Conosciamo gli Endocannabinoidi

Gli endocannabinoidi (eCB), sono piccole molecole di natura lipidica che esercitano principalmente i loro effetti biologici attraverso l’attivazione di specifici recettori  CBR1 e CBR2. Questi ultimi appartengono alla superfamiglia dei recettori accoppiati a proteine ​​G e hanno un sistema di trasduzione del segnale di tipo inibitorio. CBR1 è il sottotipo maggiormente presente nel Sistema Nervoso Centrale (SNC), ed ha un ruolo nelle malattie neurodegenerative e nei disturbi neuropsicologici. Il CBR2 è principalmente espresso nelle cellule immunitarie e la sua localizzazione ne esalta il potenziale ruolo come immunomodulatore del sistema endocannabinoide (EC). I due cannabinoidi endogeni maggiormente conosciuti sono la N-arachidonoil-etanolamide, comunemente denominata anandamide, e il 2-arachidonoil-glicerolo, noto come 2-AG. L’esistenza di ligandi endogeni che interagiscono con gli stessi recettori stimolati dal THC, e di enzimi deputati alla sintesi e alla degradazione di suddetti composti, ha identificato quello che oggi conosciamo con il nome di sistema endocannabinoide [1].

Introduzione

L’ uso medico della Cannabis sativa è noto fin dall’antichità [2]. Il primo record risale alla Cina circa 5000 anni fa, dove gli estratti della pianta venivano usati per alleviare crampi e dolore. Inoltre, lo stato di benessere psicofisico ascrivibile all’uso di cannabis ricreazionale, ha ampiamente limitato la sua applicazione medica [3]. Sono stati identificati circa 120 fitocannabinoidi e tra questi il ​​Δ₉-tetraidrocannabinolo (THC) è il principale componente psicotropo. Dopo la scoperta del THC, un gran numero di cannabinoidi sintetici, simili o distinti nelle strutture ai fitocannabinoidi, ha aiutato l’identificazione e la clonazione del recettore 1 dei cannabinoidi (CB1R) e in seguito della scoperta del recettore cannabinoide 2 (CB2R) [4,5]. Sono stati scoperti anche i due endocannabinoidi più studiati finora, 2-arachidonoilglicerolo (2-AG) e N-arachidonoil-etanolamide (anandamide, AEA) [6]. Di questi l’anandamide ha anche una modesta attività sui recettori canale attivati dalla molecola del peperoncino, ossia i recettori TRPV1, mentre il 2-AG sembra essere il cannabinoide endogeno agonista pieno dei recettori CB1 e CB2. Tuttavia, grazie alle moderne tecnologie e alla metabolomica, oggi il sistema endocannabinoide si è ampliato molto, pertanto, molti altri composti sembrano avere effetti diretti o indiretti sui recettori dei cannabinoidi.

Biosintesi e Metabolismo 

L’AEA e il 2-AG hanno vie biosintetiche diverse, anche se in alcune condizioni possono essere catabolizzate da enzimi simili. In particolare, l’AEA è sintetizzata dalla N-acil-fosfatidiletanolammina (NAPE) dalla fosfolipasi D NAPE-specifica (NAPE-PLD), mentre 2-AG è prodotta da una lipasi del diacilglicerolo (DAG-L). Dopo il rilascio, gli endocannabinoidi non sono immagazzinati in vescicole preformate, infatti sono sintetizzati e rilasciati “on demand”, quando e dove necessario. Gli endocannabinoidi non sono in grado di diffondersi liberamente come altri neurotrasmettitori, perché sono idrofobici. Molti meccanismi sono stati proposti per il trasporto di AEA:

• diffusione semplice verso gradiente di concentrazione generata dalla degradazione enzimatica

• formazione di complessi di colesterolo AEA

• endocitosi 

Al contrario, i meccanismi di 2-AG non sono ancora ben compresi. Infine, gli endocannabinoidi possono essere degradati attraverso:

• idrolisi e / o ossidazione.Il principale enzima catabolico, responsabile della degradazione dell’AEA, è una idrolasi degli acidi grassi (FAAH), che trasforma AEA in acido arachidonico libero ed etanolamina, mentre il 2-AG è per lo più idrolizzato dal monoacilglicerolo lipasi (MAGL) in acido arachidonico e glicerolo. Diversi altri enzimi potrebbero essere coinvolti così come la cicloossigenasi-2 e diverse lipossigenasi [7-10]. FAAH è un’ idrolasi comunemente presente nel cervello, dove mostra una distribuzione subcellulare. Mentre, MAGL è una serina idrolasi e diverse osservazioni supportano un ruolo per MAGL come fornitore di acidi grassi liberi. .Una terza potenziale via di degradazione è l'amidasi dell'acido N-aciletanolammina-idrolizzante (NAAA) [11].

Recettori dei cannabinoidi

Dopo il rilascio, gli eCB possono legare i loro recettori, CB1R codificato dal gene CNR1 che consiste di 472 aminoacidi nell’uomo; CB2R codificato dal gene CNR2, che consiste di 360 amminoacidi negli esseri umani.

