Stres oksydacyjny i stan zapalny: jak pomagają kannabinoidy?

Wprowadzenie

Stres dotyka każdego, niezależnie od wieku. Badania donoszą, że wszystkie pokolenia twierdzą, że doświadczają stresu na poziomie wyższym niż im się wydaje.

Ponadto pandemia wywołała jeszcze większy stres i frustrację spowodowaną bezprecedensową zmianą stylu życia, szokiem i dezorientacją.

Czy wiesz, że WHO uznało stres za epidemię zdrowotną XXI wieku?

Stąd oczywiste jest, że stres wpływa na ogólny stan zdrowia poprzez generowanie wolnych rodników. Kiedy te wolne rodniki przytłaczają organizm, powodują zaburzenia metaboliczne, prowadząc do stresu oksydacyjnego, stanów zapalnych i wielu chorób. W rzeczywistości, badanie wolnych rodników stało się niezbędne do zrozumienia mechanizmów chorobowych.

Dlatego, z lektury tego bloga, dowiesz się,

(a) Co powoduje stres oksydacyjny, jak wpływa on na nasze zdrowie?

(b) W jaki sposób właściwości lecznicze związków Cannabis sativa (THC, CBD) zapobiegają bodźcom zapalnym, stresowi oksydacyjnemu i zapaleniu?  

Czym jest stres oksydacyjny?

Według ostatnich badań,¹ stres oksydacyjny to brak równowagi między produkcją reaktywnych form tlenu (ROS) a obroną antyoksydacyjną.

Równowaga między wolnymi rodnikami a antyoksydantami jest niezbędna do skutecznego funkcjonowania różnych funkcji fizjologicznych organizmu, takich jak metabolizm, reaktywność, ruchy, reprodukcja itp. Kiedy dochodzi do zakłócenia tej równowagi, organizm traci zdolność do regulowania nadmiaru wolnych rodników, powstaje stan znany jako stres oksydacyjny.

Czym są wolne rodniki?

Badanie z 2010 roku² definiuje wolny rodnik jako niestabilny, wysoce reaktywny gatunek molekularny, który może istnieć niezależnie i zachowywać się jako utleniacz lub reduktor. 

Co to są reaktywne formy tlenu (ROS)?

Jesteśmy świadomi, że tlen jest najbardziej podstawowym elementem podtrzymującym życie. Jednocześnie, może on również powodować destrukcyjne skutki dla organizmu ludzkiego w wyniku reakcji chemicznych znanych jako reaktywne formy tlenu. 

href=”https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4310835/”>Stress, oxidative injury and disease. Indian J Clin Biochem. 2015;30(1):3-10. doi:10.1007/s12291-014-0441-5)) możemy wywnioskować, że toksyczność w tlenie wynika z powstawania wolnych rodników w systemie żywym, a stres jest jednym z czynników przyczyniających się do tego. Ponadto, podstawową przyczyną wielu chorób przewlekłych jest stres oksydacyjny wywołany wolnymi rodnikami i wynikający z niego uraz oksydacyjny.

„Zasadniczo myślę o wolnych rodnikach jako o produktach odpadowych z różnych reakcji chemicznych w komórce, które po zbudowaniu szkodzą komórkom organizmu”. 

-Dr Lauri Wright, dietetyk i adiunkt w dziedzinie żywienia, Uniwersytet Południowej Florydy, USA.

Dyskusja

Zrozumienie wolnych rodników ma ogromne znaczenie. Prowadzi ono do uświadomienia sobie wzajemnych powiązań między stresem oksydacyjnym, stanem zapalnym i wieloma przewlekłymi dolegliwościami. 

Oto uproszczony przypadek, który pozwoli zrozumieć działanie wolnych rodników. 

Przypomnijmy sobie kilka podstawowych pojęć z dziedziny chemii. Komórki zbudowane są z cząsteczek, cząsteczki zbudowane są z atomów (podstawowa jednostka materii), a atomy zbudowane są z protonów, neutronów i elektronów. 

Rozważmy teraz przykład. 

Powiedzmy, że jedna cząsteczka traci elektron (z powodu czynnika zewnętrznego lub wewnętrznego), staje się niestabilna, odłącza się i staje się wolnym rodnikiem. Zaczyna on szukać lub kraść elektron z innej cząsteczki, aby się ustabilizować. Proces ten mnoży się i powoduje reakcję łańcuchową prowadzącą do stresu oksydacyjnego lub urazu. 

