The psychoactive cannabinoids from Cannabis sativa L. and the arachidonic acid-derived endocannabinoids are nonselective natural ligands for cannabinoid receptor type 1 (CB 1 ) and CB 2 receptors. Although the CB 1 receptor is responsible for the psychomodulatory effects, activation of the CB 2 receptor is a potential therapeutic strategy for the treatment of inflammation, pain, atherosclerosis, and osteoporosis. Here, we report that the widespread plant volatile ( E )-β-caryophyllene [( E )-BCP] selectively binds to the CB 2 receptor ( K i = 155 ± 4 nM) and that it is a functional CB 2 agonist. Intriguingly, ( E )-BCP is a common constituent of the essential oils of numerous spice and food plants and a major component in Cannabis . Molecular docking simulations have identified a putative binding site of ( E )-BCP in the CB 2 receptor, showing ligand π–π stacking interactions with residues F117 and W258. Upon binding to the CB 2 receptor, ( E )-BCP inhibits adenylate cylcase, leads to intracellular calcium transients and weakly activates the mitogen-activated kinases Erk1/2 and p38 in primary human monocytes. ( E )-BCP (500 nM) inhibits lipopolysaccharide (LPS)-induced proinflammatory cytokine expression in peripheral blood and attenuates LPS-stimulated Erk1/2 and JNK1/2 phosphorylation in monocytes. Furthermore, peroral ( E )-BCP at 5 mg/kg strongly reduces the carrageenan-induced inflammatory response in wild-type mice but not in mice lacking CB 2 receptors, providing evidence that this natural product exerts cannabimimetic effects in vivo . These results identify ( E )-BCP as a functional nonpsychoactive CB 2 receptor ligand in foodstuff and as a macrocyclic antiinflammatory cannabinoid in Cannabis .

Cannabinoids, including the endogenous ligand arachidonyl ethanolamide (anandamide), elicit not only neurobehavioral but also cardiovascular effects. Two cannabinoid receptors, CB1 and CB2, have been cloned, and studies with the selective CB1 receptor antagonist SR141716A have implicated peripherally located CB1 receptors in the hypotensive action of cannabinoids. In rat mesenteric arteries, anandamide-induced vasodilation is inhibited by SR141716A, but other potent CB1 receptor agonists, such as HU-210, do not cause vasodilation, which implicates an as-yet-unidentified receptor in this effect. Here we show that “abnormal cannabidiol” (Abn-cbd) is a neurobehaviorally inactive cannabinoid that does not bind to CB1 receptors, yet causes SR141716A-sensitive hypotension and mesenteric vasodilation in wild-type mice and in mice lacking CB1 receptors or both CB1 and CB2 receptors. Hypotension by Abn-cbd is also inhibited by cannabidiol (20 μg/g), which does not influence anandamide- or HU-210-induced hypotension. In the rat mesenteric arterial bed, Abn-cbd-induced vasodilation is unaffected by blockade of endothelial NO synthase, cyclooxygenase, or capsaicin receptors, but it is abolished by endothelial denudation. Mesenteric vasodilation by Abn-cbd, but not by acetylcholine, sodium nitroprusside, or capsaicine, is blocked by SR141716A (1 μM) or by cannabidiol (10 μM). Abn-cbd-induced vasodilation is also blocked in the presence of charybdotoxin (100 nM) plus apamin (100 nM), a combination of K + -channel toxins reported to block the release of an endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF). These findings suggest that Abn-cbd and cannabidiol are a selective agonist and antagonist, respectively, of an as-yet-unidentified endothelial receptor for anandamide, activation of which elicits NO-independent mesenteric vasodilation, possibly by means of the release of EDHF.

Prostaglandin E 2 (PGE 2 ) is a crucial mediator of inflammatory pain sensitization. Here, we demonstrate that inhibition of a specific glycine receptor subtype (GlyR α3) by PGE 2 -induced receptor phosphorylation underlies central inflammatory pain sensitization. We show that GlyR α3 is distinctly expressed in superficial layers of the spinal cord dorsal horn. Mice deficient in GlyR α3 not only lack the inhibition of glycinergic neurotransmission by PGE 2 seen in wild-type mice but also show a reduction in pain sensitization induced by spinal PGE 2 injection or peripheral inflammation. Thus, GlyR α3 may provide a previously unrecognized molecular target in pain therapy.

