बढ़ी हुई वसूली समय और LPS प्रशासन में कमी लिमिटेड भड़काऊ प्रतिक्रियाओं में वेगस तंत्रिका उत्तेजना तंत्र का अध्ययन करने
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
सहज प्रतिरक्षा संक्रमण और जीवों की एक विस्तृत श्रृंखला में रोगों के खिलाफ रक्षा की एक तत्काल पहली पंक्ति प्रदान करता है। यह न केवल खतरे को समाप्त करने के लिए प्राथमिक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया शुरू की, लेकिन यह भी सक्रिय करने और अनुकूली प्रतिरक्षा एक रोगज़नक़ विशिष्ट ढंग से माध्यमिक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया किया जाता है कि शिक्षित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सूजन साइटोकिन्स और chemokines की अधिकता, जो बारी में क्षमता संक्रमण के स्थल को अन्य प्रतिरक्षा कोशिकाओं को आकर्षित करने के लिए है और इस तरह लालिमा, सूजन, दर्द, समारोह की हानि, और बुखार के रूप में सूजन के कार्डिनल लक्षण, प्रेरित करने के लिए द्वारा ऑर्केस्ट्रेटेड है । अवधि और सूजन की तीव्रता कई कारकों पर निर्भर है, लेकिन सूजन को दूर करने और homeostasis बहाल पुरानी भड़काऊ रोगों की शुरुआत से बचने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है। तंत्रिका विज्ञान और इम्यूनोलॉजी के क्षेत्र में हाल के अग्रिमों विशाल चिकित्सीय क्षमता infl को नियंत्रित करने के साथ विशिष्ट तंत्रिका तंत्र सुलझाया हैदोनों केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में और परिधि में ammation। इन तंत्रों में से एक कोलीनर्जिक विरोधी भड़काऊ मार्ग (सीएपी), भी भड़काऊ पलटा, जो स्वायत्त तंत्रिका तंत्र 4, 5 के द्वारा संचालित है के रूप में जाना जाता है।
यह वर्तमान में माना जाता है कि उत्तेजक मध्यस्थों संवेदी तंत्रिकाओं को सक्रिय करने और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के लिए सूजन के राज्य के विषय में सिग्नल भेजती हैं। एक पलटा प्रतिक्रिया तो अपवाही वेगस तंत्रिका के माध्यम से सक्रिय है। कैप के संरचनात्मक विवरण पर एक व्यापक अध्ययन में दो तंत्रिकाओं से बना एक तंत्रिका-सहानुभूति मॉडल, वेगस तंत्रिका और प्लीहा तंत्रिका, क्रमश: 6 पता चला है। कैप में, सक्रिय कोलीनर्जिक अपवाही वेगस तंत्रिका सीलिएक-mesenteric नाड़ीग्रन्थि में समाप्त होता है, एक तंत्र अभी तक पता लगाया जा करने के लिए द्वारा एड्रीनर्जिक प्लीहा तंत्रिका की सक्रियता में जिसके परिणामस्वरूप। प्लीहा तंत्रिका, इस प्रकार सक्रिय, भीतर करने के लिए जाना जाता हैकरीब सीमांत क्षेत्र तिल्ली, प्राचार्य और कैप 7, 8 की अनिवार्य अंग के लाल गूदा सफेद लुगदी में प्रतिरक्षा कोशिकाओं के लिए निकटता, और में vate। Norepinephrine (NE) प्लीहा तंत्रिका अंत से इसी β 2 एड्रीनर्जिक प्लीहा टी लिम्फोसाइट्स पर व्यक्त रिसेप्टर्स को बांधता है। यह कोलीन एसिटाइल ट्रांसफेरेज़ (चैट) मध्यस्थता acetylcholine (ACH) रिहाई, जो बारी में मैक्रोफेज पर α7 निकोटिनिक acetylcholine रिसेप्टर्स (α7nACh), जिससे साइटोकाइन उत्पादन और सूजन 2 सीमित सक्रिय हो जाता है लाती है। नतीजतन, यह अब स्पष्ट है कि तंत्रिका तंत्र परिधीय ऊतकों में सूजन को विनियमित करने और स्थानीय प्रतिरक्षा homeostasis बहाल करने में सक्षम है।
