Exceptionally potent inhibitors of fatty acid amide hydrolase: The enzyme responsible for degradation of endogenous oleamide and anandamide

The development of exceptionally potent inhibitors of fatty acid amide hydrolase (FAAH), the enzyme responsible for the degradation of oleamide (an endogenous sleep-inducing lipid), and anandamide (an endogenous ligand for cannabinoid receptors) is detailed. The inhibitors may serve as useful tools to clarify the role of endogenous oleamide and anandamide and may prove to be useful therapeutic agents for the treatment of sleep disorders or pain. The combination of several features—an optimal C12–C8 chain length, π-unsaturation introduction at the corresponding arachidonoyl Δ8,9/Δ11,12 and oleoyl Δ9,10 location, and an α-keto N4 oxazolopyridine with incorporation of a second weakly basic nitrogen provided FAAH inhibitors with Kis that drop below 200 pM and are 102–103 times more potent than the corresponding trifluoromethyl ketones.

Analgesic Effects of Fatty Acid Amide Hydrolase Inhibition in a Rat Model of Neuropathic Pain

Cannabinoid-based medicines have therapeutic potential for the treatment of pain. Augmentation of levels of endocannabinoids with inhibitors of fatty acid amide hydrolase (FAAH) is analgesic in models of acute and inflammatory pain states. The aim of this study was to determine whether local inhibition of FAAH alters nociceptive responses of spinal neurons in the spinal nerve ligation model of neuropathic pain. Electrophysiological studies were performed 14-18 days after spinal nerve ligation or sham surgery, and the effects of the FAAHinhibitor cyclohexylcarbamic acid 3-carbamoyl biphenyl-3-yl ester (URB597) on mechanically evoked responses of spinal neurons and levels of endocannabinoids were determined. Intraplantar URB597 (25 _g in 50 _l) significantly ( p _ 0.01) attenuated mechanically evoked responses of spinal neurons in sham-operated rats. Effects of URB597 were blocked by the cannabinoid 1 receptor (CB1 ) antagonist AM251 [N-1-(2,4-dichlorophenyl)-5-(4-iodophenyl)-4-methyl-N-1-piperidinyl-1H-pyrazole-3-carboxamide] (30_g in50_l) and the opioid receptor antagonist naloxone. URB597 treatment increased levels of anandamide, 2-arachidonyl glycerol, and oleoyl ethanolamide in the ipsilateral hindpaw of shamoperated rats. Intraplantar URB597 (25 _g in 50 _l) did not, however, alter mechanically evoked responses of spinal neurons in spinal nerve ligated (SNL) rats or hindpaw levels of endocannabinoids. Intraplantar injection of a higher dose of URB597 (100 _g in 50 _l) significantly ( p_0.05) attenuated evoked responses of spinal neurons in SNL rats but did not alter hindpaw levels of endocannabinoids. Spinal administration of URB597 attenuated evoked responses of spinal neurons and elevated levels of endocannabinoids in shamoperated and SNL rats. These data suggest that peripheral FAAH activity may be altered or that alternative pathways of metabolism have greater importance in SNL rats.

Probing acid-amide intermolecular hydrogen bonding by NMR spectroscopy and DFT calculations

Benzene carboxylic acids and Benzamide act as their self-complement in molecular recognition to form inter-molecular hydrogen bonded dimers between amide and carboxylic acid groups, which have been investigated by H-1, C-13 and N-15 NMR spectroscopy. Extensive NMR studies using diffusion ordered spectroscopy (DOSY), variable temperature 1D, 2D NMR, established the formation of heterodimers of benzamide with benzoic acid, salicylic acid and phenyl acetic acid in deuterated chloroform solution. Association constants for the complex formation in the solution state have been determined. The results are ascertained by X-ray diffraction in the solid state. Intermolecular interactions in solution and in solid state were found to be similar. The structural parameters obtained by X-ray diffraction studies are compared with those obtained by DFT calculations. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Immunomodulatory lipids in plants: plant fatty acid amides and the human endocannabinoid system