I recettori sono localizzati in modo diverso in tutto il corpo:

• Il CB1 è altamente espresso nei neuroni del cervello, molto nei gangli della base, nell’ippocampo, nell’ ipotalamo, nell’area grigia periacqueduttale e in altre aree cerebrali. Tuttavia la sua espressione in tessuti periferici ha comunque un’ importante funzione fisiologica.

• Il CB2 è altamente espresso sulle cellule immunitarie periferiche come neutrofili, monociti, macrofagi e linfociti T.  Tuttavia un’ espressione del CB2 nel Sistema Nervoso Centrale è stata riscontrata in cellule immunocompetenti del SNC come la microglia [12]. Mentre l’ attivazione di CB1 riduce il rilascio di neurotrasmettitori, l’ attivazione di CB2 inibisce l'attivazione microgliale e riduce la neuroinfiammazione. In questo modo, il sistema endocannabinoide svolge un ruolo anche nelle attività neurologiche [13,14]. Nel complesso, il sistema EC modula il rilascio di altri neurotrasmettitori come i principali neurotrasmettitori tra cui acetilcolina, dopamina, GABA, istamina, serotonina, glutammato, noradrenalina, prostaglandine e peptidi oppioidi. Tutti i cannabinoidi, compresi quelli endogeni, fitocannabinoidi e i sintetici, esercitano un’ azione differenziale sui sottotipi recettoriali.

Studi recenti hanno evidenziato un importante ruolo degli endocannabinoidi durante il neurosviluppo; in particolare, nelle fasi iniziali dello sviluppo cerebrale compaiono i recettori CB1 [15,16,17] e risultano maggiormente localizzati nelle aree della materia bianca [18,17]. Questa localizzazione momentanea e atipica suggerisce un potenziale coinvolgimento di tale sistema nei processi di neurosviluppo quali: la proliferazione, la migrazione, e la genesi delle sinapsi delle cellule nervose [19-24]. Infatti, nell’adulto risultano localizzati in altre aree quali: il giro dentato dell’ippocampo e la zona sub-ventricolare e quindi giocano un ruolo nel mantenimento e nella proliferazione di cellule progenitrici necessarie per la neurogenesi adulta. Il ruolo dei recettori CB2 invece è quello di regolazione dei cambiamenti fenotipici delle cellule immunitarie. In particolare, la stimolazione dei recettori CB2 su cellule immunitarie rende queste ultime più sorveglianti, pur riducendone la loro componente proinfiammatoria.

Altri endocannabinoidi e congeneri

Sono stati identificati molti altri cannabinoidi endogeni, tra cui: 

• N-arachidonoyldopamine (NADA), un agonista vanilloide con affinità CB1 [25]. La NADA è in effetti un endocannabinoide naturale e alte concentrazioni sono state trovate nello striato, nell’ippocampo e nel cervelletto.
• L’ Oleoiletanolamide (OEA), è prodotta dall’ intestino tenue nella fase post prandiale in due step. Ad elevate concentrazioni può ridurre l'assunzione di cibo [26] o può indurre sedazione quando iniettata direttamente nel cervello dei ratti. L’OEA è principalmente un agonista per il recettore CB1, ma è stato dimostrato essere in grado di attivare in vitro il recettore della proliferazione dei perossisomi di tipo alfa  e gamma (PPARs).

La Palmitoiletanolamide (PEA), sintetizzata dallo stesso enzima coinvolto con la sintesi di anandamide, ma in quantità molto maggiori, esercita un’azione antinfiammatoria principalmente attraverso l’inibizione del rilascio di molecole proinfiammatorie da mastociti, monociti e macrofagi [27]. La PEA non si lega direttamente ai recettori cannabinoidi [28], infatti, è l’agonista endogeno del recettore PPAR-α, ma è in grado di modulare molti altri recettori, tra cui GPR55, il recettore vanilloide TRPV1 e l’ acido grasso ammide idrolasi (FAAH) [29,30].

Conclusione

Il sistema endocannabinoide svolge importanti funzioni fisiologiche nel sistema nervoso centrale, ma anche nei tessuti periferici. L’azione di regolazione retrograda svolta da questo sistema è di rilevante importanza  per il mantenimento di una equilibrata attivazione neuronale. Data la derivazione degli endocannabinoidi dai fosfolipidi di membrana e, considerando che tutte le cellule hanno la membrana, il sistema endocannabinoide è potenzialmente coinvolto in tutti i processi fisiologici e patologici. Tale caratteristica li rende molecole pleiotropiche e quindi efficaci in alcuni contesti patologici. Tuttavia, gli effetti pleiotropici sono anche associati ad una maggiore imprevedibilità degli effetti indesiderati associati alla modulazione farmacologica di questo sistema. Ulteriori studi sono necessari per l’ulteriore comprensione dei complessi meccanismi che sottendono alla modulazione del sistema endocannabinoide, al fine di potenziare al massimo i molteplici effetti farmacologici riducendo quelli indesiderati e potenzialmente tossici.

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Autore: Carmela Belardo, PhD
Dipartimento di Medicina Sperimentale
Divisione di Farmacologia, Universitá degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”