Congreso SEN 2011 – Sistema cannabinoide: Mecanismos básicos y su relación con la esclerosis múltiple
En noviembre de 2011 la Sociedad Española de Neurología realizó su LXIII Reunión Anual. En la cita celebrada en Barcelona, se expuso acerca del sistema cannabinoide y su relación con la esclerosis múltiple.
El cannabis o cáñamo (Cannabis sativa) se utiliza desde hace miles de años para la producción de fibra y por sus efectos psicoactivos y terapéuticos. Hay constancia de su uso para el tratamiento de enfermedades reumáticas, la gripe y el paludismo en los tratados médicos chinos de 2700 a.C.
Se introdujo en Europa en el siglo XIII y hasta el siglo XIX el cannabis fue uno de los preparados usados habitualmente en medicina como anticonvulsivo, analgésico, ansiolítico y antiemético. No obstante, fue cayendo en desuso a principios del siglo XX debido a la aparición de fármacos sintéticos alternativos y también a la presión política y social en relación con su uso recreativo. En 1941 se retiró de la farmacopea norteamericana mientras que en el Reino Unido se siguió utilizando hasta 1971, cuando fue declarado sustancia con alto potencial de abuso y sin efecto terapéutico por la División de Narcóticos de las Naciones Unidas.
Su utilización en la esclerosis múltiple hasta el 2005 se describe en algunos informes anecdóticos, pero también en algunos estudios controlados. Los cannabinoides juegan su papel principal en el alivio de los síntomas, pero también pueden presentar efectos sobre el curso clínico de la enfermedad.
En noviembre de 2011, los cannabinoides disponibles de la Cannabis sativa son más de 60, destacando: delta-9-tetrahidrocannabinol ( 9-THC) y cannabidiol (CBD). Sin embargo, los cannabinoides autorizados para uso terapéutico sólo son: el THC sintético, análogo sintético de THC, y THC+CBD.
Los cannabinoides fueron considerados al principio como uno más de los típicos compuestos del tipo C21 presentes en el Cannabis sativa. La definición actual pone más énfasis en su estructura química y en la farmacología, y engloba otros compuestos con formas parecidas y cualquier principio activo que actúe sobre los receptores cannabinoides. Esto ha dado lugar a varias subcategorías químicas, según sus distintas estructuras, de compuestos naturales y sintéticos. Se ha propuesto utilizar el término fitocannabinoide para los componentes naturales de la planta y endocannabinoide para los sintetizados en el interior de los animales, que serían los ligandos endógenos de los receptores cannabinoides. Los agonistas sintéticos de estos receptores se han clasificado según su relación con los fitocannabinoides (por ejemplo “clásicos” frente a “no-clásicos”).
Los cannabinoides naturales de la planta contienen hidrocarburos aromáticos oxigenados. A diferencia de la mayoría de los demás fármacos, incluyendo narcóticos, cocaína, nicotina y cafeína, no contienen nitrógeno y, por lo tanto, no son alcaloides. Al principio se creía que los fitocannabinoides sólo estaban presentes en la planta de cannabis (Cannabis sativa), pero recientemente también se ha encontrado cierto tipo de cannabinoides dibencilos en otras plantas.
Se han identificado más de 60 cannabinoides en el cannabis, la mayoría pertenecientes a una de las 10 subclases principales, de los cuales los más abundantes son los tipos cannabigerol (CBG), cannabicromeno (CBC), cannabidiol (CBD), 9-THC y cannabinol (CBN). El 9-THC es el mayor responsable de los efectos farmacológicos del cannabis, incluyendo sus efectos psicoactivos, aunque otros compuestos de la planta también contribuyen a estos resultados farmacológicos, especialmente el CBD, un fitocannabinoide no-psicoactivo frecuente en algunas variedades de cannabis y que tiene propiedades antiinflamatorias, analgésicas, ansiolíticas y antipsicóticas.
Se han identificado dos tipos de receptores cannabinoides, los CB1 y los CB2. Se diferencian en el modo de transmitir la señal y en su distribución en los diferentes tejidos. La activación de los receptores cannabinoides da lugar a una inhibición de la adenilciclasa, lo que impide la conversión del ATP a AMP cíclico (AMPc); también se han observado otros efectos, como la interacción con ciertos canales de iones. Ambos receptores CB1 y CB2, pertenecen a la extensa familia de receptores acoplados a una proteína G (GPCR, del inglés G-protein coupled receptors) y presentan 7 dominios transmembrana.
