Sikiön kehitys
Eläinkokeet
ECS: n osallistuminen
Seeprakalan alkioissa krooninen tai akuutti altistuminen (synteettiselle CB1 ACEA aiheutti sikiön alkoholispektrin häiriön (FASD) morfologisia oireita, samanlaisia kuin krooninen korkea alkoholialtistus. Tämän vaikutuksen pelasti CB1 antagonisti SR141716A. Dualin estäminen endokannabinoidijärjestelmä hajottavat entsyymit FAAH ja MAGL (JZL195) yhdessä kynnysarvon alapuolella olevan alkoholin kanssa tuottivat samanlaisia vaikutuksia. Lopuksi, vaikka kumpikaan ACEA eikä alkoholi yksinään vaikuttaneet käyttäytymiseen, yhdistelmänä ne lisäsivät riskinottokäyttäytymistä (Boa-Amponsem ym., 2019). Nämä tulokset viittaavat siihen endokannabinoidit ovat mukana sikiön normaalissa kehityksessä, alkoholi voi indusoida FASD: n kautta CB1 ja kannabiksen ja alkoholin yhdistelmä raskauden aikana voi lisätä FASD: n riskiä.
Seeprakalan alkioissa todettiin, että CB2 säätelee alkion hematopoieettisten kantasolujen kehitystä CB2 kantasolujen lisääntymistä stimuloiva aktivointi CB2 kantasolujen lisääntymistä estävä inhibitio (Esain et ai., 2015).
Kanan alkioissa synteettiset kannabinoidin HU-210 alensi elinkelpoisuutta 100% lämpötilassa 10 M ja CBD heikentynyt elinkyky 80% lämpötilassa 50 M (Gustafsson ja Jacobsson, 2019). Vaikka tämä viittaa kannabinoidit ovat alkionmyrkyllisiä. Huomaa, että kanat ovat geneettisesti melko erilaisia kuin ihmiset ja tässä käytetyt annokset ovat erittäin korkeat ihmisstandardien suhteen.
Viljellyt kanan alkion verkkokalvon glial-esisolut ilmentävät CB1 ja CB2 ja niiden stimulointi synteettisillä kannabinoidin WIN55,212-2 (0.5-5.0 M) vähentää progenitorien lisääntymistä, lisäsi mitokondriaalioksidradikaalien muodostumista ja esikäsitti soluja kalsiumin signaloimiseksi. Samanlaisia tuloksia saatiin MAGL- ja FAAH-käsittelyn jälkeen, mikä viittaa ECS: n rooliin verkkokalvon kehityksessä ja solujen erilaistumisessa (Freitas ym., 2019).
Hiiret puuttuvat CB1 ja / tai CB2 joilla on pidemmät reisiluut kuin villityyppisillä hiirillä. Myös, THC hidastaa luuston kasvua villityypin ja CB2 puutteellinen, mutta ei CB1 puutteelliset hiiret, mikä johtaa alempaan ruumiinpainoon (Wasserman et al., 2015). Tulokset viittaavat CB1 luufysiologiassa ja alkionkasvussa, ja se voi selittää taipumuksen vähentyneeseen syntymäpainoon äideillä, jotka käyttävät kannabista raskauden aikana.
Hiirissä CB1 signalointi on toiminnassa subkortikaalisilla proliferatiivisilla vyöhykkeillä alkion päivästä 12 alkaen telenkefalonissa ja säätelee pyramidaalisten progenitorien lisääntymistä ja epäkypsien pyramidisolujen radiaalista muuttoliikettä. Kun kerroskuviointi on suoritettu, kehittyvät pyramidaaliset solut luottavat CB1 signalointi niiden pitkän kantaman aksonien pidentymisen ja kiertymisen aloittamiseksi (Mulder et al., 2008).
Hiirissä CB1 on rikastettu aivokuoren GABAergisten interneuronien aksonaalisissa kasvukartioissa myöhäisen raskauden aikana. endokannabinoidit laukaista CB1 internalisoituminen ja eliminaatio filopodiasta ja indusoi näiden GABAergisten interneuronien aksoniaalisten kasvikartioiden kemorepulsiota ja romahtamista aktivoimalla RhoA (Berghuis et al., 2007), mikä ehdottaa CB1 aksonaalisessa polkukehityksessä ja synaptogeneesissä.
Äidien ravinteiden vähentämisessä käyneiden paviaanien jälkeläissä uros-, mutta ei naispuolisten sikiöiden osoitettiin vähentyneen CB1 ilmentyminen ajallisessa aivokuoressa (Gandhi et al., 2019), joka viittaa sikiön ECS: ään on herkkä ympäristömuutoksille.
