Endokanabinoidy a těhotenství

Súhrn

Cíl studie: Přehled současných poznatků o endokanabinoidech ve vztahu k těhotenství a porodu a jejich potenciálu pro predikci předčasného porodu. Metodika: Přehled publikované literatury k danému tématu použitím databáze PubMed. Výsledky: Kanabinoidní systém hraje roli při vývoji a implantaci blastocysty, embrya, placentaci a u porodu člověka. V lidských tkáních byla identifikována řada zástupců endokanabinoidů, avšak ve vztahu k lidské reprodukci jsou dosud nejvýznamnější anandamid a 2-arachidonoglycerol. Anandamid a jeho následná metabolická přeměna stojí na počátku signální kaskády, která úzce souvisí s délkou těhotenství. Účinky anandamidu závisí na jeho metabolické cestě a aktivitě enzymů, které zajišťují jeho přeměnu. Výsledkem je buď zvýšená tvorba prostaglandinů, nebo prostamidů, s protichůdnými účinky na průběh těhotenství. Užívání exokanabinoidů vč. konopí v období těhotenství ovlivňuje organizmus matky i vývoj plodu na mnoha úrovních a může vést k nepříznivým důsledkům vč. zvýšení rizika předčasného porodu. Závěr: Měření koncentrací anandamidu a stanovení rozmezí poměru prostaglandinů vůči prostamidům pro délku těhotenství by mohlo být užitečným nástrojem při hodnocení rizika předčasného porodu.

Klíčová slova:

těhotenství – porod – endokanabinoidy

Úvod

Kanabinoidní systém představuje životně důležitý soubor řídicích a výkonných dějů, které jsou vlastní všem vyšším formám živočichů. V savčím těle byly objeveny receptory pro ně­kte­ré účinné látky z konopí (Cannabis), a protože bylo zřejmé, že nejsou primárně určeny pro působení sloučenin z rostlin, byly hledány endogenní ligandy, které se na tyto receptory vážou. Prvním izolovaným a identifikovaným endokanabinoidem byl anandamid (AEA). Brzy následovaly i objevy řady dalších endokanabinoidů, většinou etanolamidů nenasycených mastných kyselin typu arachidonové kyseliny [1,2].

Endokanabinoidy jsou endogenní ligandy fosfolipidové povahy, které se vážou na rodinu receptorů spřažených s G-proteiny. Nazývají se kanabinoidní receptory [3]. Tyto receptory jsou exprimovány prakticky v každém systému člověka a podílejí se na mnoha řídicích procesech na úrovni nervového, imunitního, gastrointestinálního a v neposlední řadě reprodukčního systému [4]. Dosud jsou známy dva kanabinoidní receptory – CB1 a CB2. Tyto receptory se primárně spojují s G-proteiny a aktivují více signálních drah prostřednictvím mnoha podjednotek. Receptor CB1 je hojně exprimován v centrální nervové soustavě (CNS – central nervous system), gastrointestinálním a reprodukčním systému, zatímco receptor CB2 je převážně detekován v buňkách imunitního systému [4,5].

V lidských tkáních bylo identifikováno mnoho zástupců této skupiny endogenních ligandů, nicméně ve vztahu k těhotenství jsou dosud nejvýznamnější výše zmíněný AEA a 2-arachidonoglycerol (2-AG). Z těchto dvou jsou dosud lépe popsány a studovány účinky především AEA [2].