Los receptores CB1 se encuentran principalmente en las neuronas cerebrales, la médula espinal y el sistema nervioso periférico, aunque también están presentes en ciertos órganos y tejidos periféricos como las glándulas endocrinas, glándulas salivales, leucocitos, bazo, corazón y en determinadas zonas del aparato reproductor, urinario y gastrointestinal. Hay muchos receptores CB1 en las terminaciones nerviosas, tanto centrales como periféricas, e inhiben la liberación de otros neurotransmisores.
Los receptores CB1 se hallan en abundancia en las regiones del cerebro responsables del movimiento (ganglios basales, cerebelo), del procesamiento de la memoria (hipocampo, corteza cerebral) y de la modulación del dolor (ciertas partes de la médula espinal, sustancia gris periacueductal), mientras que su presencia en el tronco cerebral es baja, lo que puede explicar la falta de eventos adversos agudos relacionados con el consumo de cannabis.
Los receptores CB2 se encuentran principalmente en las células inmunitarias, entre ellas los leucocitos, el bazo y las amígdalas. Una de las funciones de los receptores CB2 en el sistema inmunitario es la modulación de la liberación de las citoquinas, responsables de la inflamación y la regulación del sistema inmunológico. Los agonistas selectivos de los receptores CB2 no causan efectos psicológicos.
Tras la identificación de los receptores cannabinoides, se descubrieron los ligandos endógenos para los mismos, conocidos como endocannabinoides. En el cerebro actúan como neuromoduladores. Todos los endocannabinoides son derivados de ácidos grasos poli-insaturados, lo que los diferencia en estructura química de los fitocannabinoides de la planta de cannabis. Entre los endocannabinoides identificados hasta ahora se encuentran la anandamida (N-araquidonil-etanolamida, AEA), el 2-araquidonil-glicerol (2-AG), el éter del 2-araquidonilglicerol (éter de noladín), el O-araquidoniletanolamina (virodhamina), y la N-araquidonil-dopamina (NADA). La anandamida y la NADA no sólo se acoplan a los receptores cannabinoides sino que también comparten la habilidad de la capsaicina para activar los receptores vainilloides (TRPV1).
Los primeros dos endocannabinoides descubiertos, la anandamida y el 2-AG, han sido los más estudiados. A diferencia de otras señales químicas del cerebro, no se sintetizan y almacenan en las células nerviosas sino que son generados a partir de sus precursores y liberados “a demanda”. Una vez ocurrida su liberación, los endocannabinoides son rápidamente desactivados mediante recaptación celular y metabolización. El metabolismo de la anandamida y del 2-AG ocurre principalmente por hidrólisis enzimática por parte de la amido-hidrolasa de ácidos grasos (FAAH) y de la monoacilglicerol-lipasa (sólo en el 2-AG).
Desde un punto de vista más específico, el papel fisiológico de cada uno de los receptores cannabinoides viene determinado por:
• Receptor CB1:
– regulación retrograda de la neurotransmisión y control de un probable exceso de neurotransmisores;
– control de la red de movimientos;
– control del dolor;
– neuroprotección: glutamato, calcio y oxidantes.
• Receptor CB2:
– inflamación;
– sistema inmune;
– proliferación, supervivencia y diferenciación de células neurales y no neurales.
La distribución del receptor CB1 en la corteza motora, en los ganglios basales, en el núcleo subtalámico, en la sustancia negra y en el cerebelo, y de los endocannabinoides
en los ganglios basales, permiten que tengan un papel preponderante en el control motor, en la nocicepción y en el aprendizaje y la memoria. En la enfermedad de Parkinson se ha observado un mayor número de receptores CB en los núcleos caudado y putamen,mientras que en la enfermedad de Huntington hay un menor número de receptores CB1 en los ganglios basales. También se observó un menor número de receptores CB1 en la enfermedad de Alzheimer.
