Homeostaza definiowana jest jako tendencja do względnie stabilnej równowagi między współzależnymi elementami, zwłaszcza utrzymywanymi przez procesy fizjologiczne. Mówiąc najprościej, homeostaza to stan równowagi biologicznej w organizmie. Zewnętrzne czynniki stresogenne, takie jak ciepło, zimno, zmiany wewnętrzne (takie jak ciśnienie krwi, pH), wszystkie wywołują kaskady fizjologiczne w organizmie, przywracając tym samym idealną równowagę. Procesy te zachodzą nieustannie i są one niezbędne w celu przetrwania.
Co ciekawe, badania wykazują, że substancje chemiczne znajdujące się w roślinach cannabis znacznie wpływają na proces homeostazy. Mają one zdolność zarówno do zmniejszania, jak i zwiększania aktywności niektórych systemów, i ostatecznie działają jako biologiczne regulatory. Kannabinoidy osiągają te efekty częściowo poprzez działanie na układ endokannabinoidowy (ECS), układ złożony z enzymów, lipidów i receptorów sprzężonych z białkiem G, znanych jako receptory CB1 i CB2.
Kannabinoidy oddziałują z tymi receptorami ze względu na ich podobieństwo strukturalne do cząsteczek utworzonych w organizmie – które znane są jako endokannabinoidy, substancje chemiczne, które również odgrywają kluczową rolę w homeostazie.
Artykuł opublikowany w czasopiśmie Endocrine, Metabolic & Immune Disorders Drug Targets, w 2008 roku dobrze wyjaśnił ważną rolę ECS w homeostazie, stwierdzając, że bierze ona udział w neuroprotekcji i plastyczności nerwów, odporności, zapaleniom, apoptozie, karcynogenezie, regulacji bólu, pamięci emocjonalnej, regulacji apetytu i metabolizmu.
• Przysadka mózgowa
Różne układy fizjologiczne działają wspólnie, mając na celu pomoc organizmowi w osiągnięciu homeostazy. Przysadka mózgowa to gruczoł zlokalizowany w mózgu, który odpowiedzialny jest za utrzymanie tej równowagi. Gruczoł ten łączy układ hormonalny i nerwowy i produkuje hormony – uwalniające i hamujące, które prowadzą do kaskad hormonalnych w całym organizmie.
ECS znajduje się w przysadce, gdzie odgrywa rolę regulacyjną, pomagając modulować przyjmowanie pokarmów i metabolizm energii.
• Pętle zwrotne
Homeostaza osiągana jest zarówno przez ujemne jak i dodatnie pętle sprzężenia zwrotnego, przy czym ujemne są bardziej powszechne. Ujemne pętle sprzężenia zwrotnego są procesem regulacyjnym, w którym bodziec katalizuje sytuację utrzymując określony stan. Najlepszym tego przykładem jest termostat, będący urządzeniem, które automatycznie zmienia temperaturę, gdy osiągnie ona określony punkt.
Ujemne pętle sprzężenia zwrotnego składają się z 4 głównych komponentów, bodziec, czujnik, centrum kontroli, efektor. Ujemne sprzężenie zwrotne zaangażowane jest w homeostazę i pomaga w regulacji temperatury, ciśnienia krwi, regulacji tarczycy i regulacji poziomu cukru we krwi.
Za przykład weźmy regulację temperatury. Ujemne pętle sprzężenia zwrotnego starają się utrzymać nasze ciała w stałej temperaturze 37°C. Potencjalnym czynnikiem wzrostu temperatury ciała może być temperatura zewnętrzna; ciało wykrywa ten bodziec poprzez wyspecjalizowane komórki nerwowe, termoreceptory, które wykrywają zmiany temperatury. Termoreceptory wysyłają następnie sygnał do mózgu/ przysadki, co z kolei rozszerza naczynia krwionośne i inicjuje proces pocenia się. Proces ten trwa aż do momentu osiągnięcia homeostazy.
Dodatnie pętle sprzężenia zwrotnego różnią się od nich tym, że utrzymują kierunek bodźców, a nawet mogą go przyspieszyć. Przykładem może być aktywacja czynnika krzepnięcia krwi lub skurcze macicy podczas porodu.
• Choroby
Artykuł opublikowany w czasopiśmie Cell w 2016 roku wykazał, że zmiany w ekologii człowieka, takie jak dieta, aktywność fizyczna, gęstość zaludnienia, czy narażenie na drobnoustroje, radykalnie zmieniły typy ludzkich chorób w ostatnim stuleciu. Te nowoczesne choroby łączą dwie główne cechy: zaburzenie homeostazy oraz przewlekłe zapalenia.