Endokanabinoidy jsou syntetizovány a uvolňovány v závislosti na aktivitě syntetizujícího enzymatického aparátu a na zvýšené dostupnosti substrátu. AEA se vytváří dvoustupňovou enzymatickou reakcí. Nejdříve je kyselina arachidonová převedena na prekurzor fosfolipidů fosfatidyletanolamin. Následně se fosfatidyletanolamin účinkem N-acyltransferázy přemění na N-arachidonoylfosfatidyletanolamin (NAPE), který je v závěru štěpen fosfolipázou D (NAPE-PLD) na výsledný AEA. Vyskytují se také další možnosti syntézy AEA (tvorba přes fosfolipázu A1/A2, N-arachidonoyllysofosfatidyletanolamin, lysofosfolipázu D). 2-AG je syntetizován působením diacylglycerollipázy z diacylglycerolu nebo hydrolýzou lysofosfolipidů za pomoci lysofosfolipázy C. Degradace endokanabinoidů je zprostředkována integrálními membránovými proteiny, monoglycerid lipázou (MAGL) a hydrolázou amidů mastných kyselin (FAAH) a vede k tvorbě kyseliny arachidonové a následně prostaglandinů (PG). Vedle toho endokanabinoidy podléhají přímému oxidačnímu metabolizmu řadou oxygenáz (např. cyklooxygenáz nebo lipooxygenáz) a cytochromu P450 (např. CYP2J2), za vzniku esterů prostaglandinů s glycerolem (pro 2-AG) a prostamidů (pro AEA), resp. za vzniku epoxidů nebo hydroxyderivátů, které mají řadu příznivých bio­logických účinků, zejména na kardiovaskulární systém. Účinky endokanabinoidů závisí na jejich bio­logickém poločase v extracelulární matrix a jsou ovlivněny rychlostí jejich syntézy, buněčné absorpce a rychlostí degradace [6].

Endokanabinoidy a vývoj embrya

Základem úspěšné implantace a následného těhotenství je optimální komunikace mezi deciduou, trofoblastem a mateřskými imunitními buňkami, konkrétně NK buňkami (NK – natural killer cells, subpopulace lymfocytů). Jejich hlavní úlohou je tvorba ideálního prostředí na hranici decidua-trofoblast. NK buňky mají nezastupitelnou roli při invazi trofoblastu, remodelaci spirálních arterií a modulaci lokální zánětlivé odpovědi. Jsou hlavním producentem mnoha růstových faktorů (PLGF – placentální růstový faktor a další), proteáz, cytokinů vč. faktoru nádorové nekrózy a (TNF-a), interferonu g (IFN- g), interleukinu 10 (IL-10) a mnohých dalších působků, vč. schopnosti produkce endokanabinoidů [7]. AEA působí na NK buňky jak přímo, tak nepřímo pomocí trofoblastových buněk. V případě přímého působení byla prokázána asociace mezi vyšší hladinou AEA a vyšší hladinou proangiogenních faktorů podílejících se na remodelaci spirálních arterií. Velikou pozornost nicméně zasluhuje jeho komplexní vliv na NK buňky, především na modulaci zánětlivé odpovědi. Byla prokázána úloha AEA v případě modulace sekrece IFN- g, TNF-a and IL-10 v NK buňkách, jejichž rovnováha je základem úspěšné implantace embrya a udržení těhotenství [8,9].

Již od dvoubuněčného zárodečného stadia byla na myších modelech prokázána existence CB1 a CB2 membránových receptorů, s exponenciální expresí až do stadia blastocysty [10]. Podání AEA in vitro zastaví vývoj zárodku ve stadiu moruly, v případě podání 2-AG dojde k zastavení již na úrovni dvoubuněčného stadia. Mechanizmus působení je zprostředkován primárně přes CB1 receptor. Při podání antagonisty CB1 receptoru jsou účinky jak AEA, tak 2-AG reverzibilní.

Samotný AEA blokuje i vývoj blastocysty – vysoké koncentrace AEA inhibují buněčnou diferenciaci trofoblastu. Vazba AEA na blastocystu klesá v době její implantace do deciduy. Pokles vazby můžeme vysvětlit sníženou expresí receptoru CB1 v období implantace, přesný mechanizmus řízení exprese nicméně není dosud uspokojivě objasněn. Na epitelu děložní sliznice v oblasti nidace byly prokázány mnohonásobně nižší koncentrace AEA a 2-AG v porovnání s okolní děložní sliznicí [11]. Nízká koncentrace AEA navíc zrychluje připojení blastocysty k děložní sliznici.

Endokanabinoidy a mimoděložní těhotenství

Studie na myších prokázaly, že farmakologická nebo genetická blokace exprese CB1 receptoru vede k retenci embrya ve vejcovodech a jeho následné chybné implantaci [10]. U žen s mimoděložním těhotenstvím bylo prokázáno snížení exprese CB1 receptoru ve vejcovodu a v endometriu ve srovnání se zdravými netěhotnými ženami. Dále byla prokázána vyšší lokální a sérová koncen­trace AEA. Zároveň byla prokázána výrazně nižší enzymová aktivita FAAH ve vejcovodu a periferní krvi. Kromě toho jsou plazmatické hladiny AEA významně vyšší u žen s mimoděložním těhotenstvím než u žen s normálním, intrauterinním těhotenstvím [12].