Los cannabinoides aportan protección in vivo e in vitro contra la hipoxia, la excitotoxicidad, el daño oxidativo y el trauma a través del papel del receptor CB1 y de la posible implicación de otros receptores como el receptor glutamatérgico NMDA y el receptor serotoninérgico 5-HT. La neuroprotección en la inflamación autoinmune es secundaria a la disminución de la inflamación, con reducción de la producción de citoquinas y de óxido nítrico por parte de la astroglia y la microglia.
Con respecto a los cannabinoides y la inmunidad en el compartimiento sistémico, las células inmunes expresan ambos receptores CB1 y CB2 pero los niveles de ambos varían dependiendo del estado de activación de las células inmunes. Por ejemplo, las células B maduras expresan altos niveles de CB1 y de CB2 mientras que las células T vírgenes expresan niveles muy bajos de uno de los receptores.
Existe una especie de rango jerárquico en la expresión de los receptores cannabinoides dentro del sistema inmune (célula B > células NK > monocitos > neutrófilos > leucocitos CD8 > leucocitos CD4) y el nivel de expresión es dependiente del estímulo y del estado de activación de las células. Una robusta evidencia científica muestra que los cannabinoides interactúan con los receptores CB1 y CB2 que se expresan en las células inmunes, incrementando su tasa de proliferación y supervivencia, mientras que inhiben la producción de otros mediadores inflamatorios como las citoquinas. Los ligandos cannabinoides que actúan sobre los receptores CB2 expresados en las células inmunes disminuyen la presentación de antígenos y modulan la migración celular, además de inhibir la producción de citoquinas.
Los principales efectos de los cannabinoides sobre la inflamación en el SNC se desarrollan principalmente en:
• La microglia: donde disminuyen los mediadores proinflamatorios y ayudan a una mayor supervivencia neuronal.
• El control de la excitotoxicidad: donde reducen la liberación de glutamato a través de la acción sobre los receptores CB1 presinápticos. Además, actúan sobre el receptor NMDA y sobre la excitotoxicidad inducida por AMPA.
• El control del estrés oxidativo: modulando el control de la liberación de óxido nítrico en la microglia y astrocitos.
La presencia de receptores CB1 en las neuronas es un prerrequisito para la neuroprotección (independientemente del control inflamatorio). En cambio, los receptores
CB2 se expresan en linfocitos donde ejercen efectos sobre el desvío a Th2, la apoptosis de células encefalitogénicas y la migración celular. Estos últimos receptores
también se expresan en las células gliales, donde ejercen un control de la neurotoxicidad.Los efectos antioxidantes del cannabidiol son independientes de los receptores CB1 y CB2.
En el cuadro 2 se pueden observar los efectos de los endocannabinoides sobre el sistema inmune. Los efectos terapéuticos de los cannabinoides en el modelo animal de la encefalomielitis autoinmune experimental (EAE,del inglés experimental autoimmune encephalomyelitis) son antiinflamatorios, antinociceptivos, inmunomodulatorios, neuroprotectores y sobre la espasticidad y sobre el daño axonal.
El trabajo de Berrendero F y col. (2001) investigó si los cannabinoides podrían ser beneficiosos en el tratamiento de algunos de los síntomas de la esclerosis múltiple.
Para abordar esta hipótesis, se utilizó un modelo de EAE en ratas Lewis generado por inoculación de la proteína básica de mielina del cobayo con adyuvante de Freund. Tras la inoculación, los animales fueron examinados diariamente en búsqueda de la aparición de signos neurológicos. Los primeros signos aparecieron alrededor de 10 días después de la inoculación, alcanzando su máximo grado aproximadamente en el día 13.
Cuando los animales fueron sacrificados y sus cerebros extraídos y analizados para valorar la unión de receptores CB1, los niveles de mRNA y activación de las proteínas ligadoras de GTP. La unión del receptor CB1 y los niveles de mRNA no se vieron afectados en áreas cerebrales como el hipocampo, las estructuras límbicas y el cerebelo de las ratas con EAE. Sin embargo, se observó un descenso marcado de estos 2 parámetros en los núcleos caudadoputamen tanto en la parte lateral como en la parte medial,aunque esta disminución no se correspondió con disminuciones de la unión en el núcleo recipiente de las neuronas de salida estriadas, lo que sugiere que los cambios en los receptores CB1 están exclusivamente localizados en los cuerpos celulares de las neuronas estriadas. Además, la unión del receptor CB1 —pero no los niveles de mRNA— también se vio disminuida en la corteza cerebral, tanto en las capas superficiales como en las profundas.
