Von Renata Vardanega
Dr. Renata Vardanega schloss 2011 ihr Studium der Lebensmitteltechnik an der Universidade Regional Integrada in Erechim, Brasilien, ab und promovierte 2016 in Lebensmitteltechnik an der Universität Campinas, Brasilien. Sie widmete ihre Arbeit der Optimierung umweltschonender Extraktionsprozesse zur Gewinnung bioaktiver Verbindungen aus verschiedenen Matrizes sowie der Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Bioverfügbarkeit dieser bioaktiven Verbindungen. Dies führte zu über 50 Artikeln, 7 Buchkapiteln und 2 Patenten. Dr. Vardanega arbeitete in einem brasilianischen Unternehmen für Cannabisprodukte, wo sie für die Herstellungsprozesse pharmazeutischer Wirkstoffe verantwortlich war. Derzeit forscht sie an der Universität von Minho in Braga, Portugal, an Strategien zur Modulation der Bioverfügbarkeit von Cannabinoiden in essbaren Produkten, indem sie in vitro Verdauung, Zytotoxizität und in vivo Pharmakokinetik untersucht.
Von António A. Vicente
Prof. António Vicente absolvierte 1994 sein Studium der Lebensmitteltechnik an der Portugiesischen Katholischen Universität in Porto und promovierte 1998 in Chemie- und Bioingenieurwesen an der UMinho in Braga, Portugal. Seine Habilitation erhielt er 2010 ebenfalls in Chemie- und Bioingenieurwesen von der UMinho. Bereits früh in seiner Karriere pflegte er enge Kontakte zur Lebensmittelindustrie und war an über 40 Forschungsprojekten mit industriellen und akademischen Partnern beteiligt, sei es als Teilnehmer oder als Projektleiter. Zu seinen Hauptforschungsinteressen gehören Mikro- und Nanotechnologie in der Lebensmitteltechnologie, wobei er verschiedene Strukturen wie (nano-)mehrschichtige Filme und Beschichtungen, (Nano-)Emulsionen, (Nano-)Partikel und (Nano-)Gele in lebensmitteltauglichen Materialien verwendet. Außerdem untersucht er mithilfe von In-vitro-Verdauungssystemen die Auswirkungen von Lebensmitteln im Magen-Darm-Trakt.
Die Kommunikation der Vorteile von CBD hat in den letzten Jahren stetig zugenommen, was zu einer Fülle von Produkten auf dem Markt geführt hat. CBD ist in verschiedenen Formen und Konzentrationen erhältlich, was für Kunden, die mit der Anwendung beginnen möchten, verwirrend sein kann. Eine der Hauptfragen, die Konsumenten stellen, lautet: "Wie viel CBD sollte eingenommen werden, um die gewünschten Effekte zu erzielen?" Die Antwort darauf ist nicht einfach, da sie stark von der Konsummethode abhängt.
Die bekannteste Methode, CBD zu konsumieren, besteht im Rauchen oder Verdampfen von Cannabis. Für diejenigen, die das Rauchen oder Verdampfen vermeiden möchten, gibt es jedoch alternative Einnahmeformen, wie die orale Einnahme (CBD-Kapseln), die sublinguale Anwendung (durch das Platzieren von Extrakten oder Bonbons unter der Zunge zur Absorption über die Speicheldrüsen) oder die topische Anwendung (in Form von Lotionen und Cremes).
Jede Methode der CBD-Aufnahme in den Körper führt zu unterschiedlichen Mengen an CBD, die in den Blutkreislauf gelangen und eine aktive Wirkung entfalten. Dies wird als Bioverfügbarkeit von CBD bezeichnet, welche den Prozentsatz einer Substanz angibt, der in den Blutkreislauf aufgenommen und dem Körper zur Verfügung gestellt wird. Das Verständnis, wie die Bioverfügbarkeit je nach Konsummethode variiert, ist entscheidend, um das am besten geeignete CBD-Produkt für die individuellen Bedürfnisse und gewünschten Effekte zu bestimmen.