Since the discovery that endogenous lipid mediators show similar cannabimimetic effects as phytocannabinoids from CANNABIS SATIVA, our knowledge about the endocannabinoid system has rapidly expanded. Today, endocannabinoid action is known to be involved in various diseases, including inflammation and pain. As a consequence, the G-protein coupled cannabinoid receptors, endocannabinoid transport, as well as endocannabinoid metabolizing enzymes represent targets to block or enhance cannabinoid receptor-mediated signalling for therapeutic intervention. Based on the finding that certain endocannabinoid-like fatty acid N-alkylamides from purple coneflower ( ECHINACEA spp.) potently activate CB2 cannabinoid receptors we have focused our interest on plant fatty acid amides (FAAs) and their overall cannabinomodulatory effects. Certain FAAs are also able to partially inhibit the action of fatty acid amide hydrolase (FAAH), which controls the breakdown of endocannabinoids. Intriguingly, plants lack CB receptors and do not synthesize endocannabinoids, but express FAAH homologues capable of metabolizing plant endogenous N-acylethanolamines (NAEs). While the site of action of these NAEs in plants is unknown, endogenous NAEs and arachidonic acid glycerols in animals interact with distinct physiological lipid receptors, including cannabinoid receptors. There is increasing evidence that also plant FAAs other than NAEs can pharmacologically modulate the action of these endogenous lipid signals. The interference of plant FAAs with the animal endocannabinoid system could thus be a fortunate evolutionary cross point with yet unexplored therapeutic potential.

Expression et localisation du système endocannabinoïde dans la rétine du singe

Les effets de la marijuana, un médicament utilisé par l’homme depuis des millénaires, sur le système visuel sont peu connus. Une meilleure connaissance de la distribution du système endocannabinoïde (eCB) de la rétine pourrait expliquer comment cette drogue affecte la vision. Cette étude vise à caractériser la distribution du récepteur cannabinoïde CB1 (CB1R) et de l’enzyme de dégradation FAAH (“fatty acid amide hydrolase”) des ligands du CB1R dans la rétine du singe Vert (Chlorocebus sabaeus). De plus, elle vise à déterminer quelles sous-populations cellulaires de la rétine expriment ces composantes. La plupart des études à ce jour ont été conduites surtout sur les rongeurs et peu de travaux ont été réalisés chez le singe. Notre étude vient donc combler cette carence. Par le biais de méthodes immunohistochimiques, nous avons investigué la localisation du CB1R et de l’enzyme FAAH à différentes excentricités rétiniennes, de la fovéa centralis vers la périphérie. Nos résultats, en accord avec notre hypothèse de travail, démontrent que CB1R et FAAH sont exprimés à travers toute la rétine mais avec, cependant, des différences notoires. Au niveau de la couche des photorécepteurs, CB1R est exprimé préférentiellement dans les cônes et ce patron d’expression suit la distribution des photorécepteurs centre-périphérie. De plus, CB1R se retrouve surtout dans les pédicules des cônes de la couche plexiforme externe. CB1R et FAAH sont abondants dans les cellules bipolaires tant au centre qu’en périphérie. Le soma et l’axone des cellules ganglionnaires expriment aussi CB1R et FAAH. Ces données suggèrent que le système eCB est présent à travers toute la rétine du primate et pourrait expliquer les perturbations visuelles entrainées par la marijuana, telles la photosensibilité et la vision des couleurs.

