Odkritje endokanabinoidnega sistema: od molekule do receptorja

Leto 1964: predmet preučevanja se skrči na eno molekulo

Gaoni in Mechoulam sta leta 1964 objavila izolacijo, določitev strukture in delno sintezo aktivne sestavine smolnatega materiala konoplje [1]. Spojina je dobila ime delta-9-tetrahidrokanabinol. Na prvi pogled je to zapis za kemijski učbenik. Njegova prava posledica pa je bila drugje: spremenilo se je vprašanje, ki ga je bilo mogoče zastaviti.

Pred to objavo je bil predmet preučevanja rastlina. Torej material. Sušeni cvetovi, izvlečki, smola, zmesi z neznanim številom sestavin. O takem materialu je mogoče povedati, od kod prihaja in kako je bil pripravljen. Kar iz njega izhaja, je opis. Ni zapis oblike.

Po letu 1964 je bil predmet preučevanja molekula. Ne več zmes, ampak natančno določena struktura: znano število atomov, znana razporeditev vezi, znana oblika v prostoru. Delna sinteza je isto strukturo naredila ponovljivo v laboratoriju, brez rastlinskega materiala kot izhodišča [1]. To je povsem drugačna izhodiščna točka za vsako nadaljnje vprašanje.

Ko je oblika znana, se naslednje vprašanje zastavi skoraj samo. In je izrazito mehansko: česa se ta oblika v telesu dotakne. Ne kaj rastlina pomeni v kulturi, ne kako se material pripravlja, ampak katera površina v tkivu se z molekulo te geometrije ujema dovolj natančno, da jo zadrži.

Tak zastavek je za kemika berljiv brez razlage. Molekula z znano obliko išče nasprotno obliko. Če te nasprotne oblike ni, se pomen izolacije ustavi pri opisu spojine. Če pa obstaja, mora obstajati v telesu, ki rastline nikoli ni srečalo. Prav to vprašanje je poganjalo delo, ki je sledilo.

Vrstni red je pri tej zgodbi nenavaden. Najprej rastlinska molekula, šele nato deli telesa, ki jo sprejmejo. V večini poglavij fiziologije gre obratno: najprej se opiše telesu lastna pot, nato se najdejo snovi, ki se vanjo vključijo. Tukaj je bila najprej v roki spojina, in okoli nje se je gradilo vse drugo.

Zato se letnica 1964 bere kot začetek, čeprav o telesu takrat ni povedala ničesar. Povedala je nekaj o rastlini in precej o kemiji. Vse, kar je sledilo, je bilo vprašanje naslovnika. Odgovor je prišel z letnico 1990.

1990: receptor postane predmet, ki potuje med laboratoriji

Matsuda in sodelavci so leta 1990 objavili strukturo receptorja za kanabinoide in izražanje kloniranega zapisa v celicah [2]. V tej povedi je beseda kloniranje videti kot tehnična podrobnost. Nosi pa mnogo več, kot je slišati.

Do tedaj je bil receptor sklep. Nekaj, kar iz meritev logično sledi: obstajati mora mesto, na katero se molekula znane oblike veže. Sklepa ni mogoče poslati v drugo ustanovo. Mogoče se je le prepirati o tem, ali sklep drži.

S kloniranjem se stanje spremeni. Zapis receptorja je bil določen, receptor pa izražen v celicah, ki ga sicer ne nosijo [2]. Iz sklepanja je nastal predmet: nekaj, kar je mogoče podvojiti, poslati naprej in v drugem laboratoriju znova izraziti. Isti receptor, isti zapis, primerljive razmere merjenja.

Praktična razlika je velika. Dokler receptor obstaja samo kot sklep, vsaka skupina meri na svojem tkivu, s svojo pripravo in s svojimi motnjami v ozadju. Ko je zapis kloniran, meritve potekajo na isti stvari. Rezultati postanejo primerljivi, razprava pa se preseli z vprašanja, ali receptor obstaja, na vprašanje, kaj se nanj veže. Molekula iz leta 1964 je tako prvič dobila naslovnika z imenom [1][2].

Receptor iz te objave danes nosi oznako CB1. Z njim se je vprašanje znova obrnilo. Vezavno mesto za rastlinsko spojino je bilo najdeno v tkivu, ki z rastlino ni imelo nikakršnega opravka. Torej: katera telesu lastna molekula ga zaseda, kadar rastline ni nikjer blizu.

• Kaj objava iz leta 1990 združuje: opis strukture receptorja za kanabinoide in izražanje kloniranega zapisa v celični kulturi [2].
• Kaj se s tem spremeni v statusu: iz sklepa, izpeljanega iz posrednih meritev, nastane predmet, ki ga je mogoče znova pripraviti.
• Zakaj je prenosljivost pomembna: kloniran zapis potuje med laboratoriji, zato različne skupine merijo na istem receptorju.
• Kaj ostane odprto: katera telesu lastna molekula se na to mesto veže in ali je tak receptor v telesu samo eden.
• Kaj se pri tem ne spremeni: rastlinska spojina iz leta 1964 ostane ista molekula, le vprašanje o njej je zdaj naslovljeno [1].