W procesie utleniania występują trzy efekty. Przeniesienie atomów, zmiana chemiczna i przeniesienie elektronów z jednej jednostki do drugiej.

Jak powstają wolne rodniki?

Wolne rodniki mogą powstawać endogennie z wnętrza organizmu oraz pod wpływem czynników zewnętrznych. Można je pogrupować w tabeli w następujący sposób:

Czynniki endogenne	Czynniki egzogenne
Procesy metaboliczne	Narażenie na promieniowanie rentgenowskie, promieniowanie ultrafioletowe
Reakcje enzymatyczne i nieenzymatyczne	Zanieczyszczenie środowiska – powietrze, woda, chemikalia przemysłowe, tlenki azotu,
Reakcje chemiczne	Palenie papierosów, spożywanie alkoholu, niewłaściwe nawyki żywieniowe.
Efekty uboczne leków, opioidów	Ciężka praca fizyczna, wysiłek fizyczny, wyczerpanie, przedłużone godziny pracy, obciążenie pracą, zmęczenie, brak snu
Niedotlenienie lub zmniejszona podaż tlenu	Stres, urazy psychiczne, lęki i depresja.

Jak stres oksydacyjny i stan zapalny wpływają na nasze zdrowie?

Według badania z 2015 roku³ stres wywołany stresem oksydacyjnym i stanem zapalnym odgrywają dominującą rolę w starzeniu się i rozwoju różnych chorób. Stres oksydacyjny i stan zapalny są jednymi z głównych przyczyn prowadzących do większości chorób człowieka. 

Należą do nich: choroba wieńcowa, choroby układu krążenia, nadciśnienie tętnicze, zaburzenia metaboliczne, cukrzyca, nieswoiste zapalenia jelit,raki,dysfunkcja nerek, choroby neurodegeneracyjne, choroba Alzheimera i choroba Parkinsona, stwardnienie rozsiane, i wiele innych.

Czy CBD pomaga zapobiegać stresowi oksydacyjnemu?

Wiemy, że CBD jest związkiem pochodzącym z rośliny Cannabis sativa. Jego wzór chemiczny to:

C21H30O2

Dwadzieścia jeden atomów węgla, 30 atomów wodoru i dwa atomy tlenu. W jaki sposób ta prosta kombinacja przekształca się w strategię terapeutyczną mającą na celu zmniejszenie wpływu stanu zapalnego na stres oksydacyjny? 

Przyjrzyjmy się temu.

Badanie z 2011 roku⁴ donosi o antyoksydacyjnych właściwościach CBD, które zapobiegają śmierci komórek w hodowanych komórkach ludzkich i mysich. Terapeutyczne właściwości antyoksydacyjne CBD i modulacja zdarzeń sygnalizacji komórkowej stanowią podstawę stanu zapalnego i stresu oksydacyjnego.

Badanie zwraca również uwagę na rosnącą liczbę dowodów na rolę białek prozapalnych (cytokin), wolnych rodników i oksydantów w wywoływaniu depresji. Jednocześnie prowadzi to do stresu oksydacyjnego i uszkodzenia neuronów w mózgu. W związku z tym podkreśla się antydepresyjne działanie CBD.

Aktywność biologiczna CBD

Badanie z 2019 roku⁵ wspomina, że stanom takim jak choroby sercowo-naczyniowe, neurodegeneracyjne, nowotworowe i metaboliczne zwykle towarzyszy stres oksydacyjny i stan zapalny. I że potencjał terapeutyczny CBD dla tych warunków został oceniony w kilku badaniach. 

Dwie obserwacje z badania przeprowadzonego w 2002 roku⁶ mogą być pomocne w tym momencie. 

• Proces utleniania-redukcji (redoks) jest regulatorem różnych funkcji metabolicznych komórki. Kiedy dochodzi do zakłócenia (zewnętrznego lub wewnętrznego) tego procesu, wywołuje to różne reakcje, skutkujące zmianą funkcji komórki. 

