Fosterutveckling
Djurstudier
ECS-medverkan
Hos sebrafiskembryon, kronisk eller akut exponering för (syntetisk CB1 agonist) ACEA resulterade i morfologiska symtom på Fetal Alcohol Spectrum Disorder (FASD), liknande kronisk hög alkoholexponering. Denna effekt räddades av CB1 antagonist SR141716A. Dubbel hämning av endocannabinoida nedbrytande enzymer FAAH och MAGL (JZL195) tillsammans med undertröskelalkohol gav liknande effekter. Slutligen, medan varken ACEA inte bara alkohol påverkade beteende, i kombination ökade de risktagande beteende (Boa-Amponsem et al., 2019). Dessa resultat tyder på att endocannabinoider är involverade i normal fosterutveckling, alkohol kan inducera FASD via CB1 och en kombination av användning av cannabis och alkohol under graviditet kan öka risken för FASD.
I sebrafiskembryon konstaterades det CB2 reglerar embryonala hematopoietiska stamcellsutvecklingen med CB2 aktiveringsstimulerande stamcellsproliferation och CB2 hämning som blockerar stamcellsproliferation (Esain et al., 2015).
I kycklingembryon, det syntetiska cannabinoid HU-210 minskade livskraften med 100% vid 10 M och CBD minskade livskraften med 80% vid 50 M (Gustafsson och Jacobsson, 2019). Även om detta antyder cannabinoider är embryotoxiska. Observera att kycklingar är genetiskt ganska annorlunda än människor och doserna som används här är mycket höga för mänskliga standarder. 
Odlade kycklingembryonala retinal gliala förfäderceller uttrycker CB1 och CB2 och deras stimulering med syntet cannabinoid WIN55,212-2 (0.5 - 5.0 M) reducerade föräldersproliferation, ökade bildningen av mitokondrial radikaler och grundade celler för kalciumsignalering. Liknande resultat erhölls efter MAGL- och FAAH-behandling som antydde en roll för ECS i retinalutveckling och celldifferentiering (Freitas et al., 2019).
Möss bristfälliga för CB1 och / eller CB2 har längre benben än vildtypsmöss. Också, THC bromsar skeletttillväxten i vild typ och CB2 bristfällig, men inte CB1 bristfälliga möss, vilket resulterar i lägre kroppsvikt (Wasserman et al., 2015). Resultaten antyder CB1 i benfysiologi och embryonal tillväxt och kan förklara tendensen till minskad födelsevikt hos mödrar som använder cannabis under graviditeten. 
Hos möss, CB1 signalering är operationell i subkortikala proliferativa zoner från embryonal dag 12 i telencephalon och kontrollerar spridningen av pyramidala cellföräldrar och radiell migration av omogna pyramidala celler. När skiktmönstring uppnås förlitar sig pyramidala celler på CB1 signalering för att initiera förlängningen och fascikuleringen av deras långväga axoner (Mulder et al., 2008).
Hos möss, CB1 är berikad i de axonala tillväxtkonerna hos kortikala GABAergiska internuroner under sen graviditet. endocannabinoider utlösa CB1 internalisering och eliminering från filopodia och inducerar kemorepulsion och kollaps av axonala tillväxtkottar av dessa GABAergiska internuroner genom att aktivera RhoA (Berghuis et al., 2007) vilket antyder en reglerande roll för CB1 vid axonal pathfinding och synaptogenesis.
Hos avkommor från babianer som utsattes för maternäring, visade manliga men inte kvinnliga fostrar minskad CB1 uttryck i den temporala cortex (Gandhi et al., 2019) som antyder fosterets ECS är känsligt för miljöförändringar. 
Hos musfoster och humana bukspottkörtelöar, producerar a-celler 2-AG, vilket primerar rekryteringen av p-celler av CB1 aktivering. AEA påverkar både bestämningen av holmstorleken genom cellproliferation och α / ß-cellsortering genom differentiell aktivering av TRPV1 och CB1. TRPV1 brist ökar holmstorleken medan CB1R-brist ökar cellulär heterogenitet och gynnar insulin över glukagonfrisättning. Kostrikande anrikning av ω-3-fettsyror under graviditet och amning hos möss, vilket permanent minskar endocannabinoida nivåer i avkomman, fenokopier CB1 bristfällig mikrostruktur och förbättrar koordinerad hormonsekretion (Malenczyk et al., 2015).

