Properties of cannabinoid receptors in medicinal plant Cannabis sativa

Povijest primjene konoplje

Sjemenke konoplje pronađene su u ostacima kineske hrane koja potječe iz razdoblja 8 500 godina prije Krista. Također, prve medicinske i farmakološke primjene konoplje spominju se u kineskim spisima naziva Chinese materia medica koji datiraju od 2 737. godine pr. Kr. Atharvaveda, sveti hinduistički tekst, spominje medicinsku primjenu konoplje u Indiji između 1 200. i 800. godine pr. Kr. Židovska vjerska sekta, eseni, koje je karakterizirao asketizam, siromaštvo, odricanja od svjetovnih užitaka i svakodnevne molitve, a čiji život je opisan u Kumranskim spisima (eng. Dead Sea Scrolls), prema Koptima, koristili su konoplju kao dio ritualnih pročišćavanja. Smatra se kako su biljku Cannabis prvi u Europu uveli Skiti, nomadski narodi i plemena iranskoga podrijetla, kako je zabilježio Herodot 430. godine pr. Kr. Pedanije Dioskorides, ili Dioskorid (100. g. po. Kr.), smatrao je konoplju rimskom medicinskom biljkom, dok je Galen jasno istaknuo njena psihotropna svojstva (170. g. po. Kr.).

Smatra se kako je popularnost konoplje u srednjem vijeku u Europi rasla zahvaljujući putovanjima Marca Pola, koji je među ostalim izvještavao i o korištenju hašiša u Aziji od strane Hasana ibn al-Sabbaha i njegovih hašašina (eng. assasin). Kanabis se većinom koristio kao medicinski lijek u Engleskoj, te kao industrijska konoplja, npr. za izradu papira, tkanine. Upravo je na najfinijem konopljinom papiru u Mainzu tiskana 1445. godine Biblija Johannesa Gutenberga. U 16. stoljeću (1545. g.), španjolski osvajači uvode kultivaciju konoplje u države južne Amerike, poput Čilea i Perua, a 1776. godine Američka deklaracija nezavisnosti skicirana je upravo na papiru od konoplje. Ubrzo, Napoleonovi vojnici donose konoplju u Europu, na povratku iz Egipta, a britanski liječnici koji su se vraćali iz Indije šire spoznaje o njezinim medicinskim svojstvima.

Kontinuirano kultiviranje biljke kroz povijest rezultiralo je trima taksonomskim varijantama iste botaničke vrste: Cannabis sativa L. uzgajana u Europi klasificirana je prema biologu Linnéu kao monotipska biljka. Godine 1783. prirodoslovac Lamarck klasificirao je indijsku biljku Cannabis indica (hrv. indijska konoplja) kao biološki različitu od C. sative, te Cannabis ruderalis Janischevske koja je uzgajana u jugoistočnim dijelovima središnje Rusije, a definirao ju je ruski botaničar D. E. Janischevsky. Prema Smallovoj i Cronquistovoj [1] taksonomskoj studiji, konoplja se sastoji od jedne visoko varijabilne vrste Cannabis sativa L., mada se botaničari ni dan danas ne slažu o tome je li Cannabis monotipskoga ili politipskog roda. Tako npr. Emboden [2] u svom radu "Cannabis - a polytypic genus” sugerira kako se rod ustvari sastoji od nekoliko različitih vrsta.

Nadalje, sjevernoafrički hašiš u Europi postaje poznat tek u 19. st. zahvaljujući pariškom Le Club des Hachichins koji posjećuju pjesnici poput Baudelairea, te Gautiera [3]. Psihijatar Moreau u svojoj knjizi Hashish and Mental Illness [4] opisuje psihološke komponente zabilježene na ispitanicima volonterima prilikom konzumiranja velikih količina hašiša. Pri tome opisuje njihova stanja poput osjećaja sreće, uzbuđenja, opisuje prostorno-vremensku iluzornu komponentu, fluktuacije emocija, pojačan osjet sluha, zablude, impulzivnost, halucinacije, delirij, relaksaciju, euforiju, te kratkotrajan gubitak pamćenja

Između ostaloga, kraljici Viktoriji je konoplju prepisivao njezin osobni liječnik, Russell Reynolds, oko 1890. godine, kao lijek protiv menstrualnih bolova. Konoplja je kao biorazgradivi proizvod bila korištena za dobivanje užadi i jedara, jer je neizmjerno čvršća od današnjih prirodnih vlakana. Prve je hlače Levi Strauss u 19. stoljeću izradio od konoplje. Zanimljivo je kako je 1941. godine Henry Ford izradio cjelokupnu autokaroseriju od biorazgradive plastike dobivene upravo od vlakana konoplje. Štoviše, takav automobil je vozio na etanol - također dobiven iz konoplje, te je već 1925. Henry Ford objavio u New York Timesu kako je etilni alkohol gorivo budućnosti

No, unatoč mnogim medicinskim i industrijskim primjenama ove biljke, godine 1925., Ženevska konvencija svrstava konoplju i hašiš na listu opasnih i zabranjenih droga. U SAD-u, kanabis je bio korišten u medicinske svrhe od 1843. godine (u liječenju depresije, gihta, tetanusa, ludila, histerije, bjesnoće, ublažavanju dizenterije). Kao umirujuća supstanca, kanabis je bio uvršten u američku farmakopeju 1937. godine, no zahvaljujući novom zakonu o porezu (Marijuana Tax Act) otkupna cijena proizvoda koji sadrže konoplju nemilosrdno je rasla. Tijekom 20. st. konoplja se primjenjuje za liječenje drugih ovisnosti, poput opijuma. Godine 1941. američka vlada u potpunosti uklanja odobrenje za njezinu upotrebu.

