Door Manuel Guzmán
Manuel Guzmán is hoogleraar biochemie en moleculaire biologie aan de Complutense Universiteit van Madrid, lid van de Spaanse Koninklijke Academie voor Farmacie en lid van de Raad van Bestuur van de Internationale Associatie voor Cannabis als Medicijn (IACM). Zijn onderzoek richt zich op de studie van het werkingsmechanisme en de therapeutische eigenschappen van cannabinoïden, met name in het zenuwstelsel. Zijn werk heeft geleid tot meer dan honderd publicaties in internationale vakbladen, naast verschillende internationale octrooien voor de mogelijke therapeutische toepassingen van cannabinoïden in kankerbestrijdende of neuroprotectieve geneesmiddelen. Hij werkt regelmatig samen met instellingen die wetenschappelijke studies beoordelen en onderzoek financieren.
Het is algemeen bekend dat Δ9-tetrahydrocannabinol (THC), het belangrijkste psychoactieve bestanddeel van cannabis, effect uitoefent door de cannabinoïdereceptor CB1 (CB1R) te activeren. Deze receptor wordt zeer overvloedig tot expressie gebracht in onze hersenen, waardoor talrijke fysiologische processen worden gemoduleerd. Bij langdurig THC-gebruik ontwikkelt het lichaam een tolerantie (verlies van respons) voor de acute effecten van de verbinding, waardoor de medicinale werkzaamheid geleidelijk kan afnemen en het risico van overmatig gebruik kan toenemen, vooral bij recreatief gebruik.
Er is veel bewijs voor het bestaan van tolerantie voor cannabinoïden bij zowel proefdieren als mensen, evenals de neurochemische veranderingen die hieraan ten grondslag liggen, waaronder een afname van het aantal CB1R-moleculen op het oppervlak van neuronen. Tot nu toe was echter de moleculaire basis van deze verandering onbekend. Dit was precies het onderwerp van een recent gezamenlijk onderzoek van onze groep met de groep van Giovanni Marsicano (Universiteit van Bordeaux), waaraan Fundación CANNA Foundation* een aanzienlijke financiële bijdrage heeft gegeven.
In deze studie ontdekten we dat de langdurige blootstelling van de CB1R aan THC of een synthetische cannabinoïde (WIN55-212,2) leidt tot een structurele modificatie in de receptor, die ubiquitinatie wordt genoemd. Dit cruciale biochemische proces werd al ruime tijd geleden waargenomen in andere eiwitten in onze cellen en in 2004 werd het werk van dr. Aaron Ciechanover, dr. Avram Hershko en dr. Irwin Rose op dit gebied bekroond met de Nobelprijs voor Scheikunde.
www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2004/popular-information
In de tweede helft van de twintigste eeuw richtten wetenschappers zich voornamelijk op het bestuderen van hoe onze cellen eiwitten synthetiseren, maar er was nauwelijks kennis van de fundamenten van het tegenovergestelde proces: de afbraak van eiwitten. Deze onderzoekers ontdekten dat cellen een soort kwaliteitscontrolesysteem hebben dat onnodige, beschadigde of oude eiwitten selectief identificeert en vernietigt. Dit systeem werkt als een 'kus des doods' waarbij het ubiquitine-eiwit, zo genoemd omdat het in alle cellen van ons lichaam wordt aangetroffen, zich hecht aan het eiwit dat vernietigd moet worden en fungeert als een 'etiket' dat aangeeft dat het eiwit vernietigd mag worden. Dit is mogelijk dankzij de werking van enzymen die ubiquitine-ligasen worden genoemd. Zoals de naam aangeeft, koppelen deze enzymen ubiquitine aan het doeleiwit. Vervolgens wordt het met ubiquitine 'geëtiketteerde' eiwit herkend door het proteasoom, een tonvormige cellulaire structuur, die fungeert als een soort 'eiwitversnipperaar'.
