидаз, главным образом CYP 2C9. Следовательно, прием ингибиторов CYP 2C9 может привести к пролонгированной интоксикации. Некоторые метаболиты каннабиса могут обнаруживаться в организме в течение нескольких недель после приема. Эти метаболиты – это вещества, распознаваемые стандартными иммунохимическими "тестами на наркотики"; в случае ТГК или других каннабиноидов, их концентрация не отражает текущую интоксикацию (в отличие от анализа выдыхаемого воздуха на содержание этанола, который измеряет мгновенный уровень алкоголя в крови), а является результатом суммарного потребления за период примерно в месяц. Это обусловлено тем, что они являются жирорастворимыми, липофильными молекулами, накапливающимися в жировой ткани. Исследования показывают, что эффект каннабиноидов может модулироваться ароматическими соединениями, производимыми растением каннабиса, называемыми терпенами. Это взаимодействие приводит к эффекту синергии.

Модуляция митохондриальной активности

Недавние данные свидетельствуют о том, что каннабиноиды участвуют в модуляции различных митохондриальных процессов, включая регуляцию внутриклеточного кальция, активацию апоптоза, нарушение работы цепи переноса электронов, нарушение митохондриального дыхания и продукции АТФ, а также регуляцию митохондриальной динамики. Эти процессы вносят вклад в различные аспекты клеточной биологии и могут изменяться в ответ на внешние стимулы. Взаимодействие каннабиноидов и митохондрий является сложным, и предложено несколько молекулярных механизмов, включая прямое воздействие на митохондриальные мембраны и эффекты, опосредованные рецепторами. Однако, единая гипотеза, объясняющая действие каннабиноидов на эти процессы, пока не сформулирована из-за противоречивости данных и сложности вовлеченных путей.

Фармацевтические средства на основе каннабиноидов

Набиксимолы (торговое название Sativex) – это аэрозольный спрей для перорального применения, содержащий соотношение КБД и ТГК близкое к 1:1. Также в состав входят минорные каннабиноиды и терпеноиды, вспомогательные вещества – этанол и пропиленгликоль, а также мятный ароматизатор. Препарат, разработанный компанией GW Pharmaceuticals, впервые был одобрен канадскими регуляторными органами в 2005 году для облегчения боли, связанной с рассеянным склерозом, став первым лекарственным средством на основе каннабиса. Маркетинг препарата в Канаде осуществляет компания Bayer. Sativex одобрен в 25 странах, а в США проводятся клинические испытания для получения одобрения FDA. В 2007 году препарат был одобрен для лечения онкологической боли. Дронабинол (торговые названия Marinol и Syndros) – это лекарственное средство, содержащее дельта-9 ТГК, применяемое для лечения анорексии, вызванной ВИЧ/СПИДом, а также тошноты и рвоты, вызванных химиотерапией. Препарат Epidiolex, содержащий КБД, был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для лечения двух редких и тяжелых форм эпилепсии – синдромов Драве и Леннокса-Гасто. Набилон (Cesamet) – синтетический аналог ТГК, одобренный FDA, назначаемый для лечения тошноты и рвоты, вызванных химиотерапией, у пациентов, не отвечающих адекватно на стандартную противорвотную терапию. Для экстракции может использоваться бутан, который очень быстро испаряется. Альтернативой является сверхкритическая экстракция с использованием диоксида углерода. После экстракции изолированные компоненты могут быть разделены с помощью вакуумной дистилляции с тонкой пленкой или других методов дистилляции. Кроме того, методы, такие как SPE или SPME, оказываются полезными при экстракции этих соединений.

Арахидоноилэтаноламин (анандамид или АЭА)

Анандамид был первым соединением, идентифицированным как арахидоноилэтаноламин. Название происходит от «ананда» – санскритского слова, означающего блаженство. Его фармакология схожа с ТГК, хотя структура значительно отличается. Анандамид связывается с центральными (CB1) и, в меньшей степени, с периферическими (CB2) каннабиноидными рецепторами, где выступает в качестве частичного агониста. Потенция анандамида в отношении рецептора CB1 примерно соответствует потенции ТГК. Анандамид содержится почти во всех тканях широкого спектра животных. Он также был обнаружен в растениях, включая небольшие количества в шоколаде. Два аналога анандамида – 7,10,13,16-докозатетраеноилэтаноламид и гомо-γ-линоленоеэтаноламин – обладают схожей фармакологией. Все эти соединения принадлежат к семейству сигнальных липидов, называемых N-ацилэтаноламинами, которое также включает неканнабимиметические пальмитоилэтаноламид и олеоилэтаноламид, обладающие, соответственно, противовоспалительным и анорексигенным действием. Многие N-ацилэтаноламины также были идентифицированы в семенах растений и у моллюсков.

2-арахидоноилглицерол (2-АГ)

Другой эндоканнабиноид, 2-арахидоноилглицерол, связывается как с CB1, так и с CB2 рецепторами с сопоставимой аффинностью, выступая в качестве полного агониста в обоих случаях. Существуют также разногласия относительно того, именно 2-AG, а не анандамид, в основном отвечает за эндоканнабиноидную сигнализацию in vivo.

