CBD & Hanf Wissen | 12. Februar 2024

Endocannabinoid-System: Wie funktioniert es und was ist es?

Das Endocannabinoid-System (ECS) ist ein komplexes zelluläres Signalgebungssystem, das eine wesentliche Rolle in verschiedenen physiologischen Prozessen, einschließlich der Regulation von Stimmung, Schmerzempfinden, Appetit und Gedächtnis, spielt. Es besteht aus Cannabinoid-Rezeptoren, Endocannabinoiden (die vom Körper produzierten Cannabinoide) und Enzymen, die für die Synthese und den Abbau von Endocannabinoiden verantwortlich sind. Dieser Ratgeber bietet einen umfassenden Überblick über das Endocannabinoid-System, seine Bestandteile und Funktionen.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Das ECS wurde in den späten 1980er und frühen 1990er Jahren in Allyn Howlett’s lab and der St. Louis University, USA¹ entdeckt, als Forscher versuchten, die Wirkungsweise von Tetrahydrocannabinol (THC), dem psychoaktiven Bestandteil von Cannabis, zu verstehen. Die Entdeckung der ersten Cannabinoid-Rezeptoren, CB1 und CB2, führte zur Identifizierung von endogenen Liganden (Endocannabinoiden), die an diese Rezeptoren binden, was das Verständnis für die biologische Bedeutung dieses Systems vertiefte.²

ECS Videoerklärung

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Cannabinoid-Rezeptoren

Cannabinoid-Rezeptoren sind eine Klasse von Zellmembranrezeptoren in der G-Protein-gekoppelten Rezeptor-Superfamilie. Sie spielen eine Schlüsselrolle in der ECS-Signalübertragung. Es gibt zwei primär identifizierte Cannabinoid-Rezeptoren: CB1 und CB2.

Cannabinoid-Rezeptor CB1

CB1-Rezeptoren sind hauptsächlich im Gehirn und Zentralnervensystem (ZNS), sowie in geringerem Maße in anderen Körperteilen vorhanden. Sie sind in hohen Konzentrationen in Bereichen lokalisiert, die für motorische Kontrolle, kognitive Funktionen, Emotionen und Gedächtnis zuständig sind. CB1-Rezeptoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulation von Neurotransmitter-Freisetzungen, was die psychoaktiven Effekte von Cannabis erklärt.

Cannabinoid-Rezeptor CB2

CB2-Rezeptoren sind vorwiegend auf Zellen des Immunsystems und in peripheren Organen zu finden. Ihre Aktivierung ist an der Modulation von Entzündungsreaktionen und der Immunantwort beteiligt. Die Verteilung von CB2-Rezeptoren und ihre Rolle bei der Immunregulation machen sie zu einem potenziellen Ziel für die Behandlung von Entzündungskrankheiten, Schmerz und anderen Zuständen.

Die ECS Signalübertragung

Die Signalübertragung des Endocannabinoid-Systems (ECS) ist ein komplexer Prozess, der die Homöostase im Körper durch die Interaktion mit Cannabinoid-Rezeptoren, die Produktion von Endocannabinoiden und den Abbau dieser Moleküle umfasst. Die Funktionsweise des ECS kann in mehrere Schlüsselschritte unterteilt werden:

1. Synthese von Endocannabinoiden

Endocannabinoide wie Anandamid (AEA) und 2-Arachidonylglycerol (2-AG) werden „auf Abruf“ synthetisiert. Das bedeutet, sie werden nicht im Voraus produziert und gespeichert, sondern entstehen durch enzymatische Prozesse aus Zellmembranlipiden als Reaktion auf physiologische Bedürfnisse. Diese Synthese wird oft durch erhöhte Calciumspiegel in den Zellen oder durch Aktivierung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) ausgelöst.³

2. Freisetzung und Wirkung auf Cannabinoid-Rezeptoren

Nach ihrer Synthese werden Endocannabinoide aus den Zellen freigesetzt, in denen sie produziert wurden. Sie reisen durch den extrazellulären Raum zu nahegelegenen Zellen, wo sie an Cannabinoid-Rezeptoren binden können. Es gibt hauptsächlich zwei Typen von Cannabinoid-Rezeptoren:

CB1-Rezeptoren: Vorwiegend im Zentralnervensystem (Gehirn und Rückenmark) lokalisiert, aber auch in geringeren Mengen in anderen Körperteilen zu finden.
CB2-Rezeptoren: Hauptsächlich auf Zellen des Immunsystems und in einigen anderen Geweben präsent.

