2 arachidonoyl glycerol là gì? Các bài nghiên cứu khoa học

2-Arachidonoyl Glycerol là gì?

2-Arachidonoyl glycerol (2-AG) là một loại endocannabinoid – phân tử lipid nội sinh có khả năng tương tác với hệ thống thụ thể cannabinoid của cơ thể. Đây là một trong hai endocannabinoid chính được phát hiện ở người và động vật có vú, cùng với anandamide (AEA). 2-AG có mặt trong nhiều mô khác nhau, với nồng độ cao đặc biệt trong hệ thần kinh trung ương.

2-AG là chất chủ vận toàn phần (full agonist) của cả hai loại thụ thể cannabinoid chính: CB₁ và CB₂. Thụ thể CB₁ phân bố chủ yếu tại não, trong khi CB₂ hiện diện chủ yếu ở các mô miễn dịch. Nhờ ái lực cao và hoạt tính mạnh tại cả hai thụ thể, 2-AG đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa nhiều chức năng sinh học như cảm giác đau, trí nhớ, đáp ứng miễn dịch và chuyển hóa năng lượng.

Cấu trúc hóa học của 2-AG gồm một gốc glycerol liên kết ester với acid arachidonic tại vị trí sn-2. Tên hóa học đầy đủ là 2-arachidonoylglycerol. Phân tử này không ổn định trong môi trường nước và dễ bị phân giải bởi enzyme lipase, điều này khiến quá trình phân tích định lượng trở nên phức tạp và yêu cầu kỹ thuật xử lý chính xác.

Cấu trúc và tính chất hóa học

2-AG là một monoacylglycerol (MAG), thuộc nhóm lipid trung tính. Công thức phân tử của 2-AG là C₂₃H₃₈O₄, với khối lượng phân tử khoảng 378.5 g/mol. Thành phần đặc trưng của 2-AG là một chuỗi acid béo arachidonic (20 carbon, 4 liên kết đôi cis) gắn vào phân tử glycerol thông qua liên kết ester tại vị trí số 2.

2-AG là phân tử không phân cực, không tan trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ như ethanol, chloroform, DMSO. Trong môi trường sinh học, 2-AG dễ bị oxy hóa và thủy phân nên thường phải bảo quản trong điều kiện lạnh sâu và có chất chống oxy hóa.

Các đặc điểm hóa lý đáng chú ý:

• Có thể tồn tại ở dạng đồng phân vị trí 1-AG (1-arachidonoylglycerol), tuy nhiên 2-AG là dạng hoạt động sinh học chính
• Không bền trong huyết tương, dễ bị phân giải bởi enzyme MAGL
• Được tổng hợp nhanh chóng tại chỗ theo nhu cầu tín hiệu, không tồn tại sẵn với nồng độ cao trong mô

Thuộc tính	Giá trị
Công thức phân tử	C23H38O4
Khối lượng phân tử	378.5 g/mol
Tan trong	Ethanol, DMSO, chloroform
Không tan trong	Nước

Sinh tổng hợp 2-AG

2-AG không được lưu trữ sẵn mà được tổng hợp tại chỗ trong màng tế bào khi có kích thích sinh lý phù hợp. Quá trình sinh tổng hợp diễn ra chủ yếu từ phospholipid màng thông qua hệ enzyme liên quan đến phospholipase và lipase.

Con đường chính:

1. Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP₂) bị thủy phân bởi phospholipase C-β (PLC-β) để tạo thành diacylglycerol (DAG)
2. DAG tiếp tục bị thủy phân bởi enzyme diacylglycerol lipase (DAGL, gồm DAGL-α và DAGL-β) để tạo thành 2-AG

Quá trình sinh tổng hợp này thường được kích hoạt khi tế bào thần kinh bị khử cực, đặc biệt tại các synapse thần kinh. 2-AG sau đó khuếch tán ngược lên neuron tiền synapse để điều hòa sự giải phóng chất dẫn truyền thần kinh, đóng vai trò như một chất truyền tín hiệu ngược (retrograde messenger).

