CB1 Agonism Alters Addiction-Related Behaviors in Mice Lacking Mu or Delta Opioid Receptors

Opioids are powerful analgesics but the clinical utility of these compounds is reduced by aversive outcomes, including the development of affective and substance use disorders. Opioid systems do not function in isolation so understanding how these interact with other neuropharmacological systems could lead to novel therapeutics that minimize withdrawal, tolerance, and emotional dysregulation. The cannabinoid system is an obvious candidate as anatomical, pharmacological, and behavioral studies point to opioid-cannabinoid interactions in the mediation of these processes. The aim of our study is to uncover the role of specific cannabinoid and opioid receptors in addiction-related behaviors, specifically nociception, withdrawal, anxiety, and depression. To do so, we tested the effects of a selective CB1 agonist, arachidonyl-2-chloroethylamide (ACEA), on mouse behavior in tail immersion, naloxone-precipitated withdrawal, light-dark, and splash tests. We examined cannabinoid-opioid interactions in these tests by comparing responses of wildtype (WT) mice to mutant lines lacking either Mu or Delta opioid receptors. ACEA, both acute or repeated injections, had no effect on nociceptive thresholds in WT or Mu knockout (KO) mice suggesting that analgesic properties of CB1 agonists may be restricted to chronic pain conditions. The opioid antagonist, naloxone, induced similar levels of withdrawal in all three genotypes following ACEA treatment, confirming an opioidergic contribution to cannabinoid withdrawal. Anxiety-like responses in the light-dark test were similar across WT and KO lines; neither acute nor repeated ACEA injections modified this behavior. Similarly, administration of the Delta opioid receptor antagonist, naltrindole, alone or in combination with ACEA, did not alter responses of WT mice in the light-dark test. Thus, there may be a dissociation in the effect of pharmacological blockade vs. genetic deletion of Delta opioid receptors on anxiety-like behavior in mice. Finally, our study revealed a biphasic effect of ACEA on depressive-like behavior in the splash test, with a prodepressive state induced by acute exposure, followed by a shift to an anti-depressive state with repeated injections. The initial pro-depressive effect of ACEA was absent in Mu KO mice. In sum, our findings confirm interactions between opioid and cannabinoid systems in withdrawal and reveal reduced depressive-like symptoms with repeated CB1 receptor activation

Le récepteur opioïde Mu et les interactions entre systèmes opioïde et cannabinoïde dans les effets nociceptifs et addictogènes de la morphine

The opioid system controls pain and reward, and the Mu opioid receptor plays a central role in these effects. In the first part of the thesis, we showed that Mu receptor is also involved in the development of hyperalgesia induced by chronic opiate exposure. In the second part of the thesis, we studied the impact of opioid and cannabinoid interactions on effects associated to chronic morphine administration. We explored the effects of a pretreatment with a CB1 cannabinoid receptor selective agonist, arachidonyl-2-chloroethylamide (ACEA), on morphine-associated nociceptive, withdrawal, reward and naturalistic behaviors. To complete this behavioral study, we performed transcriptional and functional analyses to identify the neuroadaptative processes involved. Our study demonstrates that dual activation of CB1 and Mu receptors has a beneficial effect on behavioral parameters related to addiction, pointing to potential usefulness of combining both medications for therapeutic interventions.Le système opioïde contrôle la douleur et la récompense, et le récepteur opioïde mu est la cible moléculaire de l’analgésie et de la dépendance aux opiacés. Dans la première partie de la thèse, nous avons montré que ce récepteur est également nécessaire au développement de l’hyperalgie se développant lors d’une administration chronique de morphine. Dans la seconde partie de thèse, nous avons étudié l’impact des interactions entre systèmes opioïde et cannabinoïde sur les effets associés à l’administration chronique de morphine. Nous avons exploré les effets d’un prétraitement avec un agoniste sélectif du récepteur cannabinoïde CB1, l’arachidonyl-2-chloroethylamide (ACEA) sur le développement de réponses nociceptives morphiniques, le sevrage, la récompense et des comportements naturels. L’étude comportementale a été complétée par des analyses transcriptionnelles et fonctionnelles afin d’identifier les processus neuroadaptatifs mis en jeu. Nos travaux montrent que l’activation des récepteurs CB1 et Mu présentent des effets bénéfiques sur les paramètres comportementaux associés à l’addiction, suggérant un intérêt thérapeutique potentiel à associer ces composés en clinique

The Mu opioid receptor and the interactions with the opioid and cannabinoid systems in morphine induced nociception and addiction