Diese Rezeptoren wirken als Teil von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, die intrazelluläre Signalkaskaden aktivieren, sobald sie von Endocannabinoiden aktiviert werden.

3. Intrazelluläre Signalwege

Die Bindung von Endocannabinoiden an CB1 oder CB2 Rezeptoren löst verschiedene intrazelluläre Signalkaskaden aus. Diese können Folgendes umfassen:

Veränderungen der Adenylylcyclase-Aktivität, was zu einer Modifikation des cAMP-Spiegels führt.
Modulation der Aktivität von Ionenkanälen, einschließlich Kalium- und Calciumkanälen.
Aktivierung von Mitogen-aktivierten Proteinkinasen (MAPKs), die wichtige Rollen in der Zellantwort auf externe Signale spielen.

4. Terminierung der Signalübertragung

Die Wirkung der Endocannabinoide ist zeitlich begrenzt, da diese Moleküle nach ihrer Funktion schnell abgebaut werden. Enzyme wie die Fettsäureamid-Hydrolase (FAAH) für Anandamid und die Monoacylglycerol-Lipase (MAGL) für 2-AG sind für den Abbau von Endocannabinoiden zuständig. Dieser Prozess beendet die Signalübertragung und stellt sicher, dass die Endocannabinoid-Signale präzise und nur bei Bedarf aktiv sind.³

Endogene und Exogene Cannabinoide

Der wesentliche Unterschied zwischen exogenen und endogenen Cannabinoiden liegt in ihrer Herkunft (extern vs. intern) und der Art, wie sie im Körper wirken und reguliert werden. Endocannabinoide sind Teil des natürlichen Regulationssystems des Körpers und helfen, die interne Balance aufrechtzuerhalten, während exogene Cannabinoide von außen zugeführt werden und das Endocannabinoid-System auf unterschiedliche Weise beeinflussen können.

Endogene Cannabinoide

Endogene Cannabinoide, oder Endocannabinoide, sind Moleküle, die vom Körper produziert werden und die Cannabinoid-Rezeptoren aktivieren. Die zwei am besten erforschten Endocannabinoide sind Anandamid (AEA) und 2-Arachidonylglycerol (2-AG). Diese Moleküle werden „auf Abruf“ synthetisiert und haben die Aufgabe, die Homöostase auf zellulärer Ebene zu unterstützen, indem sie die Kommunikation zwischen Zellen regulieren.³

Exogene Cannabinoide

Exogene Cannabinoide beziehen sich auf Cannabinoide, die außerhalb des Körpers entstehen, einschließlich pflanzlicher Cannabinoide (Phytocannabinoide) wie THC und Cannabidiol (CBD) aus der Cannabis-Pflanze, sowie synthetisch hergestellte Cannabinoide. Diese Substanzen können mit den Cannabinoid-Rezeptoren des Körpers interagieren, ähnlich wie Endocannabinoide, und haben daher das Potenzial, das ECS zu beeinflussen.

ECS Forschung und Studien

Die Forschung zum Endocannabinoid-System (ECS) ist ein schnell wachsendes Feld, das eine breite Palette von Studien umfasst, die sich mit der Struktur, Funktion und den potenziellen therapeutischen Anwendungen des ECS befassen. Diese Studien decken verschiedene Bereiche ab, darunter die grundlegende Biologie des ECS, seine Rolle bei der Regulierung physiologischer Prozesse und die Entwicklung neuer medizinischer Behandlungen. Im Folgenden werden einige Schlüsselbereiche und beispielhafte Studien aufgeführt:

Grundlegende Forschung zum ECS

Entdeckung und Charakterisierung von Cannabinoid-Rezeptoren: Die ersten Forschungsarbeiten, die zur Identifizierung der Cannabinoid-Rezeptoren CB1 und CB2 führten, bildeten die Grundlage für das Verständnis der Funktionsweise des ECS.
Studien zu Endocannabinoiden⁴: Forschungsarbeiten, die sich mit der Identifizierung, der Synthese und dem Abbau von Endocannabinoiden wie Anandamid (AEA) und 2-Arachidonylglycerol (2-AG) beschäftigen, haben unser Wissen über die endogenen Liganden des ECS erweitert.

