Foetale ontwikkeling
Dierstudies
Betrokkenheid van ECS
Bij embryo's van zebravissen, chronische of acute blootstelling aan (synthetisch CB1 agonist) ACEA resulteerde in morfologische symptomen van foetale alcoholspectrumstoornis (FASD), vergelijkbaar met chronische hoge alcoholblootstelling. Dit effect werd gered door CB1 antagonist SR141716A. Dubbele remming van endocannabinoïde afbrekende enzymen FAAH en MAGL (JZL195) samen met alcohol onder de drempel veroorzaakten vergelijkbare effecten. Ten slotte, hoewel noch ACEA, noch alcohol alleen gedrag beïnvloedde, verhoogden ze in combinatie risicogedrag (Boa-Amponsem et al., 2019). Deze resultaten suggereren dat endocannabinoïden zijn betrokken bij de normale ontwikkeling van de foetus, kan alcohol FASD veroorzaken via CB1 en een combinatie van cannabis en alcoholgebruik tijdens de zwangerschap kan het risico op FASD verhogen.
In embryo's van zebravissen werd dat gevonden CB2 reguleert de embryonale hematopoëtische stamcelontwikkeling met CB2 activering die de proliferatie van stamcellen stimuleert en CB2 remming die de proliferatie van stamcellen blokkeert (Esain et al., 2015).
In kippenembryo's is het synthetisch cannabinoïde HU-210 verminderde de levensvatbaarheid met 100% bij 10 M en CBD verminderde levensvatbaarheid met 80% bij 50 M (Gustafsson en Jacobsson, 2019). Hoewel dit suggereert cannabinoïden zijn embryotoxisch. Houd er rekening mee dat kippen genetisch heel anders zijn dan mensen en dat de hier gebruikte doses zeer hoog zijn voor menselijke maatstaven. 
Gekweekte kippenembryonale retinale gliale voorlopercellen komen tot expressie CB1 en CB2 en hun stimulatie met synthetisch cannabinoïde WIN55,212-2 (0.5 - 5.0 M) verminderde de proliferatie van voorlopercellen, verhoogde de vorming van mitochondriale oxide-radicalen en geprimede cellen voor calciumsignalering. Vergelijkbare resultaten werden verkregen na behandeling met MAGL en FAAH, wat een rol voor het ECS suggereert bij de ontwikkeling van het netvlies en celdifferentiatie (Freitas et al., 2019).
Muizen tekort voor CB1 en / of CB2 langer dijbeen hebben dan wildtype muizen. Ook, THC vertraagt ​​de skeletgroei in wildtype en CB2 gebrekkig, maar niet CB1 muizen met deficiëntie, wat resulteert in een lager lichaamsgewicht (Wasserman et al., 2015). De resultaten impliceren CB1 in botfysiologie en embryonale groei en kan de neiging tot verminderd geboortegewicht verklaren bij moeders die cannabis gebruiken tijdens de zwangerschap. 
In muizen, CB1 signalering is operationeel in subcorticale proliferatieve zones vanaf embryonale dag 12 in de telencephalon en regelt de proliferatie van piramidale celvoorlopers en radiale migratie van onrijpe piramidale cellen. Wanneer laagpatroonvorming is bereikt, vertrouwen op het ontwikkelen van piramidale cellen CB1 signalering om de verlenging en fasciculatie van hun lange afstand axonen te initiëren (Mulder et al., 2008).
In muizen, CB1 is verrijkt in de axonale groeikegels van corticale GABAergische interneuronen tijdens de late dracht. endocannabinoïden leiden CB1 internalisatie en eliminatie van filopodie en induceert chemorepulsie en ineenstorting van axonale groeikegels van deze GABAergische interneuronen door RhoA te activeren (Berghuis et al., 2007), wat een regulerende rol suggereert voor CB1 in axonale pathfinding en synaptogenese.
Bij de nakomelingen van bavianen die aan maternale nutriëntvermindering werden blootgesteld, vertoonden mannelijke maar niet vrouwelijke foetussen verminderde CB1 expressie in de temporale cortex (Gandhi et al., 2019) suggereert dat foetale ECS gevoelig is voor veranderingen in de omgeving. 
