Targeting the endocannabinoid system for therapeutic purposes

Abstract

The endocannabinoid system is an endogenous neuromodulatory system that regulates a plethora of physiological functions, including the modulation of memory, anxiety, pain, synaptic plasticity and neuronal excitability, among others. The activation of this system through exogenous or endogenous cannabinoid agonists has been proposed as a therapeutic strategy in different pathological states, although an important caveat to their use is the possible central adverse effects, such as memory impairment, anxiety and tolerance. The activity of the endocannabinoid system has been recently found involved in the pathophysiological conditions leading to obesity and fragile X syndrome, and the blockade of this system has also been investigated as a possible therapeutic approach. This thesis mainly focuses on the behavioral, paying more attention on the cognitive effects, cellular and molecular effects of exogenous and endogenous cannabinoids in order to identify potential therapeutic effects minimizing the negative consequences associated to the cannabinoid activation. This experimental research has been centered on the modulation of the positive and negative effects of Δ9-tetrahydrocannabinol, the main psychoactive component of the Cannabis sativa plant, the possibility to enhance the endogenous tone of specific endocannabinoids to improve certain therapeutic applications of cannabinoids, and the effects of inhibiting the endocannabinoid system in the amelioration of different traits associated to fragile X syndrome. The combination of behavioral, cellular and molecular approaches allowed the elucidation of different important aspects of the endocannabinoid system as an interesting therapeutic target.

El sistema endocannabinoid és un sistema neuromodulador endogen que regula diferents funcions fisiològiques com la memòria, l’ansietat, el dolor i l’excitabilitat neuronal entre altres. L’activació d’aquest sistema per agonistes exògens o endògens ha estat usada com a estratègica terapèutica en diferents estats patològics tot i que els efectes adversos, com la pèrdua de memòria, l’ansietat o la tolerància, són el principal problema pel seu ús. El sistema endocannabinoid també s’ha trobat alterat en malalties com la obesitat o la síndrome del cromosoma X fràgil i, per tant, el bloqueig d’aquest sistema també s’ha emprat com a aproximació terapèutica. Aquesta tesis es centra en els efectes comportamentals i moleculars de l’administració exògena del Δ9-Tetrahydrocannabinol, el component principal de la planta Cannabis sativa, i en la modulació endògena del sitema endocannabinoid per tal de potenciar els efectes terapèutics minimitzant els efectes adversos dels cannabinoids. A més, en aquesta tesis també hem estudiat els posibles efectes terapèutics del bloqueig dels receptors cannabinoides en la síndrome del cromosoma X fràgil. La combinació d’aproximacions moleculars, farmacològiques, electrofisiològiques i comportamentals han permès el descobriment de diferents aspectes importants que permeten demostrar que el sistema endocannabinoid és una diana terapèutica molt interessant.