Cannabinoid CB2 Receptor Potentiates Obesity-Associated Inflammation, Insulin Resistance and Hepatic Steatosis

BACKGROUND: Obesity-associated inflammation is of critical importance in the development of insulin resistance and non-alcoholic fatty liver disease. Since the cannabinoid receptor CB2 regulates innate immunity, the aim of the present study was to investigate its role in obesity-induced inflammation, insulin resistance and fatty liver. METHODOLOGY: Murine obesity models included genetically leptin-deficient ob/ob mice and wild type (WT) mice fed a high fat diet (HFD), that were compared to their lean counterparts. Animals were treated with pharmacological modulators of CB2 receptors. Experiments were also performed in mice knock-out for CB2 receptors (Cnr2 -/-). PRINCIPAL FINDINGS: In both HFD-fed WT mice and ob/ob mice, Cnr2 expression underwent a marked induction in the stromal vascular fraction of epididymal adipose tissue that correlated with increased fat inflammation. Treatment with the CB2 agonist JWH-133 potentiated adipose tissue inflammation in HFD-fed WT mice. Moreover, cultured fat pads isolated from ob/ob mice displayed increased Tnf and Ccl2 expression upon exposure to JWH-133. In keeping, genetic or pharmacological inactivation of CB2 receptors decreased adipose tissue macrophage infiltration associated with obesity, and reduced inductions of Tnf and Ccl2 expressions. In the liver of obese mice, Cnr2 mRNA was only weakly induced, and CB2 receptors moderately contributed to liver inflammation. HFD-induced insulin resistance increased in response to JWH-133 and reduced in Cnr2 -/- mice. Finally, HFD-induced hepatic steatosis was enhanced in WT mice treated with JWH-133 and blunted in Cnr2 -/- mice. CONCLUSION/SIGNIFICANCE: These data unravel a previously unrecognized contribution of CB2 receptors to obesity-associated inflammation, insulin resistance and non-alcoholic fatty liver disease, and suggest that CB2 receptor antagonists may open a new therapeutic approach for the management of obesity-associated metabolic disorder

Mise en évidence de deux nouvelles fonctions du système endocannabinoïde dans la physiopathologie de la stéatose hépatique : propriétés stéatogènes du récepteur CB2 et profibrogéniques du récepteur CB1

