Therapeutic and toxicological aspects of the use of cannabis and cannabinoids in medicine

AbstractThe legalization of cannabis products for recreational and/or medical use means that our society is now clearly more open to its diffusion. Thus, it is particularly important for people to understand what is known about both the adverse health effects and the potential therapeutic benefits linked to cannabis. The evaluation of the benefit vs adverse effect of cannabis use is generally referred to its recreational use; however, medicinal cannabis is now authorized in several countries, and therefore, it has become a public safety issue. In this article, the acute and long-lasting consequences of recreational cannabis use as well as the therapeutic vs toxicological effect of medicinal cannabis will be summarized.Graphic abstrac

The phytocannabinoid, Δ(9) -tetrahydrocannabivarin, can act through 5-HT1 A receptors to produce antipsychotic effects

Funded by: •GW Pharmaceuticals Acknowledgements: The authors wish to thank Mrs Lesley Stevenson for technical support and Dr John Raymond, Dr Keith Parker and Dr Ethan Russo for providing human 5-HT1A CHO cells. This research was supported by a grant from GW Pharmaceuticals to M. G. C. and R. G. P.Peer reviewedPostprin

Reversible Disruption of Pre-Pulse Inhibition in Hypomorphic-Inducible and Reversible CB1-/- Mice

Although several genes are implicated in the pathogenesis of schizophrenia, in animal models for such a severe mental illness only some aspects of the pathology can be represented (endophenotypes). Genetically modified mice are currently being used to obtain or characterize such endophenotypes. Since its cloning and characterization CB1 receptor has increasingly become of significant physiological, pharmacological and clinical interest. Recently, its involvement in schizophrenia has been reported. Among the different approaches employed, gene targeting permits to study the multiple roles of the endocannabinoid system using knockout (-/-) mice represent a powerful model but with some limitations due to compensation. To overcome such a limitation, we have generated an inducible and reversible tet-off dependent tissue-specific CB1-/- mice where the CB1R is re-expressed exclusively in the forebrain at a hypomorphic level due to a mutation (IRh-CB1-/-) only in absence of doxycycline (Dox). In such mice, under Dox+ or vehicle, as well as in wild-type (WT) and CB1-/-, two endophenotypes motor activity (increased in animal models of schizophrenia) and pre-pulse inhibition (PPI) of startle reflex (disrupted in schizophrenia) were analyzed. Both CB1-/- and IRh-CB1-/- showed increased motor activity when compared to WT animals. The PPI response, unaltered in WT and CB1-/- animals, was on the contrary highly and significantly disrupted only in Dox+ IRh-CB1-/- mice. Such a response was easily reverted after either withdrawal from Dox or haloperidol treatment. This is the first Inducible and Reversible CB1-/- mice model to be described in the literature. It is noteworthy that the PPI disruption is not present either in classical full CB1-/- mice or following acute administration of rimonabant. Such a hypomorphic model may provide a new tool for additional in vivo and in vitro studies of the physiological and pathological roles of cannabinoid system in schizophrenia and in other psychiatric disorders

Effetti comportamentali, biochimici e molecolari indotti dalla somministrazione acuta e cronica di cannabinoidi endogeni ed esogeni nel ratto

La ricerca si propone di approfondire sia il ruolo svolto dal recettore CB1 nei diversi effetti centrali della cannabis, (mediante la strategia degli antisenso, l'aspetto comportamentale e molecolare quale il recettore, sistema di trasduzione e secondi messaggeri) sia si caratterizzare la sindrome astinenziale scatenata in animali tolleranti ai cannabinoidi endogeni ed esogeni utilizzando anche in questo caso sia l'analisi comportamentale che quella cellulare molecolar

