Abnormally high spiking activity can damage neurons. Signaling systems to protect neurons from the consequences of abnormal discharge activity have been postulated. We generated conditional mutant mice that lack expression of the cannabinoid receptor type 1 in principal forebrain neurons but not in adjacent inhibitory interneurons. In mutant mice,the excitotoxin kainic acid (KA) induced excessive seizures in vivo. The threshold to KA-induced neuronal excitation in vitro was severely reduced in hippocampal pyramidal neurons of mutants. KA administration rapidly raised hippocampal levels of anandamide and induced protective mechanisms in wild-type principal hippocampal neurons. These protective mechanisms could not be triggered in mutant mice. The endogenous cannabinoid system thus provides on-demand protection against acute excitotoxicity in central nervous system neurons.

The Concise Guide to PHARMACOLOGY 2021/22 is the fifth in this series of biennial publications. The Concise Guide provides concise overviews, mostly in tabular format, of the key properties of nearly 1900 human drug targets with an emphasis on selective pharmacology (where available), plus links to the open access knowledgebase source of drug targets and their ligands (www.guidetopharmacology.org), which provides more detailed views of target and ligand properties. Although the Concise Guide constitutes over 500 pages, the material presented is substantially reduced compared to information and links presented on the website. It provides a permanent, citable, point-in-time record that will survive database updates. The full contents of this section can be found at http://onlinelibrary.wiley.com/doi/bph.15542. Enzymes are one of the six major pharmacological targets into which the Guide is divided, with the others being: G protein-coupled receptors, ion channels, nuclear hormone receptors, catalytic receptors and transporters. These are presented with nomenclature guidance and summary information on the best available pharmacological tools, alongside key references and suggestions for further reading. The landscape format of the Concise Guide is designed to facilitate comparison of related targets from material contemporary to mid-2021, and supersedes data presented in the 2019/20, 2017/18, 2015/16 and 2013/14 Concise Guides and previous Guides to Receptors and Channels. It is produced in close conjunction with the Nomenclature and Standards Committee of the International Union of Basic and Clinical Pharmacology (NC-IUPHAR), therefore, providing official IUPHAR classification and nomenclature for human drug targets, where appropriate.

Abstract The cannabinoid CB 2 receptor (CB 2 R) represents a promising therapeutic target for various forms of tissue injury and inflammatory diseases. Although numerous compounds have been developed and widely used to target CB 2 R, their selectivity, molecular mode of action and pharmacokinetic properties have been poorly characterized. Here we report the most extensive characterization of the molecular pharmacology of the most widely used CB 2 R ligands to date. In a collaborative effort between multiple academic and industry laboratories, we identify marked differences in the ability of certain agonists to activate distinct signalling pathways and to cause off-target effects. We reach a consensus that HU910, HU308 and JWH133 are the recommended selective CB 2 R agonists to study the role of CB 2 R in biological and disease processes. We believe that our unique approach would be highly suitable for the characterization of other therapeutic targets in drug discovery research.

A clue to a drug's neurotoxicity? The drug BIA 10-2474 inhibits fatty acid amide hydrolase (FAAH), a lipase that degrades a specific endocannabinoid. On the basis of this activity, BIA 10-2474 was being developed as a potential treatment for anxiety and pain. In a phase 1 trial of the drug, one subject died, and four others suffered brain damage. As an initial step in investigating whether inhibition of off-target proteins by BIA 10-2474 might contribute to its clinical neurotoxicity, van Esbroeck et al. used activity-based proteomic assays to identify proteins targeted by the drug. Studying human cells and brain samples from subjects not associated with the trial, they found that BIA 10-2474 targeted several different lipases in addition to FAAH. It also substantially altered lipid metabolism in cultured neurons. Science , this issue p. 1084