Hiiren sikiöissä ja ihmisen haiman saarekkeissa α-solut tuottavat 2-AG: tä, joka aloittaa β-solujen rekrytoinnin CB1 aktivointi. AEA vaikuttaa sekä saarekkeiden koon määrittämiseen soluproliferaatiolla että α / β -soluille lajittelulla TRPV1 ja CB1. TRPV1 vajaus lisää saarekkeiden kokoa, kun taas CB1R-puute lisää solujen heterogeenisyyttä ja suosii insuliinia glukagonin vapautumisen sijaan. Ruokavalion lisääminen ω-3-rasvahapoissa raskauden ja imetyksen aikana hiirillä, mikä vähentää pysyvästi endokannabinoidijärjestelmä tasot jälkeläisissä, fenokopiat CB1 puutteellinen saarekkeen mikrorakenne ja parantaa koordinoitua hormonin eritystä (Malenczyk ym., 2015).
Kasvi kannabinoidit
Seeprakalassa THC (0.3, 0.6, 1.25, 2.5, 5 mg / L (1, 2, 4, 8, 16 μM)) ja CBD (0.07, 0.1, 0.3, 0.6, 1.25 mg / L (0.25, 0.5, 1, 2, 4 μM) raskauden aikana seurattiin blastulasta toukkavaiheisiin. Huolimatta samanlaisuudesta THC ja CBD dysmorfologiat, ts. turvot, kaareva akseli, silmien / kaulan / leuan / rungon / emäksen muodonmuutokset, uimarakon turpoaminen ja käyttäytymisen poikkeavuudet, LC50 CBD (0.53 mg / l) oli lähes seitsemän kertaa alhaisempi kuin THC (3.65 mg / l). Myös CBD oli enemmän biokeskittynyttä verrattuna THC korkeammasta huolimatta THC vesipitoisuudet (Carty et al., 2017). Tämä viittaa siihen, että krooninen kannabinoidin altistuminen raskauden aikana voi johtaa pysyviin kehityshäiriöihin, mutta huomaa, että seeprakalat ovat geneettisesti melko erilaisia kuin ihmiset ja tässä käytetyt annokset ovat erittäin korkeat ihmisstandardien suhteen.
Seeprakala-alkiot alttiina THC (6 mg / l) gastrula-vaiheen aikana osoittavat hermojen ja lihasten morfologiassa pieniä muutoksia, jotka voivat vaikuttaa käyttäytymiseen ja liikkuvuuteen (Amin et al., 2020).
Toisessa seeprakalakokeessa havaittiin, että inkubointi 20-300 μg / l CBD hiukan viivästynyt kuoriutuminen ja lisääntyneesti alkion motorista aktiivisuutta, mutta ei aiheuttanut teratogeenisuutta tai neurotoksisuutta (Valim Brigante ym., 2018).
Seeprakala-alkiot, jotka altistetaan erilaisille pitoisuuksille CBD (0.02, 0.1, 0.5 μM) toukkien kehityksen aikana ja arvioi ikääntymistä sekä F0: ssa (paljastettu sukupolvi) että heidän F1-jälkeläisillään 30 kuukautta myöhemmin. F0 altistuminen CBD naispuolisten kalojen selviytyminen (~ 20%) ja pienentynyt koko (märkäpaino ja pituus) merkittävästi. Vaikka eloonjääminen lisääntyi, ikään liittyvä liikkumisen toiminnan menetys ei vaikuttanut ja vaikutukset hedelmällisyyteen vaihtelivat sukupuolen ja annoksen mukaan. Käsittely 0.5 μM CBD vähensi merkittävästi siittiöiden konsentraatiota miehillä, mutta 0.1 μM lisäsi naisten munatuotantoa. Samoin kuin muut mallijärjestelmät, kontrolli-ikäisillä seeprakalailla oli lisääntynyt kyfoosi sekä lisääntyneet vanhenemis- ja tulehdusmarkerit (p16ink4ab, tnfα, il1b, il6 ja PPARy) maksassa. Altistuminen CBD heikensivät merkittävästi useiden näiden geenien ilmentymistä annosriippuvalla tavalla suhteessa ikään sovittuihin kontrolleihin. Vaikutukset CBD koon, geeniekspression ja lisääntymisen suhteen ei toistu F1-sukupolvessa, mikä viittaa siihen, että vaikutus ikääntymiseen ei ollut sukupolvien välistä (Pandelides et al., 2020a).
