blurred cannabis background
Cover skewed lines

Hoe wordt cannabidiol aangemaakt in hennep?

Cannabidiol in hennep

De hoeveelheid cannabidiol (CBD) of tetrahydrocannabinol (THC) die een cannabisproduct bevat is van vitaal belang, zowel om gezondheids- als wettelijke redenen. Opdat producenten van CBD-olie een product kunnen leveren dat veel Cannabidiol (CBD) bevat en slechts sporen van THC, moeten ze er zeker van zijn dat ze de cannabisplanten met goede CBD-genen kiezen. In dit artikel onderzoeken we wat dat precies inhoudt. Dat doen we door op zoek te gaan naar de oorsprong van CBD en THC en hoe ze gevormd worden.

hennepolie op rotsen

Hennep of cannabis?

Er is geen verschil tussen hennep en de cannabisplant, het is gewoon een term die naar bepaalde cannabissoorten verwijst. Hennepplanten zijn simpelweg cannabissoorten die erg lage concentraties THC produceren, en daardoor in veel landen legaal geteeld kunnen worden. Door de lage concentraties THC (tetrahydrocannabinol) in hennep bevat de plant hoge concentraties van andere cannabinoïden zoals CBD (cannabidiol) en CBDa (Cannabidiolzuur). Daardoor heeft de plant fantastische geneeskrachtige eigenschappen.

wietveld
nieuwe hennepplant

Het belang van goede genen

De genetica van een cannabisplant is erg belangrijk voor wettelijke en productiedoeleinden. Omdat hennepkwekers ervoor moeten zorgen dat de THC-concentraties in de plant laag blijven, is het essentieel dat ze de genetische soorten goed bewaken en planten met goede genen voor CBDa-synthase kweken. Daarom moeten producenten van CBD (cannabidiol) er ook voor zorgen dat ze botanische grondstoffen met goede genetica voor hun CBD- (cannabidiol) en CBDa-productie kopen of kweken, en ‘slechte’ genetica voor THCa en THC-productie. Zo is er een erg lage kans op contaminatie van hun CBD-producten (cannabidiol) met THC (zodat psychoactieve bijwerkingen voorkomen worden).

Maar waarom bevat een plant ofwel veel THC ofwel veel CBD?

Het hangt allemaal af van de genen die bepalen of de cannabisplant de psychoactieve molecule THC zal produceren of niet. Deze genen beslissen welke enzymen tot expressie gebracht zullen worden en of actieve vormen van het enzym tot expressie gebracht zijn. Het integrale enzym dat de productie van CBDa (Cannabidiolzuur) regelt heet CBDa synthase. Het is het sleutelstuk van de plant dat de magische molecule CBDa creëert, die uiteindelijk in CBD (cannabidiol) omgezet wordt.  

De precursor van CBDa (Cannabidiolzuur) is CBGa (Cannabigerolzuur). CBGa (Cannabigerolzuur) wordt gevormd door een reactie tussen de precursoren geranyl pyrofosfaat en olivetolzuur, gekatalyseerd door het enzym CBGa (Cannabigerolzuur) synthase. CBDa (Cannabidiolzuur) synthase neemt dan een proton weg van de terminale methylgroep van CBGa (Cannabigerolzuur).  

Nadat het proton geëlimineerd is, vindt er een stereoselectieve (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17544411) ringsluiting plaats, waarbij CBDa (Cannabidiolzuur) gemaakt wordt. In 'chemietaal' heet deze reactie een stereospecifieke oxidatieve cyclisatie van de geranylgroep van CBGa (Cannabigerolzuur). CBDa synthase lijkt erg op het enzym THCa (Tetrahydrocannabinolzuur) synthase (83.9% identiek in een 544-aminozuuroverlap), wat de productie van THCa uit CBGa katalyseert. In de reactie voor de productie van THCa (Tetrahydrocannabinolzuur) wordt een proton weggehaald uit de hydroxylgroep van het substraat.

Enkel een verschil in een klein aantal aminozuurresidu's moduleert de andere omringende molecules. Interessant genoeg toont de gelijkenis in de enzymen CBDa synthase en THCa (Tetrahydrocannabinolzuur) synthase aan dat ze beide van een gemeenschappelijke voorvader afstammen, en een gelijkaardig enzym is ook aanwezig in de Humulus genus (hop),  een ander lid van de Cannabidaceae. Deze reacties komen voor in de trichomen (plantenharen), die vooral in de bloemen van de planten veel voorkomen. Trichomen zijn de "cannabinoïde microfabrieken” van de cannabisplant. De twee types trichomen die cannabinoïden produceren zijn de 'capitate sessile' en de 'capitate stalked' trichomen. De etherische oliën geproduceerd door deze trichomen (die de cannabinoïden en terpenen bevatten) zitten in het hars van de kop, omgeven door een wasachtig vlies.

hennepplant dichtbij

Wat is het verband tussen CBDa (Cannabidiolzuur) en THCa (Tetrahydrocannabinolzuur)?

In de cannabisplant zijn de genen die coderen voor CBDa synthase en THCa synthase codominant. De verhouding CBDa:THCa wordt dus in de trichomen bepaald door hoeveel van elk respectievelijk enzym tot expressie is gebracht, en de katalytische efficiëntie van de respectievelijke enzymen (hoe efficiënt die zijn in het transformeren van CBGa). De belangrijkste regulatoren zijn de enkel-nucleotide polymorfiën (SNPs) en de plek waar die gelokaliseerd zijn.  SNPs gesitueerd waar de genen coderen voor het actieve deel van de CBDa synthase kunnen leiden tot een verminderde efficiëntie van het enzym en de productie van CBDa beperken  (http://www.avensonline.org/wp-content/uploads/JFI-2330-0396-04-0029.pdf ).

Bij een vergelijking tussen het DNA van hennep (hoog in CBDa) en 'straatcannabis' (hoog in THCa) bleek dat het DNA van straatcannabis veel SNPs in de coderende sequentie voor  CBDa synthase had. De coderende sequentie voor CBDa synthase in het DNA van hennep daarentegen had erg weinig SNPs. Daardoor produceert hennep erg weinig THCa, en producten op basis van hennep zijn dus niet psychoactief! 

cannabis genoom