The Concise Guide to PHARMACOLOGY 2023/24 is the sixth in this series of biennial publications. The Concise Guide provides concise overviews, mostly in tabular format, of the key properties of approximately 1800 drug targets, and about 6000 interactions with about 3900 ligands. There is an emphasis on selective pharmacology (where available), plus links to the open access knowledgebase source of drug targets and their ligands (www.guidetopharmacology.org), which provides more detailed views of target and ligand properties. Although the Concise Guide constitutes almost 500 pages, the material presented is substantially reduced compared to information and links presented on the website. It provides a permanent, citable, point-in-time record that will survive database updates. The full contents of this section can be found at http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/bph.16176. In addition to this overview, in which are identified 'Other protein targets' which fall outside of the subsequent categorisation, there are six areas of focus: G protein-coupled receptors, ion channels, nuclear hormone receptors, catalytic receptors, enzymes and transporters. These are presented with nomenclature guidance and summary information on the best available pharmacological tools, alongside key references and suggestions for further reading. The landscape format of the Concise Guide is designed to facilitate comparison of related targets from material contemporary to mid-2023, and supersedes data presented in the 2021/22, 2019/20, 2017/18, 2015/16 and 2013/14 Concise Guides and previous Guides to Receptors and Channels. It is produced in close conjunction with the Nomenclature and Standards Committee of the International Union of Basic and Clinical Pharmacology (NC-IUPHAR), therefore, providing official IUPHAR classification and nomenclature for human drug targets, where appropriate.

Abstract The most abundant endocannabinoid ( eCB ) in the brain, 2-arachidonoyl glycerol ( 2-AG) , is hydrolyzed by α/β-hydrolase domain containing 6 ( ABHD6 ); yet how ABHD6 controls stimuli-dependent increases in 2-AG production is unknown. To explore this question, we leveraged the recently developed 2-AG sensor, GRAB eCB2.0 , and found that stimulation of Neuro2a cells in culture with bradykinin ( BK ) acting at metabotropic B 2 K receptors and ATP acting at ionotropic P2X 7 receptors led to differential increases in 2-AG levels. B 2 K triggered increases in 2-AG levels via diacylglycerol lipase ( DAGL ), and this mechanism was potentiated by increases in intracellular calcium and ABHD6 inhibition. By contrast, P2X 7 -triggered increases in 2-AG levels were dependent on DAGL and extracellular calcium but unaffected by ABHD6 inhibition. Thus, ABHD6 preferentially regulates metabotropic-dependent increases in 2-AG levels over ionotropic-dependent increases in 2-AG levels. Our study indicates that ABHD6 selectively controls stimuli-dependent increases in 2-AG production and emphasizes its specific role in eCB signaling.

Abstract Endocannabinoid (eCB) signalling gates many aspects of the stress response, including the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis. The HPA axis is controlled by corticotropin releasing hormone (CRH) producing neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVN). Disruption of eCB signalling increases drive to the HPA axis, but the mechanisms subserving this process are poorly understood. Using an array of cellular, endocrine and behavioral readouts associated with activation of CRH neurons in the PVN, we evaluated the contributions of tonic eCB signaling to the generation of a stress response. The CB1 receptor antagonist/inverse agonist AM251, neutral antagonist NESS243, and NAPE PLD inhibitor LEI401 all uniformly increased c-fos in the PVN, unmasked stress-linked behaviors, such as grooming, and increased circulating CORT, recapitulating the effects of stress. Similar effects were also seen after direct administration of AM251 into the PVN, while optogenetic inhibition of PVN CRH neurons ameliorated stress-like behavioral changes produced by disruption of eCB signaling. These data indicate that under resting conditions, constitutive eCB signaling restricts activation of the HPA axis through local regulation of CRH neurons in the PVN.

Abstract Bacteria have evolved resistance to nearly all known antibacterials, emphasizing the need to identify antibiotics that operate via novel mechanisms. Here we report a class of allosteric inhibitors of DNA gyrase with antibacterial activity against fluoroquinolone-resistant clinical isolates of Escherichia coli . Screening of a small-molecule library revealed an initial isoquinoline sulfonamide hit, which was optimized via medicinal chemistry efforts to afford the more potent antibacterial LEI-800. Target identification studies, including whole-genome sequencing of in vitro selected mutants with resistance to isoquinoline sulfonamides, unanimously pointed to the DNA gyrase complex, an essential bacterial topoisomerase and an established antibacterial target. Using single-particle cryogenic electron microscopy, we determined the structure of the gyrase–LEI-800–DNA complex. The compound occupies an allosteric, hydrophobic pocket in the GyrA subunit and has a mode of action that is distinct from the clinically used fluoroquinolones or any other gyrase inhibitor reported to date. LEI-800 provides a chemotype suitable for development to counter the increasingly widespread bacterial resistance to fluoroquinolones.

