由新麻在线、翰菩时代联合主办的“HIAF2021年(第二届)汉麻产业应用论坛暨创新展”中,复旦大学生命科学院林鑫华院长为大家分享了《CBD作用机制及在转化医学中的应用探讨》的主题演讲,以下为部分演讲实录:
非常高兴今天能有机会跟大家探讨汉麻的未来,CBD是麻的重中之重,CBD的应用更是极其重要的环节。尽管现在CBD在国内化妆品中的应用被禁,但是CBD相关的科学研究,特别是医学研究还是需要非常多的理解和钻研。所以,我今天的报告是关于CBD作用机制以及转化医学中的应用探讨。
首先,我简单介绍一下CBD的基本概况,CBD是1940年首先从植物大麻中分离得到的,到了1963年才鉴定了它的化学结构,现在知道已有500多种大麻类的植物里面有它的表达,CBD因其广泛的药理学作用与功效而受到越来越多的关注。CBD的表达最重要的器官就是花,在头状腺毛中存在,里面含量至多可高达60%。因为每一种植物的种类、分布和生存条件不太一样,所以表达也不一样。CBD在麻类植物里面如何表达更高,或者跟THC的含量有一定比例的协调,这些都是非常重要的科学问题。
为什么CBD那么重要?因为我们人体里面有个所谓的内源性大麻素系统,我们正常的人体组织每天吃饭、睡觉、休息都是靠我们的内分泌体系,内分泌体系协调人体正常的功能,而这个协调相当一部分是靠内源性大麻素系统来完成。
内源性大麻素系统主要有三个基本组成部分:内源性大麻素、大麻素受体和相关的酶。内源性大麻素系统有两个受体CB1和CB2,从人体结构来看,CB1主要分布在大脑和神经系统里,跟我们的思维、睡觉等等相关;而CB2主要是分布在与免疫功能相关的器官,和跟免疫体系相关,你可以联想到各种各样的免疫疾病、各种肿瘤等都跟CB2有紧密相关。
这些就是到目前为止发现的CBD的主要作用靶点,包括CB1、CB2和GPR,它在生命科学里面主要的作用就是作为细胞膜表面的受体,叫做小G蛋白的受体。
它在人体的分布非常广泛,控制着免疫体系和神经调节体系,比如说GPR55、GPR18,还有一系列的配体,包括5-HT1A、5-HT2A、5-HT3A等,表格中这些都是与CBD相关的配体、受体体系和信号体系,而正是这些体系调整了我们免疫体系和神经体系。
CBD十分重要,它的作用位点都跟我们的生理调节有着密切的关系。下面我将介绍CBD的作用机制及适应症。
第一类与之相关的药物的开发就是炎症。我们每天都在经历炎症反应,比如被虫子咬了皮肤就会有炎症反应,抽烟的朋友,你的肺时时刻刻在发生炎症反应。这些短期的新的炎症对机体影响不大,因为我们的机体会对抗它们。
炎症在组织损伤或感染的初始阶段(即急性炎症)是有益的,但长期的炎症(即慢性炎症)可能会变得有害。在慢性炎症中,促炎细胞因子不断扩散,胶原蛋白和细胞外基质成分(ECM)过度沉积,最终导致纤维化。
CBD的消炎作用主要分为两方面,一方面是受体介导的,比如激活CB1和CB2,A2A/ENT,TRPV1,PPARγ,抑制GPR55,另一方面是通过ROS活性氧自由基相关酶发挥抗氧化作用,比如抑制ROS的产生并加速ROS清除。
很多时候我们用动物模型来研究炎症反应,我们可用小鼠的缺氧缺血性脑模型、过敏性哮喘模型、类风湿性关节炎模型、小鼠皮肤纤维化模型、大鼠胃肠道炎症模型等等。
我们发现以及知道CBD对于各种各样的炎症起到不同的调控作用,比如在过敏性哮喘模型中通过调控CB1/CB2受体来减少促炎和促纤维化细胞因子(IL4、IL5和IL13)来减少气道炎症和纤维化,通过这个极为复杂的调控过程来减少整个机体的炎症因子。因此,CBD对于人体的免疫系统有至关重要的作用。
第二类就是疼痛,疼痛涉及太多的秘密,有正常感受外界刺激的痛,还有病理的痛,特别是肿瘤病理的痛非常难受。神经病理性疼痛是一种严重的慢性疼痛,由影响外周或中枢的躯体感觉神经系统病变或疾病引起,主要症状是异常疼痛和痛觉过敏。
临床上主要应用三环类抗抑郁药、GABA 类似物如普瑞巴林、阿片类药物缓解症状。然而,这些药物疗效不明显且存在较多的不良反应。CBD通过作用于多种受体和离子通道调控痛觉回路神经元兴奋性,关于CBD对于疼痛的调节方面有很大的应用前景。
第三类是药物成瘾,有很多人吸毒、抽烟、酗酒上瘾,这与神经中枢奖赏系统相关脑区结构和功能改变、与学习和记忆相关的神经回路和神经元突触可塑性变化等方面有关。
目前治疗药物成瘾的方式有强制戒断疗法、抗抑郁药疗法、安慰剂疗法等,但这些方法往往达不到预期效果,对毒品的复吸率极高,目前尚没有安全有效的处方药治疗大麻成瘾。
