Dank moderner Forschungsmethoden können die Auswirkungen von Cannabiskonsum auf den Hirnstoffwechsel heutzutage direkt am Menschen untersucht werden. Die psychoaktive Substanz THC (Tetrahydrocannabinol) im Cannabis rückt immer mehr in den Mittelpunkt des Interesses. Es kann therapeutisch wirken, birgt jedoch auch Risiken, insbesondere bei regelmäßigem oder sehr frühem Konsum. Dieser Artikel beleuchtet die vielfältigen Wirkungen von THC auf die Synapsen und das Gehirn, basierend auf aktuellen Forschungsergebnissen.
Das Endocannabinoid-System (ECS): Ein Schlüssel zum Verständnis
Um die Wirkung von THC im Gehirn zu verstehen, ist es wichtig, sich mit dem Endocannabinoid-System (ECS) vertraut zu machen. Das ECS ist ein zentrales biologisches Netzwerk, das eine wichtige Rolle bei der Regulierung verschiedener Körperfunktionen spielt. Es besteht aus Cannabinoidrezeptoren (CB1 und CB2) und deren Bindungspartnern, den Endocannabinoiden wie Anandamid (AEA) und 2-Arachidonylglycerol (2-AG).
- CB1-Rezeptoren: Diese Rezeptoren kommen vor allem im Gehirn vor und sind an der Regulation kognitiver Prozesse sowie der Wahrnehmung beteiligt. Sie finden sich besonders häufig in den Basalganglien, im Hippocampus, im Kleinhirn und im Hypothalamus. Viele Regionen mit einer hohen CB1-Rezeptordichte sind mit bestimmten kognitiven Funktionen verbunden, wie beispielsweise die Flucht-Angriff-Reaktion, das Kurzzeitgedächtnis, die Motorik, die Schmerzverarbeitung und die Konzentrationsfähigkeit.
- CB2-Rezeptoren: Diese Rezeptoren sind vor allem auf Zellen des Immunsystems zu finden, aber auch in einigen Organen wie Lunge, Milz, Haut, Knochen, Magen-Darm-Trakt und den Fortpflanzungsorganen. CB2-Rezeptoren sind vor allem mit der entzündungshemmenden Wirkung von Cannabis verknüpft.
Der Körper stellt selbst körpereigene Cannabinoide, sogenannte Endocannabinoide, her, die an diese Rezeptoren binden und verschiedene Funktionen regulieren. THC als pflanzliches Cannabinoid dockt ebenfalls an die CB1-Rezeptoren an, oft jedoch stärker und länger als die natürlichen Botenstoffe.
Wie THC die Nervenzellkommunikation beeinflusst
THC beeinflusst die neuronale Kommunikation und Signalübertragung auf verschiedene Weisen:
Freisetzung von Neurotransmittern
Endocannabinoide wirken nicht wie die meisten Neurotransmitter oder Endorphine vom prä- zum post-synaptischen Nervenende, sondern umgekehrt. Dies wird als retrograder Kontrollmechanismus bezeichnet. Endocannabinoide wirken funktionell dabei ähnlich dämpfend auf die Reizweiterleitung wie Endorphine und verursachen somit veränderte Stimmungs- und Verhaltenseffekte.
Lesen Sie auch: Synaptische Auswirkungen von Strychnin
Eine nähere Betrachtung der Weiterleitung von Schmerzreizen verdeutlicht diesen Prozess: Ein Schmerzreiz löst in Nervenfasern ein Aktionspotenzial aus. Dieses elektrische Signal löst am Ende der Nervenzelle die Freisetzung von erregenden Neurotransmittern aus, wodurch es in ein chemisches Signal umgewandelt wird. Die Neurotransmitter gelangen über den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Membran der nachfolgenden Nervenzelle und depolarisieren diese. Dadurch wird der Reiz in Form von elektrischen Impulsen weitergleitet. Die Depolarisation führt jedoch auch zur Synthese von Endocannabinoiden. Diese werden in entgegengesetzte Richtung in den synaptischen Spalt abgegeben. Dort führen sie zu einer Aktivierung von präsynaptischen CB1-Rezeptoren und somit zum retrograden Signal. In der Folge wird die Freisetzung weiterer Neurotransmitter gebremst und der Reizstrom abgeschwächt. Aufgrund der chemischen Ähnlichkeit wirkt THC analog zu den Endocannabinoiden und vermittelt folglich die gleichen Effekte.
