Vagus nerve stimulation has proven to have a strong efficacy for decreasing peripheral inflammation. Here, we present a modified vagus nerve stimulation protocol that allows for further examinations of the cholinergic anti-inflammatory mechanisms in limited inflammatory responses.
Inflammation is a local response to infection and tissue damage mediated by activated macrophages, monocytes, and other immune cells that release cytokines and other mediators of inflammation. For a long time, humoral and cellular mechanisms have been studied for their role in regulating the immune response, but recent advances in the field of immunology and neuroscience have also unraveled specific neural mechanisms with interesting therapeutic potential. The so-called cholinergic anti-inflammatory pathway (CAP) has been described to control innate immune responses and inflammation in a very potent manner. In the early 2000s, Tracey and collaborators developed a technique that stimulates the vagus nerve and mimics the effect of the pathway. The methodology is based on the electrical stimulation of the vagus nerve at low voltage and frequency, in order to avoid any side effects of overstimulation, such as deregulation of heart rate variability. Electrical devices for stimulation are now available, making it easy to set up the methodology in the laboratory. The goal of this research was to investigate the potential involvement of prostaglandins in the CAP. Unfortunately, based on earlier attempts, we failed to use the original protocol, as the induced inflammatory response either was too high or was not suitable for enzymatic metabolism properties. The different settings of the original surgery protocol remained mostly unchanged, but the conditions regarding inflammatory induction and the time point before sacrifice were improved to fit our purposes (i.e., to investigate the involvement of the CAP in more limited inflammatory responses).
The modified version of the original protocol, presented here, includes a longer time range between vagus nerve stimulation and analysis, which is associated with a lower induction of inflammatory responses. Additionally, while decreasing the level of lipopolysaccharides (LPS) to inject, we also came across new observations regarding mechanistic properties in the spleen.
Врожденный иммунитет обеспечивает немедленную первую линию защиты против инфекций и заболеваний в широком диапазоне организмов. Она не только инициирует первичный иммунный ответ, чтобы устранить угрозу, но оно также играет ключевую роль в активации и обучение адаптивного иммунитета, который выполняет вторичные иммунные ответы в патоген-специфическим образом. Воспаление оркестровщик- множеством цитокинов и хемокинов, которые, в свою очередь, имеют возможность привлекать другие иммунные клетки к очагу инфекции и вызвать кардинальные признаки воспаления, такие как покраснение, отек, боль, потеря функции и лихорадка , Продолжительность и интенсивность воспаления зависят от нескольких факторов, но разрешение воспаления и восстановление гомеостаза является важным шагом, чтобы избежать возникновения хронических воспалительных заболеваний. Последние достижения в области неврологии и иммунологии разгадали конкретные механизмы нейронные с огромным терапевтическим потенциалом для контроля Влиянammation как в центральной нервной системе и на периферии. Одним из таких механизмов является холинергический противовоспалительный путь (САР), также известный как воспалительный рефлекс, который приводится в действие вегетативной нервной системы 4, 5.
В настоящее время считается, что воспалительные медиаторы активировать сенсорные нервы и посылают сигналы относительно состояния воспаления в центральной нервной системе. Рефлекс ответ затем активируется через эфферентный блуждающий нерв. Обширное исследование на анатомических деталях CAP выявило парасимпатическую-симпатическую модель , состоящую из двух нервов, блуждающий нерв и селезеночной нерв, соответственно 6. В CAP, активированный холинергический эфферентный блуждающий нерв заканчивается в глютеновом-брыжеечных ганглии, что приводит к активации адренергического селезеночного нерва с помощью механизма, еще предстоит исследовать. Селезеночный нерв, таким образом, активируется, как известен, внутренниеVate в непосредственной близости от иммунных клеток в белой пульпе, краевой зоне и красной пульпе селезенки, основные и обязательного орган CAP 7, 8. Норэпинефрина (NE) из селезеночных нервных окончаний связывается с соответствующими β 2 адренергических рецепторов , экспрессируемых на селезеночных Т – лимфоцитов. Это вызывает холина ацетил трансферазы (ХАТ) -опосредованного ацетилхолин (АХ) релиз, который , в свою очередь , активирует А7 никотиновые рецепторы ацетилхолина (α7nACh) на макрофагах, тем самым ограничивая продукцию цитокинов и воспаление 2. Следовательно, теперь ясно, что нервная система способна регулировать воспаление в периферических тканях и восстановления местного иммунного гомеостаза.