V současné době nelze spolehlivě vysvětlit rozporuplná zjištění, že vysoké plazmatické koncentrace AEA jsou spojeny s implantací ve vejcovodu (mimoděložní těhotenství) a selháním implantace ve stěně dělohy, což vede k potratu. Výsledky naznačují, že účinek abnormální expozice AEA závisí na jeho načasování a místě působení a na dalších faktorech, které zatím nebyly definovány [12].

Endokanabinoidy a časné těhotenství

Bylo prokázáno, že exprese receptoru CB1 v placentě je zvýšena 2,5krát při spontánním potratu v I. trimestru ve srovnání s hladinami pozorovanými při umělém ukončení těhotenství na žádost těhotné [13]. Exprese receptoru CB2 je také zvýšena v trofoblastových buňkách a decidui u spontánních potratů [14]. Přesný důvod zvýšení exprese CB2 receptorů není jasný, protože efekt AEA je závislý na CB1 receptoru.

Exprese NAPE-PLD, která generuje AEA, může být indikátorem pro hodnocení koncentrace AEA a výsledek těhotenství. Exprese NAPE-PLD nebyla významně změněna v trofoblastu nebo v placentě ze spontánního potratu ve srovnání s placentou z umělého ukončení těhotenství na žádost těhotné [14]. Naopak exprese mRNA NAPE-PLD je nejméně 2krát vyšší v placentách v I. trimestru (9.–12. týden těhotenství) po umělém ukončení těhotenství na žádost těhotné než v případě spontánního potratu [13]. To naznačuje, že koncentrace AEA v placentě jsou nižší před spontánním potratem. Tuto hypotézu podpořila i studie Tonga et al z roku 2012, kde nebylo prokázáno zvýšení AEA u žen, které potratily, ve srovnání s ženami, které porodily v termínu [15]. V přímém kontrastu s tímto pozorováním bylo v několika studiích popsáno, že plazmatické koncentrace AEA měřené v I. trimestru u žen s rizikem potratu jsou až 3krát vyšší u těch, které následně potratily, než u těch, které porodily v termínu [16]. Exprese NAPE-PLD a obsah AEA v placentě a jejich souvislost s plazmatickými koncentracemi AEA vyžadují pozornost a další pozorování.

Hydroláza amidů mastných kyselin je zodpovědná za přeměnu AEA na kyselinu arachidonovou, která slouží jako zdroj pro produkci prostaglandinů, které vyvolávají a podporují kontrakce myometria. Bylo zjištěno, že exprese a aktivita FAAH je významně nižší u žen, které spontánně potratily v I. trimestru, nebo v případě neúspěšné in vitro fertilizace (IVF) než u umělého ukončení těhotenství na žádost těhotné. Podobně nebyla popsána detekce FAAH v trofoblastových buňkách placenty v I. trimestru získaných od žen, které potratily, zatímco zvýšená exprese FAAH byla pozorována v trofoblastových buňkách placenty získaných v případě umělého ukončení těhotenství na žádost těhotné [13]. Absence FAAH totiž vede k produkci prostamidů (PM), nikoli prostaglandinů (PG). V případě absence FAAH nedochází ke konverzi AEA na kyselinu arachidonovou a její následnou přeměnu v prostaglandiny. Je to zapříčiněno enzymem cyklooxygenázou-2 (COX-2), který katalyzuje přeměnu jak arachidonové kyseliny (za tvorby PG), tak AEA (za tvorby PM). Důsledkem absence FAAH dochází k nadměrnému hromadění AEA a jeho zvýšené přeměně alternativní cestou COX-2 v PM.