• Glutation i tioredoksyna to dwa główne systemy redukujące tlen, które utrzymują równowagę redoks. Stres oksydacyjny głęboko wpływa na oba te składniki redoks bezpośrednio i pośrednio. Dlatego też redoks to dwa wzajemne procesy utleniania i redukcji zwane reakcją redoks. 

Podobnie w badaniu z 2015 roku⁷ również zwrócono uwagę na to, że stres oksydacyjny może powstać w wyniku niedoboru związków antyoksydacyjnych, w tym glutationu. Nawet wysoce reaktywne formy tlenu (ROS) mogą powodować wyczerpanie glutationu, peroksydację lipidów, uszkodzenie błon, zerwanie nici DNA i denaturację białek. 

W istocie, badanie z 2019 roku⁵ zaznacza, że rozwój i leczenie chorób związane są z brakiem równowagi redoks i stanem zapalnym.

• Analiza bezpośredniego działania antyoksydacyjnego CBD pokazuje, że może ono regulować stan równowagi redoks poprzez modyfikację poziomu i aktywności oksydantów i antyoksydantów. 
• CBD przerywa reakcje łańcuchowe wolnych rodników, wychwytując je i przekształcając w mniej aktywne formy.
• CBD zmniejsza stan oksydacyjny poprzez zapobieganie tworzeniu się rodników ponadtlenkowych i zmniejszoną produkcję reaktywnych form tlenu (ROS). 
• Poprzez obniżenie poziomu ROS, CBD chroni również nieenzymatyczne antyoksydanty i zapobiega ich utlenianiu. 
• Wielokrotne dawki CBD w stanach zapalnych zwiększają aktywność peroksydazy i reduktazy glutationowej.
• CBD moduluje funkcje układu odpornościowego i hamuje proliferację, dojrzewanie i migrację komórek odpornościowych. Co najważniejsze CBD zmniejsza siłę i efekt migracji komórek zapalnych.

Czy terpenoidy pomagają w zmniejszaniu stanów zapalnych?

Badanie z 2018 roku⁸ donosi, że różne chemotypy konopi posiadają odrębny skład terpenoidów. A te wykazują aktywność przeciwzapalną i antynocyceptywną. Terpenoidy mogą zmniejszyć efekt ostrego stanu zapalnego, ale tylko kannabinoidy mają potencjał zapobiegania objawom przewlekłego stanu zapalnego. Ponadto dodaje, że terpenoidy nie są tak skuteczne jak CBD. 

Rola CBD w zmniejszaniu skutków zapalenia, stresu oksydacyjnego i chorób sercowo-naczyniowych

Hemppedia skompilowała kilka postów na blogu na temat różnych właściwości terapeutycznych CBD i możliwości jego zastosowania w kilku stanach zdrowia. Co najważniejsze, główne efekty biologiczne CBD i jego syntetycznych pochodnych koncentrują się wokół jego właściwości przeciwutleniających i przeciwzapalnych.   

Ponadto, przewlekły stan zapalny nie może być postrzegany jako choroba, ale proces biologiczny z jego wybitną rolą w kilku chorobach, takich jak cukrzyca i choroby sercowo-naczyniowe, donosi badanie z 2016 roku⁹.

• Badanie z 2011 r.¹⁰ wskazuje na właściwości antyoksydacyjne CBD i działania przeciwzapalne na komórki układu odpornościowego. Dodaje, że zapalenie i stres oksydacyjny są zaangażowane w wiele ludzkich chorób poprzez wpływ na uszkodzenie tkanek i narządów oraz wzajemnie się odżywiają. 

• Badanie z 2019 roku¹¹ donosi, że CBD działa jako antagonista ze steroidami, unieważniając przeciwzapalny potencjał steroidów, gdy są stosowane w połączeniu. 

• Analogicznie, ostatnie badanie ((Kicman A, Toczek M. The Effects of Cannabidiol, a Non-Intoxicating Compound of Cannabis, on the Cardiovascular System in Health and Disease. International Journal of Molecular Sciences. 2020; 21(18):6740. https://doi.org/10.3390/ijms21186740) dodaje również, że hipotensyjne działania CBD często ujawniają się w warunkach stresu, a CBD pomaga zmniejszyć uszkodzenia i dysfunkcje narządów, stres oksydacyjny i nitracyjny oraz procesy zapalne. Jeśli chodzi o zastosowanie CBD w chorobach sercowo-naczyniowych, istnieje dalsza potrzeba badań klinicznych.  