Osnovne karakteristike konoplje kao biljke

Azijska biljka Cannabis sativa L., konoplja ili eng. hemp, jednogodišnja je biljka s listovima sastavljenim od dugih i utanjenih lisaka, te brojem kromosoma 2n=20. Koristila se prije više od 8 500 godina zbog svojih medicinskih i psihotropnih učinaka. Vrlo je vjerojatno kako se iz originalne sumeranske riječi “kunibu“ razvio poznati oblik “kan(n)ab(is)” i “hanaba”, potom “hennep” i konačno, hemp. Konoplju, zeljastu biljku bez mliječnoga soka koja pripada porodici Cannabaceae, karakterizira uspravna stabljika i prstasto razdijeljeni listovi (Slika 1.). Jednospolni cvjetovi čine obično manje ili više produžene cvatove: muške s više cvjetova, ženske s manje. U muškom se cvijetu nalazi i jednostruko ocvijeće (od pet dijelova). Ženske jedinke su veće i nose brojne neugledne cvjetove u skupinama poput klasova. Muške jedinke su manje i tvore cvatove u obliku metlice. Plodovi su sitni, jednosjemeni oraščići. Na ograncima i na dijelovima cvijeta imaju žlijezde s ekskretima. Bogate su aromatsko smolastim tvarima, trijeslovinama, alkaloidima i dr. Nalazimo ih uglavnom u toplim krajevima.

Karakterističan izgled cvjetnih glavica konoplje prikazan je na Slici 2. Kao lijek se od davnina upotrebljavaju plodovi i listovi. Isjeckani ili istučeni plodovi (Fructus Cannabis), pomiješani s vodom, liječe upale probavnih organa, mjehura te mokraćnih putova. Slično se upotrebljava i lišće koje je neprijatnoga mirisa te skuhano djeluje kao opij. Iz ploda se priređuje ulje za primjenu u veterinarskoj medicini, dok alkoholni ekstrakt iz ploda navodno smanjuje postotak šećera u krvi. Zahvaljujući odgovarajućemu klimatskom pojasu u Indiji, biljka Cannabis sativa var. Indica (Lamarck) razvija tvari poput esencijalnoga ulja te smolastoga glikozid kanabina, sastojka kojeg ne sadrži biljka rasla u umjerenom pojasu. Stoga se konoplja u Indiji uzgaja prije svega zbog narkotičkih svojstava, više nego zbog proizvodnje biljnih vlakanaca, dok u višim predjelima poput Himalaje, biljka gubi sposobnost stvaranja ljekovitih glikozida. Najslabija vrsta koja se danas upotrebljava u medicini s obzirom na to da sadrži najmanje smole jest bhang, gauza, banghair gauza (dolazi iz Indije preko Bombaya), siddhi. U drogi nema većih listova ni dijelova stabljike. Najbolja je charas, churrus, tschars, momeka iz Indije. To su ostrugane, slijepljene, smolaste žlijezde s lišća i sa stabljike. Od smole se pravi hašiš (hadši, ahah) koji se podosta uživa u Indiji (puši se, pije, žvače), te djeluje na središnji živčani sustav kao narcoticum, ujedno ublažava bolove. Upotrebljava se kao lijek rijetko, i to protiv hripavca, migrene, bolova maternice, kod probavnih smetnji, kolika, astme, išijasa, reume, itd. [5].

Endokanabinoidni receptori i signalni sustav

Prvi izolirani fito-kanabinoid, kanabinol, otkriven je u ekstraktu ulja konoplje te je 1930-te razjašnjena njegova kemijska struktura [6]. Struktura i stereokemija prirodnoga aromatskog terpenoida (-)-kanabidiola izoliranoga 1930. godine (struktura je utvrđena 1963.) i (-)-trans-∆9 - tetrahidrokanabinola (∆9 -THC) ili dronabinola (sintetič- ki THC), glavnoga psihoaktivnog sastojka marihuane i hašiša otkrivena je 1964. godine [7]. Tim otkrićem dolazi do porasta interesa brojnih znanstvenoistraživačkih grupa u svrhu proučavanja kemijskih i farmakoloških svojstava ovog spoja (Slika 3.). Mehanizam djelovanja ∆9 -THC spoja ostaje nepoznat gotovo sljedeća dva desetljeća, no ubrzo Allyn Howlett i kolege otkrivaju kanabinoidni CB1 receptor u mozgu, te je 1992. u laboratoriju dr. Mechoulama u Izraelu, izoliran glavni endogeni kanabinoid anandamid (na sanskrtu ananda znači unutarnje blaženstvo) i 2-arahidonoil glicerol (1995.). Navedeni spojevi jesu derivati arahidonske kiseline (ω-6), te je ubrzo pojašnjena njihova biosinteza i razgradnja. Najučinkovitiji od svih fitokanabinoida jest upravo THC, odnosno ∆9 -THC, spoj koji je odgovoran za ve- ćinu učinaka poput motoričkih poremećaja i katalepsije (psihomotorna napetost, uzbuđenost), arefleksije (gubitak refleksa), euforije te neraspoloženja, lošega osje- ćanja, tjeskoba, uspavanosti, promijenjene vremenske i audiovizualne percepcije, napadaja panike i oslabljene memorije [8-11]. Nedavno su otkriveni kanabinoidi bibenzil tipa u biljci jetrenki (Radula perrottetii, Radula marginata), te nepsihoaktivni kanabinoidi u medicinskoj biljci, Echinacea purpurea.