Les cannabinoïdes présents dans la marijuana agissent par l’intermédiaire de deux récepteurs, CB1 et CB2, qui sont également activés par des molécules endogènes, les endocannabinoïdes. Les récepteurs CB1, majoritairement exprimés dans le cerveau, relaient les effets psychoactifs du cannabis, mais exercent également de nombreux effets périphériques. Les récepteurs CB2 prédominent dans les cellules du système immunitaire et interviennent notamment dans la régulation de la réponse immune et inflammatoire. Il apparaît aujourd’hui que le système endocannabinoïde joue un rôle crucial au cours des maladies du foie. En effet, le récepteur CB1 participe au développement de l’hypertension portale et de la cardiomyopathie cirrhotique, deux complications de la cirrhose. Il possède des propriétés stéatogènes associées à l’obésité et à la consommation excessive d’alcool. Le récepteur CB2 quant à lui possède des propriétés antifibrogéniques et protège de l’ischémie reperfusion. L’obésité est associée à une réponse inflammatoire qui joue un rôle déterminant dans l’insulino-résistance et la stéatopathie métabolique. Des travaux récents ont montré que le système cannabinoïde favorise le développement de la stéatose par l’intermédiaire des récepteurs CB1. Les récepteurs CB2 interviennent dans la régulation de la réponse immune et inflammatoire. Dans la première partie de ce travail, nous avons donc étudié le rôle des récepteurs CB2 dans le développement de l’obésité, de l’insulino résistance et de la stéatopathie métabolique à l’aide de souris sauvages et invalidées pour le récepteur CB2. Nous avons observé que les souris invalidées pour le récepteur CB2 soumises à un régime hyperlipidique ont une prise de poids significativement plus faible que les souris sauvages consécutivement à une augmentation de l’excrétion fécales des lipides et de l’oxydation des acides gras. Les souris obèses invalidées pour le récepteur CB2 sont plus sensibles à l’insuline et développent une stéatose réduite par rapport aux souris sauvages. Les souris sauvages développent une inflammation importante dans le tissu adipeux viscéral. En revanche, l’induction des cytokines proinflammatoires est significativement plus faible chez les souris CB2-/- exposées au régime hyper lipidique ou chez des souris sauvages obèses traitées avec l’AM630 un antagoniste du récepteur CB2. À l’inverse, l’activation des récepteurs CB2 par un agoniste sélectif conduit à une augmentation de la production de TNFα et de CCL2 dans des explants de tissu adipeux isolés de souris obèses sauvages. Ces résultats constituent la première mise en évidence du rôle des récepteurs CB2 dans le développement de l’obésité, de l’insulino résistance et de la stéatose. Le mécanisme mis en jeu implique probablement un effet proinflammatoire des récepteurs CB2 dans le tissu adipeux. La fibrose est la complication commune de toutes les maladies chroniques du foie et conduit à la cirrhose et à ses complications sévères. Nous avons observé que l’expression de récepteur CB1 est induite dans les zones de fibrose au cours de la cirrhose chez l’homme, notamment dans les cellules fibrogéniques du foie, alors qu’il est peu exprimé dans le foie humain normal. Ces résultats nous ont conduit à évaluer le rôle du récepteur CB1 dans la progression de la fibrose, en étudiant les conséquences de son invalidation génétique et pharmacologique dans trois modèles expérimentaux de physiopathogénie différente, l’administration chronique de tétrachlorure de carbone ou de thioacétamide, ou la ligature de la voie biliaire principale. Dans ces trois modèles, nous avons démontré que l’administration per os d’un antagoniste du récepteur CB1, le rimonabant prévient la fibrogenèse. L’étude des mécanismes impliqués dans les effets antifibrogéniques du rimonabant a révélé que la molécule diminue l’accumulation des cellules fibrogéniques du foie en inhibant leur prolifération. Ces résultats mettent en évidence les propriétés profibrogénique du récepteur CB1 et suggèrent que l’utilisation d’antagonistes du récepteur CB1 pourrait constituer une approche intéressante du traitement de la fibrose.Résumé anglais manquan

Mise en évidence de deux nouvelles fonctions du système endocannabinoïde dans la physiopathologie de la stéatose hépatique (propriétés stéatogènes du récepteur CB2 et profibrogéniques du récepteur CB1)