Växt cannabinoider
I sebrafisk effekten av THC (0.3, 0.6, 1.25, 2.5, 5 mg / l (1, 2, 4, 8, 16 um)) och CBD (0.07, 0.1, 0.3, 0.6, 1.25 mg / l (0.25, 0.5, 1, 2, 4 mikrometer) vid dräktighet följdes från blastula till larvstadier. Trots likheten i THC och CBD dysmorfologier, dvs ödem, krökt axel, ögon / nos / käke / bagage / fin deformitet, simning av urinblåsan och beteendeanormaliteter, LC50 för CBD (0.53 mg / L) var nästan sju gånger lägre än THC (3.65 mg / l). Också CBD var mer biokoncentrerad jämfört med THC trots högre THC vattenkoncentrationer (Carty et al., 2017). Detta antyder att kronisk cannabinoid exponering under graviditet kan leda till ihållande utvecklingsavvikelser men observera att zebrafisk är genetiskt ganska olika från människor och att doserna som används här är mycket höga för mänskliga standarder. 
Zebrafiskembryon utsatta för THC (6 mg / L) under gastrulafasen uppvisar små förändringar i neuronal och muskelmorfologi som kan påverka beteende och rörelse (Amin et al., 2020). 
Ett annat zebrafisksexperiment fann att inkubation i 20-300 μg / L CBD något försenad kläckning och övergående ökad embryonisk motorisk aktivitet men inducerade inte teratogenicitet eller neurotoxicitet (Valim Brigante et al., 2018).
Zebrafiskembryon utsatta för varierande koncentrationer av CBD (0.02, 0.1, 0.5 mikrometer) under larvutvecklingen och bedömdes åldrande hos både F0 (utsatt generation) och deras F1-avkommor 30 månader senare. F0 exponering för CBD signifikant ökad överlevnad (~ 20%) och minskad storlek (våtvikt och längd) av kvinnliga fiskar. Medan överlevnaden ökades påverkades inte den åldersrelaterade förlusten av rörelsefunktion och effekterna på fecundity varierade efter kön och dos. Behandling med 0.5 μM CBD minskade spermakoncentrationen signifikant hos män, men 0.1 μM ökade äggproduktionen hos kvinnor. I likhet med andra modellsystem uppvisade kontrollåldern sebrafisk ökad kyfos såväl som ökade uttrycksmarkörer för senescens och inflammation (p16ink4ab, tnfα, il1b, il6 och PPARy) i levern. Exponering för CBD minskade signifikant expressionen av flera av dessa gener på ett dosberoende sätt relativt de åldersmatchade kontrollerna. Effekterna av CBD på storlek, genuttryck och reproduktion reproducerades inte i F1-generationen, vilket tyder på att påverkan på åldrande inte var tvärgenererande (Pandelides et al., 2020a). 
I ett annat experiment av samma grupp exponerades sebrafisk för olika koncentrationer av THC (0.08, 0.4, 2 μM) under embryonalarvutvecklingen och effekterna på åldrandet mättes 30 månader senare och i avkomman till den utsatta fisken (F1-generationen). Exponering för 0.08 μM THC resulterade i ökad manlig överlevnad vid 30 månaders ålder. Som koncentration av THC ökad förlorades denna skyddande effekt. Behandling med den lägsta koncentrationen av THC ökade också äggproduktionen betydligt, medan högre koncentrationer resulterade i försämrad fecundity. Behandling med den lägsta dosen av THC signifikant minskad våtvikt, förekomsten av kyfos och uttrycket av flera senescens- och inflammatoriska markörer (p16ink4ab, tnfα, il-1p, il-6, PPARa och PPARy) i levern, men inte vid högre doser som indikerar en bifasisk eller hormonisk effekt. Exponering för THC påverkade inte åldersrelaterade reduktioner i lokomotoriskt beteende. Inom F1-generationen observerades inte många av dessa förändringar. Men minskningen av fecundity på grund av THC exponeringen var sämre i F1-generationen eftersom avkommor vars föräldrar fick hög dos av THC var helt oförmögna att reproducera (Pandelides et al., 2020b). Intressant nog observerade samma grupp vissa transgenerationseffekter av CBD och THC såsom dazl-uttryck och fotomotorisk aktivitet (Carty et al., 2018), vilket indikerar att den använda dosen av cannabinoid och valet av parameter bestämmer om embryonisk exponering har positiva eller negativa konsekvenser och om dessa effekter är transgenerativa eller inte.   