Smatralo se kako upravo lipofilni ∆9 -THC stvara nespecifične interakcije sa staničnim membranama mijenjajući njihovu fluidnost i strukturu te da tako utječe na većinu staničnih tipova [12,13]. No, (-)-∆9 -THC se veže na dva G-protein kanabinoidna receptora CB1 i CB2, otkrivena u tkivu sisavaca. CB1 se pojavljuje unutar i izvan centralnoga živčanog sustava, dok je CB2 otkriven isklju- čivo u perifernome sustavu [14]. Postoje dokazi o postojanju drugih receptora, ali njihova karakterizacija još uvijek nije dovršena. Interakcijom endogenih liganada s kanabinoidnim receptorima, endokanabinoidi reguliraju stanične razine cAMP-a (molekula koje djeluju kao sekundarni glasnik u važnim biološkim procesima te sudjeluju u prijenosu signala) kroz G-protein posredovane interakcije sa adenilil-ciklazom, i moduliraju funkcionalna svojstva naponski reguliranih ionskih kanala (Ca2+, Na+ , različite tipove K+ kanala), te ligand-reguliranih ionskih kanala poput serotoninskoga 5-HT3 receptora, nikotinskoga acetilkolina, i glicin receptora. Također, sudjeluju u prepoznavanju specifičnih kanabinoid vezujućih mjesta u mozgu [15]. Aktivacija CB1 receptora inhibira naponski-regulirane Ca2+ kanale [16,17] i aktivira K+ kanale [18,19]. S druge strane, CB2 receptor signalni putovi su vezani uz aktivaciju mitogen-akitivirane proteinske kinaze (MAPK), regulaciju fosfatidilinozitol-3-kinaze i signaliziranje kroz ceramide kao sekundarne glasnike [20]. Ubrzo su otkriveni kanabinoidni receptori u mozgu, najprije u štakora, potom u ljudi te je najprije otkriven CB1 (Slika 4.), potom CB2 receptor [21-23]. Oba kanabinoidna receptora, CB1 i CB2, pripadaju superporodici G protein-spregnutih visokoafinitetnih receptora (eng. G-protein coupled receptors, GPRC) sastavljenih od sedam transmembranskih domena rodopsin tipa, koji pokazuju 48% homologije aminokiselinskih slijedova. Općenito, kanabinoidne receptore aktiviraju tri glavne grupe liganada: endokanabinoidi (koji se proizvode u tijelu sisavaca; N-arahidonoil-etanolamin (anandamid, AEA), 2-arahidonoil-glicerol (2-AG), 2-arahidonil-gliceril-eter (noladin eter), N-arahidonoil-dopamin (NADA), O-arachidonoil-etanolamine (virodamin)) - to su prirodni signalni lipidi koji se vežu za kanabinoidne receptore); biljni kanabinoidi (poput THC-a, glavnoga psihoaktivnog sastojka biljke kanabis potom kanabidiol i kanabinol) i sintetičkih kanabinoida (kao što je neselektivni agonist HU-210). Svi endokanabinoidi i biljni kanabinoidi jesu lipofilnoga karaktera. Anandamid i NADA, osim što se vežu za kanabinoidne receptore, dijele i svojstvo kapsaicina, sastojka ljute papričice, koji stimulira vaniloid receptore (TRPV1). Kapsaicin ima snažno analgetsko djelovanje kad se primjenjuje lokalno na kožu. Također, stimulira dio mozga zadužen za regulaciju tjelesne temperature i snižava je.

Centralni ili CB1 receptor otkriven 1990., indiciran je kao terapeutska meta mnogih bolesti, kao npr. pretilosti, ovisnosti o alkoholu, Parkinsonove bolesti, kod osjeta boli i mnogih drugih. Selektivni CB2 receptorni ligandi imaju potencijalnu terapeutsku primjenu kao modulatori imuniteta za supresiju tumora [24] i upala [25]. CB2 receptorni agonisti (kemijske tvari koje se vežu za receptore stanica i potiču odgovor stanice) dovode do analgezije (uklanjanja ili odsustva boli bez gubitka svijesti) neuropatskih bolova [26,27], što je zanimljivo otkriće s obzirom na smještaj CB2 receptora izvan središnjega živčanog sustava, stoga agonisti koji selektivno aktiviraju CB2 receptor (periferni) dovode do efektivne analgezije bez neželjenih psihoaktivnih učinaka na središnji živčani sustav, a koji su povezani s CB1 receptorom [28].