ABSTRACT Background Peripherally restricted cannabinoid CB1 receptor antagonists without central side effects hold promise for treating metabolic disorders including diabetes and obesity. In atherosclerosis, the specific effects of peripheral CB1 signaling in vascular endothelial cells (ECs) remain incompletely understood. Methods and results Endothelial expression of the CB1 encoding gene CNR1 was detectable in human plaque single-cell RNA sequencing data. In situ hybridization of Cnr1 in murine aortas revealed a significantly increased endothelial expression within atheroprone compared to atheroresistant regions. In vitro , CNR1 was upregulated by oscillatory shear stress (OSS) in human aortic endothelial cells (HAoECs). Endothelial CB1 deficiency ( Cnr1 EC-KO ) in female mice on atherogenic background resulted in pronounced endothelial phenotypic changes, with reduced vascular inflammation and permeability. This resulted in attenuated plaque development with reduced lipid content in female mice, while reduced white and brown adipose tissue mass and liver steatosis were observed in both males and females. Ex vivo imaging of carotid arteries via two-photon microscopy revealed less labeled low density lipoprotein (Dil-LDL) uptake in Cnr1 EC-KO . This was accompanied by a significant reduction of aortic endothelial caveolin-1 (CAV1) expression, a key structural protein involved in lipid transcytosis, in female Cnr1 EC-KO mice. In vitro , pharmacological blocking with CB1 antagonist AM281 reproduced the inhibition of CAV1 expression and Dil-LDL uptake in response to atheroprone OSS in HAoECs, which was dependent on cAMP-mediated PKA activation. Conversely, the CB1 agonist ACEA increased Dil-LDL uptake and CAV1 expression in HAoECs. Finally, treatment of atherosclerotic mice with the peripheral CB1 antagonist JD-5037 reduced plaque progression, CAV1 and endothelial adhesion molecule expression in female mice. Conclusions These results confirm an essential role of endothelial CB1 to the pathogenesis of atherosclerosis. Peripheral CB1 antagonists may hold promise as an effective therapeutic strategy for treating atherosclerosis and related metabolic disorders. NOVELTY AND SIGNIFICANCE What is known? Enhanced endocannabinoid-cannabinoid CB1 receptor signaling has been implicated in metabolic disorders, atherosclerosis, and hypertension, but the cell-specific role of endothelial CB1 in atherosclerosis is not well understood. Global CB1 antagonists improve metabolic function and inhibit atherosclerotic plaque development in mouse models, but have failed in the clinic due to centrally mediated psychiatric side effects. What is new? Based on human single-cell RNA sequencing data, CB1 is expressed in human plaque ECs. Using transgenic mouse models and human primary aortic endothelial cells, we provide evidence for a key role of CB1 in endothelial shear stress response, inflammatory gene expression, and LDL uptake. The underlying signaling pathway of CB1-induced endothelial LDL uptake involves a cAMP-PKA-dependent regulation of caveolin 1 (CAV1) expression, a structural protein of the shear stress sensitive signaling domains of the plasma membrane. By limiting endothelial CAV1 and VCAM1 expression, peripherally restricted CB1 antagonists confer atheroprotection in mice. Our findings reveal that endothelial CB1 expression is induced by atheroprone shear stress responses and contributes to impaired vascular barrier function, inflammation, and lipid uptake, thereby promoting atherosclerotic lesion formation and progression. By elucidating the transcriptomic pathways regulated by endothelial CB1 and its broad influence on lipid uptake and metabolism in arteries, liver, and brown and white adipose tissue, our study provides insights into novel pathways and potential interventions for the treatment of atherosclerosis and metabolic disorders. The use of peripherally restricted CB1 antagonists that specifically target vascular inflammation and tissue lipid storage could be a complementary and safe therapeutic avenue to treat cardiovascular and metabolic disease comorbidities without altering CB1 signaling in the brain.

Monoacylglycerol lipase (MAGL) is the key enzyme for the hydrolysis of endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol (2-AG). The central role of MAGL in the metabolism of 2-AG makes it an attractive therapeutic target for a variety of disorders, including inflammation-induced tissue injury, pain, multiple sclerosis, and cancer. Previously, we reported LEI-515, an aryl sulfoxide, as a peripherally restricted, covalent reversible MAGL inhibitor that reduced neuropathic pain and inflammation in preclinical models. Here, we describe the structure–activity relationship (SAR) of aryl sulfoxides as MAGL inhibitors that led to the identification of LEI-515. Optimization of the potency of high-throughput screening (HTS) hit 1 yielded compound ±43. However, ±43 was not metabolically stable due to its ester moiety. Replacing the ester group with α-CF2 ketone led to the identification of compound ±73 (LEI-515) as a metabolically stable MAGL inhibitor with subnanomolar potency. LEI-515 is a promising compound to harness the therapeutic potential of MAGL inhibition.