Toisessa saman ryhmän kokeessa seeprakalat altistettiin erilaisille pitoisuuksille THC (0.08, 0.4, 2 μM) alkioiden ja toukkien kehityksen aikana ja vaikutukset ikääntymiseen mitattiin 30 kuukautta myöhemmin ja paljastetun kalan jälkeläisillä (F1-sukupolvi). Altistus 0.08 μM THC johti miesten eloonjäämisen lisääntymiseen 30 kuukauden iässä. Koska pitoisuus THC lisääntynyt, tämä suojavaikutus menetettiin. Hoito pienimmällä pitoisuudella THC myös kasvattivat merkittävästi munatuotantoa, kun taas korkeammat pitoisuudet heikensivät hedelmällisyyttä. Hoito pienimmällä annoksella THC vähentänyt merkittävästi märkäpainoa, kyfoosin esiintyvyyttä ja useiden vanhenemis- ja tulehdusmarkerien ilmentymistä (p16ink4ab, tnfα, il-1β, il-6, PPARa- ja PPARy) maksassa, mutta ei suurempina annoksina, jotka osoittavat kaksivaiheisen tai hormeettisen vaikutuksen. Altistuminen THC ei vaikuttanut ikääntyneisiin vetureiden käyttäytymisen vähenemisiin. F1-sukupolven sisällä monia näistä muutoksista ei havaittu. Hedelmällisyyden väheneminen kuitenkin johtuu THC altistuminen oli huonompi F1-sukupolvessa, koska jälkeläiset, joiden vanhemmat saivat suuren annoksen THC eivät täysin kyenneet lisääntymään (Pandelides et ai., 2020b). Mielenkiintoista, että sama ryhmä havaitsi jonkin verran transgeneratiivisia vaikutuksia CBD ja THC kuten dazl-ekspressio ja fotomotorinen aktiivisuus (Carty et al., 2018), mikä osoittaa, että käytetty annos kannabinoidin ja parametrin valinta määrittelevät, onko alkion altistumisella positiivisia vai negatiivisia vaikutuksia ja ovatko nämä vaikutukset sukupolvien vai eivät.
Toisessa seeprakalakokeessa kannabinoidit pitää THC, CBD, HU-210 tai CP-55,940 aiheuttivat alkoholin kaltaisia vaikutuksia kraniofaasiseen ja aivojen kehitykseen fenokopioimalla Shh-mutaatioita. Yhdistelmäaltistus jopa pienille alkoholiannoksille THC, HU-210 tai CP 55,940 aiheuttivat enemmän syntymävaurioita, erityisesti silmissä, kuin kumpikaan hoito yksinään. Yhdenmukaisesti hypoteesin kanssa, jonka mukaan nämä viat johtuvat puutteellisesta Shh: stä, kannabinoidit vähentynyt Shh-signalointi kautta CB1 (Fish et ai., 2019).
Zebrafish-alkiat, jotka altistetaan ∆9-THC (2-10 mg / l) tai CBD (1-4 mg / l) lyhyen mutta kriittisen 5 tunnin aikana tapahtuvasta gastrulaatiosta osoitti muutoksia sykeessä, motoristen hermosolujen morfologiassa, synaptisessa aktiivisuudessa NMJ: ssä ja lokomotorisissa vasteissa äänelle (Ahmed et al., 2018).
Injektio THC (3 mg / kg ip) raskaana olevilla hiirillä (alkion päivä 12-16) häiritsi subserebraalisten projisointihermosolujen muodostumista muuttaen siten kortikospinaalien yhteyksiä ja aiheuttanut pitkäkestoisia muutoksia aikuisten jälkeläisten hienomoottorisessa suorituskyvyssä. Seuraukset THC altistuminen muistutti ihmisiä, jotka CB1 - reseptorien geneettinen ablaatio, ja - CB1- nolla hiiret olivat resistenttejä THCaiheuttamat muutokset. sikiö- THC lisääntynyt kohtausten alttius jälkeläisille, mikä viittaa tärkeään rooliin CB1 sikiön kehityksessä (de Salas-Quiroga ym., 2015), vaikkakin on huomattava, että tässä käytetty annos on erittäin korkea ihmisstandardien suhteen.
