Farmaci che agiscono sul sistema cannabinoide, lo stato dell’arte e prospettive future

di Giorgia Macedonio, Fabio Frallonardo, Azzurra Stefanucci, Simone Carradori, Adriano Mollica.

I cannabinoidi endogeni classici sono degli eicosanoidi derivati dall’acido arachidonico, e l’attivazione del sistema endocannabinoide avviene tramite il legame di questi messaggeri lipofili ai recettori denominati CB1 e CB2. Il sistema degli endocannabinoidi inoltre si compone di alcuni enzimi idrolitici denominati FAAH e MAGL che sono i principali responsabili del metabolismo degli endocannabinoidi. Questi due enzimi, risultano essere molto interessanti come possibili target terapeutici per lo svilupo di nuovi farmaci ad azione cannabinoide indiretta. Recentemene, sono stati scoperti una nuova serie di modulatori del sistema endocannabinoide, questi composti hanno invece natura peptidica, e derivano dall’emoglobina, essi agiscono come modulatori negativi allosterici dei recettori cannabinoidi. Uno dei peptidi più studiati di questa famiglia è l’emopressina un peptide composto da nove amminoacidi (H-Pro-Val-Asn-Phe-Lys-Phe-Leu-Ser-His-OH). L’emopressina ha mostrato vari effetti fisiologici tra cui un effetto ipotensivo, antinocicettivo e ipofagico, portando i ricercatori a ritenere valida l’ipotesi che si tratti di un vero e proprio neuromodulatore del sistema endocannabinoide. Nuove evidenze indicano inoltre che l’emopressina potrebbe essere un prodotto di degradazione di un peptide analogo più lungo, l’RVD-emopressina, che risulterebbe infatti più attivo della stessa emopressina. Ulteriori studi sono in corso per verificare questa ipotesi e quindi valutare le possibilità terapeutiche di quest’ultimo peptide e di suoi analoghi sintetici. Questa scoperta ha messo in evidenza la complessità biologica e farmacologica del sistema endocannabinoide, un sistema dalle molte potenzialità teraputiche ma non ancora del tutto compreso.

Introduzione al sistema endocannabinoide

Il sistema endocannabinoide (EC) è un sistema endogeno neuromodulatore di grande importanza per il normale funzionamento dell’organismo e svolge molteplici funzioni nel Sistema Nervoso Centrale e Periferico, infatti è coinvolto in un gran numero di processi fisiologici tra i quali il controllo motorio, la memoria e l’apprendimento, la percezione del dolore, la regolazione dell’equilibrio energetico, la risposta allo stress il mantenimento dell’omeostasi, l’assunzione di cibo (1,2); nonché la modulazione delle risposte infiammatorie, immunitarie ed endocrine e nella neuroprotezione (3-10). Inoltre il sistema influenza sensibilmente anche i sistemi cardiovascolare e respiratorio, controllando il ritmo cardiaco, la pressione arteriosa e la capacità broncodilatatoria (11). Il sistema “endo-cannabinoide” prende il suo nome dalla pianta di Cannabis Sativa esso è costituito nel nostro organismo da un insieme di recettori cannabinoidi, dai loro ligandi endogeni, chiamati endocannabinoidi, e da alcuni enzimi coinvolti nella sintesi, trasporto e degradazione degli endocannabinoidi (12).

Cannabinoidi e recettori cannabinoidi

L’identificazione del sistema endocannabinoide risale agli anni sessanta quando venne isolato e identificato da un gruppo di ricercatori Israeliani il ∆9-tetraidrocannabinolo (THC), il più potente dei numerosi componenti attivi della Cannabis Sativa, o Canapa Indiana, comunemente nota con il suo nome americano, marijuana, pianta apprezzata e coltivata da millenni per le utili fibre tessili, le proprietà curative e soprattutto, per i suoi effetti inebrianti che inducono la persona ad uno stato rilassato e leggermente euforico, con alterazioni percettive che possono includere distorsioni temporali, uditive, visive e un rallentamento delle funzioni cognitive. Sono inoltre presenti un incremento del battito cardiaco, vasodilatazione, bocca secca e stimolazione dell’appetito. Il termine marijuana si riferisce usualmente a qualsiasi parte della pianta di canapa o di estratti della stessa che sia in grado di produrre effetti somatici e psichici nell’uomo.

