Covid-update CBD 

Kann Cannabidiol

Covid-19 günstig beeinflussen?

FotoS: ZVG

Experimentelle und erste klinische Ergebnisse sprechen dafür.

Die Sars-CoV-2-Pandemie persistiert; Infektionszahlen und Sterbefälle steigen weiter. Selbst bei einer Durchimp- fung der Bevölkerung wird das Virus nie mehr ganz verschwinden. Wirksame und gut verträgliche Behandlungen sind daher eine unverzichtbare Parallelstrategie. Wiederholt wurde auch eine mögliche Rolle von Cannabidiol (CBD) diskutiert; erste Beobachtungen an Covid-Patienten sind vielversprechend. Weiters legen zahlreiche präkli- nische Studien eine Wirksamkeit von CBD bei Sars-CoV-2-Infektionen nahe. CBD könnte bei zwei Prozessen wirk- sam sein: bei der Infektion der Wirtszelle durch das Coronavirus einerseits und beim Schutz von Zellen bzw. Orga- nen gegen Entzündungen andererseits („Zytokinsturm“).

CBD schützt Zellen vor Schäden durch Sars-CoV-2

Bekanntlich fungiert das Spike-Protein (S) des Virus als „Tor-Öffner“; mit ihm dockt sich das Virus an die Wirtszelle an. Der Angiotensin-Conver- ting-Enzym-2-Rezeptor (ACE2) ist dabei die wichtigste Bindungsstelle. Doch gibt es noch weitere „Co-Rezeptoren“, die Sars-CoV-2 benützen kann, wie die membrangebundene Transmembranprotease Serin Subtyp 2 (TMPRSS2), die mit ACE2 vergesellschaftet ist und speziell in Zellen des sekretorischen Epithels der Atemwege vorkommt(1). Kürzlich wurde gezeigt, dass verschiedene Cannabisextrakte mit einem hohen CBD-Ge- halt die Expression von ACE2- und TMPRSS2-Rezeptoren in verschiede- nen menschlichen Zellmodellen herunterregulieren und damit auch Ein- trittsmöglichkeiten für das Virus reduzieren(2).

Einmal in der Zelle, beginnt das Virus, die Maschinerie des Wirts zur Transkription und Replikation zu nutzen. Durch den dadurch verursach- ten Stress wird das „Glucose-Regulated Protein 78“ (GRP78) vermehrt gebildet und an die Zelloberfläche transportiert, wo es von Coronaviren als weiterer Co-Rezeptor benutzt wird(3,4). In einem Cd-induzierten Neu- rotoxizitätsmodell konnte bereits eine niedrige Konzentration von CBD (1 mcM) den GRP78-Anstieg und zellulären Stress verhindern(5). Damit ver- ringert CBD auch die Verfügbarkeit von GPR78 als Cofaktor für ein Ando- cken von Viren. Ferner induziert der oxidative Stress ein weiteres Protein, die Hämoxygenase 1 (HO1), ein zytoprotektives Enzym, dessen Synthe- se indirekt durch CBD gesteigert wird. HO1 spielt bei der Vorbeugung von Entzündungen der Gefäße bzw. des Gefäßendothels eine entschei- dende Rolle. Geht die Entzündung zurück, normalisieren sich Entzün- dungsparameter wie CRP, aber auch Ferritin(6). Werden die Zellen ge- schützt, gehen auch erhöhte Blutspiegel von Laktatdehydrogenase (LDH) zurück, wie an einer kleinen Zahl von Covid-Patienten gezeigt wer- den konnte(7). LDH ist ein Marker für Zellschäden. Bereits relativ niedri- ge Konzentrationen von 1 bis 10 mcM CBD wirken zytoprotektiv.

Schließlich besitzt Sars-CoV-2 ein virusspezifisches Enzym, Sars-CoV-2 Mpro, das zur Aktivierung der Virus-eigenen Proteine essenziell ist(8).

CBD kann dieses Enzym nicht nur blockieren, son- dern war sogar wirksamer als vier andere Phyto-Can- nabinoide und wirksamer als die bekannten Medika- mente Lopinavir, Chloroquin und Remdesivir(9).