Bij foetussen van muizen en eilandjes van de menselijke alvleesklier produceren α-cellen 2-AG, wat de rekrutering van β-cellen stimuleert door CB1 activering. AEA beïnvloedt zowel de bepaling van eilandgrootte door celproliferatie als α / β-celsortering door differentiële activering van TRPV1 en CB1. TRPV1 deficiëntie vergroot de eilandgrootte, terwijl CB1R-deficiëntie de cellulaire heterogeniteit vergroot en insuline bevordert boven de afgifte van glucagon. Dieetverrijking in ω-3-vetzuren tijdens zwangerschap en borstvoeding bij muizen, wat permanent vermindert endocannabinoïde niveaus in de nakomelingen, fenocopieën CB1 deficiënte microstructuur van eilandjes en verbetert de gecoördineerde hormoonsecretie (Malenczyk et al., 2015).

Plant cannabinoïden
In zebravis het effect van THC (0.3, 0.6, 1.25, 2.5, 5 mg / L (1, 2, 4, 8, 16 μM)) en CBD (0.07, 0.1, 0.3, 0.6, 1.25 mg / L (0.25, 0.5, 1, 2, 4 μM) tijdens de dracht werd gevolgd van blastula tot larvale stadia. Ondanks de gelijkenis in THC en CBD dysmorphologieën, dat wil zeggen oedeem, gebogen as, misvormingen van oog / snuit / kaak / romp / vin, zwelling van de zwemblaas en gedragsafwijkingen, de LC50 voor CBD (0.53 mg / l) was bijna zeven keer lager dan THC (3.65 mg / l). Ook CBD was meer bioconcentraat vergeleken met THC ondanks hoger THC waterconcentraties (Carty et al., 2017). Dit suggereert dat chronisch cannabinoïde blootstelling tijdens de dracht kan leiden tot aanhoudende ontwikkelingsstoornissen, maar houd er rekening mee dat zebravissen genetisch heel anders zijn dan mensen en dat de hier gebruikte doses zeer hoog zijn voor menselijke maatstaven. 
Zebravis embryo's blootgesteld aan THC (6 mg / L) tijdens de gastrula-fase vertonen kleine veranderingen in neuronale en spiermorfologie die gedrag en voortbeweging kunnen beïnvloeden (Amin et al., 2020). 
Een ander zebravis-experiment vond dat incubatie in 20-300 μg / L CBD licht uitgestelde uitkomst en voorbijgaande verhoogde embryonale motoractiviteit maar veroorzaakte geen teratogeniciteit of neurotoxiciteit (Valim Brigante et al., 2018).
Zebravisembryo's blootgesteld aan verschillende concentraties CBD (0.02, 0.1, 0.5 μM) tijdens larvale ontwikkeling en beoordeelde veroudering bij zowel de F0 (blootgestelde generatie) als hun F1-nakomelingen 30 maanden later. F0 blootstelling aan CBD significant verhoogde overleving (~ 20%) en verminderde grootte (nat gewicht en lengte) van vrouwelijke vissen. Terwijl de overleving toenam, bleef het leeftijdsgerelateerde verlies van bewegingsfunctie onaangetast en varieerden de effecten op de vruchtbaarheid per geslacht en dosis. Behandeling met 0.5 μM CBD significant verminderde spermaconcentratie bij mannen, maar 0.1 μM verhoogde de eierproductie bij vrouwen. Net als bij andere modelsystemen, vertoonden bij controle verouderde zebravissen verhoogde kyfose en verhoogde expressiemarkers van veroudering en ontsteking (p16ink4ab, tnfα, il1b, il6 en pparγ) in de lever. Blootstelling aan CBD verminderde significant de expressie van verscheidene van deze genen op een dosisafhankelijke manier ten opzichte van de op leeftijd afgestemde controles. De effecten van CBD wat betreft grootte werden genexpressie en reproductie niet gereproduceerd in de F1-generatie, wat suggereert dat de invloed op veroudering niet generatieverstrekkend was (Pandelides et al., 2020a). 