Ekspresija CB2 receptora većinom je ograničena na imunosna tkiva (slezena, krajnici) i hematopoetske matične stanice. Nađen je i u mikroglijalnim [29-31], u malignim gliomalnim stanicama, kao i stanicama tumora kože [32,33]. Također je utvrđena neočekivano velika raspodjela CB1 receptora u mozgu [34], točnije u bazalnim ganglijama, hipokampusu, cerebelumu i korteksu, ali i u plućima, jetri, slezeni i bubrezima.

U središnjem živčanom sustavu, endokanabinoidi imaju ulogu neuromodulatora ili retrogradnih glasnika koji inhibiraju oslobađanje različitih neurotransmitera; dok u perifernom i neuralnom tkivu, gdje moduliraju učinke proteina i jezgrinih faktora uključenih u proliferaciju stanice, diferencijaciju i apoptozu, djeluju kao parakrini i autokrini medijatori. Ti podaci ukazuju na ulogu endokanabinoida u kontroli sudbine stanice [35].

CB1 transkript i protein detektirani su u regijama mozga uključenim u nekoliko vitalnih funkcija središnjega živčanog sustava, uključujući učenje i pamćenje, motivaciju i spoznaju, percepciju boli, neuroendokrinu kontrolu i mnoge druge funkcije. Općenito, ekspresija CB1 receptora u mozgu, moždini i perifernim živcima, prilič- no odgovara poznatim učincima egzogeno upravljanim CB1 receptor agonistima, kao i samoj endogenoj funkciji CB1 receptora [36]. No, ima iznimaka.

Endokanabinoidi jesu sintetizirani i oslobođeni uslijed potražnje receptor-ovisnoga signalnog puta (Slika 5.). Djeluju kao glasnici retrogradnoga signaliziranja u GABA-nergičnim i glutamatergičnim sinapsama, i kao modulatori post-sinaptičkoga prijenosa, interagirajući s drugim neurotransmiterima. Endokanabinoidi jesu transportirani u stanice posebnim sustavom unosa i degradirani enzimima poput amidne hidrolaze masnih kiselina (AHEMK) i monoacilglicerol lipaze (MAGL). Endokanabinoidni sustav uključen je u različite patofiziološke procese u centralnom i perifernom tkivu, koji uključuju hormonalnu regulaciju unosa hrane, kardiovaskularne, gastrointestinalne, imunološke, bihevioralno-kognitivne, antiproliferativne i reproduktivne funkcije [37].

Tetrahidrokanabinol (THC)

Aktivni spoj tetrahidrokanabinol (THC), kanabinoidni alkaloid, viskozna je smola koja ne može kristalizirati. U čistome obliku na hladnom je čvrst i staklast, a ugrijan postaje ljepljiv i viskozan. THC je vrlo slabo topljiv u vodi, ali je vrlo topljiv u većini organskih otapala poput etanola ili heksana. Kao i kod nikotina i kofeina, glavna funkcija THC-a u konoplji, poput mnogih farmakološkiaktivnih sekundarnih metabolita u biljaka, najvjerojatnije je zaštita biljke od štetočina [38]. THC posjeduje i svojstva visoke apsorpcije UV-B svjetla (280-315 nm) štiteći tako biljku od štetne radijacije [39].

Utjecaj THC-a na psihomotorni i kognitivni učinak dokazan je brojnim eksperimentalnim studijama, gdje je općenito utvrđeno kako THC doziran ispitanicima po 40 i 300 µg/kg uzrokuje opadanje motornih funkcija, pam- ćenja, te pažnje tijekom izvođenja testova. Najizraženiji učinci THC-a očituju se prvi sat nakon pušenja ili izme- đu jedan i dva sata nakon oralnoga unosa [40], a opadaju 3-4 sata nakon uzimanja THC-a. U dugoročnoj studiji, Fried i suradnici [41] su ispitali IQ rezultate laganih (< 5 jointova/tjedno) i teških (≥ 5 jointova/tjedno) korisnika marihuane, bivših korisnika i ne-korisnika. IQ rezultati su uspoređeni sa subjektima čiji su IQ rezultati utvrđeni prije početne uporabe droge. Fried i sur. [41] utvrdili su kako su trenutačni korisnici marihuane pokazali manji ukupan IQ, ali isključivo teži, tj. češći korisnici marihuane. Bivši češći korisnici marihuane, koji je nisu pu- šili najmanje tri mjeseca, nisu pokazali pad u IQ rezultatima. Utjecaj je očigledan u trenutačnih pušača, čak i ako nisu u intoksinirajućem stanju, no ovo “pogoršanje“ nije trajno. Primjenom pozitron emisijske tomografije i magnetske rezonancije otkrivene su razlike u aktivnosti mozga u kategoriji teških ovisnika o kanabisu i teških ovisnika nakon 25 dana apstinencije. Iskustveni apstinencijski ovisnici koriste alternativne neuralne putove u mozgu kako bi kompenzirali “oštećenje“ uzrokovano djelovanjem THC-a.

