il_sistema_endocannabinoide

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA
“TOR VERGATA"
Il sistema endocannabinoide
Enrico Massarini
Scoperta dei cannabinoidi
1964: Raphael Mechoulam isola dalla pianta di Cannabis Sativa una miscela di
composti di natura lipofila
7
11
1
9
8
7
10
C
6
OH
10a
1
10b
3
5
4
2
6a
B
6
O
A
3
(-)- C
1'
9
3'
HO
5'
1''
(-)- CANNABIDIOLO
OH
O
CANNABINOLO
2'
8
5
4
OH
2
OH
O
C
3''
5''
Scoperta degli endocannabinoidi
La scoperta dei recettori CB iniziò la ricerca di agonisti endogeni:
• 1992: Devane e coll. isolano e caratterizzano dal cervello di maiale l’ Narachidonoyl etanolammina (N-ArE), a cui viene dato il nome di anandamide (dal
sanscrito “ananda” cioè “portatore di illuminazione e tranquillità)
O
OH
N
H
N-Arachidonoil etanolammina
(Anandamide, AEA)
•
1994: Mechoulam identifica un estere,il 2-Arachidonoyl glicerolo,capace di legare
entrambi i recettori e avente anch’esso proprietà cannabimetiche
O
OH
O
OH
2-Arachidonoyl glicerolo
(2-AG)
•Le strutture chimiche del THC e dell’AEA sono molto
diverse
•L’AEA è una molecola molto flessibile
•In ambiente acquoso essa assume un ripiegamento ad U
•In tali condizioni la distribuzione di carica delle due
molecole è molto simile
THC
AEA
Distribuzione tissutale AEA
•
•
Vastamente distribuito, principalmente nel cervello
i livelli di AEA possono variare in base alla dieta e alla età.
Situazioni Patologiche
•
Livelli elevati nel fluido cerebrospinale di soggetti umani affetti da schizofrenia
(1999)
• Alte concentrazioni nella corteccia cerebrale di topi affetti da spasticità (2001)
• Sostanziali aumenti in diverse cellule tumorali:
-cancro al seno EFM-19, meningioma, neuroblastoma CHP100, linfoma U937
O
OH
N
H
Distribuzione tissutale 2-AG
• E’ il maggior monoacilglicerolo del cervello:
• Agisce sia come neuromodutatore sia come neurotrasmettitore
Situazioni patologiche:
• Alti valori nel cervello e nel midollo spinale di ratti affetti da spasticità
• Alti livelli riscontrati in diverse cellule tumorali:
-meningioma
-neuroblastoma CHP100
-linfoma U937
Il sistema endocannabinoide (ECS)
• AEA
• Ligandi
• 2-AG
• altri
endocannabinoidi
CB1
• Recettori cannabici
CB2
• Enzimi per il trasporto
AMT
e la degradazione
FAAH
O
OH
N
H
SPAZIO EXTRACELLULARE
AMT
CBR
SPAZIO INTRACELLULARE
O
OH
N
H
Inibizione della adenilato ciclasi
Regolazione dei canali del calcio
Attivazione dei canali del potassio
Attivazione della fosfolipasi A2 citosolica
Attivazione della NOS (ossido nitrico sintasi)
Aumento intracellulare del calcio
CYT P450
FAAH
EPOSSI E
IDROSSI DERIVATI
COX 2
PROSTAGLANDINE,TROMBOSSANI
AA + EtNH2
LOX
IDROSSI DERIVATI
MEMBRANA CELLULARE
ATTIVITA' BIOLOGICHE
I recettori cannabici
Proteine con sette domini transmembrana accoppiate a delle proteine-G che
ne trasducono il segnale attraverso l’Adenilato Ciclasi
I CB1 e i CB2 presentano solo il 44% di sequenza amminoacidica identica tra
di loro (68% tra le regioni in α-elica) e in specie differenti i geni dei recettori
CB possono essere localizzati su cromosomi diversi)
CB1
E’ accoppiato alla modulazione dell’ Adenilato Ciclasi ed è coinvolto nella
regolazione di diversi tipi di canali per il Ca2+ (tipo N, tipo P/Q, tipo L ) ed il K+
Clonato nel 1990 da Dna di ratto, nel 1991 da Dna umano e nel 1995 da quello di
topo. Omologia di sequenza del 97-99% tra le specie.