Le système opioïde contrôle la douleur et la récompense, et le récepteur opioïde mu est la cible moléculaire de l’analgésie et de la dépendance aux opiacés. Dans la première partie de la thèse, nous avons montré que ce récepteur est également nécessaire au développement de l’hyperalgie se développant lors d’une administration chronique de morphine. Dans la seconde partie de thèse, nous avons étudié l’impact des interactions entre systèmes opioïde et cannabinoïde sur les effets associés à l’administration chronique de morphine. Nous avons exploré les effets d’un prétraitement avec un agoniste sélectif du récepteur cannabinoïde CB1, l’arachidonyl-2-chloroethylamide (ACEA) sur le développement de réponses nociceptives morphiniques, le sevrage, la récompense et des comportements naturels. L’étude comportementale a été complétée par des analyses transcriptionnelles et fonctionnelles afin d’identifier les processus neuroadaptatifs mis en jeu. Nos travaux montrent que l’activation des récepteurs CB1 et Mu présentent des effets bénéfiques sur les paramètres comportementaux associés à l’addiction, suggérant un intérêt thérapeutique potentiel à associer ces composés en clinique.The opioid system controls pain and reward, and the Mu opioid receptor plays a central role in these effects. In the first part of the thesis, we showed that Mu receptor is also involved in the development of hyperalgesia induced by chronic opiate exposure. In the second part of the thesis, we studied the impact of opioid and cannabinoid interactions on effects associated to chronic morphine administration. We explored the effects of a pretreatment with a CB1 cannabinoid receptor selective agonist, arachidonyl-2-chloroethylamide (ACEA), on morphine-associated nociceptive, withdrawal, reward and naturalistic behaviors. To complete this behavioral study, we performed transcriptional and functional analyses to identify the neuroadaptative processes involved. Our study demonstrates that dual activation of CB1 and Mu receptors has a beneficial effect on behavioral parameters related to addiction, pointing to potential usefulness of combining both medications for therapeutic interventions

The Mu opioid receptor and the interactions with the opioid and cannabinoid systems in morphine induced nociception and addiction

Le système opioïde contrôle la douleur et la récompense, et le récepteur opioïde mu est la cible moléculaire de l’analgésie et de la dépendance aux opiacés. Dans la première partie de la thèse, nous avons montré que ce récepteur est également nécessaire au développement de l’hyperalgie se développant lors d’une administration chronique de morphine. Dans la seconde partie de thèse, nous avons étudié l’impact des interactions entre systèmes opioïde et cannabinoïde sur les effets associés à l’administration chronique de morphine. Nous avons exploré les effets d’un prétraitement avec un agoniste sélectif du récepteur cannabinoïde CB1, l’arachidonyl-2-chloroethylamide (ACEA) sur le développement de réponses nociceptives morphiniques, le sevrage, la récompense et des comportements naturels. L’étude comportementale a été complétée par des analyses transcriptionnelles et fonctionnelles afin d’identifier les processus neuroadaptatifs mis en jeu. Nos travaux montrent que l’activation des récepteurs CB1 et Mu présentent des effets bénéfiques sur les paramètres comportementaux associés à l’addiction, suggérant un intérêt thérapeutique potentiel à associer ces composés en clinique.The opioid system controls pain and reward, and the Mu opioid receptor plays a central role in these effects. In the first part of the thesis, we showed that Mu receptor is also involved in the development of hyperalgesia induced by chronic opiate exposure. In the second part of the thesis, we studied the impact of opioid and cannabinoid interactions on effects associated to chronic morphine administration. We explored the effects of a pretreatment with a CB1 cannabinoid receptor selective agonist, arachidonyl-2-chloroethylamide (ACEA), on morphine-associated nociceptive, withdrawal, reward and naturalistic behaviors. To complete this behavioral study, we performed transcriptional and functional analyses to identify the neuroadaptative processes involved. Our study demonstrates that dual activation of CB1 and Mu receptors has a beneficial effect on behavioral parameters related to addiction, pointing to potential usefulness of combining both medications for therapeutic interventions

Deletion of mu opioid receptors reduces palatable solution intake in a mouse model of binge eating

International audienc

Morphine-induced hyperalgesia involves mu opioid receptors and the metabolite morphine-3-glucuronide

Abstract Opiates are potent analgesics but their clinical use is limited by side effects including analgesic tolerance and opioid-induced hyperalgesia (OIH). The Opiates produce analgesia and other adverse effects through activation of the mu opioid receptor (MOR) encoded by the Oprm1 gene. However, MOR and morphine metabolism involvement in OIH have been little explored. Hence, we examined MOR contribution to OIH by comparing morphine-induced hyperalgesia in wild type (WT) and MOR knockout (KO) mice. We found that repeated morphine administration led to analgesic tolerance and hyperalgesia in WT mice but not in MOR KO mice. The absence of OIH in MOR KO mice was found in both sexes, in two KO global mutant lines, and for mechanical, heat and cold pain modalities. In addition, the morphine metabolite morphine-3beta-D-glucuronide (M3G) elicited hyperalgesia in WT but not in MOR KO animals, as well as in both MOR flox and MOR-Nav1.8 sensory neuron conditional KO mice. M3G displayed significant binding to MOR and G-protein activation when using membranes from MOR-transfected cells or WT mice but not from MOR KO mice. Collectively our results show that MOR is involved in hyperalgesia induced by chronic morphine and its metabolite M3G