Od leta 1992 do leta 1995: dve telesu lastni molekuli in drugi naslov

Devane in sodelavci so leta 1992 poročali o izolaciji in strukturi sestavine možganov, ki se veže na receptor za kanabinoide [3]. Ta sestavina je znana pod imenom anandamid. Najbolj pove razred, v katerega sodi.

Ne gre za vodotopnega prenašalca, kakršne našteva učbeniško poglavje o prenosu med živčnimi celicami [3]. Signalni razred je drugačen. To je podrobnost, ki jo je vredno prebrati počasi, saj pojasni, zašto je bilo iskanje tako dolgotrajno.

Leto pozneje so Munro in sodelavci objavili molekularno opredelitev drugega receptorja za kanabinoide, ki so ga leta 1993 opisali kot obrobnega; danes nosi oznako CB2 [4]. Njegovo zaporedje je bilo sorodno prvemu receptorju, ne pa enako. Iz tega sledi ugotovitev, ki je z eno samo potjo nezdružljiva: kanabinoidno sporočanje ima najmanj dva ločena kroga in dva različna naslova v telesu [4].

Leta 1995 se je slika dopolnila še z druge strani. Sugiura in sodelavci so opisali 2-arahidonoilglicerol kot mogoč telesu lasten ligand receptorja za kanabinoide v možganih [5], isto leto pa je skupina, ki jo je vodil Mechoulam, poročala o spojini iste vrste [6]. Uveljavljena kratica je 2-AG.

Anandamid in 2-AG nista isti tip molekule. Oba izhajata iz arahidonske kisline, kemijski partner v molekuli pa je pri 2-AG drugačen kot pri anandamidu [5][6]. Družina torej ni enolična, ampak ima najmanj dva člana z različno zgradbo.

Ob koncu leta 1995 je bil seznam delov kratek in vendar zadosten: dva receptorja, dve telesu lastni molekuli, ki se nanju vežeta, in razumna razlaga, ki za svoj obstoj nobene rastline ne potrebuje [2][3][4][5][6].

• 1964: izolacija, struktura in delna sinteza rastlinske spojine delta-9-tetrahidrokanabinol [1].
• 1990: struktura receptorja in izražanje kloniranega zapisa; ta receptor danes nosi oznako CB1 [2].
• 1992: izolacija in struktura telesu lastne sestavine možganov, ki se veže na ta receptor, torej anandamida [3].
• 1993: molekularna opredelitev drugega receptorja, takrat opisanega kot obrobnega, danes CB2 [4].
• 1995: 2-arahidonoilglicerol kot mogoč telesu lasten ligand [5] in poročilo o spojini iste vrste iz istega leta [6].

Ime, ki hrani vrstni red odkrivanja

Beseda endokanabinoid dobesedno pomeni kanabinoid od znotraj. Ime pravi, da gre za spojino iz iste družine oblik, ki pa nastane v telesu samem.

Tu je drobna nelogičnost. Anandamid in 2-AG nista poimenovana po tem, od kod prihajata, ampak po tem, čemu sta po obliki podobna [3][5][6]. Njuno ime kaže na rastlinsko spojino, čeprav v telesu nastajata neodvisno od nje.

Razlog je zgolj časovni. Rastlinska spojina je bila opisana leta 1964 [1], receptor leta 1990 [2], prva telesu lastna molekula leta 1992 [3], drugi receptor leta 1993 [4], druga telesu lastna molekula leta 1995 [5][6]. Kdor bi zaporedje bral iz samih imen, bi vrstni red uganil natančno.

Besedišče je v tem smislu podobno fosilnemu zapisu. Vsako ime nosi datum, ko je bilo potrebno. Številka pri oznaki CB1 je smiselna šele od trenutka, ko obstaja drugi receptor, pridevnik obrobni pa je opis iz leta 1993, ki se je pozneje umaknil kratici CB2 [4].

Vprašanje o naslovniku je bilo torej zastavljeno leta 1964 in odgovorjeno v delih. Najprej naslov. Nato pošiljatelj. Nato drugi naslov in drugi pošiljatelj.

Pri branju starejših objav je zato smiselno gledati letnico pred izrazom. Besedilo iz leta 1991 receptorja še ne more imenovati CB1, besedilo iz leta 1994 pa 2-AG še ne pozna. Vsak izraz s tega področja ima svojo prvo objavo in svoje leto [1][2][3][4][5][6].

Zadnja plast tega besedišča je najmlajša. Beseda kanabinoidi se danes bere v izvidih serij, poleg njih stojijo imena terpenov, izraz konopljino olje pa označuje kategorijo izdelka in ne katere od molekul s tega seznama. Vsi ti izrazi so mlajši od objav, na katerih stoji njihov pomen. Ime endokanabinoidnega sistema torej ni opis izvora, ampak sled zaporedja, po katerem so ga izmerili.