Physiologische und pathophysiologische Rolle des ECS

Schmerzregulation⁵: Zahlreiche Studien haben die Rolle des ECS bei der Modulation von Schmerz- und Entzündungsreaktionen untersucht, was die Grundlage für die Entwicklung cannabinoid-basierter Schmerzmittel bildet.
Neuroprotektion und neuronale Plastizität: Forschungen, die sich auf die Rolle des ECS in der Neuroprotektion, beim Lernen und Gedächtnis sowie bei der neuronalen Plastizität konzentrieren, bieten Einblicke in potenzielle Behandlungen für neurodegenerative Krankheiten und kognitive Störungen.
Appetitregulation und Stoffwechsel: Studien, die untersuchen, wie das ECS Hungergefühle und Energiebilanz beeinflusst, sind besonders relevant für die Behandlung von Essstörungen und Fettleibigkeit.

Therapeutische Anwendungen und potenzielle Behandlungen

Cannabis und Phytocannabinoide: Die Forschung zu den Auswirkungen von Phytocannabinoiden wie THC und CBD auf das Endocannabinoidsystem zeigt vielversprechende therapeutische Potenziale bei verschiedenen Erkrankungen. CBD hat in der Epilepsiebehandlung, insbesondere bei schweren Formen, Wirksamkeit gezeigt. In der Krebsforschung werden THC und CBD sowohl zur Symptomlinderung als auch zur potenziellen Hemmung des Tumorwachstums untersucht. Bei chronischen Schmerzen könnten diese Cannabinoide eine alternative Schmerzbehandlung bieten, indem sie die Schmerzwahrnehmung durch Interaktion mit dem ECS modulieren. Weitere Forschung ist jedoch erforderlich, um ihre Effektivität und Sicherheit vollständig zu bewerten.
Entwicklung von synthetischen Cannabinoiden: Studien konzentrieren sich auf die Entwicklung und Bewertung von synthetischen Cannabinoiden, die spezifisch auf Komponenten des Endocannabinoidsystems (ECS) abzielen. Das Hauptziel ist es, bestimmte medizinische Zustände effektiv zu behandeln, während gleichzeitig die psychoaktiven Effekte von THC vermieden werden. Diese Forschungsrichtung ist besonders relevant für die Entwicklung neuer Medikamente, die das therapeutische Potenzial von Cannabinoiden nutzen, ohne die unerwünschten Nebenwirkungen, die oft mit Cannabisgebrauch verbunden sind.

Herausforderungen und zukünftige Forschung

Verständnis der ECS-Dysregulation: Die Forschung fokussiert sich zunehmend auf Zustände, bei denen eine Dysregulation des Endocannabinoidsystems zu Krankheiten führt. Insbesondere bei bestimmten psychischen Störungen und Autoimmunerkrankungen wird untersucht, wie eine Fehlfunktion des ECS zu diesen Erkrankungen beiträgt und wie eine gezielte Modulation des ECS therapeutisch genutzt werden könnte.
Personalisierte Medizin: Die Entwicklung in der personalisierten Medizin zielt darauf ab, individuelle Unterschiede im Endocannabinoidsystem (ECS) zu berücksichtigen, um die Effektivität und Sicherheit von cannabinoid-basierten Therapien zu optimieren. Dieser Ansatz könnte dazu beitragen, Behandlungen besser auf den einzelnen Patienten abzustimmen und Nebenwirkungen zu minimieren.

Fazit

Das Endocannabinoid-System ist ein essentieller Bestandteil der physiologischen Prozesse im menschlichen Körper, der zur Aufrechterhaltung der inneren Balance und Gesundheit beiträgt. Durch die Bindung von Cannabinoiden wie bspw. CBD an spezifische Rezeptoren kann das ECS eine Vielzahl von Funktionen regulieren, von der Schmerzwahrnehmung bis zur Immunantwort. Die Forschung über das ECS und seine Komponenten eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Therapien zur Behandlung verschiedener Krankheiten und Zustände.

FAQs zum Endocannabinoid-System

Was bewirken Endocannabinoide?

Endocannabinoide sind körpereigene chemische Verbindungen, die im Endocannabinoid-System (ECS) wirken. Sie spielen eine wesentliche Rolle bei der Regulation einer Vielzahl von physiologischen und kognitiven Prozessen, einschließlich Schmerzempfinden, Stimmung, Appetit, Gedächtnis und der Aufrechterhaltung des homöostatischen Gleichgewichts im Körper. Durch die Bindung an spezifische Rezeptoren im ECS können Endocannabinoide dazu beitragen, Entzündungsreaktionen zu reduzieren, Angstzustände zu mindern, Schmerzen zu lindern und die Schlafqualität zu verbessern.