Ihmisetutkimukset
Kasvi kannabinoidit
Ihmisen alkion kantasolujen viljellyissä ihmisen aivojen organoideissa, jotka muistuttavat kehittyvää sikiön aivoa, 1 M THC (lisätty kasvualustaan 3 vuorokaudeksi) johti vähentyneeseen hermosolujen kypsymiseen, vähentyneeseen neuriittien kasvuun, vähentyneeseen CB1 ekspressio ja vähentynyt spontaani hermosolujen ampuminen (Ao et ai., 2020). Vaikka tulokset viittaavat haitallisiin vaikutuksiin THC aivojen kehityksessä on huomattava, että kokeellinen järjestelmä on kaukana todellisesta ihmisen aivojen kehityksestä ja 3 päivän jatkuvasta altistumisesta 1 M THC ei todennäköisesti saavuteta kehittyvissä sikiön aivoissa.
Ihmisen indusoimista pluripotenttisista kantasoluista peräisin olevissa epäkypsissä aivokuoren neuroneissa CB1, mutta ei CB2R, GPR55 or TRPV1, ilmaistaan. 2AG ja A9-THC negatiivisesti säännelty neuriitin kasvu. Mielenkiintoista, akuutti altistuminen molemmille 2AG ja A9-THC inhiboi seriini / treoniinikinaasin solunulkoisten signaalin säätelemien proteiinikinaasien fosforylaatiota (ERK1 / 2), kun taas Δ9-THC myös vähentänyt Akt: n (alias PKB) fosforylaatiota. Lisäksi CB1R-käänteisagonisti SR 141716A heikensi neuriittien kasvuston ja ERK1 / 2-fosforylaation vähentymistä 2AG ja A9-THC. Tulokset viittaavat siihen, että ihmisen kantasoluista peräisin olevat neuronit voivat olla hyödyllinen järjestelmä kasvien vaikutuksen testaamiseksi kannabinoidit ihmisen aivojen kehityksestä (Shum et al., 2020).
Kirjallisuus:
Ahmed, KT, Amin, MR, Shah, P. ja Ali, DW (2018). Motoristen hermosolujen kehitystä seeprakalassa muuttaa lyhyellä (5 tunnin) altistumisella THC (-9-tetrahydrokannabinoli) tai CBD (kannabidioli) mahalaukun aikana. Sei. Rep. 8, 10518.
Amin, MR, Ahmed, KT ja Ali, DW (2020). Varhainen altistuminen THC Muuttaa M-solujen kehitystä seeprakalaalkioissa. Biolääketiede 8.
Ao, Z., Cai, H., Havert, DJ, Wu, Z., Gong, Z., Beggs, JM, Mackie, K. ja Guo, F. (2020). Ihmisen aivojen organoidien yhden luukun mikrofluidinen kokoonpano synnytystä edeltävälle kannabikselle altistumiseen. Anaali. Chem.
Berghuis, P., Rajnicek, AM, Morozov, YM, Ross, RA, Mulder, J., Urbán, GM, Monory, K., Marsicano, G., Matteoli, M., Canty, A., et ai. (2007). Aivojen johdotus: endokannabinoidit Muodosta hermosolujen yhteys. Science 316, 1212–1216.
Boa-Amponsem, O., Zhang, C., Mukhopadhyay, S., Ardrey, I. ja Cole, GJ (2019). Etanoli ja kannabinoidit vuorovaikutuksessa muuttaa käyttäytymistä seeprakalan sikiön alkoholispektrin häiriömallissa. Syntymävaikutukset Res.
Carty, DR, Thornton, C., Gledhill, J. ja Willett, KL (2017). Kannabidiolin ja Δ9-tetrahydrokannabinolin kehitysvaikutukset seeprakalassa. Toxicol. Sei. Vinossa. J. Soc. Toxicol.
Carty, DR, Miller, ZS, Thornton, C., Pandelides, Z., Kutchma, ML ja Willett, KL (2018). Varhaisen elämän useiden sukupolvien seuraukset kannabinoidin altistuminen seeprakalalle. Toxicol. Appi. Pharmacol.
Esain, V., Kwan, W., Carroll, KJ, Cortes, M., Liu, SY, Frechette, GM, Sheward, LMV, Nissim, S., Goessling, W. ja North, TE (2015). kannabinoidin Reseptori-2 säätelee alkion hematopoieettisten kantasolujen kehitystä PGE2- ja P-selektiiniaktiivisuuden kautta. Kantasolujen päivä. Ohiossa.
Kala, EW, Murdaugh, LB, Zhang, C., Boschen, KE, Boa-Amponsem, O., Mendoza-Romero, HN, Tarpley, M., Chdid, L., Mukhopadhyay, S., Cole, GJ, et. ai. (2019). kannabinoidit Pahentaa alkoholin teratogeneesiä a CB1-Hedgehog-vuorovaikutus. Sei. Rep. 9, 16057.