Konoplja sadrži preko šezdeset različitih kemikalija koje su strukturalno povezane s THC-om te su svrstane u kanabinoide. Neki od tih spojeva sadrže THC-u slične učinke, iako mnogi djeluju putem različitih mehanizama, te imaju neutvrđen farmakološki učinak. THC djeluje na temelju endogenoga kanabinoidnog sustava (EKS) koji modulira mnoge fiziološke procese uključujući bol, upalu, pamćenje, pažnju i dr. Kanabinoidi pokazuju učinkovitost u tretiranju stanja poput kemoterapijom inducirane mučnine i povraćanja, kao i u tretmanima simptoma bolesti poput anoreksije i pretilosti. Sintetički THC (dronabinol) dostupan je u pilulama kao lijek na recept pod trgovačkim nazivom Marinol (SAD, Njemačka, Nizozemska) od 1986. godine za liječenje kemoterapijom izazvanih mučnina i povraćanja, kao i za smanjen apetit u pacijenata s AIDS-om, te u anoreksičnih pacijenata oboljelih od Alzheimera. Sintetički kanabinoid, nabilon - analog drobinolu, pod trgovačkim imenom Cesament, odobren je u Kanadi od FDA-e za liječenje mučnina, glavobolja i povraćanja kod pacijenata kojima ne pomažu konvencionalni antiemetici. Godine 2005. Kanada je odobrila Sativex, raspršivač za usta za oboljele od multiple skleroze u svrhu olakšanja boli. Sativex sadrži tetrahidrokanabinol zajedno sa kanabidiolom. Proizvodi ga tvrtka GW Pharmaceuticals i to je prvi lijek u svijetu baziran na konoplji. Potom je proizveden rimonabant, kanabinoidni receptorni antagonist (poznat kao Acomplia, Monaslim, Bethin, Riobant, Slimona, Rimoslim, Zimulti) za gubitak težine i liječenje bolesti povezanih s pretilosti. Međutim, naknadno je utvrđeno kako je vrlo opasan za pacijente koji pate od depresije, te uzimaju antidepresive, kao i za osobe s visokim krvnim tlakom.

Endokanabinoidni sustav (EKS) ima autoprotektivnu ulogu, koja se očituje u povećanju oslobađanja endokanabinoida koji se vežu za receptore i/ili povećanju gustoće ili efektivnosti vezanja na ove receptore. Endokanabinoid-posredovana autoprotekcija očituje se kod bolesti poput multiple skleroze, raka, crijevnih poremećaja, Endokanabinoidni sustav (EKS) ima autoprotektivnu ulogu, koja se očituje u povećanju oslobađanja endokanabinoida koji se vežu za receptore i/ili povećanju gustoće ili efektivnosti vezanja na ove receptore. Endokanabinoid-posredovana autoprotekcija očituje se kod bolesti poput multiple skleroze, raka, crijevnih poremećaja, su purinergičnih, serotoninergičnih 5-HT3 i glutamatnih NMDA receptora (uloga u kontroli sinaptičke plastičnosti i memorijske funkcije). Stoga je moguće da TRPV1 posreduje u nastajanju dugoročne depresije u hipokampusu.

Sinteza, lokalizacija psihoaktivne supstance THC-a u konoplji i ljekovita svojstva ulja konoplje

Znanstvenici Paul G. Mahlberg (SAD) i Eun Soo Kim (Koreja), 1995. godine proučavali su nakupljanje THC-a u žlijezdama biljke konoplje. Lokalizacija THC-a u biljkama općenito nije poznata. Njihove studije usmjerene su na otkrivanje gdje su ovi psihoaktivni sastojci smje- šteni u biljci i u kojem specifičnom tkivu, s dugoročnim ciljem otkrića u kojim se organelama ili membranama u stanici sintetiziraju. Njihova istraživanja bila su koncentrirana na otkriće gena, odnosno koda za sintezu THC-a, kako bi razvili soj konoplje bez THC-a ili bez kanabinoida, u svrhu poljoprivrednoga uzgoja takve biljke. Preliminarni rezultati ukazali su na prisustvo THC-a u žlijezdama trihoma ženskih biljaka. Biljni mutanti bez ključnih žlijezdi, kada bi ih se moglo konstruirati, omogućili bi smanjivanje sadržaja THC-a u biljkama. No, samim time, tj. gubitkom žlijezda, biljke bi bile manje otporne na UV-B zračenje.

Sjeme konoplje je najveći izvor proteina u prirodi te sadrži antioksidanse, bjelančevine, karotene, fitosterole, fosfolipide, kao i brojne minerale, uključujući kalcij, magnezij, sumpor i željezo, cink i fosfor. Također sadrži svih dvadeset poznatih aminokiselina, uključujući devet esencijalnih aminokiselina, vitamine A, B1, B2, B3, B6, C, D, E, u lako probavljivom obliku. Ulje konopljinog sjemena izuzetno je bogato esencijalnim masnim kiselinama, posebno γ-linolenskom kiselinom. Redovito konzumiranje ulja konoplje pomaže u poboljšanju ili otklanjanju zdravstvenih tegoba poput neurodermitisa, predmenstrualnoga sindroma, artritisa, koristi se kod dijabetičke neuropatije, bolesti srca i krvnih žila, sprječava zgrušavanje krvi, pomaže kod reumatoidnoga artritisa, kronične upale mjehura, psorijaze, ulceroznoga kolitisa. Konoplja sadrži visoko vrijedne nezasićene masne kiseline koje potpuno čiste tijelo od kolesterola. Kora konoplje ima najduža i najčvršća vlakna od svih biljaka. Od njih se mogu izgraditi svi građevni materijali, uključujući lesonit, materijali za pokrivanje krovova, materijali za podove, zidne ploče, boja, iverica, žbuka, šperploča, armirani beton, cigle i biorazgradivi plastični kompoziti čvršći od čelika.