Rôle et implication du système cannabinoïde dans la modulation périphérique de la douleur inflammatoire et neuropathique

Les dérivés de l’opium (opioïdes) et du cannabis (cannabinoïdes) présentent de nombreuses propriétés intéressantes. Suite à l’identification de leurs récepteurs respectifs, diverses stratégies pharmacologiques ont tenté d’exploiter leurs propriétés analgésiques. Le clonage des récepteurs cannabinoïdes CB1 et CB2 a favorisé la découverte de composés endogènes pour ces récepteurs, les endocannabinoïdes, dont les deux plus étudiés sont l’anandamide et le 2-arachidonyl glycérol (2-AG). Cette découverte a également mené à l’identification d’enzymes qui catalysent l’inactivation de ces cannabinoïdes endogènes : une amidohydrolase des acides gras ou FAAH ainsi qu’une monoacylglycérol lipase ou MAGL. Le système cannabinoïde endogène est régulé à la hausse dans une variété de processus pathologiques, tels que les douleurs inflammatoire et neuropathique. Cette augmentation est habituellement interprétée comme une réaction physiologique visant à rétablir l’homéostasie et elle a notamment été observée en périphérie. Les endocannabinoïdes semblent donc agir de façon spécifique à des moments clés dans certains tissus ciblés afin de minimiser les conséquences reliées au déclenchement de ces douleurs. Cette observation est très intéressante d’un point de vue thérapeutique puisqu’elle suggère la possibilité de cibler les enzymes de dégradation des endocannabinoïdes dans le but d’augmenter leurs concentrations locales et d’ainsi prolonger leur action neuromodulatrice. En périphérie, l’activation des récepteurs cannabinoïdes induit des effets antinociceptifs bénéfiques tout en minimisant les effets indésirables souvent associés à leur activation centrale. Nous avons orienté nos travaux vers la modulation périphérique de ce système endogène à l’aide d’inhibiteurs des enzymes de dégradation des endocannabinoïdes afin d’évaluer leur potentiel thérapeutique et d’élucider les mécanismes d’action qui sous-tendent leurs effets dans des modèles animaux de douleurs inflammatoire et neuropathique. Nous avons démontré que cette approche permet de soulager les symptômes associés à ces deux types de douleurs, et ce via les récepteurs CB1 et CB2. Les systèmes cannabinoïde et opioïde présentent des similitudes, dont des localisations similaires le long des voies de la douleur, des mécanismes d’action relayés par des récepteurs couplés aux protéines G et des propriétés pharmacologiques communes telles que l’analgésie. Le système opioïde est impliqué dans les effets antinociceptifs induits par les cannabinoïdes. À l’inverse, le rôle joué par le système cannabinoïde dans ceux induits par la morphine demeure incertain. Nous avons démontré que les effets antinociceptifs périphériques et spinaux produits par la morphine sont diminués chez les souris génétiquement modifiées chez lesquelles l’expression des récepteurs CB1 ou CB2 a été éliminée, laissant supposer un rôle pour ces récepteurs dans les effets de la morphine. Nous avons de plus démontré que la diminution de l'analgésie produite par la morphine dans ces souris n'est pas causée par un dysfonctionnement des récepteurs opioïdes mu (MOP) ni par une régulation à la baisse de ces récepteurs. Nos résultats confirment l'existence d'interactions fonctionnelles entre les systèmes cannabinoïde et opioïde au niveau périphérique et spinal. Ces observations sont prometteuses d’un point de vue thérapeutique puisqu’une modulation périphérique ciblée des niveaux d’endocannabinoïdes et d’opioïdes endogènes permettrait de produire des effets analgésiques bénéfiques potentiellement synergiques tout en minimisant les effets indésirables associés à l’activation centrale de ces systèmes.

