UNIVERSITUNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMAÀ DEGLI STUDI DI ROMA“TOR VERGATA"“TOR VERGATA"

Il sistema endocannabinoideIl sistema endocannabinoide

Enrico Massarini

Scoperta dei cannabinoidi1964: Raphael Mechoulam isola dalla pianta di Cannabis Sativa una miscela di

composti di natura lipofila

O

OH

AB

C1

2

3

1' 3' 5'4

56

6a

7

89

10

10a10b

11

(-)- C

HO1'' 3'' 5''

(-)-CANNABIDIOLO

OH

7

1

2

32'45

6

89

O

OH

CANNABINOLO

O

OH

C

Scoperta dei cannabinoidi

Scoperta degli endocannabinoidiLa scoperta dei recettori CB iniziò la ricerca di agonisti endogeni:• 1992: Devane e coll. isolano e caratterizzano dal cervello di maiale l’ N-

arachidonoyl etanolammina (N-ArE), a cui viene dato il nome di anandamide (dal sanscrito “ananda” cioè “portatore di illuminazione e tranquillità)

• 1994: Mechoulam identifica un estere,il 2-Arachidonoyl glicerolo,capace di legare entrambi i recettori e avente anch’esso proprietà cannabimetiche

NH

OH

O

N-Arachidonoil etanolammina(Anandamide, AEA)

O

O

OH

OH

2-Arachidonoyl glicerolo(2-AG)

AEATHC

•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

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

NH

OH

O

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)

• Ligandi

• Recettori cannabici

• Enzimi per il trasporto

e la degradazione

CB2

AMT

FAAH

CB1

• AEA

• 2-AG

• altri

endocannabinoidi

NH

OH

O

NH

OH

O

AMT

Inibizione della adenilato ciclasiRegolazione dei canali del calcioAttivazione dei canali del potassioAttivazione della fosfolipasi A2 citosolicaAttivazione della NOS (ossido nitrico sintasi)Aumento intracellulare del calcio

ATTIVITA' BIOLOGICHE

FAAHCYT P450

EPOSSI EIDROSSI DERIVATI

PROSTAGLANDINE,TROMBOSSANI

COX 2

LOX

IDROSSI DERIVATI

AA + EtNH2

MEMBRANA CELLULARE

CBR

SPAZIO EXTRACELLULARE

SPAZIO INTRACELLULARE

I recettori cannabiciProteine 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)

( McAllister e coll ,Journal of Medicinal Chemistry 46 (24), 5139-5152, 2003)

CB1E’ 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.

• E’ accoppiato all’inibizione dell’ Adenilato Ciclasi

• Assente dalle cellule del sistema nervoso, presente esclusivamente in cellule immunitarie quali :

- linfociti T

- linfociti B

- monociti

CB2

Biosintesi AEA

O

R2

O

O

R1

O

O P

O

O

O NH2

R3 O

O

O

O

O P O X

O

O

R2

O

O

O P

O

O

O NH

O

O

O

R1R3 O

O O P O X

O

O

OH

NH

O

OH

O P

O

O

OH

OR2

O

O

O

R1

+

Ca

transacilasi

Fosfatidiletanolammina (PE) Fosfatidilcolina (PC)

+

Fosfodiesterasi

AEA

2+

N-Arachidonilfosfatidiletanolammina

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

NH

O

OHNH

OOH

NH

O

OHNH

O

OH

OH

NH

NH

O

O

AM 404 ARACHIDONIL-TIRAMINA

VDM-11 VDM-12

VDM-13

Degradazione: idrolisi FAAH catalizzata

• 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)

FAAH: proteina integrale di membrana vastamente distribuita

O H

O

NH2

O HN

H

O H

O

FAAH

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.