Noves evidències de l’efecte neuroprotector del Sistema Cannabinoide a nivell del Sistema Nerviós Central

Abstract

[cat] El Sistema Cannabinoide, que inclou els dos receptors de cannabinoides CB1 i CB2, els seus lligands endògens i els enzims de síntesi i degradació d’aquests, és un sistema molt complex que controla un gran nombre de processos biològics. Aquest sistema té un paper important tant a nivell del Sistema Nerviós Central com Perifèric, tenint una implicació directa en la plasticitat neuronal i la neuroprotecció entre d’altres.

Els resultats presentats en aquesta Tesi Doctoral aporten noves evidències del rol neuroprotector del Sistema Cannabinoide vers diverses patologies del Sistema Nerviós Central. El fet que el receptor CB2 es trobi sobreexpressat en episodis de neuroinflamació posa de manifest la seva importància a l’hora d’oferir una resposta neuroprotectora. Aquest efecte l’hem observat en els resultats que es presenten en aquesta Tesi Doctoral en diferents models animals i en diferents patologies.

En el model animal de ratolí d’ictus isquèmic, els individus afectats presentaven uns nivells elevats d’expressió de l’heteròmer CB2R-5HT1AR. És més, la progènie de ratolines alimentades amb dieta alta en greixos també presentaven una sobreexpressió de CB2R, aquest cop interaccionant amb el receptor GHS-R1a. En la patologia del Parkinson, s’ha demostrat una elevada expressió de l’heteròmer CB2R-GPR55 en macacos Parkinsonians. Tot i que el CB2R és el receptor cannabinoide associat més directament amb la neuroprotecció, també hem observat que el CB1R pot tenir un paper important. És cert que la sobreexpressió de CB1R no és tan evident com la de CB2R en la patologia de l’Alzheimer, on els assaigs de qPCR indiquen que en ratolins 5xFAD l’expressió de CB2R pot incrementar-se fins a gairebé 10 vegades, mentre que el CB1R es duplica. En aquest sentit hem detectat que l’heteròmer CB1R-GHR1a es troba sobreexpressat en un model d’obesitat, mentre que el CB1R-GPR55 ho fa en la patologia de Parkinson.

El CBD, el segon component més abundant de la planta del cànnabis també juga un paper important en el tractament de les patologies amb un component inflamatori. Els resultats presentats en aquesta Tesi Doctoral demostren que el CBD pot modular el fenotip de la micròglia activada, a favor d’un fenotip neuroprotector en detriment d’un fenotip proinflamatori. Aquest efecte sobre la micròglia l’observem en seccions de ratolins isquèmics i en seccions de cervell de ratolins model de la patologia d’Alzheimer, on el tractament amb CBD incrementa la immunoreactivitat de marcadors neuroprotectors com l’Arginasa I i disminueix els de marcadors inflamatoris com iNOS. Potser un dels efectes més atractius del CBD és la seva capacitat per inhibir el transport axonal de proteïnes associades a la patologia de l’Alzheimer i el Parkinson entre neurones, limitant l’afectació a neurones veïnes i alentint el progrés de la malaltia. Els dipòsits d’Aβ i pTau són tòxics per les neurones i mitjançant la tècnica d’immunocitoquímica, hem observat que afecten també a la formació de neurites. Sorprenentment, el tractament amb CBD és capaç de recuperar gairebé els nivells basals de neurites que presenta una neurona sana, revertint la pèrdua patològica d’aquestes neurites.

[eng] The Cannabinoid System, which includes the two cannabinoid receptors CB1 and CB2, their endogenous ligands and the enzymes for their synthesis and degradation, is a very complex system that controls a large number of biological processes. This system plays an important role both at the level of the Central and Peripheral Nervous System, having a direct involvement in neuronal plasticity and neuroprotection among others.

The results presented in this Doctoral Thesis provide new evidence of the neuroprotective role of the Cannabinoid System towards various pathologies of the Central Nervous System. The fact that the CB2 receptor is overexpressed in episodes of neuroinflammation highlights its importance in offering a neuroprotective response. We have observed this effect in the results presented in this Doctoral Thesis in different animal models and in different pathologies.

In the mouse animal model of ischemic stroke, affected individuals had high levels of expression of the CB2R-5HT1AR heteromer. What's more, the offspring of mice fed with a high-fat diet also had an overexpression of CB2R, this time interacting with the GHS-R1a receptor. In Parkinson's disease, high expression of the CB2R-GPR55 heteromer has been demonstrated in Parkinsonian macaques. Although the CB2R is the cannabinoid receptor most directly associated with neuroprotection, we have also observed that the CB1R may play an important role. It is true that the overexpression of CB1R is not as evident as that of CB2R in Alzheimer's pathology, where qPCR assays indicate that in 5xFAD mice CB2R expression can be increased up to almost 10-fold, while the CB1R is doubled. In this regard, we have detected that the CB1R-GHR1a heteromer is overexpressed in an obesity model, while CB1R-GPR55 is overexpressed in Parkinson's disease.

CBD, the second most abundant component of the cannabis plant also plays an important role in the treatment of pathologies with an inflammatory component. The results presented in this Doctoral Thesis demonstrate that CBD can modulate the phenotype of activated microglia, in favor of a neuroprotective phenotype to the detriment of a proinflammatory phenotype. We observe this effect on microglia in sections of ischemic mice and in brain sections of mice model of Alzheimer's disease, where treatment with CBD increases the immunoreactivity of neuroprotective markers such as Arginase I and decreases those of inflammatory markers like iNOS. Perhaps one of the most attractive effects of CBD is its ability to inhibit the axonal transport of proteins associated with the pathology of Alzheimer's and Parkinson's between neurons, limiting the effect on neighboring neurons and slowing the progress of the disease. Aβ and pTau deposits are toxic to neurons and using the immunocytochemistry technique, we have observed that they also affect the formation of neurites. Surprisingly, CBD treatment is able to recover almost the basal levels of neurites that a healthy neuron exhibits, reversing the pathological loss of these neurites.