Najważniejsze wnioski

• Stres dotyka każdego, niezależnie od wieku. Ważne jest, aby przywiązywać równą wagę do zdrowia fizycznego i psychicznego, aby zapobiegać stresowi. 
• Stres wpływa na ogólny stan zdrowia poprzez generowanie wolnych rodników. Kiedy te wolne rodniki przytłaczają organizm, powodują zaburzenia metabolizmu, prowadząc do stresu oksydacyjnego, stanów zapalnych i wielu chorób. 
• Równowaga pomiędzy wolnymi rodnikami a antyoksydantami jest niezbędna dla efektywnego funkcjonowania różnych funkcji fizjologicznych organizmu.
• Analiza bezpośredniego działania antyoksydacyjnego CBD pokazuje, że może ono regulować stan równowagi redoks poprzez modyfikację poziomu i aktywności oksydantów i antyoksydantów. 
• CBD pomaga zmniejszyć uszkodzenia i dysfunkcje narządów, stres oksydacyjny i nitracyjny oraz procesy zapalne. 
• Kilka badań opisuje CBD jako molekułę o wielu celach, ponieważ działa jako adaptogen i modulator na różne sposoby poprzez interakcję z receptorami CB1 i CB2. 

Bibliografia

1. Raja A, Ahmadi S, de Costa F, Li N, Kerman K. Attenuation of Oxidative Stress by Cannabinoids and Cannabis Extracts in Differentiated Neuronal Cells. Pharmaceuticals (Basel). 2020;13(11):328. Published 2020 Oct 22. doi:10.3390/ph13110328 [↩]
2. Lobo V, Patil A, Phatak A, Chandra N. Wolne rodniki, antyoksydanty i żywność funkcjonalna: Wpływ na zdrowie człowieka. Pharmacogn Rev. 2010;4(8):118-126. doi:10.4103/0973-7847.70902 [↩]
3. Srivastava KK, Kumar R. Stres, uszkodzenie oksydacyjne i choroba. Indian J Clin Biochem. 2015;30(1):3-10. doi:10.1007/s12291-014-0441-5 [↩]
4. Booz GW. Cannabidiol jako wschodząca strategia terapeutyczna dla zmniejszenia wpływu stanu zapalnego na stres oksydacyjny. Free Radic Biol Med. 2011;51(5):1054-1061. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2011.01.007 [↩]
5. Atalay S, Jarocka-Karpowicz I, Skrzydlewska E. Antioxidative and Anti-Inflammatory Properties of Cannabidiol. Antioxidants (Basel). 2019;9(1):21. Published 2019 Dec 25. doi:10.3390/antiox9010021 [↩] [↩]
6. Das KC, White CW. Systemy redoks w komórce: możliwe powiązania i implikacje. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002;99(15):9617-9618. doi:10.1073/pnas.162369199 [↩]
7. Srivastava KK, Kumar R. Stress, oxidative injury and disease. Indian J Clin Biochem. 2015;30(1):3-10. doi:10.1007/s12291-014-0441-5 [↩]
8. Gallily R, Yekhtin Z, Hanuš LO. The Anti-Inflammatory Properties of Terpenoids from Cannabis. Cannabis Cannabinoid Res. 2018;3(1):282-290. Opublikowano 2018 Dec 26. doi:10.1089/can.2018.0014 [↩]
9. Tarique Hussain, Bie Tan, Yulong Yin, Francois Blachier, Myrlene C. B. Tossou, Najma Rahu, „Oxidative Stress and Inflammation: What Polyphenols Can Do for Us?„, Oxidative Medicine and Cellular Longevity, vol. 2016, Article ID 7432797, 9 pages, 2016 [↩]
10. Booz GW. Cannabidiol jako nowa strategia terapeutyczna zmniejszająca wpływ stanu zapalnego na stres oksydacyjny. Free Radic Biol Med. 2011;51(5):1054-1061. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2011.01.007 [↩]
11. Muthumalage T, Rahman I. Cannabidiol różnicowo reguluje podstawową i indukowaną LPS odpowiedź zapalną w makrofagach, komórkach nabłonka płuc i fibroblastach. Toxicol Appl Pharmacol. 2019;382:114713. doi:10.1016/j.taap.2019.114713 [↩]