Le système endocannabinoïde dans la rétine du singe : expression, localisation et fonctions

Le cannabis produit de nombreux effets psychologiques et physiologiques sur le corps humain. Les molécules contenues dans cette plante, désignées comme « phytocannabinoïdes », activent un système endogène qu’on appelle le système endocannabinoïde (eCB). Les effets de la consommation de cannabis sur la vision ont déjà été décrits sans cependant de formulation sur les mécanismes sous-jacents. Ces résultats comportementaux suggèrent, malgré tout, la présence de ce système eCB dans le système visuel, et particulièrement dans la rétine. Cette thèse vise donc à caractériser l’expression, la localisation et le rôle du système eCB dans la rétine du singe vervet, une espèce animale ayant un système visuel semblable à celui de l’humain. Nous avons mis au point un protocole expérimental d’immunohistochimie décrit dans l’article apparaissant dans l’Annexe I que nous avons utilisé pour répondre à notre objectif principal. Dans une première série de quatre articles, nous avons ainsi caractérisé l’expression et la localisation de deux récepteurs eCBs reconnus, les récepteurs cannabinoïdes de type 1 (CB1R) et de type 2 (CB2R), et d’un 3e présumé récepteur aux cannabinoïdes, le récepteur GPR55. Dans l’article 1, nous avons démontré que CB1R et une enzyme clé de ce système, la fatty acid amide hydrolase (FAAH), sont exprimés dans les parties centrale et périphérique de la rétine, et abondamment présents dans la fovéa, une région où l’acuité visuelle est maximale. Dans l’article 2, nous avons localisé le CB2R dans des cellules gliales de la rétine : les cellules de Müller et nous avons proposé un modèle sur l’action de cette protéine dans la fonction rétinienne faisant appel à une cascade chimique impliquant les canaux potassiques. Dans l’article 3, nous avons observé le GPR55 exclusivement dans les bâtonnets qui sont responsables de la vision scotopique et nous avons soumis un deuxième modèle de fonctionnement de ce récepteur par le biais d'une modulation des canaux calciques et sodiques des bâtonnets. Vu que ces 3 récepteurs se retrouvent dans des cellules distinctes, nous avons suggéré leur rôle primordial dans l’analyse de l’information visuelle au niveau rétinien. Dans l’article 4, nous avons effectué une analyse comparative de l’expression du système eCB dans la rétine de souris, de toupayes (petits mammifères insectivores qui sont sont considérés comme l’étape intermédiaire entre les rongeurs et les primates) et de deux espèces de singe (le vervet et le rhésus). Ces résultats nous ont menés à présenter une hypothèse évolutionniste quant à l’apparition et à la fonction précise de ces récepteurs. Dans les articles subséquents, nous avons confirmé notre hypothèse sur le rôle spécifique de ces trois récepteurs par l’utilisation de l’électrorétinographie (ERG) après injection intravitréenne d’agonistes et d’antagonistes de ces récepteurs. Nous avons conclu sur leur influence indéniable dans le processus visuel rétinien chez le primate. Dans l’article 5, nous avons établi le protocole d’enregistrement ERG normalisé sur le singe vervet, et nous avons produit un atlas d’ondes ERG spécifique à cette espèce, selon les règles de l’International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV). Les patrons électrorétinographiques se sont avérés semblables à ceux de l’humain et ont confirmé la similarité entre ces deux espèces. Dans l’article 6, nous avons démontré que le blocage de CB1R ou CB2R entraine une modification de l’électrorétinogramme, tant au niveau photopique que scotopique, ce qui supporte l’implication de ces récepteurs dans la modulation des ondes de l’ERG. Finalement, dans l’article 7, nous avons confirmé le modèle neurochimique proposé dans l’article 3 pour expliquer le rôle fonctionnel de GPR55, en montrant que l’activation ou le blocage de ce récepteur, respectivement par un agoniste (lysophosphatidylglucoside, LPG) ou un antagoniste (CID16020046), entraine soit une augmentation ou une baisse significative de l’ERG scotopique seulement. Ces données, prises ensemble, démontrent que les récepteurs CB1R, CB2R et GPR55 sont exprimés dans des types cellulaires bien distincts de la rétine du singe et ont chacun un rôle spécifique. L’importance de notre travail se manifeste aussi par des applications cliniques en permettant le développement de cibles pharmacologiques potentielles dans le traitement des maladies de la rétine.