La marijuana contiene più di 400 sostanze di cui 66 hanno una caratteristica struttura terpeno-fenolica e formano la classe dei cannabinoidi; i più abbondanti sono il cannabinolo, il cannabidiolo, l’acido cannabidiolico ed alcuni isomeri del tetraidrocannabinolo (THC). L’isomero responsabile della maggior parte degli effetti psicoattivi della marijuana è il ∆9-tetraidrocannabinolo (Δ9-THC) isolato nel 1964 da Gaoni e Mechoulam (Figura 1), la maggioranza degli altri cannabinoidi non possiede effetti psicotropi significativi ma può variamente interagire con il THC modulandone la potenza; inoltre altri composti si formano per pirolisi durante il consumo mediante sigarette di marijuana e possono contribuire agli effetti psicoattivi della droga.

Il ∆9-THC appartiene alla famiglia degli alcaloidi, è presente in varie parti della pianta e possiede diverse attività farmacologiche in vitro ed in vivo(13): provoca euforia, sonnolenza, ipotermia e rilassamento muscolare, compromette la memoria a breve termine e la forza muscolare, aumenta l’appetito e causa allucinazioni visive e idee deliranti. Numerosi studi hanno dimostrato, infatti, che la somministrazione di questa sostanza ad animali sperimentali induce una ridotta attività motoria spontanea, ipotermia, analgesia, antinocicezione e catalessi, danno della memoria a breve termine, ed effetti su distretti tissutali al di fuori del sistema nervoso centrale, quale la soppressione della risposta immunitaria.

 

Ad oggi con il termine cannabinoidi vengono indicati tutti i composti in grado di interagire con i recettori cannabinoidi a livello centrale o periferico; ne sono stati identificati tre tipologie:

1.Cannabinoidi di origine vegetale, siano essi psicoattivi e non (fitocannabinoidi): la struttura chimica può essere descritta come quella di un terpene unito ad un resorcinolo a sostituzione alchilica, oppure come quella di un sistema ad anello benzopiranico.

2.molecole endogene (endocannabinoidi)

3.cannabinoidi di origine sintetica (per distinguerli daicannabinoidi classici; molecole sintetiche quali alcuni amminoalchilindoli, in grado di attivare i recettori cannabinoidi), realizzati in laboratorio a scopo terapeutico e/o di ricerca scientifica, alcuni dei quali utilizzati come droga d’abuso (spice).

La scoperta dei recettoricannabinoidi è stato un evento del tutto casuale perché avvenuto nel corso di un accurato screening del DNA di ratto per individuare i geni dei recettori per le neurochinine. In quella occasione, infatti, è stato rinvenuto un recettore “orfano di ligando”, la cui distribuzione cerebrale coincideva con un noto ligando cannabinoide sintetico radiomarcato ([3H]-CP-55,940). Il sospetto che si trattasse del recettore per i cannabinoidi è stato confermato definitivamente nel 1988, quando, successive indagini decretarono che quel recettore isolato nel cervello di ratto, era effettivamente lo specifico recettore attraverso cui i cannabinoidi mediavano gli effetti farmacologici e comportamentali (14). Questo recettore è stato battezzato CB1, perché, poco dopo, fu individuato un secondo recettore, CB2, che spiegava gli effetti immunosoppressivi che i derivati della Cannabis presentavano nel sistema immunitario.

In seguito i due sottotipi recettoriali sono stati meglio caratterizzati: il recettore CB1 è stato clonato nel 1990 (15,16) mentre il recettore CB2 nel 1993 (17,18). Essi differiscono per la distribuzione tissutale e per i meccanismi di attivazione il cui ruolo è essenzialmente quello di regolare il rilascio di altri messaggeri chimici. Tuttavia ci sono crescenti evidenze dell’esistenza di altri recettori cannabinoidi presenti sia a livello centrale che periferico.

I recettori CB1 e CB2 appartengono alla numerosa famiglia dei recettori di membrana accoppiati a proteina G (GPCR) con un’omologia di struttura del 44%. I recettori accoppiati a proteina G, agiscono indiettamente, infatti il legame al recettore del suo agonista provoca solo il rilascio di proteina G, la quale entra nel citosol della cellula e media una serie di eventi che portano all’effetto biologico. Questi recettori sono costituiti da un’unica catena polipeptidica che attraversa per sette volte la membrana plasmatica, un terminale amminico extracellulare con i siti di glicosilazione, ed un terminale carbossilico con i siti di fosforilazione sul versante intracellulare (19).

