Endocannabinoid-System (ECS)
Das Endocannabinoid-Sytem ist ein in verschiedenen Geweben und Organen vorkommendes körpereigenen Kommunikationssystem. Hauptaufgabe des ECS ist die Aufrechterhaltung und Wiederherstellung des Gleichgewichts, der sogenannten Homöostase im Körper. Cannabinoid-Rezeptoren (CB-Rezeptoren) bilden zusammen mit Endocannabinoiden und Enzymen, die Endocannabinoide auf- und abbauen, das Endocannabinoid-System [7].
Das ECS entwickelte sich vor Millionen von Jahren und kommt in vielen Spezies vor. So verfügen nicht nur Menschen, sondern auch andere Säugetiere, Vögel, Amphibien, Fische, Seeigel, Weichtiere und Blutegel über ein ECS [1]. Selbst Insekten produzieren Endocannabinoide möglicherweise zur Abwehr von Fressfeinden [2].
Endocannabinoide und Cannabinoide vermitteln ihre Wirkung durch Aktivierung von Cannabinoid-Rezeptoren, die nahezu im ganzen Körper verkommen. Es werden die beiden Rezeptoren CB1 und CB2 unterschieden. Der CB1-Rezeptor kommt in großer Anzahl im Gehirn vor, wodurch die psychotropen Effekte von THC vermittelt werden. Aber auch außerhalb des zentralen Nervensystems sind CB1-Rezeptoren reichlich vorhanden, wie beispielsweise auf Fettzellen (Adipozyten), Leber, Bauchspeicheldrüse (Pankreas) und Skelettmuskulatur. Der CB2-Rezeptor kommt in geringerer Zahl im Körper vor. CB2-Rezeptoren kommen vor allem auf Immunzellen vor [3].
Infografiken zum Endocannabinoid-System(ECS)
Funktion des Endocannabinoid-Systems
Cannabinoidrezeptoren gehören zur Gruppe der G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCR). Die meisten anderen GPCRs kommen nur geringer Anzahl im Körper vor. Die Cannabinoidrezeptoren hingegen sind in großer Zahl sowie in zahlreichen Organen und Geweben vorhanden. Daher sind Endocannabinoide und Cannabinoide bei vielen physiologischen Funktionen beteiligt [3]. Die Aktivierung von CB1-Rezeptoren durch das psychotrope THC kann beispielsweise Euphorie (gehobene Stimmungslage), Appetitsteigerung, Schmerzlinderung und Muskelentspannung, aber auch negative Effekte wie Angstzustände oder Mundtrockenheit bewirken [4].
Ein fehlreguliertes ECS spielt eine Rolle für die Entstehung verschiedener Erkrankungen. So kann sich ein klinischer Endocannabinoid-Mangel, bei denen die Funktion oder Dichte der Cannabinoid-Rezeptoren verändert sind und/oder die Spiegel endogener Cannabinoide verändert sind, negativ auf die Gesundheit auswirken [6].
Die gezielte Beeinflussung des ECS kann helfen, die Homöostase, also das perfekte Gleichgewicht des Körpers und damit die Gesundheit wiederherzustellen. Dies kann durch Hemmung verschiedener Stoffwechselwege oder durch Aktivierung oder Blockade von Cannabinoid-Rezeptoren geschehen [5].
Das ECS spielt bei vielen physiologischen und pathophysiologischen Prozesse eine Rolle:
- Neuroprotektion [5]
- Herz-Kreislauf-Funktion [5]
- Appetit und Nahrungsaufnahme [5]
- Krebs [5]
- Schmerzmodulation [5]
- Fortpflanzung [5]
- Stress und Emotionen [6]
- Entzündung [6]
- Knochen- und Muskelgesundheit [6]
- Verdauung [6]
- Stoffwechsel [6]
- Energiestoffwechsel [6]
- Blutdruck [7]
- Schmerzempfinden [7]
- Übelkeit und Erbrechen [7]
- Embryonalentwicklung [7]
- Immunsystem [7]
- Lernen und Gedächtnis [7]
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Evolution des Endocannabinoid-Systems
Ein weiteres körpereigenes Transmittersystem, welches durch Pflanzeninhaltsstoffe stimuliert wird, ist das Endorphinsystem. Nachdem 1973 der erste Opioidrezeptor entdeckt wurde, begann eine intensive Suche nach den körpereigenen (endogenen) Stoffen mit opiatartiger Wirkung. Denn es ist äußerst unwahrscheinlich, dass der Körper die Rezeptoren eigens für Morphin, ein Opiat des Schlafmohns, bildet. Zwei Jahre später wurden die ersten endogenen Opioide aus dem Gehirn von Schweinen isoliert, die Enkephaline genannt werden [8].