Wie THC die Freisetzung von Neurotransmittern verringert
Die Adenylatcyclase ist ein wichtiges Enzym, welches die Umwandlung von Adenosintriphosphat (ATP) zu cyclischem Adenosinmonophasphat (cAMP) in Nervenzellen katalysiert. cAMP agiert als sogenannter sekundärer Botschafter, der unter anderem zur Öffnung von Kaliumkanälen an den Nervenzellen führt. Die Aktivierung des CB1-Rezeptors durch die Bindung von THC hemmt die Adenylatcyclase und führt somit letztlich zum Schließen der Kaliumkanäle. Dies wiederum vermindert die Freisetzung von Neurotransmitter und somit auch die Reizweiterleitung.
Neben den Kalium-Kanälen übt THC auch einen Effekt auf die Öffnung anderer spannungsabhängiger Ionenkanäle, den Calcium- und Natriumkanälen. Diese Kanäle sorgen dafür, dass erregende und hemmende Neurotransmitter wie GABA, Acetylcholin, Noradrenalin und L-Glutamat verringert abgegeben werden und die Reizweiterleitung gestört wird.
Beeinflussung der synaptischen Plastizität
THC kann die synaptische Plastizität, die Fahrigkeit von Neuronen, ihre Verbindungen zu ändern, beeinflussen. Dies kann Auswirkungen auf die Lern- und Gedächtnisprozesse haben.
THC gegen das neuronale Ungleichgewicht
Eine häufig wiederholte Erregung von Nervenzellen führt zu einer Verstärkung der Reizübertragung. In der Folge kann es dazu kommen, dass sich der Prozess verselbstständigt und beispielsweise Schmerzimpulse an das Gehirn gesendet werden, ohne dass es einen auslösenden Reiz gibt. Endocannabinoide sind an dem neuronalen Regulationsmechanismus beteiligt. Es ist daher möglich, dass durch den therapeutischen Einsatz von Cannabinoiden die gesteigerte neuronale Aktivität wieder in ein Gleichgewicht gebracht werden kann.
Lesen Sie auch: Grundlagen der Signalübertragung an Synapsen
Die Auswirkungen von THC auf verschiedene Hirnregionen
THC kann zentrale Hirnregionen wie den Hippocampus (Gedächtnis), den präfrontalen Cortex (Impulskontrolle) und das Belohnungssystem (Motivation, Emotionen) beeinflussen. Das kann zu veränderter Wahrnehmung, Euphorie oder gesteigerter Kreativität führen.
- Hippocampus: Der Hippocampus ist eine zentrale Struktur für das Gedächtnis. Studien haben gezeigt, dass langfristiger Cannabiskonsum mit einem kleineren Hippocampus verbunden sein kann. Ob sich daraus im Alltag aber tatsächlich relevante Gedächtnisstörungen ergeben, ist noch nicht eindeutig geklärt.
- Präfrontaler Cortex: Dieser Bereich des Gehirns ist für die Impulskontrolle zuständig. THC-Konsum kann die Impulskontrolle beeinträchtigen.
- Belohnungssystem: THC kann das Belohnungssystem aktivieren und so zu Euphorie und gesteigerter Motivation führen.
THC und der Hunger
Neben den bereits aufgezählten Effekten in der Reizweiterleitung, bewirkt Cannabis auch die häufig beschriebenen Heißhungerattacken. Hunger ist ein Gefühl, welches seinen Ursprung im Hypothalamus hat. Benötigt der Körper Nahrung, so werden Signale ausgesandt, die im Hypothalamus zu einer gesteigerten Ausschüttung des Endocannabinoids Anandamid führen. Dieses bindet an CB1-Rezeptoren und löst schlussendlich das Hungergefühl aus. Aufgrund der chemischen Ähnlichkeit löst THC den gleichen Effekt aus und führt zur Appetitsteigerung.
THC und der Lachflash
Sehr häufig wird der Effekt beobachtet, dass es nach der Einnahme eines THC-haltigen Präparates zu so genannten Lachflashes kommt. Lachen hat biochemisch betrachtet etwas mit dem Glücksgefühl zu tun. Freude und Tiefenentspannung spürt der Mensch vor allem infolge der Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin, welcher wiederum das Belohnungszentrum im Gehirn aktiviert. Die gleichzeitige Ausschüttung des Neurotransmitters GABA führt dazu, dass nicht unendlich viel Freude empfunden wird, sondern dosiert. THC bewirkt im Körper eine Hemmung der GABA-Ausschüttung, wodurch demzufolge Dopamin ungehemmt in hoher Konzentration ausgeschüttet wird. Die Ursache dafür liegt in der bereits oben beschriebenen Rezeptorbindung an der präsynaptischen Membran, welche die verminderte bzw. gehemmte Ausschüttung von GABA bewirkt.
