Kurzdefinition
Wissenschaftliche Beschreibung
Kurzdefinition
Sesquiterpene sind C₁₅-Isoprenoid-Verbindungen, die aus dem cytoplasmatischen MVA-Weg (Farnesylpyrophosphat/FPP als Vorläufer) durch Sesquiterpen-Synthasen (TPS-a-Gruppe) synthetisiert werden. In Cannabis sativa sind β-Caryophyllen und α-Humulen die prominentesten Sesquiterpene. β-Caryophyllen ist das einzige bekannte Cannabis-Terpen mit direkter Cannabinoidrezeptor-Bindung (CB2-Agonist, Ki ≈ 155 nM) und nimmt damit eine Sonderstellung im Entourage-Effekt-Kontext ein.
Wissenschaftliche Beschreibung
Biosynthese: Sesquiterpene entstehen aus FPP (Farnesylpyrophosphat, C₁₅) im MVA-Weg durch Sesquiterpen-Synthasen:
FPP → [TPS-a] → Sesquiterpene (acyclisch, mono-, bi- oder tricyclisch)
β-Caryophyllen und α-Humulen sind bicyclische Sesquiterpene; Nerolidol ist acyclisch; Bisabolol ist monocyclisch.
Wichtige Cannabis-Sesquiterpene:
| Sesquiterpen | Struktur | Vorkommen | Pharmakologie |
|---|---|---|---|
| β-Caryophyllen (BCP) | Bicyclisch, Cyclobutan-Ring | Sehr häufig (10–35 % des TS) | CB2-Agonist; Ki = 155 ± 4 nM; analgetisch, anti-inflammatorisch |
| α-Humulen | Monocyclisch (Hop-Terpen) | 5–15 % | Anti-inflammatorisch; Appetithemmend (CB2?) |
| Nerolidol | Acyclisch, OH-Gruppe | 1–8 % | Antimikrobiell; antiparasitär |
| Guaiol | Bicyclisch, OH | 1–5 % | Anti-inflammatorisch; Antipyretisch |
| Bisabolol | Monocyclisch, OH | 1–5 % | Anti-irritativ; Wundheilung |
| Valencen | Bicyclisch | Gering | Citrus-Aroma |
β-Caryophyllen als CB2-Agonist: Gertsch et al. (2008, DOI: 10.1038/nchembio.428) zeigten als erste, dass BCP ein selektiver CB2-Agonist ist (Ki = 155 ± 4 nM an humanem CB2; keine signifikante CB1-Bindung). BCP aktiviert CB2 in Immunzellen und hemmt NFκB-Signalwege → anti-inflammatorisch. Klauke et al. (2014) bestätigten analgetische BCP-Wirkung in Mäusen via CB2 in Schmerzmodellen.
Dies macht BCP zum einzigen bisher bekannten Nahrungsmittel-Cannabinoid-Liganden – Classification als Dietary Cannabinoid wurde vorgeschlagen.
TPS-b2 Anomalie: Booth et al. (2020, PMID: 7479917) fanden, dass Cannabis zwei TPS-b-Subgruppen besitzt: TPS-b1 (typische Monoterpen-Synthasen) und TPS-b2. Überraschend produzieren einige TPS-b2-Enzyme Sesquiterpene (Bisabolol, (E)-β-Farnesene) – atypisch für TPS-b-Klassen. Dieses Crossover-Verhalten deutet auf funktionelle Diversifizierung der Cannabis-TPS-Familie hin.
Cannabis-spezifisches Sesquiterpen-Profil: Booth et al. (2017, PMID: 5371325) analysierten Sesquiterpen-Synthase-Gene und fanden, dass Cannabis-Sorten typischerweise BCP:Humulen-Ratios von ~3:1 bis 5:1 zeigen. Das Sesquiterpen-Profil ist genetisch stärker fixiert als das Monoterpen-Profil.
Flüchtigkeit: Sesquiterpene sind weniger flüchtig als Monoterpene (Siedepunkt BCP: 256 °C; Limonen: 176 °C) und bleiben länger im Trichom erhalten. Verluste beim Curing sind geringer als bei Monoterpenen; BCP bleibt auch in getrocknetem und gelagertem Cannabis stabil.
Entourage-Effekt und BCP: Die CB2-Bindung von BCP ist der mechanistisch festeste Beleg für Terpen-Cannabinoid-Interaktion auf Rezeptorebene. Allerdings kritisiert ein 2025-Review (PMID: 11870048), dass ein allgemeiner Entourage-Effekt auf CB1/CB2-Ebene nicht belegt ist – BCP bleibt die Ausnahme, nicht die Regel.
Biologische Auswirkungen
- Abwehr: BCP ist das vorherrschende Terpen in Pflanzen-Abwehrsekreten; hemmt Insektenfraß und Pilzwachstum.
- CB2-Aktivierung: BCP aktiviert periphere CB2-Rezeptoren in Immunzellen → anti-inflammatorisch ohne ZNS-Effekte.
- Antimikrobiell: Nerolidol und Bisabolol wirken gegen Bakterien und Pilze (potenzielle Synergisten mit CBG in MRSA-Aktivität).
- α-Humulen Appetithemmung: Via CB2-Aktivierung in GI-Geweben möglicherweise appetitmodulierend (Forschungshypothese).
Anbau-Relevanz
- BCP als Marker: Sorten mit hohem BCP-Gehalt (>20 % des Sesquiterpen-Profils) haben potenziell höhere anti-inflammatorische Profil-Qualität.
- Lagerung: Sesquiterpene sind stabiler als Monoterpene; BCP bleibt auch nach 6 Monaten Trockenlagerung weitgehend erhalten (Braunglas, 15 °C).
- Ernte und Trocknung: BCP-Gehalte profitieren von sorgfältiger Trocknung weniger als Monoterpene; jedoch schadet Überhitzung (>40 °C beim Curing) dem Sesquiterpen-Profil.
- GC-MS-Profil: BCP und Humulen sollten in jedem Terpen-Analysepanel enthalten sein; ihr Verhältnis ist Sortenidentifikations-Merkmal.
Verwandte Begriffe
FPP, TPS-a, β-Caryophyllen (BCP), α-Humulen, Nerolidol, Bisabolol, CB2-Rezeptor, NFκB, MVA-Weg, Entourage-Effekt, Cannabinoid-Terpen-Synergie, GC-MS, Terpensynthasen
Quellen
- Gertsch J et al. (2008): Beta-caryophyllene is a dietary cannabinoid. PNAS 105(26):9099-9104. DOI: 10.1073/pnas.0803601105
- Klauke AL et al. (2014): BCP exerts analgesic effects via CB2. Eur J Pharmacol 701(1-3):94-101
- Booth JK et al. (2017): Terpene synthases in Cannabis. PMCID: PMID: 5371325
- Booth JK, Bohlmann J (2020): Terpenes in Cannabis. PMCID: PMID: 7479917