Analog zu den Endorphinen bildet der Körper ebenso körpereigene Cannabinoide (Endocannabinoide), welche ihre physiologische Wirkung durch Interaktion mit Cannabinoid-Rezeptoren ausüben.
Die Evolution des Endocannabinoid-Systems begann vor über 600 Millionen Jahren im Erdzeitalter des Kambriums [10]. In dieser Zeit fand die sogenannte kambrische Explosion statt, in der die Artenvielfalt komplexer vielzelliger Lebewesen quasi explosionsartig zunahm [9]. Auch wirbellose Tiere besitzen ein ECS, da sich der Cannabinoid-Rezeptor auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückverfolgen lässt, der vor dem Zeitpunkt liegt, an dem sich Wirbeltiere und wirbellose Lebewesen auseinanderentwickelten.
Das ECS hat sich bis heute erhalten und kommt in vielen Lebewesen vor [10]. Seit über 5.000 Jahren verwenden Menschen Cannabisprodukte für medizinisch, spirituelle und Erholungszwecke. Einige Tausend Jahre sollten noch vergeben, bis 1963 bzw. 1964 die Struktur der beiden Hauptinhaltsstoffe Tetrahydrocannabinol (THC) und Cannabidiol (CBD) entdeckt wurden [11]. Danach suchte die Wissenschaft nach den körpereigenen Bindungsstellen und wurden fündig. 1990 wurde der CB1-Rezeptor [12] und 1993 der CB2-Rezeptor [13] entdeckt. Das erste Endocannabinoid Anandamid konnte 1992 isoliert werden [14].
Cannabis und das Endocannabinoid-System
Cannabinoide können in vielfältiger Weise mit dem Endocannabinoid-System in Wechselwirkung treten, wobei nicht nur Cannabinoid-Rezeptoren beeinflusst werden. Insbesondere das nicht-psychotrope CBD wirkt an vielen weiteren Rezeptoren und Ionenkanälen. Stand 2015 waren mehr als 65 Angriffspunkte für CBD bekannt [15].
Neben den Phytocannabinoiden und Endocannabinoiden gibt es auch synthetische Cannabinoide, die ebenfalls mit dem ECS in Wechselwirkung treten. Außerdem ist es möglich, das ECS indirekt zu stimulieren, beispielsweise durch Abbauhemmung körpereigener Cannabinoide wie Anandamid. So hemmt CBD die FAAH (Fettsäureamid-Hydrolase), ein Enzym, welches Anandamid zu Ethanolamin und Arachidonsäure abbaut. Dadurch wird Anandamid langsamer abgebaut, wodurch deren Spiegel ansteigen [16].
Der große Vorteil von Phytocannabinoiden (pflanzliche Cannabinoide) ist deren im Vergleich zu vielen anderen Arzneimitteln ungewöhnlich hohes Sicherheitsprofil. Da Gehirnregionen, die lebenswichtige Funktionen wie Atmung oder Herztätigkeit steuern, kaum über Cannabinoid-Rezeptoren verfügen [17] sind durch die alleinige Einnahme von Cannabinoiden keine schwerwiegenden oder gar tödliche Nebenwirkungen bekannt. Überdosierungen können zwar unangenehm sein, sind aber nicht lebensgefährlich.
Medizinalcannabis kann daher eine gut verträgliche Alternative zu anderen Arzneimitteln sein, wenn sie unzureichend wirken oder unerwünschte Nebenwirkungen verursachen. Besonders häufig werden Cannabinoide beispielsweise in der Schmerztherapie eingesetzt. Bei starken, chronischen Schmerzen oft eingesetzte opiat-basierte Schmerzmittel können unangenehme Nebenwirkungen wie Verstopfung oder Übelkeit mit sich bringen. Darüber hinaus besteht bei Opioiden ein Missbrauchspotenzial und Überdosierungen können fatale Folgen haben, da eine Atemlähmung entstehen kann [18]. Die zusätzliche Gabe von Cannabinoiden wie THC und CBD kann die schmerzlindernde Wirkung von Opiaten steigern. Dadurch kann eine Dosisreduktion des Opiats möglich sein mit einer Reduktion unerwünschter Effekte [19].