Ontogenetic expression of the vanilloid receptors TRPV1 and TRPV2 in the rat retina

The present study aimed to analyze the gene and protein expression and the pattern of distribution of the vanilloid receptors TRPV1 and TRPV2 in the developing rat retina. During the early phases of development, TRPV1 was found mainly in the neuroblastic layer of the retina and in the pigmented epithelium. In the adult, TRPV1 was found in microglial cells, blood vessels, astrocytes and in neuronal structures, namely synaptic boutons of both retina] plexiform layers, as well as in cell bodies of the inner nuclear layer and the ganglion cell layer. The pattern of distribution of TRPV1 was mainly punctate, and there was higher TRPV1 labeling in the peripheral retina than in central regions. TRPV2 expression was quite distinct. its expression was virtually undetectable by immunoblotting before P1, and that receptor was found by immunohistochemistry only by postnatal day 15 (PI 5). RNA and protein analysis showed that the adult levels are only reached by P60, which includes small processes in the retinal plexiform layers, and labeled cellular bodies in the inner nuclear layer and the ganglion cell layer. There was no overlapping between the signal observed for both receptors. in conclusion, our results showed that the patterns of distribution of TRPV1 and TRPV2 are different during the development of the rat retina, suggesting that they have specific roles in both visual processing and in providing specific cues to neural development. (C) 2009 ISDN. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

The endocannabinoid and endovanilloid systems interact in the rat prelimbic medial prefrontal cortex to control anxiety-like behavior

Cannabinoid receptor 1 (CB1) agonists usually induce dose-dependent biphasic effects on anxiety-related responses. Low doses induce anxiolytic-like effects, whereas high doses are ineffective or anxiogenic, probably due to activation of Transient Receptor Potential Vanilloid Type 1 (TRPV1) channels. In this study we have investigated this hypothesis by verifying the effects of the CB1/TRPV1 agonist ACEA injected into the prelimbic medial prefrontal cortex (PL) and the participation of endocannabinoids in the anxiolytic-like responses induced by TRPV1 antagonism, using the elevated plus-maze (EPM) and the Vogel conflict test (VCT). Moreover, we verified the expression of these receptors in the PL by double labeling immunofluorescence. ACEA induced anxiolytic-like effect in the intermediate dose, which was attenuated by previous injection of AM251, a CB1 receptor antagonist. The higher and ineffective ACEA dose caused anxiogenic- and anxiolytic-like effects, when injected after AM251 or the TRPV1 antagonist 6-iodonordihydrocapsaicin (6-I-CPS), respectively. Higher dose of 6-I-CPS induced anxiolytic-like effects both in the EPM and the VCT, which were prevented by previous administration of AM251. In addition, immunofluorescence showed that CB1 and TRPV1 receptors are closely located in the PL These results indicate that the endocannabinoid and endovanilloid systems interact in the PL to control anxiety-like behavior. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Opposing Roles for Cannabinoid Receptor Type-1 (CB1) and Transient Receptor Potential Vanilloid Type-1 Channel (TRPV1) on the Modulation of Panic-Like Responses in Rats

The midbrain dorsal periaqueductal gray (dPAG) has an important role in orchestrating anxiety-and panic-related responses. Given the cellular and behavioral evidence suggesting opposite functions for cannabinoid type 1 receptor (CB1) and transient receptor potential vanilloid type-1 channel (TRPV1), we hypothesized that they could differentially influence panic-like reactions induced by electrical stimulation of the dPAG. Drugs were injected locally and the expression of CB1 and TRPV1 in this structure was assessed by immunofluorescence and confocal microscopy. The CB1-selective agonist, ACEA (0.01, 0.05 and 0.5 pmol) increased the threshold for the induction of panic-like responses solely at the intermediary dose, an effect prevented by the CB1-selective antagonist, AM251 (75 pmol). Panicolytic-like effects of ACEA at the higher dose were unmasked by pre-treatment with the TRPV1 antagonist capsazepine (0.1 nmol). Similarly to ACEA, capsazepine (1 and 10 nmol) raised the threshold for triggering panic-like reactions, an effect mimicked by another TRPV1 antagonist, SB366791 (1 nmol). Remarkably, the effects of both capsazepine and SB366791 were prevented by AM251 (75 pmol). These pharmacological data suggest that a common endogenous agonist may have opposite functions at a given synapse. Supporting this view, we observed that several neurons in the dPAG co-expressed CB1 and TRPV1. Thus, the present work provides evidence that an endogenous substance, possibly anandamide, may exert both panicolytic and panicogenic effects via its actions at CB1 receptors and TRPV1 channels, respectively. This tripartite set-point system might be exploited for the pharmacotherapy of panic attacks and anxiety-related disorders. Neuropsychopharmacology (2012) 37, 478-486; doi:10.1038/npp.2011.207; published online 21 September 2011