Ein weiteres Peptid, das möglicherweise gleich meh- rere wichtige Rollen spielt, ist Apelin; es interferiert mit ACE2. Apelin ist ein nahezu allgegenwärtiges entzün- dungshemmendes Peptid, dessen Konzentration aber bei einer Infektion abnimmt(10). In einem Infektions- modell konnte jedoch eine therapeutisch relevante Dosis von CBD die Apelin-Spiegel nahezu normalisie- ren. Parallel dazu besserten sich auch die Symptome eines akuten respiratorischen Distress-Syndroms (ARDS).

CBD kann somit in vielfacher Weise die Zelle schüt- zen und könnte den Infektionsprozess bereits in einer frühen Phase eindämmen. CBD ist zytoprotektiv, redu- ziert oxidativen Zellstress verursacht durch „reactive oxygen species“ (ROS) und schützt vor dem Cytokin- Release-Syndrom (Zytokin-Sturm), einerseits durch Bildung von zytoprotektiven Proteinen und anderer- seits durch Hemmung der Synthese proinflammatori- scher Zytokine wie IL-6 und TNFα.


CBD reduziert die Entzündung und schützt Organe

Der weitere Infektionsverlauf lässt sich in der Reihenfolge des Auftretens der Symptome in etwa verfolgen: zuerst Einbußen bei Geruch und/oder Geschmack, über den Riechnerv mögliches Vordringen in das Gehirn (Rhinenzephalon), über den Mund Vordringen in den Gastrointestinaltrakt (Appetitlosigkeit, Übelkeit, Durchfall), über Rachen und Bronchien (Husten) Vordringen in die Lunge (Thoraxschmerz, Atemnot, Hypoxie), Weiter- verbreitung über das Blutgefäßsystem (Endotheliitis) in andere Organe wie Herz und Niere.

Die entzündungshemmenden, immunmodulierenden Eigenschaften von CBD sind schon lange bekannt und wurden in zahllosen Modellen ge- zeigt(11). CBD reduziert Entzündungen der Atmungsorgane und schützt vor einem akutem Atemnotsyndrom (ARDS), wie an einem Tiermodell ge- zeigt wurde. Dabei wurde die Bildung von proinflammatorischen Zytokinen reduziert und die klinischen Symptome eines ARDS gebessert(12, 13). In anderen Modellen konnte gezeigt werden, dass CBD eine durch Lipopolysaccharid induzierte akute Lungenentzündung reduziert(14, 15). Ein durch Ovalbumin induziertes allergisches Asthma und Entzündungsprozesse konnte CBD ebenfalls reduzieren(16,17).

Sars-CoV-2 zeigt wie erwähnt auch neurotrope Eigenschaften, wobei in weiterer Folge Schlaganfälle und Enzephalopathien auftreten können. Auch werden, nach überstandener Krankheit vermehrt anhaltende Symptome wie Kurzatmigkeit,

Muskelschmerzen, Abgeschlagenheit, Schlafstörungen, Konzentrationsschwierigkeiten, Erinnerungs- und kognitive Einbußen berichtet. CBD zeigte in mehreren Tiermodellen eine Reduktion der Neuroinflammation, darunter in einem viralen Modell der multiplen Sklerose(18) und in einer Vielzahl von Hypoxie-/Ischämie-Modellen. Auch schützt CBD vor einer durch Hypoxie/Ischämie verursachten Myelinisierungsstörung(19). Dies ist insofern bedeutsam, als eine Lungenentzündung die Sauerstoffversorgung der Organe inklusive des Gehirns reduziert und vice versa eine Schädigung des Atemzentrums im Gehirn die Lungenfunktion beeinträchtigt. Darüber hinaus konnte CBD in einer Reihe verschiedenster Kardiomyopathie-Mo- delle einschließlich Ischämie/Reperfusionsarrhythmien, Myokardinfarkt, Autoimmunmyokarditis oder diabetischer Kardiomyopathie, kardiale Schä- den bzw. Komplikationen mildern(20, 21).


Zusammenfassend

CBD reduziert wahrscheinlich eine Infektion der Wirtszelle und kann Organe gegen Entzündungen schützen. Reinstes CBD, zusammen mit einer Standardbehandlung, scheint pathologische Laborwerte von Covid-Patienten in einem deutlich höheren Prozentsatz zu normalisieren als eine Stan- dardbehandlung ohne CBD. Dies würde mit den erwähnten präklinischen Beobachtungen in Einklang stehen.

