Z tego artykułu dowiesz się:
Dzisiejszy artykuł jest kontynuacją artykułu Biologiczne aspekty funkcjonowania układu endokannabinoidowego, w którym wyjaśniliśmy czym jest układ endokannabinoidowy. Wspomnieliśmy też o tym, z jakich elementów się składa, a także na przebieg jakich procesów fizjologicznych ma wpływ. Dzisiaj zajmiemy się podziałem, budową oraz właściwościami jednego z dwóch typów ligandów, jakimi są endokannabinoidy.
Endokannabinoidy – ligandy dla receptorów kannabinoidowych
Ligandy dla receptorów kannabinoidowych to kannabinoidy. Dzielimy je na dwa typy ze względu na miejsce ich powstawania. Endokannabinoidy powstają wewnątrz organizmów, a egzokannabinoidy są dostarczane z zewnątrz. Do drugiej grupy bezsprzecznie należą kannabinoidy obecne w Cannabis, czyli fitokannabinoidy.
Duże znaczenie spośród endokannabinoidów mają przede wszystkim: anandamid i 2-arachidonyloglicerol.
Czym jest anandamid?
Anandamid jest neuroprzekaźnikiem związanym z receptorem CB1, który wydziela się w stanach relaksu. Co ciekawe, jego stężenie w organizmach kobiet wzrasta przed implantacją (zagnieżdżeniem się zarodka w macicy), a zaraz po implantacji spada. Prawdopodobnie wpływa na prawidłowość tego procesu, ale jego dokładna funkcja nie jest znana. Godnym uwagi jest fakt, że wzrost stężenia anandamidu odnotowuje się w trakcie wysiłku fizycznego – jest wysoce prawdopodobne, że to ten związek odpowiada za poczucie euforii po skończonej aktywności
Jak odkryto pierwszy z endokannabinoidów?
Anandamid udało się wykryć dzięki wykorzystaniu wyznakowanej sondy. Sonda jest to związek chemiczny, który ma zdolność do wiązania się w sposób specyficzny z substancją, którą chcemy wykryć. Wyznakowanie, np. z pomocą związków fluorecencyjnych lub odpowiednich izotopów pozwala na wykrycie tej sondy po jej związaniu się z poszukiwaną substancją. Sonda była połączona z odpowiednio dobranym receptorem.
Badacze założyli, zgodnie z ówczesną wiedzą, że jeśli wszystkie naturalne kannabinoidy są związkami rozpuszczalnymi w lipidach, to izolowany endogenny ligand też musi mieć taką właściwość. Początkowo postanowili ekstrahować mózgi świń z wykorzystaniem metanolu w celu uzyskania ekstraktu lipidowego, który następnie rozdzielali poprzez kilka następujących po sobie podziałów chromatograficznych. Chromatografia to jedna z metod analitycznych, która pozwala na rozdzielenie mieszaniny różnych substancji w celu zbadania ich składów. Otrzymane frakcje zostały dodatkowo przebadane z wykorzystaniem uprzednio opisywanej wyznakowanej sondy.
Ostatecznie okazało się, że początkowe założenie niepolarnej budowy endokannabinoidów było słuszne i wyodrębniono chromatograficznie z ekstraktu lipidowego jeden aktywny składnik, który nazwano anandamidem. Największy problem podczas tych procedur stanowiła zmienność anandamidu. Po powtórnej chromatografii otrzymano związek zdecydowanie czystszy, jednak zmniejszyła się jego ilość. Finalnie zmieniono sposób w jaki prowadzono badania: nieaktywne fosfolipidy ekstrahowano tym razem z użyciem acetonu. Resztę ekstraktu podzielono na mniejsze frakcje i prowadzono rozdział chromatograficzny. Jednak tym razem otrzymany produkt był zanieczyszczony przez rozpuszczalniki, ponieważ na stałe związały się one z produktem. Co więcej cząsteczki plastiku, pochodzące ze sprzętu laboratoryjnego stanowiły dodatkowe zanieczyszczenie. Po usunięciu tych problemów udało się określić dokładną budowę anandamidu dzięki dwóm technikom analitycznym: spektrometrii mas i spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego.
Ligand dla receptora CB2
Odkrycie i zsekwencjonowanie drugiego rodzaju receptorów endokannabinoidowych (CB2) spowodowały, że badacze zaczęli szukać związku, który byłby dla nich ligandem. Uznano, że skoro receptory CB2 występują głównie w układzie odpornościowym, to hipotetyczny ligand również musi być z nim związany. Dlatego badano elementy układu odpornościowego: śledzionę i jelita. Jelita badano ze względu na obecność kępek Peyera – zgrupowań komórek limfatycznych w błonach śluzowej i podśluzowej jelita cienkiego.
Ostatecznie naukowcy prowadzili ekstrakcję jelit, ponownie za pomocą metanolu. W rezultacie otrzymano ekstrakt, który został rozdzielony, tym razem z wykorzystaniem kolumny z żelem krzemionkowym. Naukowcy ponownie wykorzystali wyznakowaną sondę i za jej pomocą poszukiwali związków o aktywności kannabinoidów. Tym razem w ekstrakcie znalazły się trzy związki: 2-arachidonyloglicerol, 2-palmitoiloglicerol
i 2 -linoiloglicerol.
Spośród tych 3 największe znaczenie okazał się mieć 2 – arachidonyloglicerol. Dokładną budowę tych związków poznano dzięki zastosowaniu tych samych co poprzednio metod: spektrometrii mas oraz spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego.
Na zakończenie: najnowsze badania dowodzą, że wszystkie endokannabinoidy mają wpływ na funkcjonowanie mięśnia sercowego, w tym regulacji ciśnienia krwi (przede wszystkim 2-arachidonyloglicerol). Prawdopodobnie zablokowanie wydzielania 2-arachidonyloglicerolu ma wpływ na ludzkie zachowania, jednak jeszcze nie ma konkretnych badań w jaki dokładnie sposób to się odbywa, zatem ta kwestia zostaje do wyjaśnienia.
Mikrobiolog, bioanalityk, młody naukowiec z zamiłowaniem do fizjologii roślin i ziołolecznictwa. Studentka kryminologii otwarta na wszelkie naukowe (i mniej naukowe) dyskusje.
Źródła:
Mechoulam, R., Fride, E., & Di Marzo, V. (1998). Endocannabinoids. European journal of pharmacology, 359(1), 1-18.
Lu, H. C., & Mackie, K. (2016). An introduction to the endogenous cannabinoid system. Biological psychiatry, 79(7), 516-525.
SzukaIski, B. (2000). Receptory kannabinoidów i ich endogenne i egzogenne ligandy. Alkoholizm i Narkomania, 13(2), 165-188.
Grotenhermen, F. (2004) Pharmacology of cannabinoids. Neuroendocrinology letters, 25(1/2), 14-23.