Wissenschaft der Cannabinoide 101: Was ist THC?

Cannabinoide Tetrahydrocannabinol (THC), das bei Weitem berühmteste von allen Cannabinoiden, ist der psychoaktive Hauptbestandteil, den die Cannabispflanze von Natur aus enthält. Aber was versteht man unter dieser Substanz; was bewirkt sie in der Natur und im menschlichen Körper? Wichtige Fragen, die weltweit intensiv von Wissenschaftlern erforscht werden.

Tetrahydrocannabinol (THC), das bei Weitem berühmteste von allen Cannabinoiden, ist der psychoaktive Hauptbestandteil, den die Cannabispflanze von Natur aus enthält. Aber was versteht man eigentlich unter dieser Substanz; welchen Zweck erfüllt sie in der Natur und was bewirkt sie im menschlichen Körper?

Diese wichtigen Fragen werden derzeit von Wissenschaftlern überall auf der Welt eingehend untersucht, und die in den fünfzig Jahren seit der Entdeckung des Moleküls erzielten Ergebnisse stellten einen unermesslichen Gewinn für die Medizin dar – ein Gewinn, der umso größer wird, je intensiver die Substanz erforscht wird und je mehr die globalen Forschungsbeschränkungen abgebaut werden.

Wissenschaft der Cannabinoide 101: Was ist THC?

Chemische Struktur und Eigenschaften von THC

THC ist ein Molekül mit der chemischen Formel C??H??O?; es enthält also einundzwanzig Kohlenstoffatome, dreißig Wasserstoff- und zwei Sauerstoffatome. Wie alle anderen bekannten Phytocannabinoide ist THC eine ölige, nicht wasserlösliche Substanz, die aber in Lösungen auf Fettbasis sehr gut löslich ist.

Phytocannabinoide, einschließlich THC, werden als terpenophenolische Stoffe klassifiziert.  Terpenophenolische Stoffe sind komplexe organische Moleküle, die sowohl Elemente von Terpenoiden als auch von Phenolen enthalten (zwei wichtige Klassen der in der Natur vorkommenden chemischen Stoffe).

Eine komplizierte Kettenreaktion, die in den Blättern und Harzdrüsen der Cannabispflanze auftritt, führt zur Produktion von THC. In den jungen Blättern reagiert ein Phenol namens Olivetolsäure mit einer Substanz, die Geranylpyrophosphat genannt wird, und auf diese Weise wird Cannabigerolsäure erzeugt.

Die Formel des THC-Moleküls lautet: C??H??O? (© Tankbiuk) Die Formel des THC-Moleküls lautet: C??H??O? (© Tankbiuk)

Wie erzeugt die Cannabispflanze THC?

Cannabigerolsäure  (Cannabigerolic acid = CBGA) ist der Vorläufer von vielen wichtigen Cannabinoiden, unter anderem von THC, CBD, CBC und CBG selbst. Zur Erzeugung von THC muss CBGA zuerst eine Reaktion durchlaufen, um den unmittelbaren Vorläufer von THC zu bilden, der Tetrahydrocannabinolsäure (THCA) genannt wird. Diese Reaktion wird durch ein Enzym ermöglicht, das man als THC-Synthase bezeichnet.

Die Reaktion findet in den Harzdrüsen statt, die dafür sorgen, dass sie mit THCA angefüllt sind. Das THCA wird dann im Laufe der Zeit oder infolge warmer Temperaturen in THC umgewandelt. Dieser Prozess, bei dem THCA zu THC wird, nennt man Decarboxylierung.

Einfach ausgedrückt: Das THCA-Molekül ist identisch mit dem THC-Molekül, außer dass es eine zusätzliche „Carboxylgruppe“ gibt – eine simple Anordnung aus einem Kohlenstoffatom, einem Wasserstoff- und zwei Sauerstoffatomen. Wenn die DeCARBOXYLierung auftritt, geht die Carboxylgruppe verloren – dieser Prozess findet auch bei den anderen Cannabinoidsäuren statt (wie zum Beispiel bei CBCA und CBDA), um die eigentlichen Cannabinoide zu erzeugen.

Die Isomere von THC

Zwar wird das betreffende Molekül für gewöhnlich einfach THC genannt, doch seine korrekte Bezeichnung ist: Delta-9-Tetrahydrocannabinol, oder Δ?-THC. Es gibt nämlich noch andere Formen von THC, die bekannteste ist Δ?-THC.

THC bindet sich an die CB?-Rezeptoren im Gehirn und löst damit den psychoaktiven Effekt aus (© Birth Into Being)THC bindet sich an die CB?-Rezeptoren im Gehirn und löst damit den psychoaktiven Effekt aus (© Birth Into Being)

Diese anderen Formen („Doppelbindungs-Isomere“ genannt) sind im Grunde Varianten ein- und desselben Moleküls, die sich nur durch eine geringfügige Abweichung unterscheiden.  Das THC-Molekül enthält einen Cyclohexan-Ring – sechs ringförmig angeordnete Kohlenstoffatome, und jedes ist mit zwei Wasserstoffatomen verbunden. Diese Kohlenstoffatome sind durch einzelne kovalente ( Atom-) Bindungen miteinander verknüpft, außer einem Paar, das durch eine Doppelbindung verknüpft ist.  Die Position dieser Doppelbindung bestimmt, um welches der Doppelbindungs-Isomere es sich bei einem Molekül handelt, und sie bestimmt auch das Ausmaß seines psychoaktiven Effekts.

