2-Arachidonoylglycerol (2-AG) and anandamide are endocannabinoids that activate the cannabinoid receptors CB1 and CB2. Endocannabinoid signaling is terminated by enzymatic hydrolysis, a process that for anandamide is mediated by fatty acid amide hydrolase (FAAH), and for 2-AG is thought to involve monoacylglycerol lipase (MAGL). FAAH inhibitors produce a select subset of the behavioral effects observed with CB1 agonists, which suggests a functional segregation of endocannabinoid signaling pathways in vivo. Testing this hypothesis, however, requires specific tools to independently block anandamide and 2-AG metabolism. Here, we report a potent and selective inhibitor of MAGL called JZL184 that, upon administration to mice, raises brain 2-AG by eight-fold without altering anandamide. JZL184-treated mice exhibited a broad array of CB1-dependent behavioral effects, including analgesia, hypothermia and hypomotility. These data indicate that 2-AG endogenously modulates several behavioral processes classically associated with the pharmacology of cannabinoids and point to overlapping and unique functions for 2-AG and anandamide in vivo.

A new tissue-specific pathway for the synthesis of proinflammatory prostaglandins is described.

Prolonged exposure to drugs of abuse, such as cannabinoids and opioids, leads to pharmacological tolerance and receptor desensitization in the nervous system. We found that a similar form of functional antagonism was produced by sustained inactivation of monoacylglycerol lipase (MAGL), the principal degradative enzyme for the endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol. After repeated administration, the MAGL inhibitor JZL184 lost its analgesic activity and produced cross-tolerance to cannabinoid receptor (CB1) agonists in mice, effects that were phenocopied by genetic disruption of Mgll (encoding MAGL). Chronic MAGL blockade also caused physical dependence, impaired endocannabinoid-dependent synaptic plasticity and desensitized brain CB1 receptors. These data contrast with blockade of fatty acid amide hydrolase, an enzyme that degrades the other major endocannabinoid anandamide, which produced sustained analgesia without impairing CB1 receptors. Thus, individual endocannabinoids generate distinct analgesic profiles that are either sustained or transitory and associated with agonism and functional antagonism of the brain cannabinoid system, respectively.

Direct-acting cannabinoid receptor agonists are well known to reduce hyperalgesic responses and allodynia after nerve injury, although their psychoactive side effects have damped enthusiasm for their therapeutic development. Alternatively, inhibiting fatty acid amide hydrolase (FAAH) and monoacylglycerol lipase (MAGL), the principal enzymes responsible for the degradation of the respective endogenous cannabinoids, anandamide (AEA) and 2-arachydonylglycerol (2-AG), reduce nociception in a variety of nociceptive assays, with no or minimal behavioral effects. In the present study we tested whether inhibition of these enzymes attenuates mechanical allodynia, and acetone-induced cold allodynia in mice subjected to chronic constriction injury of the sciatic nerve. Acute administration of the irreversible FAAH inhibitor, cyclohexylcarbamic acid 3′-carbamoylbiphenyl-3-yl ester (URB597), or the reversible FAAH inhibitor, 1-oxo-1-[5-(2-pyridyl)-2-yl]-7-phenylheptane (OL-135), decreased allodynia in both tests. This attenuation was completely blocked by pretreatment with either CB₁ or CB₂ receptor antagonists, but not by the TRPV1 receptor antagonist, capsazepine, or the opioid receptor antagonist, naltrexone. The novel MAGL inhibitor, 4-nitrophenyl 4-(dibenzo[d][1,3]dioxol-5-yl(hydroxy)methyl)piperidine-1-carboxylate (JZL184) also attenuated mechanical and cold allodynia via a CB₁, but not a CB₂, receptor mechanism of action. Whereas URB597 did not elicit antiallodynic effects in FAAH(-/-) mice, the effects of JZL184 were FAAH-independent. Finally, URB597 increased brain and spinal cord AEA levels, whereas JZL184 increased 2-AG levels in these tissues, but no differences in either endo-cannabinoid were found between nerve-injured and control mice. These data indicate that inhibition of FAAH and MAGL reduces neuropathic pain through distinct receptor mechanisms of action and present viable targets for the development of analgesic therapeutics.

Cannabinoid (CB) receptors are widespread in the nervous system and influence a variety of behaviors. Weakly electric fish has been a useful model system in the study of the neural basis of behavior but we know nothing of the role played by the CB system. Here, we determine the overall behavioral effect of a CB receptor agonist (i.e., Δ9-tetrahydrocannabinol, THC) in the weakly electric fish A. leptorhynchus. Using various behavioral paradigms involving social stimuli, we show that THC decreases locomotor behavior as in many species and influences the communication and social behavior. Across the different experiments we found that the propensity to emit communication signals (chirps) and to seek social interactions was affected in a context-dependent manner. We explicitly tested this hypothesis by comparing the behavioral effects of THC injection in fish placed in a novel versus familiar social and physical environments. THC-injected fish were less likely to chirp than control in familiar situation but not in novel ones. The tendency to be in close proximity was affected only in novel environments whith control fish clustering more than THC-injected ones. By identifying behaviors affected by CB agonists, our study can guide further comparative and neurophysiological studies of the role of the CB system using weakly electric fish as a model.