Как видно из названия пути предполагает, система АЧ имеет решающее значение для функционирования этого нейро-иммунных регулировочного пути. Интересно отметить, что механизмы, участвующие в активацииПСП, кажется, отличаются по периферии и в центральной нервной системе. В то время как значение никотиновых рецепторов (α7nAChR) в селезенке было показано ранее , 9, мускариновые рецепторы (mAChR) являются обязательными для центральной активации пути 10, 11. Совсем недавно, периферическое введение центрально-действующих М1 мускаринового агониста значительно подавленные сыворотки и опухоль селезенки фактор некроза α (TNF & alpha ; ) в течение летальной мышиной эндотоксемии, действие , которое требуется интактный блуждающий нерв и селезеночной нерв сигнализации 12. Мы также показали , что в последнее время мыши , лишенные простагландина Е 2 (PGE 2) не были способны реагировать на блуждающего нерва и не вниз регулировать LPS-индуцированное высвобождение цитокинов в сыворотке крови и селезенки 3. Таким образом, CAP также может регулироваться, кроме основного АХ pathw системау.
Блуждающий нерв был назван так потому , что его блуждающий конечно в организме, иннервирующих основные органы , включая печень, легкие, селезенку, почки и кишечник 13. Учитывая эту большую иннервацию и очень мощного иммунодепрессивное действие блуждающего нерва, терапевтический потенциал CAP может охватывать широкий спектр воспалительных состояний. Блуждающий нерв может быть электрический (или механически) активируется, с контролем над напряжением и частотой, и наоборот к обычному лечению, с никаких наркотиков не было добавлены к телу. Испытания в настоящее время проводятся в ревматических больных, например, чтобы проверить клиническую значимость ВНС при лечении хронического воспаления 14. В целом, нейро-иммунной связи и регуляция воспаления в настоящее время под следствием, что обеспечит возможную альтернативную обработку к обычной терапии. Поэтому анализ блуждающего нерва stimulatioп эффект в различных иннервируемых органах, но и характеристика потенциального терапевтического действия в животных моделей хронического воспаления, несомненно, даст понимание и надеется на новые потенциальных терапевтических целях.
Оригинальная методика , разработанная Tracey и его коллегами-не может быть перенесена на поле нашего исследования из – за перевозбуждения воспалительного ответа (летальной дозой LPS) и слишком короткий интервал времени между активацией CAP и считыванием. В данной работе, мы представим изменения, сделанные к первоначальному протоколу, сравнить две различные методологии на уровнях цитокин, а также выделить новое и противоположное наблюдение на целевом органе (селезенка).
С момента своего открытия в начале 2000-х годов, механизмы ПСП были тщательно изучены. Теперь у нас есть хорошее представление о пути, и в частности, орган – мишень, селезенку, где СВ, память Т – клетки, ACH и макрофаги работают как очень эффективная команда , чтобы подавлять воспалительные мед…
The authors have nothing to disclose.
The study was supported by the Swedish Research Council, the Swedish Rheumatism Asociation, Karolinska Institute Foundations, Stockholm County Council, The Wallenberg Foundation, and the GV 80 Years’ Foundation for research. The authors would also like to thank Hannah Aucott for proofreading the manuscript.
Computer | Toshiba | – | Any computer is actually compatible |
MP-150 data acquisition system | Biopac Systems | MP150WSW | |
Acknowledge software | Biopac Systems | ||
Mice C57Bl/6 | Charles River | ||
Anesthetic machine | Simtec Engineering | ||
Medical oxygen bottle | AGA | 107563 | |
Medical air bottle | AGA | 108639 | |
Vetflurane (1000mg/g) | Virbac | 137317 | |
LPS | Sigma-Aldrich | L2630 | |
Saline | Merck Millipore | 1024060080 | |
PBS 10X | Sigma-Aldrich | P5493 | Diluted 10 times for used concentration |
Syringe (1 ml) | BD Plastipak | 303172 | |
Needles 23G | KD-FINE | 900284 | 0.6 x 30 mm (blue) |
Microdissecting forceps (curved) | Sigma-Aldrich | F4142 | |
Dissecting scissors | Sigma-Aldrich | Z265969 | |
Surgical suture 4-0 | Ethicon | G667G | |
Euthanasia unit | Euthanex Smartbox | EA-32000 | |
Cavilon No Sting Barrier Film | 3M Health Care | 3346N | |
TH1/TH2 9-Plex assay, ultrasensitive kit | MesoScale Discovery | K15013C-1 |