Medial prefrontal cortex endocannabinoid system modulates baroreflex activity through CB1 receptors

Ferreira-Junior NC, Fedoce AG, Alves FHF, Correa FMA, Resstel LBM. Medial prefrontal cortex endocannabinoid system modulates baroreflex activity through CB1 receptors. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 302: R876-R885, 2012. First published December 28, 2011; doi: 10.1152/ajpregu.00330.2011.-Neural reflex mechanisms, such as the baroreflex, are involved in the regulation of cardiovascular system activity. Previous results from our group (Resstel LB, Correa FM. Medial prefrontal cortex NMDA receptors and nitric oxide modulate the parasympathetic component of the baroreflex. Eur J Neurosci 23: 481-488, 2006) have shown that glutamatergic synapses in the ventral portion of the medial prefrontal cortex (vMPFC) modulate baroreflex activity. Moreover, glutamatergic neurotransmission in the vMPFC can be modulated by the endocannabinoids system (eCBs), particularly the endocannabinoid anandamide, through presynaptic CB1 receptor activation. Therefore, in the present study, we investigated eCBs receptors that are present in the vMPFC, and more specifically whether CB1 receptors modulate baroreflex activity. We found that bilateral microinjection of the CB1 receptor antagonist AM251 (100 or 300 pmol/200 nl) into the vMPFC increased baroreflex activity in unanesthetized rats. Moreover, bilateral microinjection of either the anandamide transporter inhibitor AM404 (100 pmol/200 nl) or the inhibitor of the enzyme fatty acid amide hydrolase that degrades anandamide, URB597 (100 pmol/200 nl), into the MPFC decreased baroreflex activity. Finally, pretreatment of the vMPFC with an ineffective dose of AM251 (10 pmol/200 nl) was able to block baroreflex effects of both AM404 and URB597. Taken together, our results support the view that the eCBs in the vMPFC is involved in the modulation of baroreflex activity through the activation of CB1 receptors, which modulate local glutamate release.

Differential role of CB1 and TRPV1 receptors on anandamide modulation of defensive responses induced by nitric oxide in the dorsolateral periaqueductal gray

CB1, TRPV1 and NO can regulate glutamate release and modify defensive behaviors in regions related to defensive behavior such as the dorsolateral periaqueductal gray (dIPAG). A possible interaction between the endocannabinoid and nitrergic systems in this area, however, has not been investigated yet. The objective of the present work was to verify if activation of CB1 or TRPV1 receptors could interfere in the flight responses induced in rats by the injection of SIN-1, an NO donor, into the dIPAG. The results showed that local administration of a low dose (5 pmol) of anandamide (AEA) attenuated the flight responses, measured by the total distance moved and maximum speed in an open arena, induced by intra-dIPAG microinjection of SIN-1 (150 nmol). URB597 (0.1 nmol), an inhibitor of anandamide metabolism, produced similar effects. When animals were locally treated with the CB1 receptor antagonist AM251 the effective AEA dose (5 pmol) increased, rather than decreased, the flight reactions induced by SIN1-1. Higher (50-200 nmol) doses of AEA were ineffective and even tended to potentiate the SIN-1 effect. The TRPV1 antagonist capsazepine (CPZ, 30 nmol) prevented SIN-1 effects and attenuated the potentiation of its effect by the higher (200 nmol) AEA dose. The results indicate that AEA can modulate in a dual way the pro-aversive effects of NO in the dIPAG by activating CB1 or TRPV1 receptors. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Reduced endothelium-dependent relaxation to anandamide in mesenteric arteries from young obese Zucker rats