El análisis del ensayo de ligadura de [(35)S]GTPgammaS (para medir la activación de la proteína G subsecuente a la unión de un agonista) después de la activación de los receptores CB1 con WIN55,212-2, un agonista cannabinoide sintético, reveló que, a pesar de la disminución en el número de receptores CB1 en las ratas con EAE, estos receptores se acoplaban más eficientemente a los mecanismos de señalización mediados por las proteínas de unión a GTP tanto en los núcleos caudado-putamen como en la corteza cerebral de las ratas.
Por ello, se puede concluir que la generación de EAE en ratas Lewis estaría asociada con cambios en los receptores CB1 en las neuronas corticales y estriadas, lo que podría estar relacionado con el alivio de algunos de los síntomas motores observados después del tratamiento con agonistas del receptor cannabinoide en modelos similares de esclerosis múltiple en roedores.
Por otra parte, el trabajo de Sánchez AJ y col. (2006) investigó las propiedades terapéuticas del agonista cannabinoide no selectivo WIN-2 como fármaco supresor en el modelo EAE de esclerosis múltiple. En la variedad pasiva de EAE inducida en ratas Lewis por transferencia adoptiva de células T reactivas a la mielina, el WIN-2 alivia los signos clínicos y disminuye la infiltración celular de la medula espinal.Debido a la implicación de los cannabinoides en la regulación de la muerte y supervivencia celular, se investigó los efectos de WIN-2 sobre la población de células T. La administración de WIN-2 indujo un aumento marcado en la apoptosis dependiente de la dosis y del tiempo.
La potencial implicación de los receptores cannabinoides se estudió con la estimulación de las células T en presencia de los antagonistas SR141716A (para CB1) y SR144528 (para CB2), de la toxina pertussis y del enantiómero inactivo WIN-3. La apoptosis inducida por WIN-2 fue parcialmente bloqueada por SR144528 y por la toxina pertussis, mientras que WIN-3 solamente ejerció un leve efecto sobre la viabilidad celular. Estos resultados señalan la implicación parcial del receptor CB2, conjuntamente con otros mecanismos independientes del receptor o con algún otro receptor cannabinoide todavía desconocido. Más aún, WIN-2 estimuló la vía extrínseca de la apoptosis, como lo demuestra la activación de las caspasas 3 y 10.
Resumiendo, estos resultados sugieren que la apoptosis inducida por cannabinoides de las células T puede contribuir a la acción antiinflamatoria en los modelos EAE. La implicación parcial de los receptores CB2 en la acción de WIN-2 puede abrir nuevas opciones terapéuticas para el manejo de la esclerosis múltiple por medio de agonistas cannabinoides selectivos no psicoactivos.
Como se ha mencionado anteriormente, diferentes estudios señalan la implicación del sistema endocannabinoide en la esclerosis múltiple y en modelos animales de esclerosis múltiple.
El objetivo del estudio de Ramil E y col. (2010) fue evaluar una posible asociación de la esclerosis múltiple con marcadores polimórficos en el gen CNR1, que codifica el receptor cannabinoide 1 (CB1). Se realizó un análisis genético de un microsatélite con repeticiones de secuencia simple AAT localizado en la región inferior del gen CNR1 en dos grupos de casos-control de pacientes con esclerosis múltiple y controles sanos de España (de Madrid y Bilbao).
Los pacientes con esclerosis múltiple progresiva primaria presentaron con mayor frecuencia alelos largos (repeticiones AAT 13) y, en cuanto al genotipo, una diferencia significativa en el genotipo 7/8 en Madrid (p=0,043) y en la suma de ambos grupos (p=0,016). Los alelos cortos se observaron con menor frecuencia en la esclerosis múltiple progresiva primaria, con una diferencia significativa para el alelo 5 en el análisis conjunto de ambos grupos (p=0,039). En los pacientes con esclerosis múltiple recurrente no se encontraron diferencias consistentes en la distribución de alelos y genotipo. La severidad y progresión de la enfermedad no se relacionó con las variaciones de las repeticiones AAT.
En conclusión los genotipos CNR1 con alelos largos (repeticiones AAT 13) podrían comportarse como factores de riesgo para la esclerosis múltiple progresiva primaria.
