The endocannabinoid system plays an important role in the intake of palatable food. For example, endocannabinoid signaling in the upper small-intestinal epithelium is increased (i) in rats after tasting dietary fats, which promotes intake of fats, and (ii) in a mouse model of diet-induced obesity, which promotes overeating via impaired nutrient-induced gut–brain satiation signaling. We now utilized a combination of genetic, pharmacological, and behavioral approaches to identify roles for cannabinoid CB1Rs in upper small-intestinal epithelium in preferences for a western-style diet (WD, high-fat/sucrose) versus a standard rodent diet (SD, low-fat/no sucrose). Mice were maintained on SD in automated feeding chambers. During testing, mice were given simultaneous access to SD and WD, and intakes were recorded. Mice displayed large preferences for the WD, which were inhibited by systemic pretreatment with the cannabinoid CB1R antagonist/inverse agonist, AM251, for up to 3 h. We next used our novel intestinal epithelium-specific conditional cannabinoid CB1R-deficient mice (IntCB1−/−) to investigate if intestinal CB1Rs are necessary for WD preferences. Similar to AM251 treatment, preferences for WD were largely absent in IntCB1−/− mice when compared to control mice for up to 6 h. Together, these data suggest that CB1Rs in the murine intestinal epithelium are required for acute WD preferences.

The endocannabinoid system is expressed in cells throughout the body and controls a variety of physiological and pathophysiological functions. We describe robust and reproducible UPLC-MS/MS-based methods for analyzing metabolism of the endocannabinoids, 2-arachidonoyl- sn -glycerol and arachidonoyl ethanolamide, and related monoacylglycerols (MAGs) and fatty acid ethanolamides (FAEs), respectively, in mouse mucosal tissues (i.e., intestine and lung). These methods are optimized for analysis of activity of the MAG biosynthetic enzyme, diacylglycerol lipase (DGL), and MAG degradative enzymes, monoacylglycerol lipase (MGL) and alpha/beta hydrolase domain containing-6 (ABHD6). Moreover, we describe a novel UPLC-MS/MS-based method for analyzing activity of the FAE degradative enzyme, fatty acid amide hydrolase (FAAH), that does not require use of radioactive substrates. In addition, we describe in vivo pharmacological methods to inhibit MAG biosynthesis selectively in the mouse small-intestinal epithelium. These methods will be useful for profiling endocannabinoid metabolism in rodent mucosal tissues in health and disease.

One of cannabis' most iconic effects is the stimulation of hedonic high-calorie eating—the "munchies"—yet habitual cannabis users are, on average, leaner than non-users. We asked whether this phenotype might result from lasting changes in energy balance established during adolescence, when use of the drug often begins. We found that daily low-dose administration of cannabis' intoxicating constituent, Δ9-tetrahydrocannabinol (THC), to adolescent male mice causes an adult metabolic phenotype characterized by reduced fat mass, increased lean mass and utilization of fat as fuel, partial resistance to diet-induced obesity and dyslipidemia, enhanced thermogenesis, and impaired cold- and β-adrenergic receptor-stimulated lipolysis. Further analyses revealed that this phenotype is associated with molecular anomalies in the adipose organ, including ectopic overexpression of muscle-associated proteins and heightened anabolic processing. Thus, adolescent exposure to THC may promote an enduring "pseudo-lean" state that superficially resembles healthy leanness but might in fact be rooted in adipose organ dysfunction.

Abstract Modulation of bile acid (BA) structure is a potential strategy for obesity and metabolic disease treatment. BAs act not only as signaling molecules involved in energy expenditure and glucose homeostasis, but also as regulators of food intake. The structure of BAs, particularly the position of the hydroxyl groups of BAs, impacts food intake partly by intestinal effects: (1) modulating the activity of N-acyl phosphatidylethanolamine phospholipase D, which produces the anorexigenic bioactive lipid oleoylethanolamide (OEA) or (2) regulating lipid absorption and the gastric emptying-satiation pathway. We hypothesized that 16α-hydroxylated BAs uniquely regulate food intake because of the long intermeal intervals in snake species in which these BAs are abundant. However, the effects of 16α-hydroxylated BAs in mammals are completely unknown because they are not naturally found in mammals. To test the effect of 16α-hydroxylated BAs on food intake, we isolated the 16α-hydroxylated BA pythocholic acid from ball pythons (Python regius). Pythocholic acid or deoxycholic acid (DCA) was given by oral gavage in mice. DCA is known to increase N-acyl phosphatidylethanolamine phospholipase D activity better than other mammalian BAs. We evaluated food intake, OEA levels, and gastric emptying in mice. We successfully isolated pythocholic acid from ball pythons for experimental use. Pythocholic acid treatment significantly decreased food intake in comparison to DCA treatment, and this was associated with increased jejunal OEA, but resulted in no change in gastric emptying or lipid absorption. The exogenous BA pythocholic acid is a novel regulator of food intake and the satiety signal for OEA in the mouse intestine.