Freitas, HR, Isaac, AR, Silva, TM, Diniz, GOF, Dos Santos Dabdab, Y., Bockmann, EC, Guimarães, MZP, da Costa Calaza, K., de Mello, FG, Ventura, ALM, et ai. (2019). kannabinoidit Indusoida solukuolema ja edistää P2X7-reseptoreiden signalointia verkkokalvon kudoksen edeltäjillä kulttuurissa. Mol. Neurobiol.
Gandhi, K., Montoya-Uribe, V., Martinez, S., David, S., Jain, B., Shim, G., Li, C., Jenkins, S., Nathanielsz, P. ja Schlabritz- Loutsevitch, N. (2019). Sikiön ajallisen aivokuoren ontogeenisuus ja ohjelmointi endokannabinoidijärjestelmä järjestelmä vähentämällä äidien ravinteiden kohtuullista määrää paviaaneilla (Papio spp.). Physiol. Rep 7, e14024.
Gustafsson, SB, ja Jacobsson, SOP (2019). Vaikutukset kannabinoidit kanan alkioiden kehityksestä munasoluissa. Sei. Rep. 9, 13486.
Malenczyk, K., Keimpema, E., Piscitelli, F., Calvigioni, D., Björklund, P., Mackie, K., Di Marzo, V., Hökfelt, TGM, Dobrzyn, A. ja Harkany, T. (2015). sikiö- endokannabinoidit orkeroi haiman saarekkeiden mikroarkkitehtuurin organisointia. Proc. Natl. Acad. Sei. Yhdysvallat
Mulder, J., Aguado, T., Keimpema, E., Barabás, K., Ballester Rosado, CJ, Nguyen, L., Monory, K., Marsicano, G., Di Marzo, V., Hurd, YL, et ai. (2008). endokannabinoidijärjestelmä signalointi ohjaa pyramidisolujen määritystä ja pitkän kantaman aksonikuviota. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 105, 8760–8765.
Pandelides, Z., Thornton, C., Faruque, AS, Whitehead, AP, Willett, KL ja Ashpole, NM (2020a). Kehitysaltistuminen kannabidiolille (CBD) muuttaa seeprakalan (Danio rerio) pitkäikäisyyttä ja terveysväliä. GeroScience.
Pandelides, Z., Thornton, C., Lovitt, KG, Faruque, AS, Whitehead, AP, Willett, KL ja Ashpole, NM (2020b). Kehitysaltistus Δ9-tetrahydrokannabinolille (THC) aiheuttaa kaksivaiheisia vaikutuksia ikääntyneen seeprakalan (Danio rerio) pitkäikäisyyteen, tulehdukseen ja lisääntymiseen. GeroScience.
de Salas-Quiroga, A., Díaz-Alonso, J., García-Rincón, D., Remmers, F., Vega, D., Gómez-Cañas, M., Lutz, B., Guzmán, M., ja Galve-Roperh, I. (2015). Raskaudelle altistuminen kannabinoidit herättää pitkäaikaisia toiminnallisia muutoksia kohdistamalla CB1 reseptoreita kehittää aivokuoren hermoja. Proc. Natl. Acad. Sei. Yhdysvallat
Shum, C., Dutan, L., Annuario, E., Warre-Cornish, K., Taylor, SE, Taylor, RD, Andreae, LC, Buckley, NJ, Price, J., Bhattacharyya, S., et ai. . (2020). Δ9-tetrahydrokannabinoli ja 2-AG vähentävät neuriittien kasvua ja vaikuttavat eri tavalla ERK1 / 2: n ja Akt-signalointiin hiPSC-johdettujen kortikaalisten hermosolujen yhteydessä. Mol. Solu. Neurosci. 103463.
Valim Brigante, TA, Abe, FR, Zuardi, AW, Hallak, JEC, Crippa, JAS ja de Oliveira, DP (2018). Kannabidioli ei aiheuttanut teratogeenisuutta tai neurotoksisuutta altistuvilla seeprakalaalkioilla. Chem. Biol. Vuorovaikutuksessa. 291, 81–86.
Wasserman, E., Tam, J., Mechoulam, R., Zimmer, A., Maor, G. ja Bab, I. (2015). CB1 kannabinoidin reseptorit välittävät endokondraalisen luuston kasvun vaimenemista A9-tetrahydrokannabinolilla. Ann. NY Acad. Sei. 1335, 110–119.