Thoái biến và điều hòa nồng độ

Sau khi thực hiện chức năng sinh học, 2-AG bị bất hoạt nhanh chóng thông qua quá trình thủy phân enzymatic. Enzyme chính tham gia thoái biến 2-AG là monoacylglycerol lipase (MAGL), chiếm hơn 80% hoạt động thủy phân 2-AG trong não bộ. Quá trình này trả lại acid arachidonic và glycerol – các thành phần có thể tiếp tục tham gia các quá trình sinh học khác.

Phản ứng thủy phân chính: $2\text{-}AG \xrightarrow{\text{MAGL}} Glycerol + Arachidonic\ acid$

Một số enzyme phụ trợ khác bao gồm:

• ABHD6 (α/β-hydrolase domain-containing protein 6)
• ABHD12 – liên quan đến các bệnh thần kinh nếu đột biến
• COX-2 – có thể oxy hóa 2-AG thành prostaglandin glycerol ester

Quá trình thoái biến 2-AG không chỉ giúp kết thúc tín hiệu endocannabinoid mà còn góp phần điều hòa nồng độ acid arachidonic – tiền chất cho nhiều eicosanoid liên quan đến viêm và đáp ứng miễn dịch. Việc ức chế MAGL được xem là hướng đi triển vọng trong nghiên cứu dược lý điều trị các bệnh lý thần kinh và viêm mạn.

Tác dụng sinh học và vai trò sinh lý

2-Arachidonoyl glycerol (2-AG) là một chất chủ vận toàn phần (full agonist) tại cả hai thụ thể cannabinoid chính: CB₁ và CB₂. CB₁ hiện diện chủ yếu trong hệ thần kinh trung ương, đặc biệt tại vùng hippocampus, cerebellum, basal ganglia, và vỏ não. CB₂ phân bố nhiều hơn tại hệ miễn dịch, lá lách, tủy xương và một số mô ngoại biên.

Thông qua kích hoạt các thụ thể này, 2-AG điều phối nhiều quá trình sinh học:

• Giảm giải phóng chất dẫn truyền thần kinh như glutamate và GABA tại synapse thần kinh
• Điều hòa đáp ứng miễn dịch, giảm viêm qua CB₂
• Ảnh hưởng đến hành vi, cảm xúc, học tập và trí nhớ
• Tác động đến cảm giác đau, thèm ăn, sinh sản và chuyển hóa

2-AG được cho là có vai trò sinh lý nổi bật hơn anandamide (AEA) do nồng độ nền trong não cao hơn (gấp ~1000 lần tại một số vùng). Điều này cho thấy 2-AG là thành phần chủ chốt trong hệ endocannabinoid nội sinh của con người.

2-AG trong hệ thần kinh

Trong hệ thần kinh trung ương, 2-AG được tổng hợp tại neuron hậu synapse khi có tín hiệu kích thích, sau đó khuếch tán ngược lên synapse và gắn vào thụ thể CB₁ tại đầu tận neuron tiền synapse. Cơ chế truyền tín hiệu ngược này (retrograde signaling) giúp điều hòa giải phóng neurotransmitter, đóng vai trò thiết yếu trong dẻo synapse (synaptic plasticity).

Các nghiên cứu đã cho thấy 2-AG tham gia vào hiện tượng LTP (Long-Term Potentiation) và LTD (Long-Term Depression), hai cơ chế thần kinh quan trọng liên quan đến học tập và trí nhớ. Ngoài ra, hệ thống 2-AG còn ảnh hưởng đến giấc ngủ, kiểm soát cảm xúc và hành vi xã hội.

Sự mất cân bằng 2-AG trong não được liên kết với nhiều rối loạn thần kinh:

• Lo âu và trầm cảm
• Động kinh
• Parkinson và Alzheimer
• Rối loạn tăng động giảm chú ý (ADHD)

Liên quan đến bệnh lý và rối loạn chuyển hóa

Nồng độ 2-AG tăng bất thường đã được ghi nhận trong các bệnh lý chuyển hóa như béo phì, kháng insulin và tiểu đường type 2. Điều này liên quan đến vai trò của CB₁ trong việc điều hòa cảm giác đói, tích trữ mỡ và quá trình chuyển hóa glucose tại gan và mô mỡ.