Background: Increasing evidence suggests that the endocannabinoid system (ECS) in the brain controls anxiety and may be a therapeutic target for the treatment of anxiety disorders. For example, both pharmacological and genetic disruption of cannabinoid receptor subtype-1 (CB1R) signaling in the central nervous system is associated with increased anxiety-like behaviors in rodents, while activating the system is anxiolytic. Sex is also a critical factor that controls the behavioral expression of anxiety; however, roles for the ECS in the gut in these processes and possible differences between sexes are largely unknown. Objective: In this study, we aimed to determine if CB1Rs in the intestinal epithelium exert control over anxiety-like behaviors in a sex-dependent manner. Methods: We subjected male and female mice with conditional deletion of CB1Rs in the intestinal epithelium (intCB1−/−) and controls (intCB1+/+) to the elevated plus maze (EPM), light/dark box, and open field test. Corticosterone (CORT) levels in plasma were measured at baseline and immediately after EPM exposure. Results: When compared with intCB1+/+ male mice, intCB1−/− male mice exhibited reduced levels of anxiety-like behaviors in the EPM and light/dark box. In contrast to male mice, no differences were found between female intCB1+/+ and intCB1−/− mice. Circulating CORT was higher in female versus male mice for both genotype groups at baseline and after EPM exposure; however, there was no effect of genotype on CORT levels. Conclusions: Collectively, these results indicate that genetic deletion of CB1Rs in the intestinal epithelium is associated with an anxiolytic phenotype in a sex-dependent manner.

SUMMARY One of cannabis’ most iconic effects is the stimulation of hedonic high-calorie eating – the ‘munchies’ – yet habitual cannabis users are on average leaner than non-users. We asked whether this unexpected phenotype might result from lasting changes in energy balance established during adolescence, when habitual use of the drug often begins. We found that daily low-dose administration of cannabis’ intoxicating constituent, Δ 9 -tetrahydrocannabinol (THC), to adolescent mice causes an adult metabolic phenotype characterized by reduced fat mass, increased lean mass and utilization of fat as fuel, partial resistance to diet-induced obesity and dyslipidemia, and enhanced thermogenesis. Multi-omics analyses revealed that this phenotype is associated with multiple molecular anomalies in the adipose organ, which include ectopic overexpression of muscle-associated proteins and heightened anabolic processing. Thus, adolescent exposure to THC may promote an enduring ‘pseudo-lean’ state that superficially resembles healthy leanness but might in fact be rooted in adipose organ dysfunction.

The brain bidirectionally communicates with the gut to control food intake and energy balance, which becomes dysregulated in obesity. For example, endocannabinoid (eCB) signaling in the small-intestinal (SI) epithelium is upregulated in diet-induced obese (DIO) mice and promotes overeating by a mechanism that includes inhibiting gut–brain satiation signaling. Upstream neural and molecular mechanism(s) involved in overproduction of orexigenic gut eCBs in DIO, however, are unknown. We tested the hypothesis that overactive parasympathetic signaling at the muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs) in the SI increases biosynthesis of the eCB, 2-arachidonoyl- sn -glycerol (2-AG), which drives hyperphagia via local CB 1 Rs in DIO. Male mice were maintained on a high-fat/high-sucrose Western-style diet for 60 d, then administered several mAChR antagonists 30 min prior to tissue harvest or a food intake test. Levels of 2-AG and the activity of its metabolic enzymes in the SI were quantitated. DIO mice, when compared to those fed a low-fat/no-sucrose diet, displayed increased expression of cFos protein in the dorsal motor nucleus of the vagus, which suggests an increased activity of efferent cholinergic neurotransmission. These mice exhibited elevated levels of 2-AG biosynthesis in the SI, that was reduced to control levels by mAChR antagonists. Moreover, the peripherally restricted mAChR antagonist, methylhomatropine bromide, and the peripherally restricted CB 1 R antagonist, AM6545, reduced food intake in DIO mice for up to 24 h but had no effect in mice conditionally deficient in SI CB 1 Rs. These results suggest that hyperactivity at mAChRs in the periphery increases formation of 2-AG in the SI and activates local CB 1 Rs, which drives hyperphagia in DIO.

ABSTRACT Objective Modulation of bile acid (BA) structure is a potential strategy for obesity and metabolic disease treatment. BAs act not only as signaling molecules involved in energy expenditure and glucose homeostasis, but also as regulators of food intake. The structure of BAs, particularly the position of the hydroxyl groups of BAs impacts food intake partly by intestinal effects: (1) modulating the activity of N-acyl phosphatidylethanolamine phospholipase D (NAPE-PLD), which produces the anorexigenic bioactive lipid oleoylethanolamide (OEA), or (2) regulating lipid absorption and the gastric emptying-satiation pathway. We hypothesized that 16α-hydroxylated BAs uniquely regulate food intake, because of the long intermeal intervals in snake species in which these BAs are abundant. However, the effects of 16α-hydroxylated BAs in mammals are completely unknown, because 16α-hydroxylated BAs are not naturally found in mammals. To test the effect of 16α-hydroxylated BAs on food intake, we isolated the 16α-hydroxylated BA pythocholic acid from ball pythons ( Python regius ). Methods Pythocholic acid or deoxycholic acid (DCA) were given by oral gavage in mice. DCA is known to increase NAPE-PLD activity better than other mammalian BAs. We evaluated food intake, OEA levels and gastric emptying in mice. Results We successfully isolated pythocholic acid from ball pythons for experimental use. Pythocholic treatment significantly decreased food intake compared with DCA treatment, and this was associated with increased jejunal OEA, but no change in gastric emptying or lipid absorption. Conclusion The exogenous bile acid pythocholic acid is a novel regulator of food intake and the satiety signal OEA in the mouse intestine. Highlights Pythocholic acid decreases food intake. Pythocholic acid increases intestinal OEA and other fatty acid ethanolamides. The effects of pythocholic acid on OEA and hypophagia are greater than the effects of DCA. Pythocholic acid does not affect lipid absorption or gastric emptying.