Mögliche Auswirkungen von

Sars-CoV-2 auf den Menschen


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Literatur:

1) Stopsack, K. H. et al. TMPRSS2 and COVID-19: Serendipity or opportunity for intervention? Cancer Discov. 10, 1–4. (2020).

2) Wang, B. et al. In search of preventative strategies: Novel anti- inflammatory high-CBD Cannabis sativa extracts modulate ACE2 expression in COVID-19 gateway tissues. Aging 12, 22425-22444. (2020).

3) Rangel, H. R. et al. SARS-CoV-2 host tropism: An in silico analysis of the main cellular factors. Virus Research 289, 198154. (2020).

4) Ibrahim, I. et al. 2020 COVID-19 spike-host cell receptor GRP78 binding site prediction. Journal of Infection 80, 554–562. (2020).

5) Branca, J.J.V. et al. Cannabidiol protects dopaminergic neuronal cells from cadmium. Int. J. Environ. Res. Public Health 16, 4420. (2019).

6) Schwartz, M., et al. Up-regulation of heme oxygenase-1 expression and inhibition of disease-associated features by cannabidiol in vascular smooth muscle cells. Onco- target 9, 34595-34616. (2018).

7) Likar R, et al. Experimental studies and first retrospective clinical data suggest a possible benefit of cannabidiol in COVID-19. (in preparation).

8) Raj, V. et al. Assessment of antiviral potencies of cannabinoids against SARS-CoV-2 using computational and in vitro approaches. Int. J. Biol. Macromol. 168, 474-485. (2021).

9) Bank, S. et al. In-silico analysis of potential interaction of drugs and the SARS-CoV-2 spike protein. Research Square rs.3.rs-30401/v1. (2020).

10) Chen, L. et al. The ACE2/Apelin signaling, microRNAs, and hypertension. Int. J. Hypertension Article ID 896861, (2015).

11) Nichols, J.M. & Kaplan, B. L. F. Immune responses regulated by cannabidiol. Cannabis Cannabinoid Res. 5, 12-31. (2020).

12) Khodadadi, H. et al. Cannabidiol modulates cytokine storm in acute respiratory distress syndrome induced by simulated viral infection using synthetic RNA. Cannabis and Cannabinoid Research 5, 197-201. (2020).

13) Salles, E. L. et al. Cannabidiol (CBD) modulation of apelin in acute respiratory distress syndrome. J. Cell Mol. Med. 24, 12869-12872. (2020).

14) Ribeiro, A. et al. Cannabidiol, a non-psychotropic plant-derived cannabinoid, decreases inflammation in a murine model of acute lung injury: Role for the adenosine A2A receptor. Eur. J. Pharmacol. 678, 78-85. (2012).

15) Ribeiro, A. et al. Cannabidiol improves lung function and inflammation in mice submitted to LPS-induced acute lung injury. Immunopharmacol. Immunotoxicol. 37, 35-41. (2015).

16) Vuolo, F. et al. Evaluation of serum cytokines levels and the role of cannabidiol treatment in animal model of asthma. Mediators of Inflammation Article ID 538670, 5 pages. (2015).

17) Vuolo, F. et al. Cannabidiol reduces airway inflammation and fibrosis in experimental allergic asthma. Eur. J. Pharmacol. 843, 251–259. (2019).

18) Mecha, M. et al. Cannabidiol provides long-lasting protection against the deleterious effects of inflammation in a viral model of multiple sclerosis: a role for A2A recep- tors. Neurobiol Dis 59, 141-150. (2013).

19) Ceprian M. et al. Cannabidiol administration prevents hypoxia-ischemia-induced hypomyelination in newborn rats. Front. Pharmacol. 10:1131. (2019).

20) Kicman, A. & Toczek, M. The effects of cannabidiol, a non-intoxicating compound of cannabis, on the cardiovascular system in health and disease. Int. J. Mol. Sci. 21, 6740; 49 pages. (2020).

21) Garza-Cervantes, J., et al. Therapeutic applications of cannabinoids in cardiomyopathy and heart failure. Oxidative Medicine and Cellular Longevity Article ID 4587024. 17 pages. (2020).