Układ endokannabinoidowy to układ rozproszony w całym ciele człowieka, składający się z receptorów kannabinoidowych oraz endokannabinoidów, czyli związków aktywujących te receptory. Rolą układu kannabinoidowego jest utrzymanie homeostazy organizmu, czyli regulowanie przebiegu wielu procesów komórkowych.
Istnieją dwa różne receptory kannabinoidowe, CB1 i CB2, które mają bardzo podobną strukturę
Receptory CB1 zlokalizowane są głównie w układzie nerwowym, ale także w tkankach rozrodczych, tkane łącznej, tkance tłuszczowej oraz innych gruczołach i narządach. Receptory CB2 znajdują się głównie w komórkach układu odpornościowego, ale w sytuacjach kontuzji lub zapalenia, receptory CB2 mogą również powstawać w innych tkankach, w których nie występują normalnie. Endogenne kannabinoidy to syntetyzowane w organizmie cząsteczki zdolne do interakcji z receptorami CB1 i CB2. Endokannabinoidy to pochodne kwasu arachidonowego syntetyzowane na żądanie z prekursorów w błonie komórkowej. Kiedy endokannabinoidy zakończą swoją rolę sygnalizacyjną, są degradowane przez enzymy.
Receptor CB1 jest jednym a najpowszechniejszych receptorów występujących w ludzkim mózgu. Najwyższe gęstości CB1 wykazano w hipokampie, korze mózgowej, móżdżku, jądrze ciała migdałowatego i zwojach podstawy mózgu - czyli obszarach mózgu zaangażowanych w pamięć krótkotrwałą, procesy poznawcze, nastrój i emocje, funkcje motoryczne i nocycepcję. Receptory kannabinoidowe są praktycznie nieobecne w pniu mózgu i ośrodkach krążeniowo-oddechowych. Dlatego nie ma możliwości śmiertelnego przedawkowania kannabinoidów.
Kannabinoidy są wytwarzane na błonie komórkowej komórki posynaptycznej i podróżują wstecz przez synapsę w celu interakcji z receptorem CB1 na przedsynaptycznym zakończeniu nerwu. Funkcja układu endokannabinoidowego w układzie nerwowym to coś więcej niż homeostatyczna profilaktyka zbyt dużego pobudzenie lub nadmiernego zahamowania przewodnictwa nerwowego. Pełni istotną funkcję ochronną i naprawczą, a układ endokannabinoidowy jest silnie zaangażowany w neuroplastyczność. Neuroplastyczność daje początek wszystkim typom uczenia się adaptacyjnego. Neuroplastyczność jest również zaangażowana w procesy patologiczne, takie jak ośrodkowe odczuwanie bólu. Istnieje wiele mechanizmów, za pomocą których kannabinoidy mogą modulować plastyczność neuronów, w tym neurogenezę (tworzenie nowych neuronów). Anandamid i 2-AG są również endogennymi środkami neuroprotekcyjnymi, wytwarzanymi przez układ nerwowy w odpowiedzi na urazy chemiczne i mechaniczne. Kiedy neurony ulegają uszkodzeniu lub chorują, występuje tendencja do uwalniania się ich zawartości. Neurony uwalniają poziomy glutaminian, który stają się toksyczny dla otaczających komórek. Endokannabinoidy mają zdolność zatrzymania tego procesu.
Kannabinoidy wpływają również na układ autonomiczny. We współczulnym układzie nerwowym następuje stymulacja receptora CB1 w celu hamowania uwalniania norepinefryny. Receptory kanabioidowe mają również aktywność obwodową: na przykład receptory CB1 mięśnia sercowego, gdy są aktywowane, powodują dwufazowe działanie nerwu błędnego wpływającego na tętno i kurczliwość serca. W zależności od sytuacji stymulacja receptorów CB1 może zwiększać lub zmniejszać tętno i kurczliwość. W tkankach naczyniowych aktywacja receptora CB1 powoduje rozszerzenie naczyń, co prowadzi do efektu przeciwnadciśnieniowego. Przywspółczulny układ nerwowy ma również receptory CB1, co zapewnia przeciwwymiotne działanie kannabinoidów.
Układ endokannabinoidowy jest silnie zaangażowany w sygnalizację bólu
Aktywacja endokannabinoidów powoduje efekty przeciwbólowe w przypadku trzech podstawowych typach bólu: ostrym bólu, bólu zapalnym i bólu neuropatycznym. Przeciwbólowe działanie kannabinoidów obejmuje wiele mechanizmów w różnych częściach ciała. Jeden z mechanizmów, dzięki któremu kannabinoidy są w stanie zmniejszyć odczuwanie bólu, obejmuje zstępujący szlak hamowania bólu. Ta ścieżka obejmuje środkową część mózgu i rdzeń kręgowy, które zmniejszają sygnały docierające do obszarów bólowych w mózgu. W rogu grzbietowym rdzenia kręgowego występują hamujące interneurony, które uwalniają GABA (kwas gammaaminomasłowy) i tłumią ten zstępujący szlak hamujący ból. Kannabinoidy tłumią te interneurony uwalniające GABA, umożliwiając zstępującej ścieżce bólu wykonywanie swojej pracy - zmniejszenie odczuwanego bólu.
Kannabinoidy modulują układ odpornościowy, zmieniając poziom cytokin prozapalnych i przeciwzapalnych. Wykazano, że kannabinoidy hamują wzrost guza nowotworowego w wielu liniach komórkowych. Liczne ludzkie linie komórek rakowych zostały przeszczepione zwierzętom z obniżoną odpornością i zwierzęta leczone były kannabinoidami. U tych zwierząt stwierdzono znacznie wolniejszy wzrost guza. Kannabinoidy wpływają na nowotwory poprzez wiele mechanizmów działania.
Kannabinoidy to selektywne związki przeciwnowotworowe, co oznacza, że mogą zabijać komórki rakowe bez uszkadzania zdrowych komórek. To sprawia, że kannabinoidy są znacznie mniej toksyczne niż tradycyjne środki chemioterapeutyczne.