In een ander experiment van dezelfde groep werden zebravissen blootgesteld aan verschillende concentraties THC (0.08, 0.4, 2 μM) tijdens de ontwikkeling van embryonale larven en de effecten op veroudering werden 30 maanden later en bij de nakomelingen van de blootgestelde vis gemeten (F1-generatie). Blootstelling aan 0.08 μM THC resulteerde in een verhoogde mannelijke overleving op de leeftijd van 30 maanden. Als de concentratie van THC verhoogd, ging dit beschermende effect verloren. Behandeling met de laagste concentratie THC ook aanzienlijk verhoogde eierproductie, terwijl hogere concentraties resulteerden in verminderde vruchtbaarheid. Behandeling met de laagste dosis THC aanzienlijk verminderd nat gewicht, de incidentie van kyfose en de expressie van verschillende senescentie- en inflammatoire markers (p16ink4ab, tnfα, il-1β, il-6, PPARa en pparγ) in de lever, maar niet bij hogere doses, wat wijst op een bifasisch of hormetisch effect. Blootstelling aan THC had geen invloed op de leeftijdsgebonden vermindering van het bewegingsgedrag. Binnen de F1-generatie werden veel van deze veranderingen niet waargenomen. Echter, de vermindering van de vruchtbaarheid als gevolg van THC de blootstelling was slechter in de F1-generatie omdat nakomelingen waarvan de ouders een hoge dosis kregen THC konden zich volledig niet voortplanten (Pandelides et al., 2020b). Interessant is dat dezelfde groep enkele transgenerationele effecten van CBD en THC zoals dazl-expressie en fotomotorische activiteit (Carty et al., 2018), wat aangeeft dat de gebruikte dosis van cannabinoïde en de keuze van de parameter bepaalt of embryonale blootstelling positieve of negatieve gevolgen heeft en of deze effecten al dan niet transgenerationeel zijn.   
In een ander zebravis-experiment, cannabinoïden als THC, CBDHU-210 of CP-55,940 veroorzaakten alcoholachtige effecten op de craniofaciale en hersenontwikkeling, fenocopie van Shh-mutaties. Gecombineerde blootstelling aan zelfs lage doses alcohol THCHU-210 of CP 55,940 veroorzaakten een grotere incidentie van geboorteafwijkingen, met name van de ogen, dan bij beide behandelingen afzonderlijk. In overeenstemming met de hypothese dat deze defecten worden veroorzaakt door een gebrekkige Shh, cannabinoïden verminderde Shh-signalering via CB1 (Vis et al., 2019).
Zebravisembryo's blootgesteld aan ∆9-THC (2-10 mg / l) of CBD (1-4 mg / l) tijdens de korte maar kritische gastrulatieperiode van 5 uur vertoonden veranderingen in hartslag, motorneuronale morfologie, synaptische activiteit bij de NMJ en bewegingsreacties op geluid (Ahmed et al., 2018).
Injectie van THC (3 mg / kg ip) bij zwangere muizen (embryonale dag 12-16) verstoorde de aanmaak van subcerebrale projectie-neuronen, waardoor de corticospinale connectiviteit veranderde, en veroorzaakte langdurige veranderingen in de fijne motorische prestaties van de volwassen nakomelingen. Consequenties van THC de blootstelling deed denken aan die van CB1 receptor genetische ablatie, en CB1-null muizen waren resistent tegen THC-geïnduceerde veranderingen. Foetaal THC ook verhoogde vatbaarheid voor aanvallen bij nakomelingen, wat een belangrijke rol voor suggereert CB1 in de ontwikkeling van de foetus (de Salas-Quiroga et al., 2015), hoewel moet worden opgemerkt dat de gebruikte dosis hier zeer hoog is voor menselijke maatstaven.

