Endocannabinoider i kroppen kan hjälpa till att bekämpa tarminfektioner

Endocannabinoider, signalmolekyler som produceras i kroppen som delar funktioner med kemikalier som finns i marijuana, kan stänga av gener som behövs för att vissa patogena tarmbakterier ska kolonisera, multiplicera, och orsaka sjukdom, ny forskning som leds av UT Southwestern -forskare visar.

Resultaten, publicerad online idag Cell , kan hjälpa till att förklara varför cannabisväxten - den mest potenta delen som är marijuana - kan minska symptomen på olika tarmtillstånd och så småningom kan leda till nya sätt att bekämpa gastrointestinala infektioner.

Upptäcktes 1992, endokannabinoider är lipidbaserade neurotransmittorer som spelar en mängd olika roller i kroppen, inklusive reglerande immunitet, aptit, och humör. Cannabis och dess derivat har länge använts för att lindra kroniska gastrointestinala tillstånd, inklusive irritabelt tarmsyndrom och inflammatorisk tarmsjukdom. Studier har visat att dysreglering av kroppens endocannabinoidsystem kan leda till tarminflammation och påverka tarmmikrobiota, populationen av olika bakteriearter som lever i matsmältningskanalen.

Dock, studieledare Vanessa Sperandio, Ph.D., professor i mikrobiologi och biokemi vid UTSW, säger att det är okänt om endokannabinoider påverkar mottagligheten för patogena gastrointestinala infektioner.

För att svara på denna fråga, Sperandio och hennes kollegor arbetade med möss som är genetiskt förändrade för att överproducera det potenta däggdjursendocannabinoid 2-arachidonoyl glycerol (2-AG) i olika organ, inklusive tarmarna. När forskarna infekterade dessa djur och deras omodifierade kullkamrater med Citrobacter rodentium, en bakteriell patogen som angriper tjocktarmen och orsakar markant inflammation och diarré, de mutanta mössen utvecklade endast lindriga symtom jämfört med den mer extrema gastrointestinala besvär som deras kullkamrater uppvisade.

Undersökning av de mutanta djurs kolon visade mycket lägre inflammation och tecken på infektion. Dessa möss hade också betydligt lägre avföringsbelastningar av C. rodentium -bakterier och rensade sina infektionsdagar snabbare än deras omodifierade kullkamrater. Behandling av genetiskt omodifierade djur med ett läkemedel som höjde nivåerna av 2-AG i tarmarna gav liknande positiva effekter.

Sperandios team fann att ökade nivåer av 2 -AG också kan dämpa Salmonella typhimurium -infektioner hos möss och hindra enterohemorrhagic Escherichia coli - en särskilt farlig gastrointestinal bakterie som infekterar människor - för att uttrycka de virulensegenskaper som behövs för en framgångsrik infektion.

Omvänt, när forskarna behandlade däggdjursceller i petriskålar med tetrahydrolipstatin, en förening som godkänts av Food and Drug Administration som säljs kommersiellt som Alli som hämmar 2-AG-produktion, de blev mer mottagliga för bakteriepatogenerna.

Ytterligare experiment visade att 2-AG utövade dessa effekter på C. rodentium, S. typhimurium, och E. coli genom att blockera en bakteriell receptor som kallas QseC. När denna receptor känner värdens signalmolekyler epinefrin och noradrenalin, det utlöser en molekylär kaskad som är nödvändig för att etablera infektion. Att ansluta denna receptor med 2-AG förhindrar att detta virulensprogram kan aktiveras, Sperandio förklarar, hjälper till att skydda mot infektion.

Sperandio noterar att dessa fynd kan hjälpa till att förklara några av effekterna av cannabisanvändning på inflammatoriska tarmtillstånd. Även om studier har visat att cannabis kan sänka inflammation, ny forskning har visat att dessa tillstånd också tenderar att ha en bakteriekomponent som kan påverkas positivt av växt cannabinoider.

Dessutom, cannabisföreningar eller syntetiska derivat kan så småningom hjälpa patienter att sparka tarmbakteriella infektioner utan antibiotika. Detta kan vara särskilt användbart för infektioner orsakade av enterohemorrhagic Escherichia coli, Sperandio säger, som producerar ett dödligt toxin när det behandlas med antibiotika, att göra dessa läkemedel inte bara kontraproduktiva utan extremt farliga. Eftersom många virulenta bakterier som koloniserar områden på andra ställen i kroppen också har QseC -receptorn, tillägger hon, denna strategi kan användas mer allmänt för att bekämpa en mängd olika infektioner.

Genom att utnyttja kraften hos naturliga föreningar som produceras i kroppen och i växter, vi kan så småningom behandla infektioner på ett helt nytt sätt. "

Vanessa Sperandio, Ph.D., professor i mikrobiologi och biokemi vid UTSW

• CHLA -utredaren får 3,4 miljoner dollar forskningsbidrag för att studera rotavirusvaccin
• Utökad screeningmetod kan hjälpa till att upptäcka livshotande komplikationer hos prematura barn