Ruolo della via Ras-ERK nella dipendenza ai cannabinoidi

in un recente lavoro Valjent e collaboratori (Valjent E. et al. 2001 Eur. J. Neurosci. 14, 342-352) hanno dimostrato che la somministrazione di THC nel topo induce una transiente attivazione di ERK localizzata nello striato dorsale e nel nucleo accumbens. Tale effetto \ue8 strettamente dipendente dall\u2019attivazione del recettore CB1 come evidenziato dalla sua sensibilit\ue0 all\u2019antagonista selettivo SR141716A. Inoltre il THC induce la fosforilazione del fattore di trascrizione Elk-1, il quale rappresenta il maggior target nucleare di ERK e tale effetto risulta bloccato dalla somministrazione in vivo del composto SL327, un inibitore specifico delle MAPK/ERK kinasi. Queste prime evidenze sperimentali suggeriscono un ruolo importante per la via di MAP/ERK kinasi nella mediazione degli effetti dei cannabinoidi, ma nulla al momento \ue8 conosciuto sul ruolo di tale cammino nei processi di esposizione a lungo termine alla droga. Scopo principale del progetto della presente unit\ue0 operativa \ue8 quello di indagare il ruolo della via Ras-ERK kinasi nei fenomeni di tolleranza, dipendenza fisica e sensitizzazione ai cannabinoidi. La possibilit\ue0 di eseguire studi su topi geneticamente modificati nella loro capacit\ue0 di attivare la via ras-ERK fornitici dall\u2019unit\ue0 coordinata dalla Prof.ssa Zippel, rappresenta un valido strumento per definire l\u2019importanza di tale cammino intracellulare. In particolare ci avvarremo di topi knock out per il gene ras-GRF1 che codifica per lo scambiatore deputato all\u2019attivazione delle proteine ras che a loro volta rappresentano l\u2019interruttore molecolare che porta all\u2019attivazione sequenziale dei membri appartenenti alla cascata della via MAP/ERK kinasi. Tale scambiatore \ue8 specificatamente attivato dai recettori accoppiati a G proteine a cui il recettore cannabico CB1 appartiene. Pi\uf9 dettagliatamente, il lavoro della presente unit\ue0 operativa sar\ue0 cos\uec sviluppato: 1) analisi dell\u2019effetto della somministrazione di dosi crescenti di THC e/o di CP-55,940 per via sottocutanea in topi ras-GRF1 knock out e wild type mediante valutazione di due classici effetti cannabici, quali l\u2019analgesia e la riduzione dell\u2019attivit\ue0 locomotoria, testati rispettivamente mediante il test del tail flick e l\u2019uso di una gabbia di attivit\ue0 locomotoria. 2) Studio della cinetica dello sviluppo della tolleranza agli effetti analgesici e di riduzione dell\u2019attivit\ue0 locomotoria dopo somministrazione ripetuta di THC e/o CP-55,940 in topi wild type e knock out. 3) valutazione della sindrome astinenziale precipitata mediante somministrazione dell\u2019antagonista del recettore cannabico centrale CB1 SR141716 in topi knock out e wild type trattati cronicamente con THC e/o CP-55,940. A tale scopo verr\ue0 utilizzato un protocollo di analisi comportamentale precedentemente messo a punto per la sindrome astinenziale da cannabinoidi (Aceto et al. J. Pharmacol. Exp. Ther. 278, 1290-1295, 1996). 4) valutazione della presenza del fenomeno della sensitizzazione comportamentale al THC e/o al CP-55,940 in topi knock out e wild type. A tale scopo topi trattati cronicamente con i cannabinoidi verranno riesposti ad una dose soglia di THC e/o CP-55,940 dopo un lungo intervallo di sospensione dalla droga stessa e sottoposti ad analisi comportamentale verificando la presenza di comportamenti specifici della sensitizzazione da cannabinoidi (stereotipie, attivit\ue0 esplorativa). 5) studio in topi wild type dell\u2019effetto della somministrazione in vivo di SL327, inibitore selettivo di MAPK/ERK kinasi sullo sviluppo delle sopracitate risposte acute e croniche ai cannabinoidi. 6) valutazione dell\u2019attivazione dei pi\uf9 comuni fattori di trascrizione correlati alla fosforilazione di ERK e/o attivati dal signalling del recettore cannabico nelle diverse aree cerebrali di topi knock out e wild type dopo trattamento acuto e cronico. In particolare i cervelli verranno rapidamente prelevati dagli animali trattati e le aree cerebrali dissezionate seguendo le coordinate stereotassiche dell\u2019atlante di Franklin and Paxinos ("The mouse brain in stereotaxic coordinates", New York, Academic Press,1996)al fine di preparare estratti nucleari in cui valutare l\u2019attivit\ue0 di fattori di trascrizione quali cfos, fos B, c-jun, Elk-1 e CREB. A tale scopo verranno impiegati kit ELISA disponibili commercialmente che utilizzano specifici anticorpi diretti contro la forma fosforilata (attivata) di tali fattori e identificabili mediante anticorpi secondari coniugati con perossidasi di rafano (HRP) che permette una reazione colorimetrica facilmente quantificabile tramite l\u2019uso di uno spettrofotometr