Menselijke studies
Plant cannabinoïden
In gecultiveerde menselijke cerebrale organoïden uit menselijke embryonale stamcellen die de zich ontwikkelende foetale hersenen herinneren, 1 M THC (toegevoegd aan het groeimedium gedurende 3 dagen) resulteerde in verminderde neuronale rijping, verminderde uitgroei van neurieten, verminderde CB1 expressie en verminderd spontaan neuronaal vuren (Ao et al., 2020). Hoewel de resultaten een nadelig effect suggereren van THC wat betreft de ontwikkeling van de hersenen moet worden opgemerkt dat het experimentele systeem ver verwijderd is van de ontwikkeling van echte menselijke hersenen en een continue blootstelling van 3 dagen aan 1 XNUMXM THC wordt waarschijnlijk niet bereikt in de zich ontwikkelende foetale hersenen.
In onrijpe corticale neuronen afkomstig van door de mens veroorzaakte pluripotente stamcellen, CB1, maar niet CB2R, GPR55 or TRPV1, is uitgedrukt. 2AG en Δ9-THC negatief gereguleerde uitgroei van neurieten. Interessant is dat acute blootstelling aan beide 2AG en Δ9-THC remde de fosforylering van extracellulaire signaalgereguleerde proteïnekinasen van serine / threoninekinase (ERK1 / 2), terwijl Δ9-THC verminderde ook de fosforylering van Akt (ook bekend als PKB). Bovendien verzwakte de CB1R-inverse agonist SR 141716A de afname in neurietuitgroei en ERK1 / 2-fosforylering veroorzaakt door 2AG en Δ9-THC. De resultaten suggereren dat neuronen afkomstig van menselijke stamcellen een nuttig systeem kunnen zijn om het effect van planten te testen cannabinoïden over de ontwikkeling van menselijke hersenen (Shum et al., 2020).

Literatuur:
Ahmed, KT, Amin, MR, Shah, P. en Ali, DW (2018). De ontwikkeling van motorneuronen bij zebravissen wordt veranderd door korte (5 uur) blootstelling aan THC (∆9-tetrahydrocannabinol) of CBD (cannabidiol) tijdens gastrulatie. Sci. Rep. 8, 10518.
Amin, MR, Ahmed, KT en Ali, DW (2020). Vroege blootstelling aan THC Verandert M-celontwikkeling in zebravis-embryo's. Biomedicijnen 8.
Ao, Z., Cai, H., Havert, DJ, Wu, Z., Gong, Z., Beggs, JM, Mackie, K., en Guo, F. (2020). One-stop microfluïdische assemblage van menselijke hersenorganoïden om prenatale blootstelling aan cannabis te modelleren. Anaal. Chem.
Berghuis, P., Rajnicek, AM, Morozov, YM, Ross, RA, Mulder, J., Urbán, GM, Monory, K., Marsicano, G., Matteoli, M., Canty, A., et al. (2007). De hersenen bedraden: endocannabinoïden vorm neuronale connectiviteit. Science 316, 1212–1216.
Boa-Amponsem, O., Zhang, C., Mukhopadhyay, S., Ardrey, I., en Cole, GJ (2019). Ethanol en cannabinoïden interactie hebben om gedrag te veranderen in een zebravis foetaal alcoholspectrum stoornis model. Geboorteafwijkingen Res.
Carty, DR, Thornton, C., Gledhill, J., en Willett, KL (2017). Effecten op de ontwikkeling van cannabidiol en Δ9-tetrahydrocannabinol bij zebravissen. Toxicol. Sci. Uit. J. Soc. Toxicol.
Carty, DR, Miller, ZS, Thornton, C., Pandelides, Z., Kutchma, ML en Willett, KL (2018). Multigenerationele gevolgen van het vroege leven cannabinoïde blootstelling aan zebravis. Toxicol. Appl. Pharmacol.
Esain, V., Kwan, W., Carroll, KJ, Cortes, M., Liu, SY, Frechette, GM, Sheward, LMV, Nissim, S., Goessling, W. en North, TE (2015). cannabinoïde Receptor-2 reguleert de embryonale hematopoëtische stamcelontwikkeling via PGE2 en P-selectine-activiteit. Stamcellen Dayt. Ohio.
Fish, EW, Murdaugh, LB, Zhang, C., Boschen, KE, Boa-Amponsem, O., Mendoza-Romero, HN, Tarpley, M., Chdid, L., Mukhopadhyay, S., Cole, GJ, et al. (2019). cannabinoïden Verergering van alcoholteratogenese door a CB1-Egel interactie. Sci. Rep. 9, 16057.