Tato zjištění poukazují na skutečnost, že interakce FAAH a AEA jsou nezbytné pro normální průběh těhotenství a že snížená aktivita FAAH vede ke zvýšeným koncentracím PM, které pak mají negativní dopad na časné těhotenství. Autoři jiných studií popsali, že i když není rozdíl v expresi proteinu FAAH v trofo­blastových buňkách žen s normálním těhotenstvím a opakovaným potratem, FAAH je hojnější v deciduálních stromálních buňkách žen s opakovaným potratem než v normálním těhotenství. Tyto výsledky naznačují, že exprese FAAH je regulována tkáňově specifickým způsobem a nízká exprese a aktivita FAAH jsou spojeny s vyšší incidencí potratů [17].

Anandamid a kontrakční činnost myometria

Anandamid potlačuje kontrakce vyvolané oxytocinem v lidském myome­triu. Inhibice je závislá na jeho koncentraci a je zprostředkována receptorem CB1 v placentě. Na hlodavčích modelech vedla aplikace antagonistů CB1 receptoru počátkem III. trimestru k vyšší incidenci předčasného porodu. Dále u hlodavčích modelů s absencí CB1 receptoru dochází ke změnám koncentrací progesteronu, estrogenu, kortikosteronu a kortikotropin uvolňujícího hormonu v séru, tedy hormonů podílejících se na těhotenství [18]. Je zajímavé, že bylo pozorováno výrazné zvýšení koncentrací AEA v lidské plazmě, jak těhotenství postupovalo od začátku III. trimestru do termínu porodu [19]. Jakmile je zahájen nástup porodu, je role AEA ale nejasná. Habayeb et al pozorovali mírnou, ale pozitivní korelaci mezi plazmatickými koncentracemi AEA, trváním kontrakcí a dilatací děložního hrdla v době odběru vzorků u porodu [19]. Ačkoli AEA brání nástupu porodu, je jeho koncen­trace v plazmě během porodu zvýšena. Výsledky podporuje další studie, která uvádí významné, až trojnásobné zvýšení plazmatických koncentrací AEA u žen spontánně rodících ve srovnání se ženami nerodícími v období termínu porodu [20]. Samotná koncentrace AEA byla také významně zvýšena po indukci porodu ve srovnání před indukcí [21]. Exprese receptoru CB1 je výrazně snížena v klcích placent po spontánním porodu ve srovnání s klky placent získaných u ukončení těhotenství plánovaným císařským řezem v období termínu porodu [13]. To nenaznačuje, že množství AEA v průběhu porodu aktivuje placentární CB1 receptor. Celkově má AEA inhibiční účinek na kontrakce myometria a prodlužuje těhotenství, ale nezdá se, že by měl účinek na začátek kontrakční činnosti myometria vedoucí k porodu člověka.

Komplexní účinky anandamidu na porod člověka

Komplexní účinky AEA na nástup porodu lze vysvětlit dvojím působením. AEA se při dostatečné aktivitě FAAH převádí na kyselinu arachidonovou a následně na PG, které přímo vyvolávají kontrakční činnost myometria. Nicméně při nedostatku aktivity FAAH není AEA v dostatečném množství konvertován na kyselinu arachidonovou a je alternativní metabolickou cestou přeměněn na PM. Slabá kontraktilita myometria vyvolaná PM může být důsledkem jejich nízké afinity k prostaglandinovým receptorům [22]. Pokud je AEA hydrolyzován na PM, jejich zvýšené koncentrace brání kontraktilitě myometria. Paradox aktivity AEA lze proto vysvětlit tím, že bude záviset na jeho metabolické cestě a souběžné aktivitě FAAH. Pokud je aktivita FAAH vysoká, vedlo by zvýšené množství AEA ke zvýšené produkci PG. Alternativně pokud je aktivita FAAH nízká, převede se menší množství AEA na kyselinu arachidonovou, což omezuje rychlost produkce PG, ale zvyšuje rychlost produkce PM.

Užívání konopí ve vztahu k těhotenství

Ovlivnění exogenními látkami vázajícími se na kanabinoidní receptory, jako např. výše zmíněné blokátory AEA, významně zasahuje do kanabinoidního systému a ovlivňuje vývoj embrya a porod samotný. Nejrozšířenějším a nejvíce užívaným exokanabinoidem je bezesporu konopí (Cannabis).