Neurobiologia dei composti cannabici: aspetti comportamentali e cellulari

Sebbene esistano precise caratterizzazioni strutturali e molecolari dei recettori cannabici presenti nel sistema nervoso centrale e la scoperta dei ligandi endogeni per tali recettori (anandamidi) faccia supporre l\u2019esistenza di un nuovo sistema neurochimico, la definizione della sua funzione e delle sue relazioni con altri sistemi, nonch\ue8 gli eventi cellulari ed intracellulari legati alla sua attivazione cronica sono ancora da definire chiaramente. La presente ricerca si propone di approfondire mediante test comportamentali il ruolo del sistema cannabico nei complessi circuiti neuronali che stanno alla base dei comportamenti motivazionali siano essi di gratificazione e/o di aversione; di estendere ulteriormente l\u2019analisi dei meccanismi cellulari che stanno alla base della tolleranza e dipendenza ai cannabinoidi e, da ultimo, di esaminare sia a livello comportamentale che cellulare l\u2019esistenza di una interazione tra i cannabinoidi e gli oppioidi, con particolare attenzione ai trattamenti cronici. -------------------------------------------------------------------------------

Stdio della funzionalit\ue0 e della trasduzione del segnale del recettore cannabico CB1 in diversi modelli sperimentali di schizofrenia

Sulla base degli interessanti ma ancora confusi risultati presenti in letteratura riguardo la relazione tra il sistema cannabico e la schizofrenia, scopo del presente studio \ue8 quello di investigare il ruolo del recettore cannabico centrale CB1 e della trasduzione del segnale ad esso associata in differenti modelli sperimentali di schizofrenia. In particolare si utilizzeranno il modello di "isolamento sociale" post-svezzamento nel ratto, modello che analizza le conseguenze a lungo termine dello stress sullo sviluppo cerebrale e sulle risposte comportamentali nel ratto adulto, ed un modello farmacologico basato su iniezioni acute e/o ripetute di un antagonista non competitivo del recettore NMDA, quale la fenciclidina (PCP). Infine dettagliati studi strutturali e ultrastrutturali hanno rilevato che i cervelli provenienti da pazienti schizofrenici mostrano anomalie nello sviluppo neuronale che potrebbero almeno in parte essere spiegate da alterazioni dei fattori neurotrofici sia a livello proteico che genico. Pertanto, poich\ue9 l'attivazione del recettore CB1 potrebbe modulare la sintesi delle neurotrofine attraverso la cascata dell'AMP ciclico e/o quella di ERK, sar\ue0 interessante verificare se nel sistema nervoso centrale di ratti isolati compaiano alterazioni nella famiglia NGF (come NGF e BDNF) che potrebbero essere correlate con comportamenti di tipo schizofrenico. Allo stesso modo, l'autosomministrazione di cannabinoidi potrebbe produrre cambiamenti in questi fattori che potrebbero rendere i ratti pi\uf9 vulnerabili alla schizofrenia

Ruolo emergente del sistema degli endocannabinoidi nelle malattie neuropsichiatriche