Hoe zorgt dan de langdurige activatie van ubiquitinaire CB1R ervoor dat de receptor wordt geactiveerd en vervolgens wordt 'vernietigd'? Er bestaan meer dan 600 verschillende ubiquitine-ligasen in onze cellen. Aan de hand van een computationele studie konden we voorspellen dat een daarvan, bekend als NEDD4L, het meest relevant leek te zijn voor de ubiquitinatie van CB1R, wat we met experimenten konden aantonen. Vervolgens observeerden we dat de binding van cannabinoïden aan CB1R een molecuul activeert ('proteïnekinase C' of PKC), dat zich bindt aan NEDD4L en het modificeert en activeert. Dit faciliteert de binding van NEDD4L aan CB1R, de ubiquitinatie van de receptor en de afbraak daarvan in het proteasoom, met als gevolg een verlaging van de CB1R-niveaus in de cel. Ten slotte toonden we met verschillende experimentele benaderingen bij muizen aan dat de ubiquitinatie van CB1R noodzakelijk is om de tolerantie voor langdurige THC-behandeling op te wekken, zonder dat de acute effecten van de verbinding worden beïnvloed.
Deze bevindingen onthullen een moleculair mechanisme dat de CB1R-niveaus reguleert en identificeren NEDD4L-gemedieerde ubiquitinatie als een belangrijke factor in cannabinoïdetolerantie, een proces dat kan bijdragen aan cannabisgebruikstoornis (cannabis use disorder of CUD) en cannabishyperemesissyndroom. Verschillende epidemiologische, klinische en neurobeeldvormingsstudies hebben chronisch cannabisgebruik in verband gebracht met een uiteindelijke daling van het CB1R-gehalte in de hersenen en het daaruit voortvloeiende begin van tolerantie. Aangezien dit proces afhangt van de dosis, de frequentie en de duur van THC-gebruik, is het waarschijnlijker dat het optreedt bij recreatieve gebruikers die gedurende een langere periode continu hoge doses cannabis gebruiken. Dit betekent dat deze mensen hun inname van de stof geleidelijk verhogen om de gewenste effecten te bereiken en ontwenningsverschijnselen te vermijden, waardoor het risico op een cannabisgebruikstoornis toeneemt. Ernstige tolerantie kan ook het cannabis-hyperemesis-syndroom veroorzaken, een chronische aandoening met toenemende prevalentie, die gepaard gaat met cyclische episodes van buikpijn, ernstige misselijkheid en braken, samen met stoornissen in de thermoregulatie.
De aandoening wordt sterk geassocieerd met herhaald cannabisgebruik en verdwijnt pas na het stoppen van cannabisgebruik. Wetenschappers veronderstellen dat chronische blootstelling aan cannabis de centrale anti-emetische mechanismen van cannabinoïden desensibiliseren, de stress verhogen en de thermoregulatie verstoren, terwijl de overstimulatie die cannabinoïden veroorzaken in perifere weefsels de gastro-intestinale motiliteit verandert door de ontregeling van het enterisch zenuwstelsel. Om al deze redenen worden in een klinische omgeving specifieke toedieningsprotocollen aanbevolen die een langzame dosisverhoging combineren met lage doseringsschema's, om de symptomen te verlichten, zonder ongewenste psychoactieve effecten en tolerantie te veroorzaken (het bekende motto van MacCallum en Russo: start low, go slow).
Kort samengevat, in het huidige scenario waarbij het recreatieve en medicinale gebruik van cannabis zich steeds verder uitbreidt, stelt deze recente ontdekking van onze groep ons in staat om het mechanisme van tolerantie voor cannabinoïden beter te begrijpen en biedt het nieuwe richtingen om te onderzoeken hoe de onderlinge verbinding van CB1R met het ubiquitine-proteasoomsysteem de hersenpathofysiologie kan beïnvloeden.
*Origineel artikel: https://doi.org/10.1073/pnas.2606671123
Álvaro-Blázquez, A., Rodrigues, R.S., Montero-Fernández, C., Isasa, M., Cannich, A., Gisquet, D., Rodríguez-Crespo, I., Bellocchio, L., Marsicano, G., Costas-Insua, C. & Guzmán, M. (2026) Cannabinoid tolerance relies on CB1 receptor ubiquitination by NEDD4L. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 123(35):e2606671123.