Wo liegt das Endocannabinoid-System?

Das Endocannabinoid-System befindet sich im gesamten menschlichen Körper und umfasst Zellrezeptoren, die sowohl auf Endocannabinoide als auch von außen zugeführte Exocannabinoide reagieren. Diese Rezeptoren sind in verschiedenen Geweben und Organen, einschließlich des Gehirns, des zentralen Nervensystems, des peripheren Nervensystems, sowie in Immunzellen, im Verdauungstrakt und in der Haut zu finden.

Welche Cannabinoide produziert der Körper?

Der menschliche Körper produziert verschiedene Cannabinoide, die als Endocannabinoide bekannt sind. Zu den bekanntesten gehören Anandamid (AEA) und 2-Arachidonylglycerol (2-AG). Diese endogenen Cannabinoide interagieren mit den Rezeptoren des Endocannabinoid-Systems, um die Körperfunktionen zu regulieren und das Gleichgewicht zu erhalten.

Welches sind die beiden bekanntesten Endocannabinoide?

Die beiden bekanntesten Endocannabinoide sind Anandamid (AEA) und 2-Arachidonylglycerol (2-AG). Anandamid wird oft als „Glücksmolekül“ bezeichnet, aufgrund seiner Rolle bei der Regulierung von Stimmung und Wohlbefinden. 2-AG ist in höheren Konzentrationen im Körper vorhanden und spielt eine zentrale Rolle bei der Modulation verschiedener physiologischer Funktionen.

Warum hat der Mensch Cannabinoid-Rezeptoren?

Menschen haben Cannabinoid-Rezeptoren, weil sie Teil des Endocannabinoid-Systems sind, das einen wesentlichen Einfluss auf physiologische Prozesse des Körpers hat. Diese Rezeptoren ermöglichen die Interaktion mit Endocannabinoiden, um das Gleichgewicht und die Gesundheit des Körpers zu unterstützen. Sie tragen zur Regulation von Schmerz, Stimmung, Appetit, Gedächtnis und anderen wichtigen Funktionen bei.

Wo befinden sich die Cannabinoid-Rezeptoren?

Cannabinoid-Rezeptoren befinden sich im ganzen Körper. Es gibt zwei Haupttypen von Cannabinoid-Rezeptoren: CB1 und CB2. CB1-Rezeptoren sind hauptsächlich im Gehirn und im zentralen Nervensystem zu finden, während CB2-Rezeptoren vor allem in den Zellen des Immunsystems und in einigen Teilen des peripheren Nervensystems vorkommen.

Was sind Cannabis-Rezeptoren?

Cannabis-Rezeptoren sind eine umgangssprachliche Bezeichnung für die Cannabinoid-Rezeptoren, die Teil des Endocannabinoid-Systems sind. Diese Rezeptoren, hauptsächlich CB1 und CB2, reagieren auf die Wirkstoffe in Cannabis, wie THC und CBD, sowie auf die körpereigenen Endocannabinoide. Ihre Aktivierung kann verschiedene physiologische Reaktionen auslösen, die mit den therapeutischen und psychoaktiven Effekten von Cannabis verbunden sind.

Wie viele Cannabinoid-Rezeptoren gibt es?

Es sind hauptsächlich zwei Typen von Cannabinoid-Rezeptoren bekannt: CB1 und CB2. Diese Rezeptoren spielen eine zentrale Rolle im Endocannabinoid-System und sind für die Interaktion mit Endocannabinoiden sowie Cannabinoiden aus Pflanzen verantwortlich. Forschungen könnten weitere Rezeptoren aufdecken, doch aktuell sind CB1 und CB2 die am besten untersuchten und verstandenen. Zusätzlich gibt es Diskussionen über einen möglichen dritten Cannabinoid-Rezeptor, oft als CB3 bezeichnet, dessen Existenz und Funktion jedoch noch nicht vollständig bestätigt oder verstanden sind. Einige Studien deuten darauf hin, dass dieser hypothetische Rezeptor eine Rolle in verschiedenen physiologischen Prozessen spielen könnte, aber weiterführende Forschung ist notwendig, um seine Existenz und mögliche Funktionen im Endocannabinoid-System zu klären.⁴