Langfristige Auswirkungen von Cannabiskonsum auf das Gehirn
Langfristiger Konsum - vor allem in jungen Jahren - kann strukturelle Veränderungen im Gehirn begünstigen: Die Großhirnrinde könnte sich ausdünnen, der Hippocampus an Volumen verlieren. Je häufiger konsumiert wurde, desto ausgeprägter waren die Veränderungen. Die betroffenen Hirnareale enthalten besonders viele CB1-Rezeptoren - also die Andockstellen für THC. Die Forschenden vermuten, dass THC auf diesem Weg direkt in die Hirnentwicklung eingreift.
Allerdings konnte im Rahmen von Studien auch gezeigt werden, dass sich die Auswirkungen des Konsums wieder abschwächten, wenn dieser eingestellt wurde. So zeigten zusätzliche Hirnuntersuchungen nach einem Monat, dass sich die Zahl der Cannabinoid-Rezeptoren bei ehemaligen Konsumenten wieder deutlich erholte. Cannabiskonsum hat zwar deutliche Auswirkungen auf wichtige Hirnfunktionen - diese Schäden bilden sich jedoch bei längerer Konsumabstinenz wieder zurück.
Lesen Sie auch: Deine Razer-Tastatur optimal einrichten mit Synapse
THC und Dopamin
Das Cannabinoid THC erhöht bei akutem Konsum die Dopaminausschüttung und die dopaminerge Feuerung im Gehirn indirekt. Langfristiger Konsum verringert das dopaminerge Niveau. THC wirkt nicht direkt auf Dopamin-Neuronen, sondern indirekt über Cannabinoidrezeptoren. u.a. Endocannabinoide binden darauf retrograd an präsynaptische Cannabinoid-Rezeptoren.
THC und Noradrenalin
CB1R-Antagonisten können die Noradrenalin-Freisetzung erhöhen, z.B. Anandamid und das synthetische Cannabinoid HU210 verringerten die durch perivaskuläre Nervenstimulation (PNS) des Rattenherz-Langendorff-Präparats hervorgerufene Noradrenalinfreisetzung. Folge: geringere Hemmung von Dopamin-Neuronen.
THC als Schmerzmittel
Die schmerzlindernden Wirkungen von CBR-Agonisten werden durch die Freisetzung endogener Opioide vermittelt. CBR-Agonisten lösten die Freisetzung des Opioids Dynorphin B im Rückenmark der Ratte aus. Der CB1R-Antagonist AM251 kehrte die schmerzlindernde Wirkung von Morphin um. THC (3 bis 6 mg/kg) und CP 55,940 (0,05 bis 0,025 mg/kg) linderten neuropathische Schmerzen im Tiermodell wirksamer als Morphin (8 bis 16 mg/kg) und Gabapentin (50 mg/kg), jeweils intraperitoneal.
THC in der Medizin
Während der Freizeitkonsum mit Risiken einhergeht, können Cannabinoide im medizinischen Kontext ihr therapeutisches Potenzial entfalten. THC wird unter anderem bei chronischen Schmerzen, Multipler Sklerose oder Übelkeit infolge einer Chemotherapie eingesetzt. Besonders deutlich wird: Die Zukunft der medizinischen Cannabisanwendung liegt darin, die Cannabis-Wirkung gezielter zu steuern.
THC wird oftmals in Form des Medikaments Dronabinol verordnet. Dabei handelt es sich um nichts anderes als reines THC. Ärztinnen und Ärzte verschreiben Dronabinol am häufigsten zur Behandlung von chronischen Schmerzen, bei Appetitlosigkeit, Übelkeit und Erbrechen im Rahmen einer Chemotherapie und zur Linderung von Spastik im Zusammenhang mit Multipler Sklerose.
