La clau de les set columnes, il·luminant un cel de plom. El sistema cannabinoide com a agent neuroprotector de la malaltia de l’Alzheimer i l’Ictus

Abstract

[cat] Aquesta Tesis Doctoral presenta un estudi exhaustiu sobre l’acció de diversos fitocannabinoides sobre els receptors cannabinoides CB1 i CB2, explorant la seua unió i la senyalització que desencadenen a través d’aquests GPCRs. A més a més, aportem informació estructural rellevant sobre el mecanisme d’activació dels receptors cannabinoides. També s’investiga la unió del CBD a l’A2AR i el seu efecte modulador en la senyalització d’aquest receptor d’adenosina. Des de la dècada dels anys 90, s’ha reconegut que els GPCR no actuen de forma monomèrica, sinó que actuen formant complexes. En aquesta Tesi examinem la possible interacció entre els receptors de cannabinoides i l’A2AR en un context de la malaltia d’ictus. El CB2R es veu sobreexpressat en condicions de neuroinflamació i la seua activació descadena una resposta neuroprotectora. Fet que ens porta a estudiar estructural i funcionalment el complex A2AR-CB2R. Hem descrit la presència de l’heteròmer A2AR-CB2R en micròglia, i així com el seu augment en condicions de privació d’oxigen i nutrients (GOD). També, hem identificat l’empremta de l’heteròmer A2AR-CB2R en micròglia, el tipus cel·lular encarregat de desencadenar i regular el procés de neuroinflamació. També hem descrit la presència de l’heteròmer A2AR-CB1R tant en cultius de micròglia i com en cultius de neurones estriatals. En tots dos casos el receptor d’adenosina bloqueja l’acció del receptor de cannabinoides. De forma interessant, hem observat que l’ús d’antagonistes del receptor d’adenosina, en el cas de l’ A2AR-CB2R, i l’ús del NAM CBD pel receptor d’adenosina en el cas A2AR-CB1R, elimina el bloqueig de l’A2AR sobre el receptor de cannabinoides potenciant la senyalització neuroprotectora d’aquets últims. Hem descrit la presència dels heteròmers, A2AR-CB1R i A2AR-CB2R, en SNC de ratolins, en el sistema nerviós central de ratolins observant un augment significatiu d’aquest complex en ratolins MCAO model d’ictus. Postulant-los com a dos possibles dianes terapèutiques en condicions d’hipòxia isquèmica. Les malalties neurodegeneratives com l’Alzheimer desenvolupen neuroinflamació crònica que accelera la seua progressió. Un dels primers signes és la hipexcitabilitat neuronal deguda a un excés de glutamat, que activa els NMDAR i provoca neurodegeneració. En aquesta tesis analitzem les diferencies entre la funcionalitat de les subunitats NR2A i NR2B, on la funcionalitat de la NR2B està potenciada per l’acumulació d’Aβ i s’associa més a la mort cel·lular, contribuint en la neurodegeneració. En canvi, la funcionalitat de la NR2A promou la supervivència neuronal. En aquesta Tesi també hem estudiat l’efecte global del fitocannabinoide CBD en la viabilitat neuronal, en la formació de neurites, en el transports d’agregats d’ d’Aβ, tau i p-tau i en la producció de ROS en cultius neuronals. També hem estudiat l’efecte del tractament amb CBD sobre la micròglia activada. Hem demostrat que tant el tractament de cultius de micròglia, com el tractament sobre el model in vivo de ratolins 5xFAD modula l’activació de la micròglia a favor d’un fenotip neuroprotector enfront d’un fenotip proinflamatori. A més a més hem constatat que tots aquets efectes repercuteixen en la millora del deteriorament cognitiu del model d’Alzheimer de C. elegants CL2006 i el de ratolí 5xFAD. Els dèficits cognitius de la malaltia d'Alzheimer es relacionen amb la desregulació del cicle son-vigília. Hem descrit formació de complexes entre el CB2R i l’OX1R i que l’antagonització de l’OX1R potencia els efectes neuroprotectors del CB2R. Els receptors CB2R i OX1R, que formen complexes funcionals, podrien ser dianes terapèutiques en condicions de MA. Antagonitzar el receptor OX1R podria potenciar els efectes neuroprotectors del CB2R, oferint noves vies de tractament. També hem descrit l’empremta del CB1R-OX1R en cultius neuronals i de micròglia. Finalment hem estudiat el paper de l’heteromer CCR9-D5R en la diapedesis dels limfòcits T CD4 en un context de CU.

[eng] This doctoral thesis investigates the effects of various phytocannabinoids on CB1 and CB2 cannabinoid receptors, focusing on their binding and the signalling pathways they activate. Additionally, the study provides insights into the structural mechanisms of cannabinoid receptor activation. A key aspect of the research explores CBD binding to the adenosine A2A receptor (A2AR) and its modulator impact on A2AR signalling. Since the 1990s, it has been recognized that GPCRs, including cannabinoid receptors, often form complexes rather than acting as individual units. This thesis examines the interaction between cannabinoid receptors and A2AR, particularly in the context of stroke. CB2R, which is overexpressed during neuroinflammation, triggers a neuroprotective response. The thesis structurally and functionally analyses the A2AR-CB2R heterodimer, identifying its presence in microglia and its increase under stress conditions, such as oxygen deprivation. It also describes the interaction of A2AR-CB1R heterodimers in microglia and neurons, where the adenosine receptor inhibits cannabinoid receptor activity. Importantly, using specific antagonists can remove this inhibition and enhance cannabinoid receptor-mediated neuroprotection. The research identifies these heterodimers in the central nervous system of mice, especially in stroke models, and proposes them as potential therapeutic targets for ischaemic hypoxia. Neurodegenerative diseases, including Alzheimer’s, involve chronic neuroinflammation and neuronal hyperexcitability due to excess glutamate. This thesis explores how different NMDA receptor subunits, NR2A and NR2B, affect neuronal survival, with NR2B being more associated with neurodegeneration. CBD's overall effects on neuronal viability, the transport of Alzheimer-related proteins (Aβ, tau), and microglial activation were studied. In Alzheimer’s models, CBD shifted microglial activation toward a neuroprotective phenotype, improving cognitive impairment in both C. elegans and 5xFAD mouse models. Cognitive deficits in Alzheimer’s are linked to sleep-wake cycle dysregulation. The thesis describes a complex between CB2R and OX1R, suggesting that OX1R antagonism enhances CB2R’s neuroprotective effects, opening new therapeutic possibilities for Alzheimer’s disease. Finally, the role of CCR9-D5R in T cell migration in colitis is also examined.