Die meisten dieser Isomere sind noch kaum erforscht, aber schon die wenigen vorhandenen Forschungsergebnisse zeigten, dass nur Δ?-THC und Δ?-THC auf den CB?-Rezeptor wirken. Die Aktivierung des CB?-Rezeptors ist also eine seltene Fähigkeit, und sie ist die Hauptursache der psychoaktiven Wirkung, die mit Cannabis assoziiert wird.

Interessanterweise wurde bewiesen, dass Δ?-THC potenziell eine größere Fähigkeit zur Anregung des Appetits besitzt als sein berühmteres Gegenstück, und zwar in einer Studie, die 2004 an Mäusen durchgeführt wurde. Dennoch kann es den CB?-Rezeptor im Allgemeinen offenbar weniger stark stimulieren als Δ?-THC, und aus diesem Grund ist das Interesse an diesem Isomer inzwischen erlahmt.

THC hat nicht nur Doppelbindungs-Isomere, sondern auch mehrere strukturelle Isomere. Der Unterschied besteht darin, dass Doppelbindungs-Isomere Atome enthalten, die in gleicher Weise angeordnet, aber durch verschiedene Bindungen miteinander verknüpft sind. Dagegen enthalten strukturelle Isomere dieselben Atome, die jedoch unterschiedlich angeordnet sind, sodass sie eine (manchmal radikal verschiedene) 3D-Struktur bilden. Einige dieser strukturellen Isomere sind denjenigen, die sich für Cannabis interessieren, wohlbekannt – denn es handelt sich zum Beispiel um Cannabidiol (CBD) und Cannabichromen (CBC)!

Die Bedeutung von THC in der Medizin

Ebenso wie mehrere andere Cannabinoide bindet sich THC an spezielle „Rezeptor“-Stellen im Körper, die sich sowohl im Gehirn als auch in den größeren Organen und in allen Zellen des Immunsystems befinden.   Diese „Rezeptoren” sind spezialisierte Proteine, die an den präsynaptischen Verbindungsstellen zwischen den Neuronen (Nervenzellen) sitzen, und bislang wurden zwei Hauptrezeptoren identifiziert, die mit Cannabinoiden assoziiert werden: die Cannabinoidrezeptoren Typ I & II oder CB? und CB?.

Man kann sich die Cannabinoidrezeptoren als „Schlösser“ vorstellen, die mit den Cannabinoiden – den „Schlüsseln“ – geöffnet werden.   Ein anderer Begriff für die Schlüssel, die in diese speziellen Proteinschlösser passen, ist „Liganden“. Wenn ein Ligand auf einen Rezeptor trifft, kann er sich an den Rezeptor „binden“ und somit ein modifiziertes Molekül erzeugen, das als Rezeptor-Ligand-Komplex bezeichnet wird und verschiedene biochemische Eigenschaften besitzt.  Das modifizierte Molekül kann alsdann eine ganze Reihe von biologischen Funktionen erfüllen.

THC ist in der Lage, sich sowohl an den CB?- als auch an den CB?-Rezeptor zu binden. Innerhalb der CB?-Rezeptoren ist die Bindungsaktivität von THC mit entscheidenden Steuerungsprozessen in Verbindung gebracht worden, zum Beispiel mit dem programmierten Zelltod und der Entstehung neuer Zellen.

Liganden passen zu ihren Rezeptoren, wie Schlüssel in Schlösser passen (© National Institutes of Health (NIH))Liganden passen zu ihren Rezeptoren, wie Schlüssel in Schlösser passen (© National Institutes of Health (NIH))

Wenn es sich an die CB?-Rezeptoren bindet, die vor allem im Gehirn und dem Zentralnervensystem (CNS) liegen, findet die daraus resultierende biologische Aktivität auch innerhalb des Gehirns und des CNS statt. Die Aktivität im Gehirn des Menschen kann die subjektive Erfahrung der Wirklichkeit verändern, indem sie das berühmte „High“ hervorruft, das mit dem Cannabiskonsum assoziiert wird.

Außer der Erzeugung des psychoaktiven Effekts wird die Aktivität von THC im Gehirn auch mit den Lernprozessen, dem Gedächtnis, der Regulierung der Impulse und Emotionen sowie mit dem Schlaf und dem Appetit in Verbindung gebracht.  Die Erforschung der pharmakologischen Aktivität des Moleküls hat sich als entscheidend für unser Verständnis dieser fundamentalen Prozesse erwiesen, und darüber hinaus ist hierdurch auch unser Wissen über psychische Erkrankungen und Leiden vertieft worden, die bei Störungen dieser Prozesse auftreten können.

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