Juli, 20

CBD und THC: vielversprechende Heilmittel gegen aluminiumbedingte neurologische Schäden

In einer kürzlich in Scientific Reports veröffentlichten Studie untersuchten Forscher die potenzielle Schutzwirkung von Ölen auf der Basis von Cannabidiol (CBD) und DeltaTetrahydrocannabinol (THC), die aus Cannabis sativa = gewonnen werden 3=  Pflanzen gegen Aluminium (Al)-induzierte Neurotoxizität im Zebrafisch-Tiermodell.

Studie:Öle auf der Basis von Cannabis sativa gegen Aluminium-induzierte Neurotoxizität. Bildquelle: Creativan/Shutterstock.com

Hintergrund

Der Sekundärstoffwechsel von C. sativa erzeugt Hunderte von Chemikalien, einige davon mit biologischer Aktivität, z. B. Terpenoide und Phenolverbindungen. Zwei Terpenoide, THC und CBD, sind wichtige Ziele für medizinische Zwecke, da sie das cholinerge Nervensystem (CholNS) modulieren, dessen wichtigster erregender Neurotransmitter Acetylcholin (ACh) ist.

Während das CholNS-System das Gedächtnis, die Umweltwahrnehmung und die Bewegung aufrechterhält, wirkt ACh auf Gehirnregionen, die mit Lernen/Kognition verbunden sind.

Jegliche Veränderungen im CholNS sind daher für viele neurodegenerative Erkrankungen verantwortlich, wie etwa Parkinson, Alzheimer-Krankheit (AD) und Multiple Sklerose (MS). Aluminium (Al), das dritthäufigste Metall auf der Erde, vergiftet das CholNS-System.

Aufgrund seiner Fähigkeit, sich in biologischen Geweben anzureichern, gilt es als neurotoxische Verbindung. Es interagiert auch mit den antioxidativen Enzymen, z. B. Superoxiddismutase (SOD) und Katalase (CTL), die für die Wiederherstellung der oxidativen Homöostase entscheidend sind.

Daher sind Zellen aufgrund der Al-Exposition einem erhöhten oxidativen Stress ausgesetzt, der zu Zelltod, Seneszenz und mehreren Krankheiten führt.

Al wird in großem Umfang in der Kosmetik-, Pharma- und Metallindustrie sowie bei der Herstellung von Legierungen zur Herstellung von Haushaltsgegenständen, z. B. Kochutensilien, verwendet, was zu einer erhöhten Al-Exposition beim Menschen führt.

In hohen Konzentrationen kann Al zu Vergiftungen und Neurotoxizität führen. Seine physiologische Wirkung als neurotoxische Verbindung ist jedoch unklar.

Über die Studie

In der vorliegenden Studie untersuchten Forscher an 144 erwachsenen Zebrafischen die Schutzwirkung von CBD- und THC-basierten Ölen gegen die neurotoxischen Wirkungen von Al in einer Konzentration von 5,5 mg/L.

Sie teilten die Versuchstiere in sechs Gruppen ein, wobei jede Gruppe Vehikel (hochreines Olivenöl), Al(−); CBD-reiches Öl, Al(−); THC-reiches Öl, Al(−); Fahrzeug und Al(+); CBD-reiches Öl und Al(+); und THC-reiches Öl und Al(+) für 15 Tage, d. h. chronische Exposition.

Als nächstes führten sie an drei aufeinanderfolgenden Tagen Verhaltenstests, den Novel Tank Test (NTT) und den Social Preference Test (SPT) in dreifacher Ausfertigung an Testtieren durch.

Darüber hinaus Sie untersuchten die Wirkung dieser Öle auf die AChE-Aktivität als Marker der CholNS-Funktion und der antioxidativen Enzyme Superoxiddismutase (SOD), Katalase (CTL) und Glutathion-S-Transferase (GST).

SOD und CTL arbeiten nacheinander, wobei ersteres das Superoxidanion (O2-) zu Wasserstoffperoxid (H2O2) reduziert und letzteres das von SOD erzeugte H2O2 zur Bildung von Wasser und Sauerstoff nutzt.

Um die Kinetik von Al als Stressor zu untersuchen, quantifizierte das Team außerdem die THC- und CBD-Konzentration im Aquarienwasser mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC).

Ergebnisse

Beim Menschen ist übermäßige und anhaltende Besorgnis über Alltagssituationen ein Verhaltensbiomarker des Angstmusters. Bei Fischen stellen verminderte Fortbewegung und Erkundungsverhalten einen angstähnlichen Zustand dar. Dieses Verhalten ist gefährlich und hat seinen Ursprung in Veränderungen im Zentralnervensystem, z. B. der cholinergen Signalübertragung.