Por otra parte, los polimorfismos de nucleótido único del gen CNR 2 han sido asociados con la artritis reumatoide, infarto de miocardio, lupus eritematoso sistémico, trastorno
bipolar y esquizofrenia, y se está investigando su asociación con la esclerosis múltiple.
El trabajo de Benito C y col. (2007) mostró que en la esclerosis múltiple se induce la expresión glial selectiva de los receptores cannabinoides CB1 y CB2 y de la enzima FAAH (amido-hidrolasa de ácidos grasos) —como también se ha observado en otras condiciones neuroinflamatorias—, lo que brinda apoya el papel del sistema endocannabinoide en
la patogénesis y/o evolución de esta enfermedad.
Por otra parte, el estudio de Centonze D y col. (2007) demostró que el sistema endocannabinoide está mal regulado en la esclerosis múltiple. En efecto, los resultados de este estudio mostraron que tanto la esclerosis múltiple como la EAE están asociadas con alteraciones significativas del sistema endocannabinoide, con incremento de anandamida (pero no del 2-araquidonilglicerol) en el LCR de los pacientes con esclerosis múltiple recurrente. Las concentraciones de anandamida también fueron más altas en los linfocitos de estos pacientes, un efecto asociado con el aumento de la síntesis y la reducción de la degradación de este endocannabinoide.
El estudio de Di Filippo M y col. (2008) evidenció niveles significativamente reducidos de endocannabinoides en el LCR de pacientes con esclerosis múltiple (EM) en comparación
con los sujetos controles con valores más bajos detectados en el grupo con EM secundaria progresiva. Los niveles más altos de anandamida y palmotiletanolamida (aunque por debajo del nivel de los controles) se evidenciaron en el LCR de pacientes con EM recurrente-remitente durante una recaída.
Los niveles más altos de anandamida, 2-araquidonilglicerol y oleoiletanolamida se encontraron en pacientes con imágenes de resonancia magnética mostrando lesiones reforzadas con gadolinio. Estos hallazgos sugieren la presencia de una afectación del sistema endocannabinoide en la EM. El aumento en los niveles de anandamida en el LCR durante las recaídas o en los pacientes con EM recurrente-remitente con lesiones positivas para gadolinio tiene un papel potencial para limitar el proceso inflamatorio, con implicaciones neuroprotectoras. El estudio realizado por Gilles LJ y col. también encontró alteraciones del sistema endocannabinoide en los pacientes con EM con niveles alterados de los distintos endocannabinoides en el LCR.
Se han llevado a cabo numerosos estudios clínicos con tetrahidrocannabinol (THC) administrado solo y en combinación con cannabidiol (CBD) con el fin de aliviar la espasticidad que afecta a los pacientes con esclerosis múltiple. En este contexto es importante señalar que THC+CBD, (1:1) está autorizado para el tratamiento de la espasticidad en la EM.
A modo de conclusiones, se puede señalar que:
• En el camino hacia una terapia modificadora de la enfermedad de la esclerosis múltiple basada en cannabinoides, la justificación de ésta se basa en:
– la presencia de receptores CB en el tejido nervioso y en las células inmunes,
– el papel en la neuroprotección y en la modulación inmune,
– el papel en la inflamación impulsada por la microglia,
– la modulación en la EM.
• Las dificultades se pueden presentar con:
– los efectos psicoactivos,
– el metabolismo hepático,
– la desensibilización.
• Los objetivos primordiales son:
– fármacos altamente específicos para el receptor CB 2,
– la inhibición de la enzima FAAH,
– la inhibición de la captación endocannabinoide,
– el papel del cannabidiol.
Bibliografía:
• Sánchez AJ, et al. Biochem Pharmacol. 2006; 72(12): 1697-706.
• Ramil E, et al. Mult Scler. 2010; 16(2): 139-46.
• Benito C, et al. J Neurosci. 2007; 27(9): 2396-402.
• Centonze D, et al. Brain. 2007 Oct;130(Pt 10):2543-53. Epub 2007 Jul 11.
• Di Filippo M, et al. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2008; 79(11): 1224-9.
• Gilles LJ, et al. J Neurol Sci. 2009
• Synapse. 2001 Sep 1;41(3):195-202.