Ekološki održiva konoplja ne zahtijeva nikakve herbicide i pesticide kod uzgoja. Stvara humus, čisti tlo od teš- kih minerala i upija enormne količine ugljika iz atmosfere. Konoplja može dati više vlakana od pamuka, uz manju potrošnju vode, te više vlakana od lana, na istoj površini (42). Koncentracija THC-a u konoplji općenito varira ovisno o vrsti pripravka, vrsti konoplje (Tablica 1.), zrelosti biljke (npr. starenjem žlijezdi koncentracija THC-a opada), ovisi o dobu godine prilikom uzgoja biljke i brojnim drugim faktorima.

Kanabinoidi i THC proizvedeni su u samo jednom dijelu konoplje: unutar glavice trihoma. Biljne organele, vakuole koje sadrže fenol - kemijski spoj sličan alkoholu, i drugi tip organela u kojima se odvija proces fotosinteze, plastidi, sadrže ugljikovodike zvane terpene. Terpeni se nekako prenose do sekretornih šupljina u trihomama, gdje se sjedinjuju s tvarima u sekretornoj šupljini i prevode u prozirna vlakanca, koja djelovanjem UV-B zraka uzrokuju nastajanje kanabinoida (Slika 6.). Budući da su psihoaktivni sastojci proizvedeni u trihomama, ovi mali smolasti končići su bili glavni izvor za proizvodnju hašiša i ulja. No povećana proizvodnja trihoma u biljci nužno ne znači povećanu količinu kanabinoida THC-a. Neki smatraju kako je bitna količina THC-a u uljima proizvedenim unutar smolaste žlijezde, no nove studije ukazuju na utjecaj drugih kanabinoida, osim THC-a, na kognitivne i druge funkcije mozga kao i dobro poznate psihotropne simptome.

Drugi kanabinoid, kanabinol (CBN) nastaje iz THC-a (Slika 7.), te se može detektirati u nekih biljnih sojeva. Tipično, THC, CBD, CBC i CBG se u različitim omjerima pojavljuju u nekih biljnih vrsta. U vlaknastih sojeva CBD/CBC je u većoj koncentraciji uz THC u manjoj; dok je u sojevima droga THC visoke koncentracije, a CBD/CBC niže. Zanimljivo bi bilo istražiti gdje se potencijalni prekursori koji stvaraju kanabinoide pojavljuju i sintetiziraju u biljnoj stanici. Na Slici 7. prikazan je biosintetski put nastanka THC-a u žlijezdama biljke konoplje.

Kako bi se utvrdila točna mjesta nakupljanja THC-a u biljci, svježe sekretorne žlijezde su smrznute visokotlačnom krio-fiksacijom i učvršćene krio-supstitucijom kako bi se spriječilo pomicanje THC-a u žlijezdi tijekom samoga procesa fiksacije. Kao proba, priređeno je monoklonalno protutijelo na THC na koje su pričvršćene zlatne čestice kako bi bile vidljive pod elektronskim mikroskopom. Potom su tanki prerezi žlijezda tretirani s protutijelom, pri čemu se protutijelo veže na THC u tkivu. Pod elektronskim mikroskopom uočavaju se čestice zlata kao crne točke, ondje gdje se protutijelo vezalo za THC (Slika 8.) [43].

Geni uključeni u sintezu kanabinoida prisutni su u svim stanicama u biljci, ali u tkivima za razliku od sekretornih žlijezda sintetizira se manja količina ovih spojeva. Mutiranim sojevima biljke Cannabis mogu se reducirati ili eliminirati žlijezde, čime će se značajno smanjiti količina THC-a u biljkama. No, biosintetski put sinteze kanabinoida kontroliran je genetički, tj. žlijezde su specijalizirane za sintezu velikih količina kanabinoida. Stoga se može očekivati kako će biljka bez žlijezdi sintetizirati vrlo malu količinu kanabinoida. Uloga kanabinoida u žlijezdama nije poznata, ujedno nedostatak žlijezda može ili ne mora promijeniti njihovu funkcionalnu ulogu. Druge stanice također sintetiziraju ove spojeve, iako u vrlo malim količinama koja može biti dovoljna za izvođenje njihove funkcionalne uloge u biljci.

Endokanabinoidni sustav i neurodegenerativne bolesti

Klasični neurodegenerativni poremećaji su u uskoj vezi s upalnim bolestima središnjega živčanog sustava. Alzheimerova, Parkinsonova bolest, te amiotrofična lateralna skleroza povezane su s upalnim procesima, dok su multipla skleroza i s HIV-om povezana demencija upalni poremećaji, koji dovode do oštećenja neurona. Terapeutski lijekovi koji ciljaju endokanabinoidni metabolizam značajno ublažavaju kliničke simptome i upalne neurološke bolesti, kako je utvrđeno na modelima životinja [44].