Impaired vascular function, manifested by an altered ability of the endothelium to release endothelium-derived relaxing factors and endothelium-derived contracting factors, is consistently reported in obesity. Considering that the endothelium plays a major role in the relaxant response to the cannabinoid agonist anandamide, the present study tested the hypothesis that vascular relaxation to anandamide is decreased in obese rats. Mechanisms contributing to decreased anandamide-induced vasodilation were determined. Resistance mesenteric arteries from young obese Zucker rats (OZRs) and their lean counterparts (LZRs) were used. Vascular reactivity was evaluated in a myograph for isometric tension recording. Protein expression and localization were analyzed by Western blotting and immunofluorescence, respectively. Vasorelaxation to anandamide, acetylcholine, and sodium nitroprusside, as well as to CB1, CB2, and TRPV1 agonists was decreased in endothelium-intact mesenteric arteries from OZRs. Incubation with an AMP-dependent protein kinase (AMPK) activator or a fatty acid amide hydrolase inhibitor restored anandamide-induced vascular relaxation in OZRs. CB1 and CB2 receptors protein expression was decreased in arteries from OZRs. Incubation of mesenteric arteries with anandamide evoked endothelial nitric oxide synthase (eNOS), AMPK and acetyl CoA carboxylase phosphorylation in LZRs, whereas it decreased phosphorylation of these proteins in OZRs. In conclusion, obesity decreases anandamide-induced relaxation in resistance arteries. Decreased cannabinoid receptors expression, increased anandamide degradation, decreased AMPK/eNOS activity as well as impairment of the response mediated by TRPV1 activation seem to contribute to reduce responses to cannabinoid agonists in obesity.

Cannabinoid system combined to classic targets for a new MTDL strategy: design and synthesis of natural inspired molecules for Alzheimer's disease

In this thesis is described the design and synthesis of potential agents for the treatment of the multifactorial Alzheimer’s disease (AD). Our multi-target approach was to consider cannabinoid system involved in AD, together with classic targets. In the first project, designed modifications were performed on lead molecule in order to increase potency and obtain balanced activities on fatty acid amide hydrolase and cholinesterases. A small library of compounds was synthesized and biological results showed increased inhibitory activity (nanomolar range) related to selected target. The second project was focused on the benzofuran framework, a privileged structure being a common moiety found in many biologically active natural products and therapeutics. Hybrid molecules were designed and synthesized, focusing on the inhibition of cholinesterases, Aβ aggregation, FAAH and on the interaction with CB receptors. Preliminary results showed that several compounds are potent CB ligands, in particular the high affinity for CB2 receptors, could open new opportunities to modulate neuroinflammation. The third and the fourth project were carried out at the IMS, Aberdeen, under the supervision of Prof. Matteo Zanda. The role of the cannabinoid system in the brain is still largely unexplored and the relationship between the CB1 receptors functional modification, density and distribution and the onset of a pathological state is not well understood. For this reasons, Rimonabant analogues suitable as radioligands were synthesized. The latter, through PET, could provide reliable measurements of density and distribution of CB1 receptors in the brain. In the fifth project, in collaboration with CHyM of York, the goal was to develop arginine analogues that are target specific due to their exclusively location into NOS enzymes and could work as MRI contrasting agents. Synthesized analogues could be suitable substrate for the transfer of polarization by p-H2 molecules through SABRE technique transforming MRI a more sensitive and faster technique.