研究表明,CBD可以非竞争性地拮抗CB1和CB2的激动剂,阻断大脑受体与大麻素的结合。因此,当CBD与THC一起存在于人体内时,就可以阻断一部分THC的作用。
第四类是焦虑症、抑郁症等心理疾病,现在社会压力大,患心理疾病的病人特别多,经常发生自杀、跳楼现象。
对于焦虑症,CBD可以间接激活CB1受体从而激活内源性大麻素系统,同时也可以激活5-HT1A受体、TRPV1通道、GABAA 受体以及一系列的调控,治疗焦虑症。
对于抑郁症,CBD可以间接激活CB1受体,激活内源性大麻素系统;它也可以激活 5-HT1A 受体,对调节突触可塑性也有益处。现在已上市的抗抑郁药起效慢,且仅对1/3~1/2 的患者有效。所以CBD是治疗心理疾病的重要候选药物。
第五类,CBD可通过多种方式发挥神经保护作用,治疗由变性或变性引起的癫痫,多发性硬化症(MS),帕金森氏病(PD),阿尔茨海默氏病(AD)和其他系统性疾病神经系统异常。CBD主要通过GABAA 受体、电压门控性钠通道(Nav)、TRPV1、GPR55和腺苷 A1 受体来治疗癫痫。
阿尔茨海默病到现在为止还没有非常好的药,如果CBD能够对这个病有关一定的辅助作用,比如通过与别的药物的配合,那么它的药用价值会非常大。一方面,CBD通过抑制GSK-3β磷酸化来上调Wnt/b-catenin信号;另一方面,CBD抑制神经元凋亡,对阿尔茨海默病AD产生一定的缓解。
第六类,CBD抗癌,癌症是当今人类的第二大疾病,研究发现CBD对于乳腺癌,肺癌,结肠癌,前列腺癌,皮肤癌和脑癌都有一定的作用,CBD能够干扰肿瘤过程的不同阶段,可以抑制癌细胞的迁移和粘附,并发挥抗增殖,促凋亡和抗侵袭的作用。
在激活了各种基因/蛋白酶和信号传导途径的表达后,不同形式和浓度的CBD在不同的复杂机制中起着关键作用,最终阻止了不同类型癌症的发生,发展和转移。作为一名科研工作者,我认为所有对于肿瘤的调控,主要都是跟免疫体系相关,所以要通过对免疫体系的调控进而对肿瘤体系进行治疗。
我为什么进入这个领域?我以前是做生命科学的,2020年习近平总书记提出“四个面向”,要求我们“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,不断向科学技术广度和深度进军。”
人类最重要的需求是健康,我想我们复旦大学生命科学院以后很大一部分的工作是跟国家的需求相关,跟医药转化相关,所以是我们最新成立了复旦大学类器官中心,邀请类器官领域的鼻祖HansClevers院士担任名誉主任和教授。
类器官是指将干细胞在体外3D培养,产生的“类似”器官样,具有自我更新和自我组织能力,结构和特性与来源组织或器官高度相似的微器官。
目前临床前的药物筛选主要依赖于小鼠模型或者转化细胞系,虽然和人类有相近的地方,但仍然不能完全模拟人类器官或肿瘤的生理特性,所以应用类器官进行疾病建模,例如用大脑类器官模型模拟神经发育障碍,或者应用类器官进行药物分析和药物毒性、代谢谱分析,可以对药物安全性和有效性的预测提供了一种准确的试验方法,大大加快药物研发进程。
到目前为止,我们已经实现多种类器官的培养,其中包括肠道、肝脏、肺、胰腺、肾脏、前列腺、乳腺、大脑、视杯、舌以及各类肿瘤的类器官等。
我想对CBD的医药转化可以通过类器官培养体系产生高效且深入的研究,中华文明博大精深,有很多中药里面的天然产物具有良好的药理作用等待我们去发掘,同样,通过类器官建模、建体系也可以对其它类似的植物活性产物进行生物医学研究。
此外,为了推动长三角与珠三角深度融合,我们去年刚成立了粤港澳大弯区精准医学研究院,位于广东省广州市南沙区,是由广州市人民政府、广州南沙经济技术开发区管委会和复旦大学三方共同举办的。
研究院将聚焦精准医学前沿领域,开展相关基础研究、应用基础研究、技术研发和成果转化,产生突破性原创成果和关键共性技术,汇聚全球顶尖创新人才和科技成果,同时和复旦大学的生命科学院、医学院、下属医院(例如华山医院、中山医院等)强强联合,提供全方位创新服务,开拓相关的精准医学的药物研发。
产出国际领先的基础研究成果和关键共性技术,建成国际一流的精准医学和智慧医疗支撑平台,建成国际顶尖的精准医学和智慧医疗研发人才高地,转化重大科研成果培育具有国际竞争力的产业集群。
现在,我刚进入工业大麻这个领域,就遇到了冬天,但是大家不要褪去做事的热情,我自己思考,既然冬天来临了,春天还会远吗?任何时期,当困难出来的时候,哪里有坚持,哪里就有未来。我希望在座的同行能够携手共进,合作共赢,谢谢大家!