Les cannabinoïdes présents dans la marijuana agissent par l intermédiaire de deux récepteurs, CB1 et CB2, qui sont également activés par des molécules endogènes, les endocannabinoïdes. Les récepteurs CB1, majoritairement exprimés dans le cerveau, relaient les effets psychoactifs du cannabis, mais exercent également de nombreux effets périphériques. Les récepteurs CB2 prédominent dans les cellules du système immunitaire et interviennent notamment dans la régulation de la réponse immune et inflammatoire. Il apparaît aujourd hui que le système endocannabinoïde joue un rôle crucial au cours des maladies du foie. En effet, le récepteur CB1 participe au développement de l hypertension portale et de la cardiomyopathie cirrhotique, deux complications de la cirrhose. Il possède des propriétés stéatogènes associées à l obésité et à la consommation excessive d alcool. Le récepteur CB2 quant à lui possède des propriétés antifibrogéniques et protège de l ischémie reperfusion. L obésité est associée à une réponse inflammatoire qui joue un rôle déterminant dans l insulino-résistance et la stéatopathie métabolique. Des travaux récents ont montré que le système cannabinoïde favorise le développement de la stéatose par l intermédiaire des récepteurs CB1. Les récepteurs CB2 interviennent dans la régulation de la réponse immune et inflammatoire. Dans la première partie de ce travail, nous avons donc étudié le rôle des récepteurs CB2 dans le développement de l obésité, de l insulino résistance et de la stéatopathie métabolique à l aide de souris sauvages et invalidées pour le récepteur CB2. Nous avons observé que les souris invalidées pour le récepteur CB2 soumises à un régime hyperlipidique ont une prise de poids significativement plus faible que les souris sauvages consécutivement à une augmentation de l excrétion fécales des lipides et de l oxydation des acides gras. Les souris obèses invalidées pour le récepteur CB2 sont plus sensibles à l insuline et développent une stéatose réduite par rapport aux souris sauvages. Les souris sauvages développent une inflammation importante dans le tissu adipeux viscéral. En revanche, l induction des cytokines proinflammatoires est significativement plus faible chez les souris CB2-/- exposées au régime hyper lipidique ou chez des souris sauvages obèses traitées avec l AM630 un antagoniste du récepteur CB2. À l inverse, l activation des récepteurs CB2 par un agoniste sélectif conduit à une augmentation de la production de TNFa et de CCL2 dans des explants de tissu adipeux isolés de souris obèses sauvages. Ces résultats constituent la première mise en évidence du rôle des récepteurs CB2 dans le développement de l obésité, de l insulino résistance et de la stéatose. Le mécanisme mis en jeu implique probablement un effet proinflammatoire des récepteurs CB2 dans le tissu adipeux. La fibrose est la complication commune de toutes les maladies chroniques du foie et conduit à la cirrhose et à ses complications sévères. Nous avons observé que l expression de récepteur CB1 est induite dans les zones de fibrose au cours de la cirrhose chez l homme, notamment dans les cellules fibrogéniques du foie, alors qu il est peu exprimé dans le foie humain normal. Ces résultats nous ont conduit à évaluer le rôle du récepteur CB1 dans la progression de la fibrose, en étudiant les conséquences de son invalidation génétique et pharmacologique dans trois modèles expérimentaux de physiopathogénie différente, l administration chronique de tétrachlorure de carbone ou de thioacétamide, ou la ligature de la voie biliaire principale. Dans ces trois modèles, nous avons démontré que l administration per os d un antagoniste du récepteur CB1, le rimonabant prévient la fibrogenèse. L étude des mécanismes impliqués dans les effets antifibrogéniques du rimonabant a révélé que la molécule diminue l accumulation des cellules fibrogéniques du foie en inhibant leur prolifération. Ces résultats mettent en évidence les propriétés profibrogénique du récepteur CB1 et suggèrent que l utilisation d antagonistes du récepteur CB1 pourrait constituer une approche intéressante du traitement de la fibrose.Résumé anglais manquantPARIS-EST-Université (770839901) / SudocSudocFranceF

: Cannabinoïdes et hépatopathies chroniques

(1er paragraphe) Le cannabis (marijuana, Cannabis sativa) est utilisé depuis l'antiquité comme substance psychoactive récréative, mais également en médecine traditionnelle pour ses effets orexigènes et antalgiques (1, 2). Le principal composé actif du cannabis, le Δ9–tetrahydrocannabinol (THC) n'a cependant a été isolé qu'en 1964. La compréhension des mécanismes d'action des phytocannabinoïdes a connu un essor considérable depuis les années quatre-vingt dix, avec le clonage de deux récepteurs spécifiques, CB1 et CB2, suivi de l'identification de ligands endogènes de ces récepteurs, les endocannabinoïdes. Ce système a depuis été progressivement impliqué dans de très nombreux processus physiopathologiques, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives thérapeutiques (1, 2). L'hépatologie n'est pas en reste, avec en l'espace de cinq ans, l'identification d'un rôle clef des cannabinoïdes dans la physiopathologie de l'hypertension portale, de la stéatose et de la fibrogenèse hépatique (3)

Nanomagnetism reveals the intracellular clustering of iron oxide nanoparticles in the organism