Huntingtonova bolest (HD) jest nasljedna, fatalna neurodegenerativna bolest s incidencijom 1:15 000, koju karakteriziraju simptomi poput poremećaja u kretnjama, raspoloženju, spoznajama [45]. Godine 1993. mapiran je mutirani, patološki promijenjeni huntington gen (HTT) s ([CAG]n) ponavljanjima, odgovoran za bolest. U HD pacijenata jedan od prvih simptoma jest značajno smanjenje gustoće CB1 u unutarnjem i vanjskom dijelu mozga poznatog pod lat. nazivom globulus pallidus i substantia nigra [46]. Nasuprot otkrićima s CB1, CB2 receptor je značajno eksprimiran (eng. up-regulated) što je utvrđeno u posmrtnom HD striatumu. Također je utvrđeno kako su preparati limfocita u HD pacijenata sadržavali šest puta više anandamida od kontrolne grupe pacijenata. Očito se anandamid nakuplja u mozgu, a kako nije u mogućnosti vezati se na CB1 receptor, dolazi do inhibicije u funkciji amido-hidrolaznoga enzima masne kiseline (AHEMK), ključnoga za metabolizam, tj. razgradnju anandamida (u etanolamin i arahidonsku kiselinu). Također je utvrđena redukcija AHEMK aktivnosti u cerebralnom korteksu HD pacijenata Znanstvenici su u čokoladi otkrili prisustvo anandamida, koji je ključan za osjećaj motivacije i zadovoljstva. Prema studiji iz 1998., anandamid inhibira proliferaciju stanica raka dojki u žena.

Alzheimerova bolest (AD) jest progresivna neurodegenerativna bolest nepoznate etiologije u kojoj dolazi do gubitka živčanih stanica i posljedične atrofije mozga uz progresivnu demenciju. Znanstvene studije su utvrdile smanjenu ekspresiju CB1 u mozgu [47,48], ili nepromijenjenu [49]. CB2 ekspresija drastično je povećana, posebno u mikroglijalnim stanicama koje okružuju β-amiloid plakove u ljudskom mozgu. β-amiloid je citotoksičan, a ujedno pridonosi stvaranju neurofibrilarnih vrtloga, posljedica čega su biokemijski poremećaji koji uzrokuju psihičke simptome. Promjene u živčanim stanicama konačno dovode do njihova odumiranja.

Multipla skleroza (MS) jest najčešća bolest živčanoga sustava, koju karakteriziraju nakupine demijeliniziranih plakova vidljivih na MRI (magnetska rezonanca), što dovodi do povremene pojave neuroloških simptoma. Spastičnost, karakteristika MS-a, koja podrazumijeva povećan tonus mišića ili pojačanu ukočenost donjih udova, po mišljenju mnogih korisnika konoplje s dijagnosticiranom multiplom sklerozom, smanjuje se učestalom primjenom kanabisa [50]. Daljnje studije ukazuju kako je CB1 receptor glavna, no ne i jedina meta utjecaja kanabisa na opuštanje mišića [51-54]. Također, postoje ograničeni dokazi koji ukazuju na neuronsku ulogu CB2 receptora i u kontroli spastičnosti [20, 53, 55].

Uloga endokanabinoida kod dijabetesa te dijabetič- kih komplikacija

Dijabetes, autoimuni poremećaj karakteriziran destrukcijom inzulin-producirajućih β-stanica Langerhansovih otočića, jedan je od vodećih uzroka sljepoće i amputacija današnjice. Najčešće je uzrokovan oksidativnim stresom i upalnim procesima. Nedavno je ustanovljeno kako endokanabinoidni sustav može značajno utjecati na stvaranje kisikovih jedinki, razvoj upala, i ozljede tkiva [56]. Razina serumskih endokanabinoida; anandamida i 2-AG istraživana je u β-stanicama dijabetičara te je utvrđeno kako njihova koncentracija raste kod hiperglikemije, dok kod hipoglikemije opada [57]. Također je otkriveno kako unos inzulina snižava razinu endokanabinoida, pri čemu je poznato kako kanabinoidi štite od razgradnje mijelina i smanjuju incidenciju dijabetičke neuropatije. Terapija kanabinoidima smatra se ključnom za liječenje težih slučajeva dijabetesa i dijabetičkih komplikacija, jer povećava osjetljivost na inzulin, povećava transport kisika, sprječava neuropatiju, pokazuje neuroprotektivne učinke, povećava metabolizam glukoze i lipida, te inhibira djelovanje upalnih kemokina.

Endokanabinoidni sustav i rak

Godine 2008. zloćudna novotvorina (neoplazma, tumor) ili rak uzrokovao je smrt gotovo 7,6 milijuna ljudi širom svijeta [58]. U razvijenim zemljama, ta bi bolest uskoro mogla biti jedna od vodećih uzročnika smrti, čak ispred srčanih bolesti. Kanabinoidi i modulatori endokanabinoidnoga sustava proizvode protutumorne učinke, npr. smanjenje upalnih procesa, proliferacije i preživljavanja kancerogenih stanica kod različitih vrsta raka. Pozitivan utjecaj kanabinoida proučavan je kod raka prostate, dojki te raka kostiju. Učinci glavnoga sastojka tetrahidrokanabinola ističu se njegovim djelovanjem na ključne CB1 i CB2 receptore.