( McAllister e coll ,Journal of Medicinal Chemistry 46 (24), 5139-5152, 2003)
CB2
• E’ accoppiato all’inibizione dell’ Adenilato Ciclasi
• Assente dalle cellule del sistema nervoso, presente esclusivamente in cellule
immunitarie quali :
- linfociti T
- linfociti B
- monociti
Biosintesi AEA
O
O
O
R2
O
R1
O
+
O
O
R3
O
O
O P O
O
O P O X
NH2
O
O
Fosfatidilcolina (PC)
Fosfatidiletanolammina (PE)
2+
Ca
transacilasi
N-Arachidonilfosfatidiletanolammina
O
O
R2
O
O
OH
R1
O
+
O
O P O
N
H
O
R3
O
O
O
O P O X
O
O
O
O
R2
Fosfodiesterasi
O
R1
O
O P OH
O
HO
H
N
O
AEA
Acido fosfatidico
Il trasportatore di membrana
• Il trasporto dell’AEA è dipendente dalla concentrazione, dal
tempo e dalla temperatura
• Il trasporto dell’AEA è indipendente dalla [ Na+] esterna e
dall’idrolisi dell’ATP
• Il ligando deve contenere almeno un doppio legame in una
catena alchilica lunga
• Sostituenti aromatici nella regione del gruppo di testa
dell’AEA stabilizzano il legame al trasportatore
Inibitori selettivi del trasporto
OH
O
O
N
H
OH
N
H
AM 404
ARACHIDONIL-TIRAMINA
O
O
OH
N
H
OH
N
H
HO
VDM-11
VDM-12
H
N
O
N
H
VDM-13
O
Degradazione: idrolisi FAAH
catalizzata
FAAH: proteina integrale di membrana vastamente distribuita
•
•
•
579 aminoacidi (PM 63KDa)
pH ottimale tra 8,5 e 10
La FAAH è l’Anandamide sintasi”:
- stessa dipendenza dal pH e dalla temperatura
- stessi profili di inibizione enzimatica
- stessa distribuzione tissutale
- stessa coeluizione cromatografica
- si è clonato ed espresso il DNA,ed essa può sintetizzare AEA attraverso sintesi diretta
(se [EA] è mM)
O
O
FAAH
OH
OH
OH
+
N
H
H N
2
H2O
Effetti di AEA e di 2-AG sulle funzioni neuronali e sulla
neurotrasmissione nel sistema nervoso centrale
• Controllo dello stimolo dolorifico (amigdala, talamo)
•Controllo dei disturbi pscicomotori (gangli basali)
•Controllo della secrezione di ormoni pituitari, dei cicli di veglia, della
termogenesi e dell’appetito (ipotalamo)
•Controllo della plasticità sinaptica, disturbi del consolidamento della memoria
(probabilmente dovuto ad una interferenza con il rilascio di acetilcolina)
(ippocampo)
•Controllo di tremori e spasticità
•Inibizione della sintesi e del rilascio di dopamina e GABA (striatum)
•Soppressione della locomozione (globus pallidus)
•Controllo della visione stereoscopica (retina)
Azioni periferiche degli endocannabinoidi
• SISTEMA CARDIOVASCOLARE : forte abbassamento della
pressione sanguigna e del ritmo cardiaco; induzione di
ipotensione durante shock emorragici o endotossici;
vasodilatazione; stimolazione dell’aggregazione delle piastrine
•SISTEMA IMMUNITARIO: repressione della trascrizione e
della secrezione dell’interleukina 2; stimolazione della sintesi
dell’interleukina 6; inibizione della produzione del fattore α per la
necrosi tumorale; inibizione della sintesi di interferone-γ;
induzione dell’apoptosi nei linfociti; stimolazione del rilascio di
serotonina;
•SISTEMA RIPRODUTTIVO: arresto dello sviluppo
embrionale; induzione di apoptosi nei blastociti
Concludendo, è oramai evidente come cannabinoidi ed
endocannabinoidi possano essere implicati nell’affermarsi e
svilupparsi di malattie, anche gravi, cui è soggetto l’essere umano.
Oltretutto è chiaro che tali composti possono trovare impiego per
alleviare le sofferenze di malati terminali; per questi motivi credo
che sia opportuno un avvicinamento tra il mondo scientifico e
quello politico affinché vengano abbattute le barriere di carattere
morale e religioso che negano nel nostro paese l’uso di tali
sostanze con fini terapeutici.