I recettori CB1 si trovano principalmente sulle cellule nervose del SNC, midollo spinale ed encefalo, nelle regioni adibite al controllo di (20-24):

·coordinazione motoria e movimento quali cervelletto e gangli della base (striato e substantia nigra)

·attenzione e funzioni cognitive complesse (corteccia cerebrale)

·apprendimento, memoria ed emozioni (quali amigdala e ippocampo)

Esiste una forte e peculiare correlazione tra la distribuzione del recettore cannabinoide e gli effetti della sua attivazione in vivo. L’elevata densità del recettore nei gangli basali e nel cervelletto, cioè a livello dei sistemi motori, è infatti riconducibile alle alterazioni dell’attività locomotoria indotta dai cannabinoidi (25). I recettori cannabinoidi corticali sono senz’altro coinvolti in alcuni degli effetti psicoattivi dei cannabinoidi, quali l’euforia, l’alterato senso del tempo, la difficoltà a concentrarsi, allucinazioni e disforia mentre l’alta densità del recettore nell’ippocampo potrebbe essere alla base delle alterazioni della memoria e dell’apprendimento indotte dai cannabinoidi (26); a livello periferico nelle fibre sensoriali e autosomiche in perfetto accordo con alcuni degli effetti riportati sulla nocicezione e sulle funzioni del tratto vascolare e gastroitestinale. Invece l’assenza di recettori CB1 nel tronco cerebrale dove sono localizzati i centri regolatori della funzione respiratoria e cardiaca (27), ben si accorda con la bassa letalità legata all’overdose di cannabis.

Sebbene i recettori CB1 siano prevalentemente localizzati a livello del sistema nervoso centrale, basse densità recettoriali sono state identificate anche in alcuni organi e tessuti periferici quali la milza, il cuore, parte dell’apparato riproduttivo (gonadi e testicoli), urinario (vescica e surrene) e gastrointestinale, il timo, il midollo osseo, tonsille, ghiandole endocrine, ghiandole salivari, leucociti, fegato e pancreas.

I recettori CB2 sono espressi principalmente a livello periferico, prevalentemente nelle cellule immunocompetenti (mastociti, cellule B, linfociti T), tra cui leucociti, milza, tonsille, midollo osseo ematopoietico e nel pancreas; svolgono prevalentemente un’azione immunomodulatoria sia umorale che cellulare. Nel sistema immunitario, infatti, una delle funzioni dei recettori cannabinoidi è la modulazione del rilascio di citochine, molecole proteiche responsabili della regolazione della funzione immunologica e delle risposte infiammatorie. Sono stati identificati recettori CB2 anche nel SNC, pur se a basse concentrazioni (28), sulle cellule gliali e microgliali.

Gli endocannabinoidi

I ligandi cannabinoidi endogeni o endocannabinoidi rappresentano una classe di messaggeri lipidici che agiscono modulando l’eccitabilità neuronale, accomunati dalla capacità di interagire con almeno uno dei recettori cannabinoidi conosciuti fino ad ora, a livello centrale o periferico, regolando alcune funzioni fisiologiche e comportamentali.

Gli endocannabinoidi sono derivati di acidi grassi polinsaturi (Figura 3). Attualmente sono conosciuti:

•N-arachidonoiletanolamide (anandamide, AEA): ha più affinità per il recettore CB1

•2-arachidonoilglicerolo (2-AG): ha uguale affinità per i recettori CB1 e CB2

•2-arachidonil gliceril etere (noladina, 2-AGE) analogo etereo del 2AG agonista CB1 e CB2 ma più affine al CB2

•virodamina (O-arachidonoiletanolamina): una molecola dove l’acidoarachidonico e l’etanolammina sono uniti da un legame di tipo estereo in maniera del tutto opposta a come avviene per l’anandamide e che si comporta come parziale agonista/antagonista sul CB1 e agonista sul CB2 (29)

N-arachidonoil-dopamina (NADA): l’ammide fra l’acido arachidonico e la dopammina che risulta essere 40 volte più selettiva per il CB1 che per il CB2 (30) ed è in grado di attivare il recettore dei vanilloidi (TRPV1) (31)

Queste molecole hanno una differente affinità ed attivano in misura diversa i recettori CB1 e CB2.  La AEA e la 2-AG, piccole molecole lipidiche,sono i due primi endocannabinoidi ad essere stati isolati e per questo sono stati maggiormente studiati fino ad ora. In particolare la AEA è stata isolata ed identificata nel 1992 nel cervello di maiale (32), subito dopo la scoperta dei recettori CB1 ed è un derivato ammidico dell’acido arachidonico, componente delle membrane cellulari.

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Leggi l’articolo completo: Giorgia Macedonio, Fabio Frallonardo, Azzurra Stefanucci, Simone Carradori, Adriano Mollica, Farmaci che agiscono sul sistema cannabinoide, lo stato dell’arte e prospettive future, in Scienze e Ricerche n. 34, 1° agosto 2016, pp. 67-73