Rak se ističe nekontroliranim dijeljenjem stanica i staničnom smrću (apoptoza), koja proizlazi iz kumulativnoga oštećenja važnih regulatornih gena. Mnoštvo gena treba biti oštećeno kako bi došlo do rasta malignih stanica i njihova širenja (metastaze). Rak može biti nasljedan i/ili uzrokovan vanjskim faktorima (duhan, kemikalije, zračenje, infektivni organizmi i drugo) ili unutrašnji (naslijeđene mutacije, hormoni, metaboličke mutacije).

Prva svojstva THC-a zabilježena su prije 35 godina, kada je bilo utvrđeno kako unos THC-a inhibira rast plućnih adenokarcinomalnih stanica in vivo i in vitro. Tetrahidrokanabinol (THC) inhibira induciran rast i migraciju receptora epidermalnoga faktora rasta (eng. epidermal growth factor receptor, EGFR) koji se nalazi na površini mnogih tumorskih stanica, čijom aktivacijom se potiče rast i razmnožavanje tumorske stanice. Rak pluća koji eksprimira receptor epidermalnoga faktora rasta obično je izuzetno agresivan i otporan na kemoterapiju. Naši znanstvenici, dr. I. Đikić i dr. I. Štagljar otkrili su citoplazmatsku lizin deacetilazu, tj. protein HDAC6 (histon deacetilaza 6), koja aktivira signalne procese uključene u ključne stanične odgovore, te tako koči i usporava rast određenih tumora u ljudi koji uzrokuju rak pluća, dojki, gušterače i debeloga crijeva, mehanizmom kombiniranoga blokiranja EGF receptora i novootkrivene molekule [59].

In vivo studije pokazuju kako kanabinoidi reduciraju rast tumora i metastaze kao i staničnu proliferaciju i angiogenezu (stvaranje kvnih žila) putem CB1 i CB2 ovisnih mehanizama kod miševa u kojih su injektirane različite vrste sojeva raka dojki. Mehanizmi kojima kanabinoidi/ kanabinoidni receptori utječu na proliferaciju, migraciju i apoptozu kancerogenih stanica jesu prilično kompleksni i još uvijek nedovoljno poznati. Na Slici 9. prikazani su glavni signalni putovi uključeni u aktivaciju različitih kanabinoidnih receptornih podvrsta putem pripadnih agonista i njihova uloga u staničnim procesima.

Protukancerogeni učinci kanabinoida (Slika 9.) mogu se objasniti de novo sintezom ceramida, lipidnih molekula sastavljenih od sfingozina i masnih kiselina, nađenih u staničnoj membrani. Sinteza ceramida odvija se aktivacijom enzima ceramid sintaze i vodi daljnjoj aktivaciji ERK signalnoga puta (eng. extracellular regulated kinase), procesa koji rezultira zastojem staničnoga ciklusa i apoptozom. Aktivacija CB1 ili CB2 receptora okidač je za ceramid-ERK signalni put i apoptozu [60-62] (Slika 9.). Porast ceramida vodi aktivaciji p38MAPK puta (eng. mitogen-activated protein kinase), koji vodi apoptozi kroz višestruke mehanizme (npr. aktivacijom cistein proteaze (kaspaze) ili kroz oslobađanje citokroma C iz mitohondrija). Aktivacija ERK također potiče indukciju p27/KIP1 (eng. cyclin kinase inhibitor) koji modulira regulatorne molekule staničnoga ciklusa (cikline, cdks) rezultirajući zastojem staničnoga ciklusa i apoptozom [60-62] (Slika 9.). Zastoj staničnoga ciklusa uključuje ekspresiju p53 proteina koji utječe na promjene razina pro-apoptotičnih i anti-apoptotičnih proteina (porast razine pro-apoptotičnoga proteina Bax i sniženje razine anti-apoptotičnoga proteina Bcl2), što posljedično vodi aktivaciji kaspaza, esencijalnih okidača apoptoze. Aktivacija CB1 ili CB2 receptora inhibira aktivnost AC (eng. adenylyl cyclase) i smanjuje razine cAMP-a i PKA (eng. protein kinase A) čime uzrokuje smanjenje transkripcije gena uključenih u apoptozu.

Nove studije temelje se na dva kanabinoidima slična spoja – metanandamidu (MET) i JWH-015, sintetički spojevi koji se ne pojavljuju u kanabisu, no slični su spojevima nađenima u biljci. Istraživači su ispitali djelovanje tih spojeva na različite stanice raka prostate uzgojene u laboratoriju, te su utvrdili kako usporavaju njihov rast i potiču smrt stanica. RNAi tehnologijom ispitani su anti-kancerogeni učinci, tj. afinitet podtip-selektivnih kanabinoidnih agonista MET i JWH-015 na kanabinoidne receptore te je utvrđeno kako je CB2 receptor glavna meta tih spojeva. Ujedno, JWH-015 posjeduje imunomodulatorne učinke [63], koji potiču imunološki odgovor organizma. Općenito, CB2 agonisti mogu biti korisni u liječenju kod akutnih bolova i upala.