2-AG cũng có liên hệ với các rối loạn viêm mạn tính và các bệnh lý gan như:

• Xơ gan không do rượu (NAFLD)
• Xơ gan do rượu
• Viêm gan virus

Trong các bệnh ung thư, hoạt tính của 2-AG và biểu hiện thụ thể cannabinoid đã được phát hiện ở nhiều loại khối u như ung thư tuyến tiền liệt, vú, phổi và đại trực tràng. Tuy chưa rõ ràng cơ chế chính xác, nhưng hệ endocannabinoid có thể ảnh hưởng đến sự tăng sinh, biệt hóa và chết tế bào theo chương trình (apoptosis).

Ứng dụng dược lý và nghiên cứu tiền lâm sàng

Sự tham gia rộng khắp của 2-AG vào nhiều quá trình sinh lý đã làm tăng mối quan tâm đối với nó như một mục tiêu dược lý. Tuy nhiên, do tính chất toàn phần (full agonist) và tác động mạnh lên CB₁, việc sử dụng 2-AG trực tiếp gây ra nhiều tác dụng phụ không mong muốn như an thần, suy giảm trí nhớ và tăng nguy cơ rối loạn tâm thần.

Hướng tiếp cận hiện nay là điều biến gián tiếp hệ thống 2-AG bằng cách ức chế enzyme phân giải MAGL. Các chất như JZL184, KML29 đã cho thấy:

• Tác dụng giảm đau mạn tính mà không gây nghiện
• Chống lo âu, chống trầm cảm
• Giảm viêm và bảo vệ thần kinh trong các mô hình bệnh Alzheimer và chấn thương não

Tuy nhiên, việc ức chế MAGL kéo dài có thể làm tích tụ acid arachidonic và dẫn đến tăng sinh tổng hợp eicosanoids – các chất trung gian viêm. Do đó, các nghiên cứu hiện nay tập trung vào phát triển các chất ức chế chọn lọc, có khả năng điều biến một phần và tránh kích hoạt quá mức CB₁.

Phương pháp đo lường và phân tích

Định lượng 2-AG trong mô sinh học là một thách thức do tính không bền và khả năng chuyển đổi sang dạng 1-AG trong quá trình xử lý mẫu. Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất là sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép khối phổ (LC-MS/MS), cho phép định lượng chính xác ở nồng độ thấp.

Quy trình phân tích thường gồm các bước:

1. Chiết lipid bằng hỗn hợp methanol:chloroform
2. Loại bỏ protein và lipid không phân cực
3. Sử dụng nội chuẩn đồng vị (deuterated 2-AG)
4. Phân tích bằng LC-MS/MS trong điều kiện ion hóa phù hợp

Để bảo đảm độ chính xác, cần hạn chế quá trình thủy phân và isomer hóa trong suốt quá trình xử lý mẫu bằng cách:

• Giữ mẫu lạnh dưới -80°C
• Thêm chất ức chế lipase (như PMSF, URB602)
• Sử dụng môi trường chiết chứa chất chống oxy hóa (BHT)

Tài liệu tham khảo

1. Sugiura, T., et al. (1995). 2-Arachidonoylglycerol: a possible endogenous cannabinoid receptor ligand in brain. Biochemical and Biophysical Research Communications, 215(1), 89–97.
2. Di Marzo, V. (2008). Endocannabinoids: synthesis and degradation. Reviews of Physiology, Biochemistry and Pharmacology, 160, 1–24. Springer
3. Blankman, J. L., et al. (2007). A comprehensive profile of brain enzymes that hydrolyze the endocannabinoid 2-AG. Chemical & Biology, 14(12), 1347–1356. Cell
4. Piomelli, D. (2003). The molecular logic of endocannabinoid signalling. Nature Reviews Neuroscience, 4, 873–884. Nature
5. Ueda, N. (2023). Enzymes responsible for the biosynthesis and degradation of the endocannabinoid 2-AG. Frontiers in Molecular Neuroscience. Frontiers