Cannabinoids have immunomodulatory as well as psychoactive effects. Because the central cannabinoid receptor (cannabinoid CB1 receptor) is highly expressed in many neuronal tissues and the peripheral cannabinoid receptor (cannabinoid CB2 receptor) is highly expressed in immune cells, it has been suggested that the central nervous system effects of cannabinoids are mediated by cannabinoid CB1 receptors and that the immune effects are mediated by cannabinoid CB2 receptors. To test this hypothesis, we have generated the first mouse strain with a targeted mutation in the cannabinoid CB2 receptor gene. Binding studies using the highly specific synthetic cannabinoid receptor agonist (−)-cis-3-[2-Hydroxy-4-(1,1-dimethylheptyl)phenyl]-trans-4-(3-hydroxypropyl)cyclohexanol ([3H]CP 55,940) revealed no residual cannabinoid binding sites in the spleen of the cannabinoid CB2 receptor knockout mice, while binding in the central nervous system was unchanged. Cannabinoid CB2 receptor knockout mice, which appear healthy, are fertile and care for their offspring. Fluorescence activated cell sorting (FACS) analysis showed no differences in immune cell populations between cannabinoid CB2 receptor knockout and wildtype mice. We investigated the immunomodulatory effects of cannabinoids in cannabinoid CB2 receptor deficient mice using a T cell co-stimulation assay. Δ9Tetrahydrocannabinol inhibits helper T cell activation through macrophages derived from wild type, but not from knockout mice, thus indicating that this effect is mediated by the cannabinoid CB2 receptor. In contrast, central nervous system effects of cannabinoids were not altered in these mice. Our results suggest that cannabinoid CB2 receptor-specific ligands may be clinically useful in the modulation of macrophage immune function while exhibiting no central nervous system activity. Furthermore, we conclude that the cannabinoid CB2 receptor knockout mouse is a useful animal model in which to study the role of the cannabinoid system in immunoregulation.

Hepatic myofibroblasts are central for the development of liver fibrosis associated with chronic liver diseases, and blocking their accumulation may prevent fibrogenesis. Cannabinoids are the active components of marijuana and act via 2 G-protein-coupled receptors, CB1 and CB2. Here, we investigated whether liver fibrogenic cells are a target of cannabinoids.CB2 receptors were characterized in biopsy specimens of normal human liver and active cirrhosis by immunohistochemistry, and in cultures of hepatic stellate cells and hepatic myofibroblasts by reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), immunocytochemistry, and GTPgammaS assays. Functional studies were performed in cultured hepatic myofibroblasts and activated hepatic stellate cells. Carbon tetrachloride-induced liver fibrosis was studied in mice invalidated for CB2 receptors.In liver biopsy specimens from patients with active cirrhosis of various etiologies, CB2 receptors were expressed in nonparenchymal cells located within and at the edge of fibrous septa in smooth muscle alpha-actin-positive cells. In contrast, CB2 receptors were not detected in normal human liver. CB2 receptors were also detected in cultured hepatic myofibroblasts and in activated hepatic stellate cells. Their activation triggered potent antifibrogenic effects, namely, growth inhibition and apoptosis. Growth inhibition involved cyclooxygenase-2, and apoptosis resulted from oxidative stress. Finally, mice invalidated for CB2 receptors developed enhanced liver fibrosis following chronic carbon tetrachloride treatment as compared with wild-type mice.These data constitute the first demonstration that CB2 receptors are highly up-regulated in the cirrhotic liver, predominantly in hepatic fibrogenic cells. Moreover, this study also highlights the antifibrogenic role of CB2 receptors during chronic liver injury.

Aging is a major risk factor for a large number of disorders and functional impairments. Therapeutic targeting of the aging process may therefore represent an innovative strategy in the quest for novel and broadly effective treatments against age-related diseases. The recent report of lifespan extension in mice treated with the FDA-approved mTOR inhibitor rapamycin represented the first demonstration of pharmacological extension of maximal lifespan in mammals. Longevity effects of rapamycin may, however, be due to rapamycin’s effects on specific life-limiting pathologies, such as cancers, and it remains unclear if this compound actually slows the rate of aging in mammals. Here, we present results from a comprehensive, large-scale assessment of a wide range of structural and functional aging phenotypes, which we performed to determine whether rapamycin slows the rate of aging in male C57BL/6J mice. While rapamycin did extend lifespan, it ameliorated few studied aging phenotypes. A subset of aging traits appeared to be rescued by rapamycin. Rapamycin, however, had similar effects on many of these traits in young animals, indicating that these effects were not due to a modulation of aging, but rather related to aging-independent drug effects. Therefore, our data largely dissociate rapamycin’s longevity effects from effects on aging itself.

Allergic contact dermatitis affects about 5% of men and 11% of women in industrialized countries and is one of the leading causes for occupational diseases. In an animal model for cutaneous contact hypersensitivity, we show that mice lacking both known cannabinoid receptors display exacerbated allergic inflammation. In contrast, fatty acid amide hydrolase–deficient mice, which have increased levels of the endocannabinoid anandamide, displayed reduced allergic responses in the skin. Cannabinoid receptor antagonists exacerbated allergic inflammation, whereas receptor agonists attenuated inflammation. These results demonstrate a protective role of the endocannabinoid system in contact allergy in the skin and suggest a target for therapeutic intervention.