Erhöhte Erholzeit und abnehmend LPS-Verabreichung die Vagusnervstimulation Mechanisms in beschränkten Entzündungsreaktionen zu studieren
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
Angeborene Immunität sorgt für eine sofortige erste Verteidigungslinie gegen Infektionen und Krankheiten in einem breiten Spektrum von Organismen. Es initiiert nicht nur die primäre Immunantwort die Gefahr zu beseitigen, aber es spielt auch eine zentrale Rolle bei der Aktivierung und die adaptive Immunität zu erziehen, die in einer pathogen-spezifischen Weise sekundäre Immunantworten führen. Die Entzündung wird durch eine Vielzahl von Zytokinen und Chemokinen orchestriert, was wiederum die Fähigkeit haben, andere Immunzellen an den Ort der Infektion zu gewinnen und die kardinalen Zeichen einer Entzündung, wie Rötung, Schwellung, Schmerzen, Verlust der Funktion und Fieber zu induzieren . Die Dauer und die Intensität der Entzündung, hängen von mehreren Faktoren ab, aber die Entzündung zu lösen und die Wiederherstellung der Homöostase ist ein wichtiger Schritt, um die Entstehung von chronischen entzündlichen Erkrankungen zu vermeiden. Jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der Neurowissenschaften und Immunologie haben spezifische neuronale Mechanismen mit immensem therapeutischem Potential entwirren Einfl zu steuernammation sowohl im zentralen Nervensystem und in der Peripherie. Einer dieser Mechanismen ist der cholinerge antiinflammatorische Stoffwechselweg (CAP), das auch als Entzündungs reflex bekannt, die durch das autonome Nervensystem 4, 5 angesteuert wird.
Es wird derzeit angenommen, dass Entzündungsmediator sensorische Nerven aktivieren und den Zustand der Entzündung auf das zentrale Nervensystem über Signale senden. Ein Reflexantwort wird dann durch die efferente Vagusnerv aktiviert. Eine umfangreiche Studie über die anatomischen Details der Kappe hat ein Parasympathikus-sympathisches Modell zweiere Nerven, den Vagusnerv und splenic Nerven bzw. 6 zusammengesetzt offenbart. In der Kappe endet die efferente cholinerge aktivierten Vagusnerv im celiac-mesenterialen Ganglion, was zur Aktivierung des adrenergen Nerven splenic durch einen Mechanismus noch erforscht werden. Die Milz- Nerven-, so aktiviert wird, um innere bekanntvate in unmittelbarer Nähe zu Immunzellen in der weißen Pulpa, Randzone, und roten Pulpa der Milz, der Haupt- und obligatorischen Organ der Kappe 7, 8. Norepinephrin (NE) aus dem Nervenendigungen splenic bindet an den β 2 -adrenergen Rezeptoren auf Milz – T – Lymphozyten exprimiert entspricht. Dies induziert Cholin – Acetyltransferase (ChAT) -vermittelten Acetylcholin (ACh) -Freisetzung, die wiederum α7 nikotinischen Acetylcholinrezeptoren (α7nACh) auf Makrophagen aktiviert, wodurch die Begrenzung der Cytokinproduktion und Entzündungen 2. Folglich ist es nun klar, dass das Nervensystem in der Lage ist eine Entzündung in den peripheren Geweben zu regulieren und lokale Immunhomöostase wiederherzustellen.
Wie der Name des Weges schon sagt, ist das ACh-System von zentraler Bedeutung für das Funktionieren dieses neuro-immun regulierenden Weges. Interessanterweise beteiligten Mechanismen bei der Aktivierung vondie CAP scheint unterschiedlich in der Peripherie und im Zentralnervensystem zu sein. Während die Bedeutung von nikotinischen Rezeptoren (α7nAChR) in der Milz hat früher 9 gezeigt worden sind Muscarin – Rezeptoren (mAChR) zwingend für die zentrale Aktivierung des Weges 10, 11. In jüngerer Zeit, Muscarin periphere Verabreichung eines zentral wirkenden M1 – Agonisten signifikant unterdrückt Serum und Milz Tumornekrosefaktor α (TNF & agr;) während lethal murine Endotoxämie, eine Aktion , die intakte Vagusnerv und splenic Nervensignale 12 erforderlich. Wir haben auch vor kurzem , dass Mäuse ohne Prostaglandin E 2 (PGE 2) waren nicht in der Lage zu reagieren Vagusnervstimulation und nicht herunterregulieren die LPS-induzierte Freisetzung von Zytokinen im Serum und Milz 3 gezeigt. Daher könnte die GAP auch von anderen Systemen als dem Haupt ACh pathw geregelt werdenay.
Der Vagusnerv hat als solche wegen seiner Wanderung natürlich im Körper, Innervation Hauptorgane einschließlich der Leber, Lunge, Milz, Nieren und Darm 13 benannt. diese große Innervation und die sehr starke immunsuppressive Wirkung des Nervus vagus In Anbetracht könnte das therapeutische Potenzial der GAP eine Vielzahl von entzündlichen Erkrankungen abdecken. Der Nervus vagus kann elektrisch (oder mechanisch) aktiviert wird, die Kontrolle über die Spannung und die Frequenz, und im Gegensatz zur konventionellen Behandlung, ohne Arzneimittel auf den Körper gegeben. Studien laufen derzeit bei Rheumapatienten, zum Beispiel, die klinische Bedeutung der VNS zu testen , in 14 chronische Entzündung zu behandeln. Insgesamt ist die Neuroimmun-Kommunikation und Regulation der Entzündung derzeit untersucht, die eine mögliche alternative Behandlung zur konventionellen Therapie bieten. Daher Analyse des Nervus vagus stimulation-Effekt in den verschiedenen Organen innerviert, sondern auch die Charakterisierung der potentiellen therapeutischen Wirkung in Tiermodellen der chronischen Entzündung, würde auf jeden Fall Einblicke geben und für neue potenzielle therapeutische Ziele hoffen.
Die ursprüngliche Methode , entwickelt von Tracey und Kollegen 4 konnte wegen Reizüberflutung der entzündlichen Reaktion auf unseren Bereich der Forschung umgesetzt werden (durch eine letale Dosis von LPS) und einem zu kurzem Zeitbereich zwischen CAP – Aktivierung und dem Auslesen. In der vorliegenden Arbeit präsentieren wir die auf den ursprünglichen Protokoll vorgenommene Änderungen, vergleichen die beiden unterschiedlichen Methoden auf Cytokinspiegel, und markieren Sie eine neue und entgegengesetzte Beobachtung auf dem Zielorgan (Milz).
Protocol
Representative Results
Discussion
Seit seiner Entdeckung in den frühen 2000er Jahren wurden die Mechanismen der GAP gründlich untersucht. Wir haben jetzt ein gutes Bild des Weges, und insbesondere das Zielorgan, die Milz, wo NE, Gedächtnis – T – Zellen, Ach, und Makrophagen Arbeit als ein sehr effizientes Team herunterregulieren Entzündungsmediator 2. Wir haben vor kurzem auch Daten über die Bedeutung eines funktionellen Prostaglandinsystems bei Mäusen veröffentlicht, insbesondere PGE 2, die für die ACh – Freis…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 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 |
Riferimenti
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