2-арахидонилглицериловый эфир (ноладин эфир)

В 2001 году из мозга свиней был изолирован третий эндоканнабиноид эфирного типа – 2-арахидоилглицериловый эфир (ноладин эфир). До этого открытия он был синтезирован как стабильный аналог 2-AG; однако, до сих пор существуют споры относительно его классификации как эндоканнабиноида, поскольку другая группа исследователей не смогла обнаружить это вещество в "каком-либо заметном количестве" в мозге нескольких различных видов млекопитающих. Он связывается с каннабиноидным рецептором CB1 (Ki = 21,2 нмоль/л) и вызывает седацию, гипотермию, снижение моторики кишечника и умеренную антиноцицепцию у мышей. Он связывается преимущественно с рецептором CB1 и слабо с рецептором CB2. Подобно анандамиду, NADA также является агонистом ванилоидного рецептора подтипа 1 (TRPV1), относящегося к семейству ванилоидных рецепторов.

Виродамин (ОАЭ)

Пятый эндоканнабиноид, виродамин, или O-арахидоноилэтаноламин (OAE), был обнаружен в июне 2002 года. Несмотря на то, что он является полным агонистом CB2 и частичным агонистом CB1, in vivo он проявляет свойства антагониста CB1. У крыс виродамин был обнаружен в мозге в сопоставимых или несколько более низких концентрациях, чем анандамид, но в периферических тканях – в 2–9 раз более высоких концентрациях.

Лизофосфатидиллинозитол (LPI)

Лизофосфатидилинозитол является эндогенным лигандом нового эндоканнабиноидного рецептора GPR55, что делает его серьезным кандидатом на роль шестого эндоканнабиноида.

Функция

Эндоканнабиноиды служат межклеточными "липидными посредниками", сигнальными молекулами, которые высвобождаются из одной клетки и активируют каннабиноидные рецепторы, присутствующие на других близлежащих клетках. Хотя в этой роли межклеточной сигнализации они схожи с хорошо известными моноаминовыми нейротрансмиттерами, такими как дофамин, эндоканнабиноиды во многом отличаются от них. Например, они используются в ретроградной передаче сигналов между нейронами. Кроме того, эндоканнабиноиды являются липофильными молекулами, мало растворимыми в воде. Они не хранятся в везикулах и существуют как неотъемлемые компоненты мембранных бислоев, составляющих клетки. Считается, что они синтезируются "по мере необходимости", а не производятся и запасаются для последующего использования. Как гидрофобные молекулы, эндоканнабиноиды не могут самостоятельно преодолевать большие расстояния в водной среде, окружающей клетки, из которых они высвобождаются, и поэтому действуют локально на соседние клетки-мишени. Таким образом, хотя они диффузно исходят из клеток-источников, их сфера влияния гораздо более ограничена, чем у гормонов, которые могут воздействовать на клетки по всему организму. Механизмы и ферменты, лежащие в основе биосинтеза эндоканнабиноидов, остаются не до конца выясненными и продолжают быть областью активных исследований. Эндоканнабиноид 2-AG был обнаружен в коровьем и человеческом материнском молоке. Обзор, представленный Matties et al. (1994), суммировал феномен усиления вкусовых ощущений под действием определенных каннабиноидов. Рецептор сладости (Tlc1) стимулируется косвенным увеличением его экспрессии и подавлением активности лептина, антагониста Tlc1. Предполагается, что конкуренция между лептином и каннабиноидами за Tlc1 играет роль в энергетическом гомеостазе.

Сигнал ретроградной

Обычные нейротрансмиттеры высвобождаются из пресинаптической клетки и активируют соответствующие рецепторы на постсинаптической клетке, где пресинаптическая и постсинаптическая обозначают отправляющую и принимающую стороны синапса соответственно. Эндоканнабиноиды, напротив, описываются как ретроградные передатчики, поскольку они чаще всего распространяются «в обратном направлении» против обычного потока синаптических передатчиков. Фактически, они высвобождаются из постсинаптической клетки и действуют на пресинаптическую клетку, где целевые рецепторы плотно сконцентрированы на аксональных терминалях в зонах, из которых высвобождаются обычные нейротрансмиттеры. Активация каннабиноидных рецепторов временно уменьшает количество высвобождаемых обычных нейротрансмиттеров. Эта система, опосредованная эндоканнабиноидами, позволяет постсинаптической клетке контролировать собственный входящий синаптический трафик. Конечный эффект на клетку, высвобождающую эндоканнабиноиды, зависит от природы контролируемого обычного нейротрансмиттера. Например, при уменьшении высвобождения ингибирующего нейротрансмиттера ГАМК, чистым результатом является увеличение возбудимости клетки, высвобождающей эндоканнабиноиды. И наоборот, при уменьшении высвобождения возбуждающего нейротрансмиттера глутамата, чистым эффектом является снижение возбудимости клетки, высвобождающей эндоканнабиноиды.

"Бегущий под кайфом"

"Эйфория бегуна", чувство эйфории, которое иногда возникает во время аэробных упражнений, часто приписывалось выбросу эндорфинов, однако более свежие исследования указывают на то, что причиной могут быть эндоканнабиноиды.