Systemy homeostatyczne mogą mieć ustalony punkt lub wiele regulowanych wartości zadanych. Choroby homeostatyczne mogą powstawać, gdy układ utknie w stabilnym stanie alternatywnym, niektóre choroby wynikające z zaburzeń homeostazy obejmują:
• dyslipidemię
• cukrzycę
• otyłość
• wysokie ciśnienie krwi
• zapalenie stawów
• osteoporozę
• zaburzenia tarczycy
• zaburzenia endokrynologiczne.
• System endokannabinoidowy skóry
Jednym z obszarów, w których ECS pomaga w homeostazie jest skóra. Korzenie w zaburzeniach równowagi endokannabinoidowej mogą mieć różne choroby i stany skóry, między innymi:
• trądzik
• łojotok
• alergiczne zapalenia skóry
• świąd
• ból
• łuszczyca
• zaburzenia wzrostu włosów
• rak.
Z tego też powodu, receptory kannabinoidowe mogą być dobrym celem terapeutycznym w leczeniu tych stanów.
Artykuł opublikowany w czasopiśmie Trends In Pharmacological Sciences w 2009 roku wykazał, że układ endokannabinoidowy naszej skóry zaangażowany jest w różne procesy biologiczne, takie jak proliferacja, wzrost, apoptoza, produkcja hormonów.
Inny artykuł, opublikowany w czasopiśmie ACS Chemical Neuroscience, opisał w jaki sposób kannabinoidy mogą wpływać na homeostazę skóry, i potencjalnie leczyć wiele stanów chorobowych. Aktywacja CB1 poprzez kannabinoidy wiąże się z tłumieniem dwóch rodzajów keratyny – włóknistych białek strukturalnych, które pomagają w tworzeniu się skóry. Dowodzi to, że kannabinoidy mogą pomóc w leczeniu łuszczycy – stanu, w którym te rodzaje keratyny są rozregulowane.
Autorzy artykułu stwierdzili także, że kannabinoidy pomagają w modulacji nowotworzenia i progresji nowotworu w guzach skóry, co oznacza, że mają one potencjał w leczeniu tego typu nowotworów.
• Apetyt, waga, otyłość
Cannabis posiada właściwości pobudzające apetyt. Uczucie to jest bardzo znane przez całe środowisko i potocznie nazywane gastrofazą. Cannabis przynosi te efekty poprzez aktywację ECS. Dzięki postępującym badaniom, pojawiły się dowody sugerujące, że układ endokannabinoidowy bierze udział w regulacji apetytu, zachowania żywieniowego, czy masy ciała.
Artykuł opublikowany w czasopiśmie Endocrine, Metabolic & Immune Disorders Drug Targets wykazał, że główną rolą endokannabinoidów, w których pośredniczy CB1, jest zmiana orientacji bilansu energetycznego w kierunku magazynowania energii, takiej jak złogi tłuszczu. Rodzi to możliwość wykorzystania kannabinoidów jako substancji terapeutycznej do leczenia utraty jak i nabrania wagi.
Stwierdzono, że ECS kontroluje przyjmowanie pokarmów dzięki przysadce i układowi limbicznemu. ECS oprócz bezpośredniego zwiększenia apetytu może także zwiększać motywację do jedzenia ze względu na interakcje jakie posiada z mechanizmami nagrody.
Wykazano, dzięki modelom gryzoni, że receptory CB1 modulują metabolizm, zmniejszając masę ciała i poprawiając profile lipidowe.
• Rak
Rak powodowany jest niekontrolowaną produkcją komórek, które często rozprzestrzeniają się na inne tkanki. Proces ten znany jest jako – przerzuty – niebezpieczny stan, który może zakłócić zarówno funkcjonowanie narządów jak i homeostazę.
Komórki przedrakowe zazwyczaj wysyłane są w procesie znanym jako apoptoza. Apoptoza to kontrolowana śmierć komórki, która utrzymuje równowagę komórkową w naszym organizmową. Komórki rakowe unikają jednak apoptozy i kontynuują rozmnażanie.
Badania wykazują, że kannabinoidy regulują kluczowe szlaki sygnałowe komórek, które zaangażowane są w przeżycie komórek oraz w przerzuty. Stwierdzono, że kannabinoidy takie jak CBD, indukują apoptozę w liniach komórek rakowych, co sugeruje, że posiadają one potencjał w leczeniu raka.
• Inne stany
Inne stany homeostatyczne, w których cannabis może pomóc obejmują:
• zapalenie stawów
• toczeń
• depresję
• fibromialgię
• cukrzycę
• chorobę Crohna.