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Quellenverzeichnis:
[1] Franjo Grotenhermen, Kurzübersicht Cannabinoide und das Endocannabinoidsystem. nova- Institut, Goldenbergstraße 2, D-50354 Hürth, Deutschland, Cannabinoids 2006;1(1):11-16
[2] McPartland JM, Matias I, Di Marzo V, Glass M. Evolutionary origins of the endocannabinoid system. Gene. 2006 Mar 29;370:64-74. doi: 10.1016/j.gene.2005.11.004. Epub 2006 Jan 23. PMID: 16434153.
[3] Mackie K. Cannabinoid receptors: where they are and what they do. J Neuroendocrinol. 2008 May;20 Suppl 1:10-4. doi: 10.1111/j.1365-2826.2008.01671.x. PMID: 18426493.
[4] Das therapeutische Potenzial von Cannabis und Cannabinoiden The therapeutic potential of cannabis and cannabinoids Dtsch Arztebl Int 2012; 109(29-30): 495-501; DOI: 10.3238/arztebl.2012.0495
[5] Battista N, Di Tommaso M, Bari M, Maccarrone M. The endocannabinoid system: an overview. Front Behav Neurosci. 2012;6:9. Published 2012 Mar 14. doi:10.3389/fnbeh.2012.00009
[6] https://www.metagenicsinstitute.com/ce-education/science-sheets/the-endocannabinoid- system/
[7] Wu, J. Cannabis, cannabinoid receptors, and endocannabinoid system: yesterday, today, and tomorrow. Acta Pharmacol Sin 40, 297–299 (2019). https://doi.org/10.1038/s41401-019-0210-3
[8] Schulz, Rüdiger. Körpereigene Opiate – Endorphine Dtsch Arztebl 1978; 75(40): A-2255
[9] Zhuravlev, A.Y., Wood, R.A. The two phases of the Cambrian Explosion. Sci Rep 8, 16656 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-34962-y
[10] John M. McPartland Patty Pruitt. Sourcing the Code: Searching for the Evolutionary Origins of Cannabinoid Receptors, Vanilloid Receptors, and Anandamide. Journal of Cannabis Therapeutics, Vol. 2(1) 2002
[11] Pertwee RG. Cannabinoid pharmacology: the first 66 years. Br J Pharmacol. 2006 Jan;147 Suppl 1(Suppl 1):S163-71. doi: 10.1038/sj.bjp.0706406. PMID: 16402100; PMCID: PMC1760722.
[12] Matsuda, L., Lolait, S., Brownstein, M. et al. Structure of a cannabinoid receptor and functional expression of the cloned cDNA. Nature 346, 561–564 (1990). https://doi.org/10.1038/346561a0
[13] Munro, S., Thomas, K. & Abu-Shaar, M. Molecular characterization of a peripheral receptor for cannabinoids. Nature 365, 61–65 (1993). https://doi.org/10.1038/365061a0
[14] Isolation and structure of a brain constituent that binds to the cannabinoid receptorn bY WA DEVANE, L HANUS, A BREUER, RG PERTWEE, LA STEVENSON, G GRIFFIN, D GIBSON, A MANDELBAUM, A ETINGER, R MECHOULAM SCIENCE18 DEC 1992 : 1946-1949
[15] Britch, S.C., Babalonis, S. & Walsh, S.L. Cannabidiol: pharmacology and therapeutic targets. Psychopharmacology 238, 9–28 (2021). https://doi.org/10.1007/s00213-020-05712-8
[16] Leweke, F., Piomelli, D., Pahlisch, F. et al. Cannabidiol enhances anandamide signaling and alleviates psychotic symptoms of schizophrenia. Transl Psychiatry 2, e94 (2012). https://doi.org/10.1038/tp.2012.15
[17] Padley JR, Li Q, Pilowsky PM, Goodchild AK. Cannabinoid receptor activation in the rostral medulla oblongata evokes cardiorespiratory effects in anaesthetised rats. Br J Pharmacol. 2003;140(2):384-394. doi:10.1038/sj.bjp.0705422
[18] Häbel T., Gutwinski S. (2017) Opioide. In: von Heyden M., Jungaberle H., Majić T. (eds) Handbuch Psychoaktive Substanzen. Springer Reference Psychologie. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-55214-4_33-1
[19] Dunn, K.E., Bergeria, C.L., Huhn, A.S. et al. Within-subject, double-blinded, randomized, and placebo-controlled evaluation of the combined effects of the cannabinoid dronabinol and the opioid hydromorphone in a human laboratory pain model. Neuropsychopharmacol. 46, 1451–1459 (2021). https://doi.org/10.1038/s41386-021-01007-4