I ett annat zebrafisk-experiment, cannabinoider tycka om THC, CBD, HU-210 eller CP-55,940 orsakade alkoholliknande effekter på kraniofacial- och hjärnutveckling, fenokopiering av Shh-mutationer. Kombinerad exponering för även låga doser av alkohol med THC, HU-210 eller CP 55,940 XNUMX orsakade en större förekomst av födelsedefekter, speciellt i ögonen, än endera behandlingen enbart. I överensstämmelse med hypotesen att dessa defekter orsakas av bristande Shh, cannabinoider minskad Shh-signalering via CB1 (Fish et al., 2019).
Zebrafiskembryon utsatta för ∆9-THC (2-10 mg / l) eller CBD (1-4 mg / l) under den korta men kritiska 5-timmars gastruleringsperioden uppvisade förändringar i hjärtfrekvens, motorisk neuronal morfologi, synaptisk aktivitet vid NMJ och lokomotorsvar på ljud (Ahmed et al., 2018).
Injektion av THC (3 mg / kg ip) hos gravida möss (embryonal dag 12-16) störde subcerebral projektionsneurongenerering, varigenom kortikospinal anslutning förändrades, och producerade långvariga förändringar i den fina motoriska prestandan hos vuxna avkommor. Konsekvenser av THC exponeringen påminde om dem som framkallades av CB1 receptorgenetisk ablation, och CB1-nollmöss var resistenta mot THC-inducerade förändringar. Foster THC ökade också anfallskänsligheten hos avkomma vilket tyder på en viktig roll för CB1 vid fosterutveckling (de Salas-Quiroga et al., 2015) även om det bör noteras att den använda dosen här är mycket hög för mänskliga standarder.

Mänskliga studier
Växt cannabinoider
I odlade humana cerebrala organoider från humana embryonala stamceller som påminner om den utvecklande fosterhjärnan, 1 M THC (tillsatt tillväxtmediet under 3 dagar) resulterade i reducerad neuronal mognad, minskad neuritutveckling, minskad CB1 uttryck och minskad spontan neuronal avfyrning (Ao et al., 2020). Även om resultaten tyder på en skadlig effekt av THC vid hjärnutveckling bör det noteras att det experimentella systemet är långt bort från verklig mänsklig hjärnutveckling och 3-dagars kontinuerlig exponering för 1 M THC är osannolikt att uppnås i den utvecklande fosterhjärnan.
I omogna kortikala neuroner härrörande från humana inducerade pluripotenta stamceller, CB1, men inte CB2R, GPR55 or TRPV1, är uttryckt. 2AG och Δ9-THC negativt reglerad neuritutveckling. Intressant, akut exponering för båda 2AG och Δ9-THC hämmade fosforylering av serin / treoninkinas extracellulär signalreglerade proteinkinaser (ERK1 / 2), medan Δ9-THC minskade också fosforylering av Akt (alias PKB). Dessutom dämpade CB1R-omvända agonisten SR 141716A minskningen av neuritutväxt och ERK1 / 2-fosforylering inducerad av 2AG och Δ9-THC. Resultaten antyder att humana stamcell-härledda neuroner kan vara ett användbart system för att testa effekten av växt cannabinoider om mänsklig hjärnutveckling (Shum et al., 2020).

Litteratur:
Ahmed, KT, Amin, MR, Shah, P. och Ali, DW (2018). Motorisk neuronutveckling i sebrafisk förändras genom kort (5 timmar) exponeringar för THC (∆9-tetrahydrocannabinol) eller CBD (cannabidiol) under gastrulering. Sci. Rep 8, 10518.
Amin, MR, Ahmed, KT och Ali, DW (2020). Tidig exponering för THC Förändrar M-Cell-utveckling i sebrafiskembryon. Biomediciner 8.
Ao, Z., Cai, H., Havert, DJ, Wu, Z., Gong, Z., Beggs, JM, Mackie, K., and Guo, F. (2020). Enstopps mikrofluidisk sammansättning av humana hjärnorganoider för att modellera prenatal exponering av cannabis. Anal. Chem.
Berghuis, P., Rajnicek, AM, Morozov, YM, Ross, RA, Mulder, J., Urbán, GM, Monory, K., Marsicano, G., Matteoli, M., Canty, A., et al. (2007). Hardwiring hjärnan: endocannabinoider forma neuronal anslutning. Science 316, 1212–1216.