Užívání konopí je v období těhotenství spojeno s poměrně značnými riziky. Dosavadní poznatky shrnuje nedávno publikovaný systematický přehled [23]. Je zřejmé, že při užívání konopí v těhotenství může dojít k narušení vývoje plodu na mnoha úrovních, především k omezení jeho růstu a ke vzniku dalších nepříznivých důsledků, jako je ovlivnění délky těhotenství a možné porodní komplikace. Autoři této práce upozorňují, že větší část výzkumu probíhala v 80. letech minulého století, a trpí proto nedostatky danými metodologií výzkumu a stupněm poznání odpovídajícímu uvedenému období. Řada studií navíc vedla ke zcela protichůdným závěrům.

Dle dostupných závěrů měli novorozenci matek užívajících konopí abnormální EEG a poruchy spánkového cyklu [24]. Měli také významně vyšší hladiny kortizolu [25]. Nejvýznamnějším zjištěním vyplývajícím z analýzy dat z více než 3 mil. porodů bylo 1,4násobné zvýšení rizika předčasného porodu (1,3–1,4násobek na 95% hladině spolehlivosti), přičemž toto riziko bylo ještě zásadním způsobem zvýšeno na 2,6násobek v případě souběžného užívání konopí a dalších návykových látek vč. kouření [26].

Nově bylo také prokázáno, že prekoncepční užívání konopí vedlo ke zvýšení výskytu poporodní depresivní poruchy [27], se zvýšením rizika u různých subkohort o 50–100 %. Přitom incidence užívání konopí v prekoncepčím období a během těhotenství je značná [28] a je vyšší v případě legalizace užívání konopí [29].

Mohou zvýšené plazmatické koncentrace anandamidu předurčit nástup porodu?

Endokanabinoidy stimulují receptor CB1 a indukují produkci PG, které způsobí kontrakční činnost dělohy, a tím porod. Naproti tomu pokud je aktivita FAAH nízká nebo chybí, není AEA snadno přeměněn na kyselinu arachidonovou a PG. Místo toho je AEA metabolizován na PM. Určité množství AEA se může i přes nedostatek nebo neefektivní aktivitu FAAH přeměnit na PG navázáním na receptor CB1. Oba scénáře mají za následek výrazně protichůdné akce (obr. 1). Do jaké míry je využita přeměna AEA cestou CB1 receptoru, není dosud zcela známo. Stanovení normálního rozmezí poměru PG vůči PM pro konkrétní týden těhotenství a přesné měření poměru v klinických vzorcích by mohlo být užitečným nástrojem při hodnocení rizika předčasného porodu. Efekt 2-AG nebyl v tomto ohledu zatím dostatečně prozkoumán.

V případě AEA se již měření sérových koncentrací ve vztahu k potratu či předčasnému porodu dostává do popředí experimentálního zájmu. Nedávná studie prokázala asociaci mezi sérovými hladinami AEA a hrozícím předčasným porodem [30].

Závěr

Produkce a funkce endokanabinoidů hrají roli při implantaci blastocysty, vývoji embrya a placenty, ale i u porodu. Existují důkazy, že změny koncentrace endokanabinoidů a enzymů, které regulují jejich produkci a metabolizmus, vedou k poruchám implantace blastocysty, ke změnám v rychlosti vývoje embryí a také k potratům či předčasným porodům. Je stále více zřejmé, že zvýšené koncentrace anandamidu podporují spontánní kontrakce myometria, což bude pravděpodobně zprostředkováno přes následnou produkci prostaglandinů. Měření koncentrací endokanabinoidů by mohlo sloužit jako nástroj pro predikci nebo při dia­gnostice hrozícího předčasného porodu. Užívání exokanabinoidů vč. konopí v období těhotenství ovlivňuje organizmus matky i vývoj plodu na mnoha úrovních a může vést k nepříznivým důsledkům vč. zvýšení rizika předčasného porodu.

Doručeno/Submitted: 5. 9. 2021

Přijato/Accepted: 7. 9. 2021

MUDr. Zdeněk Laštůvka

Gynekologicko-porodnická klinika

1. LF UK a VFN v Praze

Apolinářská 18,

128 08 Praha 2

zdenek.lastuvka@vfn.cz