Das orale THC-CBD-Spray Nabiximols (Sativex®) wurde erstmals 2010 im Vereinigten Königreich gegen Multiple Sklerose-bedingte Spastiken zugelassen. Es ist auch erhältlich in Spanien, der Tschechischen Republik, Deutschland, Dänemark, Schweden, Italien, Österreich, Polen, Frankreich und Kanada (hier auch gegen neuropathische Schmerzen bei Multipler Sklerose oder Krebs).
Die Rolle von CBD (Cannabidiol)
CBD (Cannabidiol) wirkt im Gehirn auf eine ganz andere Weise als THC - beruhigend, ausgleichend und ohne berauschende Effekte. Laut aktuellen Studien beeinflusst CBD bestimmte Hirnregionen, die für Emotionen, Stressverarbeitung, Impulskontrolle und Gedächtnis zuständig sind. Bildgebende Verfahren zeigen: CBD verbessert die Kommunikation zwischen Frontalhirn und tieferliegenden Strukturen wie dem Striatum oder dem limbischen System - Areale, die bei psychischen Erkrankungen oft aus dem Takt geraten. In Tierversuchen und ersten klinischen Studien gibt es Hinweise, dass CBD auch entzündungshemmende Effekte im Gehirn haben und die Ausschüttung bestimmter Botenstoffe (z. B. Serotonin oder Glutamat) beeinflussen könnte.
Im Gegensatz zu THC ist CBD ein nicht-psychoaktives Cannabinoid und hat eine geringe Affinität zu den CB1- und CB2-Rezeptoren. Stattdessen wirkt CBD auf verschiedene andere Rezeptoren und Systeme im zentralen Nervensystem. Die Auswirkungen von CBD auf die neuronale Kommunikation und Signalübertragung sind komplex und noch nicht vollständig verstanden. Einige der bekannten Wirkungen von CBD sind:
- Modulation der CB1-Rezeptoren: CBD kann die Aktivität der CB1-Rezeptoren indirekt modulieren, indem es die Bindung von THC an diese Rezeptoren beeinflusst. Dies kann die psychoaktiven Effekte von THC abschwächen.
- Einfluss auf andere Rezeptoren und Kanäle: CBD interagiert mit einer Vielzahl von Rezeptoren und Kanälen im zentralen Nervensystem, einschließlich des Serotonin-Rezeptors 5-HT1A und des Vanilloid-Rezeptors TRPV1. Diese Interaktionen können entzündungshemmende, angstlösende und schmerzlindernde Wirkungen haben.
- Neuroprotektive Eigenschaften: CBD hat neuroprotektive Eigenschaften gezeigt, indem es vor neurodegenerativen Erkrankungen und oxidativem Stress schützt. Dies kann die neuronale Gesundheit und Kommunikation unterstützen.
THC und Alterungsprozesse im Gehirn
Eine niedrigdosierte Langzeitgabe von Cannabis kann nicht nur Alterungsprozesse im Gehirn umkehren, sondern hat auch eine Anti-Aging-Wirkung. Dies konnten Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn mit einem Team der Hebrew University (Israel) jetzt bei Mäusen zeigen. Den Schlüssel dafür fanden sie in dem Proteinschalter mTOR, dessen Signalstärke Einfluss auf die kognitive Leistungsfähigkeit und Stoffwechselprozesse im gesamten Organismus hat.
So führte die THC-Behandlung im Gehirn zu einem vorübergehenden Anstieg der mTOR-Aktivität und des Gehalts an Zwischenprodukten, die an der Energieproduktion und an Aminosäuren beteiligt sind. Unerwarteterweise fanden die Bonner Forschenden andererseits eine ähnlich starke Verringerung der mTOR-Aktivität von Mäusen im Fettgewebe und des Gehalts an Aminosäuren und Kohlenhydratmetaboliten im Blutplasma wie nach einer kalorienarmen Diät oder nach intensiven körperlichen Aktivitäten.
Risiken des Cannabiskonsums
Besonders heikel kann der THC-Konsum in der Jugend sein. Das Gehirn reift bis in die Mitte der 20er-Jahre - Nervenzellen werden umgebaut, Synapsen gekappt, neue Verbindungen gestärkt. Je häufiger konsumiert wurde, desto ausgeprägter waren die Veränderungen. Die betroffenen Hirnareale enthalten besonders viele CB1-Rezeptoren - also die Andockstellen für THC. Die Forschenden vermuten, dass THC auf diesem Weg direkt in die Hirnentwicklung eingreift.
Aus regelmäßigem Konsum kann sich auch eine Abhängigkeit entwickeln.