Identifikace a relativní kvantifikace biologicky aktivních látek v různých genotypech léčebného konopí (Cannabis sativa L.)

Bc. Natálie Javůrková

Master's thesis

Identification and relative quantification of biologically active substances in different genotypes of medical cannabis (Cannabis sativa L.)

Anotácia:

Konopí pro léčebné účely (dále jen „konopí“) je v České republice stále žhavě diskutovaným tématem. Ačkoliv je od dubna roku 2013 pěstování a užívání konopí pro léčebné účely povoleno. Naskytuje se zde velké množství otázek, pochybností a nepříjemných mýtů, které zastiňují pravý přínos rostliny. Konopí jako samostatný druh bylo domestikováno před tisíci lety (6000 př.n.l. v Číně) a jedná se o jednu z nejstarších pěstovaných plodin, pěstována nejen pro své léčebné účinky, hospodářské využití jako přadná plodina, ale také ve výživě a potravinářství. Konopí poskytuje člověku široké spektrum využití. V první části literární rešerše je popsána základní charakteristika a klasifikace konopí, dále historie a legislativa aktuální k roku 2022. V druhé části jsou popsány typické bioaktivní látky (dále jen ,,BAL“) a jejich synergie. V poslední části rešerše jsou blíže popsány konopné produkty a instrumentální metody. Hlavním cílem této práce bylo identifikovat co nejvíce BAL v různých genotypech konopí, za účelem selekce mateřských rostlin unikátních svým složením pro budoucí pěstování na Fakultě agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů České zemědělské univerzity na dalších 5 let. Pro tento výzkum byly použity následující genotypy – Nordle, Cannatonic, CBD Caramel, Jack Skellington, Jacks Cleaner, Nurse Jackie, Shaman, Blueberry, CBG Force, Tangie, Forbidden Fruit. Usušená květenství jednotlivých genotypů byla homogenizována a následně byl proveden screening jednotlivých terpenoidních látek pomocí plynové chromatografie s hmotnostním spektrometrem. Pro stanovení kanabinoidů a jejich kyselin byla použita metoda vysoce účinné kapalinové chromatografie – tandemové hmotnostní spektrometrie. Z extraktů byl zjištěn procentický podíl kvantifikovaných primárních kanabinoidů: CBC, CBD, CBG a THC. Na základě výsledků byly mezi sebou jednotlivé genotypy porovnány a pojmenovány dle převažujícího kanabinoidu. U většiny genotypu, pojmenované jako tetrahydrokanabinolové typy, převažovalo THC. Nejvyšší obsah THC (± 18,650 %) v extraktu byl detekován u genotypu Nurse Jackie 4. Kanabidiolovým typem byly pojmenovány genotypy CBD Caramel a Cannatonic 2. CBG Force je jednoznačným kanabigerolovým typem s nejvyšším obsahem CBG (± 11,088 %). Analytickou separační metodou bylo identifikováno více než 40 terpenových látek, nejvíce zastoupenými terpeny nad byly: α-pinen, β-myrcen, D-limonen a karyofylen. Dalšími identifikovanými byly: β-pinen, β-ocimen, β-farnesen, humulen, selina-3,7(11)-diene, guaiol, 10-epi-γ-eudesmol a fytol. Dle dominantních terpenů byly jednotlivé odrůdy rozřazeny do čtyř skupin: pineno-myrcenový typ, myrcenový typ, myrceno-karyofylenový typ a karyofylenový typ. Díky získaným výsledkům se podařilo rozšířit spektrum jednotlivých genotypů unikátních svým složením BAL pro budoucí experimenty na ČZU. Vzhledem k nedostatku relevantních studií, popisujíc synergický efekt bioaktivních látek konopí, je zapotřebí se tímto podpůrným mechanismem podrobněji zabývat, nadále konopí zkoumat kvůli svému širokému léčebnému působení, aby bylo možné vybrat adekvátní uniformní chemotypy se specifickými léčebnými účinky pro danou léčbu. Na závěr je důležitě brát na vědomí, že ačkoliv má konopí řadu příznivých účinků, není to neškodný lék. Jak říká Lumír Ondřej Hanuš, cituji: ,,Konopí neléčí vždy, neléčí každého, neléčí každou nemoc a neléčí každé stadium nemoci.“

Abstract:

Cannabis for medicinal purposes (hereinafter "cannabis") is still a hotly debated topic in the Czech Republic. Although the cultivation and use of cannabis for medicinal purposes has been allowed since April 2013. There are many questions, doubts and unpleasant myths that overshadow the true benefits of the plant. Cannabis as a distinct species was domesticated thousands of years ago (6000 BC in China) and it is one of the oldest cultivated crops, cultivated not only for its medicinal benefits, economic use as a fibre crop, but also in nutrition and food. Cannabis provides a wide range of uses for humans. The first part of the literature review describes the basic characteristics and classification of cannabis, as well as the history and legislation current as of 2022. In the second part, the typical bioactive substances (hereinafter referred to as "BAL") and their synergies are described. In the last part of the review, cannabis products and instrumental methods are described in more detail. The main goal of this work was to identify as many BALs as possible in different genotypes of cannabis, and select mother plants with their unique composition of BALs for future cultivation at the Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources of the Czech University of Life Sciences ("CULS") for the next 5 years. The following genotypes were used for this research - Nordle, Cannatonic, CBD Caramel, Jack Skellington, Jacks Cleaner, Nurse Jackie, Shaman, Blueberry, CBG Force, Tangie, Forbidden Fruit. The dried inflorescences of each genotype were homogenized and subsequently screened for individual terpenoid compounds using gas chromatography with mass spectrometry. High performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry was used for the determination of cannabinoids and their acids. The percentage of quantified primary cannabinoids CBC, CBD, CBG and THC was determined from the extracts. Based on the results, the individual genotypes were compared with each other and named according to the predominant cannabinoid. For most genotypes, named as tetrahydrocannabinol types, THC was predominant. The highest THC content (± 18.650 %) in the extract was detected in the Nurse Jackie 4 genotype. The cannabidiol type genotypes were named CBD Caramel and Cannatonic 2. CBG Force is the clear cannabigerol type with the highest CBG content (± 11.088 %). More than 40 terpenes were identified by analytical separation method, the most abundant terpenes above were: α-pinene, β-myrcene, D-limonene and caryophyllene. Others identified were: β-pinene, β-ocimene, β-farnesene, humulene, selina-3,7(11)-diene, guaiol, 10-epi-γ-eudesmol and phytol. According to the dominant terpenes, the varieties were classified into four groups: pinene-myrcene type, myrcene type, myrcene-caryophyllene type and caryophyllene type. Thanks to the results obtained, it was possible to extend the spectrum of individual genotypes unique in their BAL composition for future experiments at the CULS. Due to the lack of relevant studies describing the synergistic effect of cannabis bioactive compounds, it is necessary to investigate this supporting mechanism in more detail, to continue to study cannabis for its broad therapeutic action, in order to select adequate uniform chemotypes with specific therapeutic effects for a given treatment. Finally, it is important to note that although cannabis has many beneficial effects, it is not a harmless drug. As Lumír Ondřej Hanuš says, and I quote: "Cannabis does not always cure everyone, it does not cure every disease, and it does not cure every stage of disease."

Kľúčové slová

genotyp, kanabinoidy, terpenoidy, chromatografie, léčebné konopí

Keywords

medical cannabis, genotype, cannabinoids, terpenoids, chromatography

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 4. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Ing. Anežka Janatová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products