Cell︱大麻素受体1拮抗剂金雀异黄素减轻大麻诱导的血管炎症
撰文︱吴 雁
责编︱王思珍
制版︱查佳雪
大麻（marijuana）是世界上使用最广泛的非法药物之一。大麻的日益合法化预计将增加大麻的使用，这凸显了了解其不利影响的必要性，特别是对心血管系统的影响。前期的研究表明，大麻会增加心血管疾病（CVD）的风险，包括心肌梗死、心绞痛和心律失常[1]。在动物模型中，大麻可诱导内皮功能障碍、动脉粥样硬化、心肌病和代谢功能障碍[2-3]。合成大麻素也与心血管不良反应有关[3]。英国的一项生物学数据库发现，大麻是CVD的一个风险因素。然而，我们对其机制知之甚少。因此，了解大麻和CVD之间的联系有着重要的意义。
大麻素受体主要有两个：大麻素受体1（CB1/CNR）和大麻素受体2（CB2/CNR2），均属于G蛋白偶联受体（GPCR）超家族[4]。CB1是人中枢神经系统中表达量最高的GPCR之一。CB1主要位于脑、脊髓与外周神经系统中。有研究结果显示，大麻的主要有效成分四氢大麻酚（delta-9-tetrahydrocannabinol，简称△9-THC）作用于CB1，与CVD发生发展相关。CB2不仅在免疫细胞中表达，特别是在巨噬细胞中，也在内皮细胞中表达[3]。内源性大麻素信号对代谢调节、记忆、情绪、疼痛和免疫功能都很重要[6]。此前的研究发现，CB1激活可通过促进炎症和氧化应激导致内皮功能障碍和动脉粥样硬化，而CB2激活可抗动脉粥样硬化。CB2激动剂目前正在研发中，将用于治疗血管疾病，而CB1拮抗剂可以抗动脉粥样硬化[3]。CB1信号还参与各种病理生理过程，包括肥胖、戒烟、糖尿病、肝硬化和癌症[6]。
基于体细胞重编程的诱导多能干细胞（iPSCs）的发现改变了干细胞生物学领域[7]。人类iPSCs（hiPSCs）避免了围绕使用人类胚胎干细胞（hESCs）的伦理困境。患者特异性hESCs来源的细胞系（如神经元、心肌细胞、肝细胞和平滑肌细胞）在再生医学和药物研发中具有很大的前景，因为它们能够产生无限供应的分化细胞系以用于疾病建模。hESCs衍生的内皮细胞（hiPSC-ECs）包含任何特定个体的遗传信息，因此能够用于研究特定血管疾病患者（个体）疾病的发生发展（原因）[8]，从而使其成为血管疾病建模和药物研发的理想平台。
2022年5月12日，斯坦福大学医学院心血管研究所Joseph C. Wu团队在Cell 上发表了题为“Cannabinoid receptor 1 antagonist genistein attenuates marijuana-induced vascular inflammation”的最新研究文章，揭示了大麻素受体1的拮抗剂金雀异黄素减轻大麻诱导的血管炎症的重要机制。
图1 △9-THCC诱导人内皮细胞的细胞毒性
（图源：Tzu-Tang Wei, et al., Cell, 2022）
进一步地，作者发现，在人诱导多能干细胞来源的内皮细胞（hiPSC-ECs）中，△9-THC诱导了炎症，并激活了NF-kB信号通路，提示了内皮细胞细胞毒性产生的原因，也暗示了CB1参与△9-THC对血管的病理作用。接下来，作者应用药理学和基因学方法使得CB1失活，以研究CB1在△9-THC诱导的内皮细胞毒性中的作用。在hiPSC-ECs中，用siRNA、CRISPR干扰等方法抑制CB1可以逆转由△9-THC诱导的炎症和氧化应激，hiPSC-ECs给予CB1拮抗剂金雀异黄素也有类似效果（图2）。
图2 抑制CB1或金雀异黄素干预可减轻△9-THC对hiPSC-ECs的影响
（图源：Tzu-Tang Wei, et al., Cell, 2022）
最后，与体外细胞实验结果相一致地，在小鼠体内中，△9-THC，口服（较差的血脑屏障通过性）或注射金雀异黄素缓解可以缓解由△9-THC诱导的血管内皮功能障碍、炎症和氧化应激，也减少了动脉粥样硬化斑块（图3）。然而，值得关注的是，△9-THC诱导小鼠神经行为变化，包括运动性降低、体温降低、痛觉丧失（镇痛）、镇静；尽管小鼠体内金雀异黄素能够与CB1结合，但并不能改善△9-THC诱导的这些神经行为变化。
图3 金雀异黄素在小鼠模型中逆转△9-THC诱导的内皮功能障碍、氧化应激和炎症
（图源：Tzu-Tang Wei, et al., Cell, 2022）
图4 机制图：大麻素受体1拮抗剂金雀异黄素减轻大麻诱导的血管炎症
（图源：Tzu-Tang Wei, et al., cell, 2022）
综上所述，研究者主要发现大麻的使用呈上升趋势，并与心血管疾病有关。大麻的主要成分四氢大麻酚（△9-THC）通过大麻素受体1（CB1）引起血管炎症、氧化应激和动脉粥样硬化。金雀异黄素是一种大豆异黄酮，可以逆转△9-THC的有害心血管作用，同时保留镇静和镇痛等临床有用作用（图4）。该研究表明，中性CB1拮抗剂金雀异黄素可以减轻△9-THC对心血管系统的不利影响，同时保留△9-THC有益的中枢作用。
该研究突出创新点包括：（1）英国生物库大样本数据分析，共157331名参与者，其中约22.2%的参与者（34878名）吸食大麻（主要为抽烟），并且这些大麻吸食者与心肌梗死有明显的正相关。（2）首次通过两个独立的小鼠模型展示了△9-THC介导的血管炎症和氧化应激、内皮功能障碍和动脉粥样硬化之间的联系。（3）CB1拮抗剂金雀异黄素可减轻△9-THC诱导的动脉粥样硬化。
尽管，诱导多能干细胞是一种强大的疾病建模系统，因为它们可以提供无限的组织来源。但是iPSC-ECs不成熟，内皮型一氧化氮合成酶表达低，是动脉、静脉和淋巴ECs的混合物。因此，需要进一步用原代内皮细胞和小鼠模型来验证iPSC-ECs的作用。
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