International audienceThere are very few methods to investigate how nanoparticles (NPs) are taken up and processed by cells in the organism in the short and long terms. We propose a nanomagnetism approach, in combination with electron microscopy, to document the magnetic outcome of iron oxide-based P904 NPs injected intravenously into mice. The NP superparamagnetic properties are shown to be modified by cell internalization, due to magnetic interactions between NPs sequestered within intracellular organelles. These modifications of magnetic behaviour are observed in vivo after NP uptake by resident macrophages in spleen and liver or by inflammatory macrophages in adipose tissue as well as in vitro in monocyte-derived macrophages. The dynamical magnetic response of cell-internalized NPs is theoretically and experimentally evidenced as a global signature of their local organization in the intracellular compartments. The clustering of NPs and their magnetism become dependent on the targeted organ, on the dose administrated and on the time elapsed since their injection. Nanomagnetism probes the intracellular clustering of iron-oxide NPs and sheds light on the impact of cellular metabolism on their magnetic responsivity

CB1 cannabinoid receptor antagonism: a new strategy for the treatment of liver fibrosis.

Hepatic fibrosis, the common response associated with chronic liver diseases, ultimately leads to cirrhosis, a major public health problem worldwide. We recently showed that activation of hepatic cannabinoid CB2 receptors limits progression of experimental liver fibrosis. We also found that during the course of chronic hepatitis C, daily cannabis use is an independent predictor of fibrosis progression. Overall, these results suggest that endocannabinoids may drive both CB2-mediated antifibrogenic effects and CB2-independent profibrogenic effects. Here we investigated whether activation of cannabinoid CB1 receptors (encoded by Cnr1) promotes progression of fibrosis. CB1 receptors were highly induced in human cirrhotic samples and in liver fibrogenic cells. Treatment with the CB1 receptor antagonist SR141716A decreased the wound-healing response to acute liver injury and inhibited progression of fibrosis in three models of chronic liver injury. We saw similar changes in Cnr1-/- mice as compared to wild-type mice. Genetic or pharmacological inactivation of CB1 receptors decreased fibrogenesis by lowering hepatic transforming growth factor (TGF)-beta1 and reducing accumulation of fibrogenic cells in the liver after apoptosis and growth inhibition of hepatic myofibroblasts. In conclusion, our study shows that CB1 receptor antagonists hold promise for the treatment of liver fibrosis.Journal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tinfo:eu-repo/semantics/publishe

Les antagonistes du récepteur CB1 des cannabinoïdes :une nouvelle approche pour le traitement de la fibrose hépatique.

Newsinfo:eu-repo/semantics/publishe

Beneficial paracrine effects of cannabinoid receptor 2 on liver injury and regeneration.

International audienceThe cannabinoid receptor 2 (CB2) plays a pleiotropic role in innate immunity and is a crucial mediator of liver disease. In this study, we investigated the impact of CB2 receptors on the regenerative process associated with liver injury. Following acute hepatitis induced by carbon tetrachloride (CCl(4)), CB2 was induced in the nonparenchymal cell fraction and remained undetectable in hepatocytes. Administration of CCl(4) to CB2(-/-) mice accelerated liver injury, as shown by increased alanine/aspartate aminotransferase levels and hepatocyte apoptosis, and delayed liver regeneration, as reflected by a retarded induction of hepatocyte proliferating cell nuclear antigen expression; proliferating cell nuclear antigen induction was also delayed in CB2(-/-) mice undergoing partial hepatectomy. Conversely, following treatment with the CB2 agonist JWH-133, CCl(4)-treated WT mice displayed reduced liver injury and accelerated liver regeneration. The CCl(4)-treated CB2(-/-) mice showed a decrease in inducible nitric oxide synthase and tumor necrosis factor-alpha expression, and administration of the nitric oxide donor moldomine (SIN-1) to these animals reduced hepatocyte apoptosis, without affecting liver regeneration. Impaired liver regeneration was consecutive to an interleukin-6 (IL-6)-mediated decrease in matrix metalloproteinase 2 (MMP-2) activity. Indeed, CCl(4)-treated CB2(-/-) mice displayed lower levels of hepatic IL-6 messenger RNA and increased MMP-2 activity. Administration of IL-6 to these mice decreased MMP-2 activity and improved liver regeneration, without affecting hepatocyte apoptosis. Accordingly, administration of the MMP inhibitor CTTHWGFTLC to CCl(4)-treated CB2(-/-) mice improved liver regeneration. Finally, in vitro studies demonstrated that incubation of hepatic myofibroblasts with JWH-133 increased tumor necrosis factor-alpha and IL-6 and decreased MMP-2 expressions. CONCLUSION: CB2 receptors reduce liver injury and promote liver regeneration following acute insult, via distinct paracrine mechanisms involving hepatic myofibroblasts. These results suggest that CB2 agonists display potent hepatoprotective properties, in addition to their antifibrogenic effects

