Neuroprotekcyjne działanie kannabidiolu przeciwko nadtlenkowi wodoru w hodowli neuronów w hipokampie.
Wprowadzenie: Doniesienia na temat neurotoksycznych i neuroprotekcyjnych skutków kannabidiolu (CBD) nie były w pełni zgodne, wykazując różne i nieco sprzeczne wyniki w zależności od rodzaju komórek mózgowych i zastosowanych warunków eksperymentalnych. Ta praca systematycznie bada neuroprotekcyjną zdolność CBD przed stresem oksydacyjnym (tj. nadtlenek wodoru [H2O2]), a także jego profil toksyczności na platformie kultur in vitro pierwotnych neuronów hipokampa.
Materiały i metody: Hodowlę o niskiej gęstości komórek (100 neuronów na mm2) zastosowano do analizy żywotności i morfologii neuronów na poziomie pojedynczej komórki za pomocą konfokalnego laserowego mikroskopu skaningowego (CLSM). Pierwotne neurony uzyskano z tkanek hipokampa embrionalnych szczeniąt szczurów Sprague-Dawley w dniu 18 (E18) i potraktowano CBD (0,1-100 μM) i/lub H2O2 (0,1-50 μM) w 1 DIV (dni in vitro).
Wyniki: Wartość stężenia śmiertelnego 50 (LC50) (stężenie powodujące 50% śmierć komórek) CBD obliczono na 9,85 μM po 24h inkubacji, a H2O2 na 2,46 μM w tych samych warunkach. Współczynnik neuroprotekcji CBD przed H2O2 ([H2O2]=10 μM) wyniósł 2,40 przy 5 μM CBD, zwiększając żywotność komórek do 57% z 24%. Analiza CLSM sugerowała, że mechanizmy śmierci komórkowej były różne dla CBD i H2O2, a CBD nie uratowało całkowicie zmian morfologicznych pierwotnych neuronów hipokampa wywołanych przez H2O2, takich jak zwyrodnienie neurytów, przynajmniej w hodowli neuronów in vitro.
Wniosek: Chociaż CBD wykazywało zarówno działanie neurotoksyczne, jak i neuroprotekcyjne na neurony hipokampa w warunkach in vitro, zastosowanie nisko skoncentrowanego (tj. 5 μM) CBD, nie powodującego toksycznego wpływu na neurony, znacznie uratowało neurony przed stresem oksydacyjnym ( H2O2), potwierdzając jego zdolność neuroprotekcyjną.
Kannabidiol, główny niepsychoaktywny związek wśród ponad 100 fitokannabinoidów wyekstrahowanych z rodzaju Cannabis, anegdotycznie – jeśli nie klinicznie – wykazuje potencjalne korzyści terapeutyczne w różnych zastosowaniach opieki zdrowotnej, w tym epilepsji, zapaleniu, nowotworach i chorobach neurodegeneracyjnych.
Rok 2018 był świadkiem pierwszego zatwierdzenia CBD pochodzącego z konopi (Epidiolex®) do leczenia napadów padaczkowych związanych z zespołem Lennoxa-Gastauta lub Draveta u pacjentów w wieku 2 lat i starszych przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków ( FDA).
Oprócz terapeutycznego wpływu na napady padaczkowe, wcześniejsze doniesienia sugerują, że CBD ma działanie neuroprotekcyjne. Najwcześniejsze badania dotyczyły neuroprotekcyjnego działania CBD w hodowli neuronów kory mózgowej szczura wystawionej na toksyczne poziomy glutaminianu i wodoronadtlenku tert-butylu.9 Doniesiono o dwukierunkowej zdolności CBD do regulacji Ca2+ w pierwotnych komórkach hipokampa, co wskazuje na regulacyjną rolę CBD w homeostazie Ca2+10–12: na przykład wewnątrzkomórkowe stężenie wapnia ([Ca2+]i) zostało obniżone o około 25% podstawowego poziomu Ca2+ zarówno w neuronach, jak i gleju poprzez podanie CBD do buforu opartego na HEPES roztworu o podwójnym stężeniu K+, podczas gdy CBD powodowało podwyższenie [Ca2+]i, bez znaczącej śmierci komórek, o około 45% podstawowego poziomu Ca2+ w warunkach fizjologicznych. Opisano również neuroprotekcyjne właściwości CBD wobec oligomycyny, inhibitora syntetazy ATP10 oraz octanu amonu i etanolu w hodowli neuronów hipokampa.
Uważa się, że stres oksydacyjny powoduje stany patologiczne w chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona, choroba Huntingtona i stwardnienie zanikowe boczne, ale nie ma doniesień o jego wpływie na H2O2 w neuronach, które są bardziej istotne dla funkcji mózgu, takich jak neurony hipokampa. H2O2 był stosowany jako modelowa cząsteczka do badania śmierci neuronów wywołanej stresem oksydacyjnym, a także do badania przesiewowego środków neuroochronnych w hodowanych neuronach. Jako nasz trwający program badawczy dotyczący neurochemii i neurofizjologii, to badanie dotyczy neuroprotekcyjnego działania CBD przeciwko H2O2 w hodowli neuronów hipokampa.
Oprócz właściwości neuroprotekcyjnych, CBD wykazuje również różne profile toksyczności w różnych typach komórek mózgowych. Na przykład nawet 0,1 μM CBD zwiększało [Ca2+]i i indukowało śmierć komórek w przypadku oligodendrocytów nerwu wzrokowego po 24h inkubacji, podczas gdy 10 μM CBD nie wpływało na żywotność neuronów korowych (czas ekspozycji CBD: 20– 30 min).
Nie zaobserwowano jednak cytotoksyczności przy 1 μM CBD dla komórek progenitorowych oligodendrocytów (czas ekspozycji CBD: 24 godz.). Ponadto CBD poniżej 4 μM nie zwiększało znacząco apoptozy hipodiploidalnej komórek pierwotnych komórek mikrogleju, ale CBD powyżej 8 μM indukowana apoptoza w sposób zależny od czasu i stężenia, potwierdzona wzrostem liczby komórek hipodiploidalnych i przerwaniem nici DNA oraz aktywacją kapazy-8 i -9 (czas ekspozycji na CBD: 24 godz.) Biorąc pod uwagę wcześniejsze nieco sprzeczne wyniki, najpierw systematycznie ocenialiśmy neurotoksyczne działanie CBD in vitro na neurony hipokampa o różnych stężeniach CBD.