Il sistema degli endocannabinoidi (ECS) \ue8 un sistema neuromodulatorio di recente scoperta costituito da recettori (CB1, CB2), dai loro ligandi endogeni (endocannabinoidi (eCB), i principali anandamide, AEA, e 2-arachidonoilglicerolo, 2-AG) e dalle proteine che ne regolano la sintesi, il trasporto e la degradazione. Tra le linee di ricerca pi\uf9 promettenti alcune suggeriscono che l'ECS sia coinvolto nella eziopatogenesi di disordini neuropsichiatrici ancora privi di una terapia efficace, quali la malattia di Alzheimer (AD), la sclerosi multipla (MS), la schizofrenia, i deficit cognitivi associati a fobie e al disturbo post-traumatico da stress (PTSD), la depressione ed i disturbi dell'alimentazione. Rilevante in questo contesto \ue8 la recente dimostrazione che gli acidi grassi assunti con la dieta, in particolare gli acidi grassi polinsaturi (PUFA), sono in grado di modulare le concentrazioni degli eCB nel sistema nervoso centrale (Banni e Di Marzo, 2010), suggerendo la presenza di un interessante interazione tra specifici regimi alimentari e la funzionalit\ue0 dell'ECS. In accordo, Brown et al. (2010) hanno dimostrato che un derivato dall'acido docosaesanoico (DHA), un n-3 PUFA, la docosaesaenoil etanolamina (DHEA) lega ed attiva i recettori CB1 e CB2 , individuando cos\uec una classe di \u201cnuovi\u201d eCB derivati dagli n-3 PUFA. Una carenza di n-3 PUFA nella dieta pu\uf2 provocare disfunzioni nell'ECS, come un aumento dei livelli di 2-AG nel cervello di topo (Watanabe et al, 2003) e ad una desensitizzazione del recettore CB1 nella corteccia prefrontale di ratto (Lafourcade et al, 2011). Si apre quindi l'ipotesi dell'esistenza di un nuovo triangolo in cui l'alimentazione, l'ECS ed alcuni disordini del CNS sono collegati tra loro e l'equilibrio tra i vertici sembra essere fondamentale per il mantenimento del benessere e dell'omeostasi del cervello. Il primo scopo del presente progetto sar\ue0 quello di delineare un quadro dettagliato delle disfunzioni dell'ECS coinvolte nello sviluppo delle sopracitate patologie. Per ciascuna patologia verranno utilizzati modelli animali atti ad indurre il fenotipo comportamentale patologico e in specifiche aree cerebrali correlabili con il fenotipo considerato, si valuter\ue0 la presenza di alterazioni dell'ECS, comprese alterazioni a carico dei nuovi eCB. In caso di riscontro positivo, verr\ue0 testata l'efficacia di farmaci attivi sul ECS (agonisti, antagonisti, agonisti inversi , inibitori del metabolismo degli eCB) nel normalizzare sia l'aspetto comportamentale che l'alterazione ad essa associata. Per l'AD e la MS un importante valore aggiunto sar\ue0 la possibilit\ue0 di verificare nel plasma e/o nel liquido cerebrospinale di pazienti, la presenza di correlazione tra alterazioni a carico dell'ECS (in termini di attivit\ue0 enzimatica e/o espressione genica di specifici componenti), ed il rischio di sviluppare la patologia, la disabilit\ue0 ad essa correlata e il sottotipo clinico. Nuovi marcatori biologici all'interno dell'ECS utilizzabili come strumenti diagnostici potrebbero venir individuati. Il secondo obiettivo sar\ue0 quello di esplorare se specifici regimi alimentari in grado di alterare l'ECS sono di per s\ue8 possibili fattori di rischio per lo sviluppo delle patologie o, in alternativa, possono essere utilizzati come intervento preventivo. Negli animali verr\ue0 valutato l'effetto di diete carenti o arricchite in n-3 PUFA in paragone con una dieta isocalorica bilanciata in n-3/n-6 PUFA. Se non diversamente specificato, le diverse diete verranno somministrate alle madri durante la gestazione e l'allattamento e, dopo lo svezzamento, la progenie verr\ue0 nutrita con lo stesso regime dietetico della madre per mantenere lo stesso regime nutrizionale. Verr\ue0 indagata la capacit\ue0 dei diversi regimi alimentari di indurre alterazioni comportamentali patologiche e variazioni di specifici componenti dell'ECS ad esse correlabili. Il quadro cos\uec ottenuto permetter\ue0 di chiarire se appropriati regimi dietetici sono utili per prevenire l'insorgenza delle patologie esaminate o alleviarne i sintomi. In sintesi i due principali obbiettivi di questo progetto sono: a) chiarire il ruolo dell'ECS nello sviluppo di alcune delle pi\uf9 rilevanti patologie del CNS, stabilendo una correlazione tra alterazioni a carico di specifici componenti dell'ECS ed insorgenza delle stesse ;identificare nell'ECS possibili marcatori biologici utilizzabili per la diagnosi; proporre la modulazione farmacologica dell'ECS come nuovo target terapeutico. b) chiarire la rilevanza di un corretto contenuto di n-3 PUFA nella dieta per la prevenzione di patologie ed il mantenimento della corretta funzionalit\ue0 dell'ECS. Abbracciando il programma Horizon 2020, in cui la salute rappresenta uno degli obiettivi principali, questo progetto fornir\ue0 nuovi target terapeutici per la cura di patologie neuropsichiatriche e metter\ue0 in luce l'importanza di un corretto regime alimentare per il benessere e la prevenzione