Boa-Amponsem, O., Zhang, C., Mukhopadhyay, S., Ardrey, I. och Cole, GJ (2019). Etanol och cannabinoider interagera för att förändra beteende i en sebrafisk fetalt alkoholspektrum störningsmodell. Födelsedefekter Res.
Carty, DR, Thornton, C., Gledhill, J. och Willett, KL (2017). Utvecklingseffekter av cannabidiol och Δ9-tetrahydrocannabinol i sebrafisk. Toxicol. Sci. Av. J. Soc. Toxicol.
Carty, DR, Miller, ZS, Thornton, C., Pandelides, Z., Kutchma, ML och Willett, KL (2018). Multigenerational konsekvenser av tidigt liv cannabinoid exponering för sebrafisk. Toxicol. Appl. Pharmacol.
Esain, V., Kwan, W., Carroll, KJ, Cortes, M., Liu, SY, Frechette, GM, Sheward, LMV, Nissim, S., Goessling, W., and North, TE (2015). cannabinoid Receptor-2 reglerar embryonal hematopoietisk stamcellutveckling via PGE2 och P-selectinaktivitet. Stamceller 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). cannabinoider Förvärra alkoholteratogenesen av a CB1-Hedgehog-interaktion. 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). cannabinoider Framkalla celldöd och främja P2X7-receptorsignalering i retinal gliala förfäder i kultur. Mol. Neurobiol.
Gandhi, K., Montoya-Uribe, V., Martinez, S., David, S., Jain, B., Shim, G., Li, C., Jenkins, S., Nathanielsz, P. och Schlabritz- Loutsevitch, N. (2019). Ontogeni och programmering av fosterets temporala kortikala endocannabinoida system genom måttlig maternäringreduktion hos babianer (Papio spp.). Physiol. Rep. 7, e14024.
Gustafsson, SB och Jacobsson, SOP (2019). Effekterna av cannabinoider om utveckling av kycklingembryon i ovo. Sci. Rep 9, 13486.
Malenczyk, K., Keimpema, E., Piscitelli, F., Calvigioni, D., Björklund, P., Mackie, K., Di Marzo, V., Hökfelt, TGM, Dobrzyn, A. och Harkany, T. (2015). Foster endocannabinoider orkestrera organisationen av pankreatisk ö-mikroarkitektur. Proc. Natl. Acad. Sci. USA
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). endocannabinoida signalering kontrollerar pyramidala cellspecifikationer och långsiktigt axonmönster. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 8760–8765.
Pandelides, Z., Thornton, C., Faruque, AS, Whitehead, AP, Willett, KL och Ashpole, NM (2020a). Utvecklingsexponering för cannabidiol (CBD) förändrar zebrafiskens livslängd och hälsa (Danio rerio). GeroScience.
Pandelides, Z., Thornton, C., Lovitt, KG, Faruque, AS, Whitehead, AP, Willett, KL, and Ashpole, NM (2020b). Utvecklingsexponering för Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) orsakar bifasiska effekter på livslängd, inflammation och reproduktion hos äldre sebrafiskar (Danio rerio). GeroScience.
de Salas-Quiroga, A., Díaz-Alonso, J., García-Rincón, D., Remmers, F., Vega, D., Gómez-Cañas, M., Lutz, B., Guzmán, M. och Galve-Roperh, I. (2015). Prenatal exponering för cannabinoider framkallar långvariga funktionella förändringar genom inriktning CB1 receptorer för att utveckla kortikala nervceller. Proc. Natl. Acad. Sci. USA
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 och 2-AG minskar neuritutvecklingen och påverkar differentiellt ERK1 / 2 och Akt-signalering i hiPSC-härledda kortikala nervceller. Mol. Cell. Neurosci. 103463.
Valim Brigante, TA, Abe, FR, Zuardi, AW, Hallak, JEC, Crippa, JAS och de Oliveira, DP (2018). Cannabidiol inducerade inte teratogenicitet eller neurotoxicitet hos exponerade zebrafiskembryon. Chem. Biol. Påverka varandra. 291, 81–86.
Wasserman, E., Tam, J., Mechoulam, R., Zimmer, A., Maor, G. och Bab, I. (2015). CB1 cannabinoid receptorer förmedlar endokondral skeletttillväxtdämpning med Δ9-tetrahydrocannabinol. Ann. NY Acad. Sci. 1335, 110–119.