The cannabinoid receptor type 2 promotes cardiac myocyte and fibroblast survival and protects against ischemia/reperfusion-induced cardiomyopathy.: CB2 in ischemic cardiomyopathy

International audiencePost-myocardial infarction (MI) heart failure is a major public health problem in Western countries and results from ischemia/reperfusion (IR)-induced cell death, remodeling, and contractile dysfunction. Ex vivo studies have demonstrated the cardioprotective anti-inflammatory effect of the cannabinoid type 2 (CB2) receptor agonists within hours after IR. Herein, we evaluated the in vivo effect of CB2 receptors on IR-induced cell death, fibrosis, and cardiac dysfunction and investigated the target role of cardiac myocytes and fibroblasts. The infarct size was increased 24 h after IR in CB2(-/-) vs. wild-type (WT) hearts and decreased when WT hearts were injected with the CB2 agonist JWH133 (3 mg/kg) at reperfusion. Compared with WT hearts, CB2(-/-) hearts showed widespread injury 3 d after IR, with enhanced apoptosis and remodeling affecting the remote myocardium. Finally, CB2(-/-) hearts exhibited exacerbated fibrosis, associated with left ventricular dysfunction 4 wk after IR, whereas their WT counterparts recovered normal function. Cardiac myocytes and fibroblasts isolated from CB2(-/-) hearts displayed a higher H(2)O(2)-induced death than WT cells, whereas 1 microM JWH133 triggered survival effects. Furthermore, H(2)O(2)-induced myofibroblast activation was increased in CB2(-/-) fibroblasts but decreased in 1 microM JWH133-treated WT fibroblasts, compared with that in WT cells. Therefore, CB2 receptor activation may protect against post-IR heart failure through direct inhibition of cardiac myocyte and fibroblast death and prevention of myofibroblast activation

Long term in vivo biotransformation of iron oxide nanoparticles

International audienceThe long term outcome of nanoparticles in the organism is one of the most important concerns raised by the development of nanotechnology and nanomedicine. Little is known on the way taken by cells to process and degrade nanoparticles over time. In this context, iron oxide superparamagnetic nanoparticles benefit from a privileged status, because they show a very good tolerance profile, allowing their clinical use for MRI diagnosis. It is generally assumed that the specialized metabolism which regulates iron in the organism can also handle iron oxide nanoparticles. However the biotransformation of iron oxide nanoparticles is still not elucidated. Here we propose a multiscale approach to study the fate of nanomagnets in the organism. Ferromagnetic resonance and SQUID magnetization measurements are used to quantify iron oxide nanoparticles and follow the evolution of their magnetic properties. A nanoscale structural analysis by electron microscopy complements the magnetic follow-up of nanoparticles injected to mice. We evidence the biotransformation of superparamagnetic maghemite nanoparticles into poorly-magnetic iron species probably stored into ferritin proteins over a period of three months. A putative mechanism is proposed for the biotransformation of iron-oxide nanoparticle