Zebrafische, die Al ausgesetzt waren, zeigten ein angstähnliches Verhalten, das ihre soziale Interaktion beeinträchtigte, höchstwahrscheinlich aufgrund einer Abnahme von AChE, die zu Neurotoxizität führte. Die Exposition gegenüber Al in Gegenwart der CBD- und THC-reichen Öle machte die schädlichen Wirkungen des Metalls zunichte, was auf eine antioxidative und neuroprotektive Wirkung dieser Öle schließen lässt.

Darüber hinaus zeigten die Zebrafische einen Anstieg der Konzentrationen antioxidativer Enzyme, was darauf hindeutet, dass sie eine erhöhte oxidative Resistenz gegenüber Al entwickelten.

Spezifische Sorten von Cannabis sativa produzieren unterschiedliche Mengen an THC und CBD; Daher wird die Anwesenheit von CBD im THC-reichen Öl und umgekehrt als normal angesehen. Interessanterweise beobachteten die Forscher jedoch eine verringerte Konzentration beider Öle in den Studiengruppen, die mit den Ölen und Al behandelt wurden.

In Gegenwart von Al verringerte sich die Konzentration von THC und CBD im Aquarienwasser, wahrscheinlich weil ihre Wechselwirkung zur Bildung konjugierter Verbindungen führte, die die Al-Toxizität neutralisierten.

Im SPT-Test verringerte Al die Interaktion mit den Artgenossen. Bei der Anwendung mit dem THC-reichen Öl nahmen die Versuchstiere jedoch ihre soziale Interaktion wieder auf. Während das THC-reiche Öl die Wirkung auf cholinerge Signale und Verhalten umkehrte oder zur Wiederaufnahme der AChE-Aktivität beitrug, kehrten weder THC- noch CBD-reiche Öle das angstähnliche Muster um, wahrscheinlich weil in den Studienexperimenten unterschiedliche Verhaltensparadigmen verwendet wurden.

Hohe Konzentrationen von THC-Ölen verursachten angstlösende Wirkungen, die wiederum angstähnliches Verhalten verstärkten. Im Gegenteil, niedrige CBD-Konzentrationen trugen dazu bei, das Sozialverhalten der Versuchstiere wiederherzustellen, wahrscheinlich weil CBD (selbst in niedrigen Konzentrationen) die Aggressivität bei Säugetieren verringerte, indem es die CB1-Rezeptoren aktivierte, was möglicherweise mit dem beobachteten erhöhten Sozialverhalten zusammenhängt.

Zebrafischarten versammeln sich in ihrer natürlichen Umgebung in Schwärmen, was für den Schutz vor Feinden, die Nahrungssuche und die Fortpflanzung sehr wichtig ist. Im Gegenteil, das angstähnliche Verhalten, etwa das Bleiben unten, schien eine Verteidigungsstrategie in Abwesenheit von Artgenossen zu sein, eine Situation, die während der NTT-Bewertung auferlegt wurde.

Die chronische Exposition gegenüber Al mit den THC- und CBD-reichen Ölen erhöhte die SOD-Aktivität, die Zellschäden verhinderte, wenn der CTL in diesen Gruppen nicht anstieg. Im Gegensatz dazu stellten die Autoren in der mit Al behandelten Gruppe keinen Anstieg der SOD-Aktivität, sondern eine erhöhte CTL fest.

Die CTL-Aktivierung weist darauf hin, dass Al kontinuierlich Wasserstoffperoxid (H2O2) erzeugt, das für Zellen gefährlich ist. Die Nichtaktivierung des SOD-Enzyms in der Gruppe, die nur mit Al behandelt wurde, könnte mit der metallischen Hemmung des SOD zusammenhängen.

Al erhöhte die GST-Aktivität, was die neurotoxische Wirkung von Al auf Zellen weiter zeigt. In Gegenwart von THC- und CBD-reichen Ölen reduzierte Al die GST-Aktivität, was die schützende Wirkung dieser Öle in den Zellen widerspiegelt.

Schlussfolgerungen

Während Al-induzierte Neurotoxizität in Zebrafisch-Tiermodellen zu einer AChE-Abnahme führte, stellten THC- und CBD-reiche Öle ihr Sozialverhalten wieder her und kehrten angstähnliche Muster um.

Darüber hinaus stellten beide Öle nach Al-Exposition die SOD- und CTL-Aktivität (beides antioxidative Enzyme) wieder her. Darüber hinaus modulierten diese Öle die GST-Aktivität, um Zellschäden zu verhindern.

Zukünftige Studien sollten andere ZNS-Signalwege untersuchen, die mit angstähnlichem Verhalten in Zusammenhang stehen, das diese Öle nicht wiederherstellen konnten.

Da diese Öle jedoch eine neuroprotektive Wirkung haben, befürworteten die Forscher nach angemessenen klinischen Untersuchungen ihre Verwendung in Arzneimitteln zur Bekämpfung neurologischer und antioxidativer Beeinträchtigungen.