內源性大麻素系統( endogenous cannabinoid system,ECS) 包括內源性大麻素、大麻素受體、大麻素配體以及其它幾種合成、運輸和降解它們的酶和蛋白質組成的系統?,F已發現的內源性大麻類物質有花生四烯酸乙醇胺( anandamide) 、2-AG、nnoladin ether 和 Virod- hamine 4 種。
大麻素受體包括CB1受體和CB2受體 ; 大麻素主要通過CB1和CB2途徑發揮多種多樣的生物學效應。研究發現,大麻素受體有參與調節多巴胺神經元的功能活動,對于多巴胺受體激動后的下游信號通路也有重要的調節作用。帕金森病( Parkinson’s disease,PD)作為一種常見的慢性神經系統退行性病變,主要病理改變是中腦黑質、紋狀體多巴胺能神經元缺失和死亡以及殘存的神經元胞質內出現嗜酸性路易小體。大麻素 CB1和CB2在中樞神經系統相應的信號通路,有關大麻素及其受體對于多巴胺神經元功能的調節及PD 病變方面的研究,能夠為針對大麻素受體進行藥物設計為未來PD的治療提供可行的思路或策略。
CB1和CB2受體的分布
大麻素CB1和CB2在中樞神經系統廣泛分布,CB1主要存在于皮質、基底節、海馬、小腦、紋狀體、杏仁核、下丘腦、中腦導水管周圍灰質、脊髓等部位。在細胞定位研究中,觀察到 CB1在: 基底神經節的蒼白球和殼核的軸突末梢和軸突末梢前段;背側和腹側紋狀體的中型多棘神經元; 蒼白球到黑質的直接通路軸突。位于小腦的平行和上行纖維以及籃狀細胞、脊髓前角運動神經元和背角感覺神經元和 小膠質細胞; 在皮層和海馬的谷氨酸能神經元也有 CB1的分布。
CB2主要分布在大腦皮質、紋狀體、海馬、杏仁核、腦干、丘腦、黑質、中腦導水管周圍灰質、滑車神經旁核,外側丘系旁 核、紅核、腦橋核、前庭內側核、疑核、脊髓三叉神經核等部位。細胞定位研究中發現,CB2在中腦腹側被蓋區多巴胺神經元、迷走神經運動背核的神經元、脊髓背角小膠質細胞。在體外培養的海馬錐體神經元、大腦皮層的小膠質細胞和星形膠質細胞、脊髓背角小膠質細胞均有CB2。
大麻素受體與多巴胺神經元調節
在中樞神經系統,多種神經遞質和受體之間往往通過復雜的相互作用,共同參與調節神經元的興奮性及突觸傳遞效能。多巴胺是大腦中含量最豐富的兒茶酚胺類神經遞質,大麻素作用于其受體CB1影響多巴胺神經元及多巴胺受體激活的后續效應。
調節多巴胺的降解多巴胺的合成酪氨酸,在酪氨酸羥化酶、多巴脫羧酶的催化作用下合成多巴胺。多巴胺在單胺氧化酶作用下降解為二羥基苯乙酸。多巴胺水解加快; CB1基因敲除的PD小鼠,尾狀核多巴胺和二羥基苯乙酸含量下降,CB1缺失促進多巴胺的水解。在患有PD的實驗中發現給予β-石竹烯,緩解黑質、紋狀體多巴胺神經元纖維丟失。大麻素CB1和CB2激活維持黑質、紋狀體及尾狀核等部位多巴胺含量的穩定,對多巴胺神經元起一定的保護作用。
內源性大麻素系統與PD
帕金森病(parkinson’s disease,PD)的特征是肌強直、震顫和運動遲緩,高層次認知功能障礙和精細語言問題,通常是由于黑質多巴胺能神經元的凋亡而引起多巴胺形成不足而發病。內源性大麻素系統對多巴胺能系統的影響特別重要,二者相互調節。比如紋狀體神經元的CB1受體和D1/D2 樣受體表現出復雜的交互信號。帕金森病患者腦脊液中內源性大麻素AEA 水平增高。
帕金森病模型中的大麻素受體和內源性大麻素的改變。研究發現MPTP(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-te- trahydropyridine,1- 甲基 -4- 苯基 -1,2,3,6- 四氫吡啶,用于制作動物帕金森病模型)處理的靈長類動物和 6-OHDA(6-hydroxy- dopamine,6- 羥多巴胺,是兒茶酚胺的羥基化衍生物,用于誘導動物帕金森?。┨幚泶笫?PD 模型中,大麻素CB1受體結合和CB1 mRNA 水平增加。
ESC與PD
PD患者及實驗動物體內均存在ECS紊亂。研究發現多巴胺能神經元變性伴隨著ECS活動增強。PD患者腦脊液中AEA水平是正常的2倍, 基底節區CB1受體數目增加,患有PD實驗的動物亦有類似發現, 在新紋狀體和外側蒼白球AEA水平是正常的3倍, 隨著基底節區CB1受體數目增加。
進一步的研究發現, ECS主要存在于基底節環路中的間接通路, AEA水平在黑質網狀部和蒼白球內側部最高,新紋狀體和蒼白球外側部的2倍, 2-AG水平在整個基底節區分布較均等, 這兩個主要的內源性大麻素在基底節環路中起不同作用。PD實驗動物給予左旋多巴治療, 治療前存在的ECS異常被左旋多巴逆轉。
未來與展望
CB1和CB2通過調節多巴胺神經元及多巴胺受體功能,進而參與PD的發病及病程進展,其機制通過調節多巴胺的降解來維持神經元多巴胺含量穩定; 調節多巴胺、谷氨酸和GABA的釋放,干預紋狀體傳出的調節以及調節多巴胺神經元的電活動等。調節大麻素受體或者針對 CB1、CB2進行藥物設計與研發,為未來PD的治療提供一個思路或策略。