Freitas, HR, Isaac, AR, Silva, TM, Diniz, GOF, Dos Santos Dabdab, Y., Bockmann, EC, Guimarães, MZP, da Costa Calaza, K., de Mello, FG, Ventura, ALM, et al. (2019). cannabinoïden Celdood induceren en P2X7-receptorsignalering bevorderen in retinale gliale voorlopers in cultuur. Mol. Neurobiol.
Gandhi, K., Montoya-Uribe, V., Martinez, S., David, S., Jain, B., Shim, G., Li, C., Jenkins, S., Nathanielsz, P., en Schlabritz- Loutsevitch, N. (2019). Ontogenie en programmering van de foetale temporale corticale endocannabinoïde systeem door matige maternale nutriëntvermindering bij bavianen (Papio spp.). Physiol. Rep. 7, e14024.
Gustafsson, SB en Jacobsson, SOP (2019). Effecten van cannabinoïden over de ontwikkeling van kippenembryo's in ovo. Sci. Rep. 9, 13486.
Malenczyk, K., Keimpema, E., Piscitelli, F., Calvigioni, D., Björklund, P., Mackie, K., Di Marzo, V., Hökfelt, TGM, Dobrzyn, A., en Harkany, T. (2015). Foetaal endocannabinoïden orkestreer de organisatie van de microarchitectuur van de alvleeskliereilandjes. Proc. Natl. Acad. Sci. Verenigde Staten van Amerika
Mulder, J., Aguado, T., Keimpema, E., Barabás, K., Ballester Rosado, CJ, Nguyen, L., Monory, K., Marsicano, G., Di Marzo, V., Hurd, YL, et al. (2008). endocannabinoïde signalering bestuurt piramidale celspecificatie en axonpatronen op lange afstand. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 8760-8765.
Pandelides, Z., Thornton, C., Faruque, AS, Whitehead, AP, Willett, KL en Ashpole, NM (2020a). Ontwikkelingsblootstelling aan cannabidiol (CBD) verandert de levensduur en gezondheid van zebravissen (Danio rerio). GeroScience.
Pandelides, Z., Thornton, C., Lovitt, KG, Faruque, AS, Whitehead, AP, Willett, KL en Ashpole, NM (2020b). Ontwikkelingsblootstelling aan Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) veroorzaakt bifasische effecten op de levensduur, ontsteking en reproductie bij oudere zebravissen (Danio rerio). GeroScience.
de Salas-Quiroga, A., Díaz-Alonso, J., García-Rincón, D., Remmers, F., Vega, D., Gómez-Cañas, M., Lutz, B., Guzmán, M., en Galve-Roperh, I. (2015). Prenatale blootstelling aan cannabinoïden roept langdurige functionele veranderingen op door te richten CB1 receptoren op het ontwikkelen van corticale neuronen. Proc. Natl. Acad. Sci. Verenigde Staten van Amerika
Shum, C., Dutan, L., Annuario, E., Warre-Cornish, K., Taylor, SE, Taylor, RD, Andreae, LC, Buckley, NJ, Price, J., Bhattacharyya, S., et al. . (2020). Δ9-tetrahydrocannabinol en 2-AG vermindert de uitgroei van neurieten en beïnvloedt differentieel de ERK1 / 2- en Akt-signalering in van hiPSC afgeleide corticale neuronen. Mol. Cel. Neurosci. 103463.
Valim Brigante, TA, Abe, FR, Zuardi, AW, Hallak, JEC, Crippa, JAS en de Oliveira, DP (2018). Cannabidiol veroorzaakte geen teratogeniciteit of neurotoxiciteit bij blootgestelde zebravisembryo's. Chem. Biol. Interactie. 291, 81-86.
Wasserman, E., Tam, J., Mechoulam, R., Zimmer, A., Maor, G. en Bab, I. (2015). CB1 cannabinoïde receptoren mediëren endochondrale skeletverzwakking door Δ9-tetrahydrocannabinol. Ann. NY Acad. Sci. 1335, 110–119.