Viele Menschen sind es gewohnt, Medikamente und Nahrungsergänzungsmittel oral einzunehmen, was diese Methode zu einer der bevorzugten Optionen für den CBD-Konsum macht. Allerdings dauert es bei oralem CBD länger, bis die Effekte eintreten, da die Absorption über das Verdauungssystem erfolgt. Zudem weist diese Methode eine relativ geringe Bioverfügbarkeit auf, die in der Regel zwischen 6 und 20 % liegt1. Dies ist hauptsächlich auf den sogenannten "First-Pass-Effekt" zurückzuführen, bei dem CBD in der Leber metabolisiert wird, bevor es in den Blutkreislauf gelangt. In praktischen Begriffen bedeutet dies, dass höhere Dosen von CBD eingenommen werden müssen, um die gewünschten Effekte zu erzielen.
Da CBD zunehmend nicht nur zur Behandlung von Gesundheitszuständen, sondern auch für das allgemeine Wohlbefinden verwendet wird, wurden zahlreiche essbare CBD-Produkte auf den Markt gebracht. Diese stehen jedoch vor der Herausforderung der geringen Bioverfügbarkeit von oral eingenommenem CBD. Um dieses Problem zu lösen, arbeiten wir an Strategien zur Verbesserung der oralen Bioverfügbarkeit von CBD.
Das von der Europäischen Kommission finanzierte und an der Universität Minho in Portugal durchgeführte Projekt CBDHIGHBIO konzentriert sich auf dieses Ziel. Der erste Ansatz besteht darin, CBD in lipidbasierte Transportsysteme einzubinden. Diese Systeme können die Absorption vom Leberstoffwechsel weglenken, wo ein Großteil des CBD metabolisiert wird, und dadurch die Löslichkeit der Verbindung in wässrigen Medien erhöhen sowie deren Absorption im Körper verbessern. Zu den spezifischen Transportsystemen, die wir verwenden, gehören Nanoemulsionen (NE) und nanostrukturierte Lipidträger (NLC).
Nanoemulsionen sind Mischungen, bei denen winzige Öltropfen (im Nanometerbereich) in Wasser dispergiert und durch einen Emulgator stabilisiert werden. NE wird häufig verwendet, um die Aufnahme und Wirksamkeit von hydrophoben Substanzen wie CBD zu verbessern, da diese kleinen Tröpfchen vom Körper leichter aufgenommen werden können. NLC hingegen sind lipidbasierte Trägersysteme, die aus einer Kombination aus festen und flüssigen Lipiden bestehen und ebenfalls durch einen Emulgator stabilisiert werden. Wie NE erhöhen NLC die Absorption lipophiler Substanzen, bieten jedoch einen zusätzlichen Vorteil: Die feste Lipidkomponente sorgt für eine verbesserte Stabilität.
Frühe Ergebnisse zeigten, dass CBD mit diesen Transportsystemen hoch kompatibel war. Es wurde vollständig in den Trägern eingekapselt und blieb während einer vierwöchigen Lagerung stabil.2,3 Darüber hinaus wurde das zytotoxische Potenzial der Transportsysteme mithilfe von Caco-2-Zellen bewertet, und es wurde kein Zellschaden durch NE oder NLC beobachtet. Tatsächlich wurde das zytotoxische Potenzial von CBD durch die Einbindung in diese Nanosysteme drastisch reduziert, wahrscheinlich aufgrund des schützenden Effekts der Partikel.
Diese CBD-beladenen Nanosysteme wurden zudem einer in vitro Verdauung unterzogen, die den Verdauungsprozess im Mund, Magen und Darm simuliert, und lieferten somit Hinweise auf die Bioverfügbarkeit von CBD. Die Ergebnisse zeigten eine Erhöhung der Bioverfügbarkeit um mindestens 20 %, wenn CBD in NE und NLC eingebunden war, verglichen mit einer Kontrollprobe von CBD-Öl. Es ist jedoch wichtig, diese in vitro Ergebnisse mit Vorsicht zu interpretieren, da das Modell bestimmte Stoffwechselprozesse, wie z.B. den Leberstoffwechsel, nicht berücksichtigt, was die Bioverfügbarkeit von CBD weiter reduziert. Um genauere Daten zu erhalten, sind präklinische Bewertungen der CBD-Bioverfügbarkeit in Mäusen als nächster Schritt dieser Studie geplant.
Der zweite Ansatz, den wir zur Verbesserung der oralen Bioverfügbarkeit untersuchen, besteht darin, CBD mit Piperin zu kombinieren – einer Substanz, die in schwarzem Pfeffer vorkommt und für ihre bioverstärkenden Eigenschaften bekannt ist. Piperin erhöht die Bioverfügbarkeit anderer Verbindungen, indem es Leberenzyme hemmt, die für den Abbau von Substanzen wie CBD verantwortlich sind. Die bioverstärkende Wirkung von Piperin auf CBD wird ebenfalls in der präklinischen Studie an Mäusen bewertet.
Neben der Variabilität der CBD-Bioverfügbarkeit durch die Art der Einnahme ist auch die individuelle Variabilität ein wichtiger Faktor, da sie die Wirkung von CBD auf unterschiedliche Menschen erheblich beeinflussen kann. Faktoren wie Alter, Stoffwechsel, Körpergewicht, Ernährung und sogar genetische Unterschiede können sich auf die Menge des absorbierten CBD im Blutkreislauf und dessen Wirkungsdauer im Körper auswirken. Zudem können Unterschiede in der Aktivität der Leberenzyme, der Darmgesundheit und der allgemeinen Verdauung die Metabolisierung von CBD verändern. Diese Variabilität erschwert es, eine universell gültige Dosierung festzulegen.
Ein klares Verständnis der Faktoren, die die Konzentration verschiedener Cannabisverbindungen im systemischen Kreislauf beeinflussen, ist entscheidend für die Entwicklung von Cannabis-Lebensmitteln mit konsistenten biologischen Wirkungen. Dies wird jedoch in der aktuellen Generation kommerzieller Produkte selten berücksichtigt. Die Verbesserung unseres Wissens über den Metabolismus von essbarem Cannabis nach oraler Einnahme ist eng mit der Sicherheit beim Konsum dieser Produkte verbunden. Aufgrund des begrenzten Verständnisses darüber, wie Nahrungsträger die Pharmakokinetik und Bioverfügbarkeit von CBD beeinflussen, ist es nach wie vor schwierig, ein wirksames Transportsystem zu entwickeln, das sowohl eine angemessene Bioverfügbarkeit als auch die Sicherheit der Verbraucher gewährleistet. Daher ist ein umfassendes Verständnis der Verdauung von CBD-beladenen Nanosystemen entscheidend für die zuverlässige Entwicklung von Cannabis-Lebensmitteln.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verbesserung der oralen Bioverfügbarkeit von CBD entscheidend für die Optimierung seiner therapeutischen Wirkungen ist, insbesondere angesichts der steigenden Nachfrage nach bequemen und wirksamen CBD-Produkten. Durch innovative Ansätze wie lipidbasierte Transportsysteme wie NE und NLC sowie den Einsatz von Bioverstärkern wie Piperin machen wir erhebliche Fortschritte bei der Überwindung der Einschränkungen des traditionellen oralen Konsums. Während wir unsere präklinischen Studien fortsetzen, bieten unsere Erkenntnisse vielversprechende Perspektiven für die Entwicklung effizienterer und sicherer CBD-Produkte, die die Gesundheit und das Wohlbefinden einer breiten Verbraucherschicht verbessern können.
Referenzen:
1. Perucca y Bialer, 2020. 10.1007/s40263-020-00741-5
2. Vardanega et al., 2024. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.138295
3. Vardanega et al., 2024. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114498