मार्ग का नाम पता चलता है, ACH प्रणाली इस न्यूरो प्रतिरक्षा विनियमन मार्ग के कामकाज के लिए केंद्रीय महत्व का है। दिलचस्प बात यह है तंत्र की सक्रियता में शामिलकैप परिधि में और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में अलग होने लगते हैं। तिल्ली में (α7nAChR) निकोटिनिक रिसेप्टर्स के महत्व को पहले 9 प्रदर्शन किया गया है, वहीं मुस्कारिनिक रिसेप्टर्स (mAChR) मार्ग 10, 11 के मध्य सक्रियण के लिए अनिवार्य हैं। अभी हाल ही में एक केन्द्र से अभिनय एम 1 मस्करीनिक एगोनिस्ट के परिधीय प्रशासन में काफी दबा सीरम और तिल्ली ट्यूमर परिगलन कारक α (TNFα) घातक murine अन्तर्जीवविष दौरान, एक कार्रवाई है कि आवश्यक बरकरार वेगस तंत्रिका और प्लीहा तंत्रिका 12 का संकेत है। हमने हाल ही में पता चला है कि प्रोस्टाग्लैंडीन ई 2 कमी चूहों (पीजीई 2) वेगस तंत्रिका उत्तेजना का जवाब करने में सक्षम नहीं थे और नीचे-विनियमित नहीं किया सीरम और तिल्ली 3 में साइटोकिन्स की LPS प्रेरित रिहाई। इसलिए, कैप भी मुख्य ACH pathw के अलावा अन्य सिस्टम द्वारा नियंत्रित किया जा सकता हैay।
वेगस तंत्रिका क्योंकि शरीर में इसकी भटक निश्चित रूप से इस तरह के रूप में नामित किया गया है, जिगर, फेफड़े, तिल्ली, गुर्दे, और आंत 13 सहित प्रमुख अंगों innervating। इस बड़े विन्यास और वेगस तंत्रिका की बहुत शक्तिशाली प्रतिरक्षा को दबाने प्रभाव को देखते हुए, कैप की चिकित्सीय क्षमता भड़काऊ शर्तों की एक विस्तृत श्रृंखला कवर कर सकता। के साथ कोई दवाएं शरीर को जोड़ा गया वेगस तंत्रिका वोल्टेज और आवृत्ति, और पारंपरिक इलाज के विपरीत पर नियंत्रण के साथ, विद्युत (या यांत्रिक रूप) सक्रिय हो सकता है,। परीक्षण जीर्ण सूजन 14 के उपचार में VNS का नैदानिक महत्व का परीक्षण करने के उदाहरण के लिए, वर्तमान में आमवाती रोगियों में चल रहे हैं,। कुल मिलाकर, न्यूरो प्रतिरक्षा संचार और सूजन के नियमन जांच है, जो पारंपरिक चिकित्सा के लिए एक संभावित विकल्प उपचार प्रदान करेगा के अधीन हैं। इसलिए, vagus नसों के विश्लेषण stimulatioविभिन्न आच्छादित अंगों में n प्रभाव, लेकिन यह भी जीर्ण सूजन के पशु मॉडल में संभावित उपचारात्मक कार्रवाई के लक्षण वर्णन, निश्चित रूप से जानकारी प्रदान और नए संभावित उपचारात्मक लक्ष्यों के लिए आशा करता हूं।
ट्रेसी और उनके सहयोगियों ने 4 द्वारा विकसित मूल कार्यप्रणाली भड़काऊ प्रतिक्रिया (LPS की एक घातक खुराक द्वारा) के overstimulation और कैप सक्रियण और रीड-आउट के बीच एक भी कम समय सीमा के कारण अनुसंधान के हमारे क्षेत्र में स्थानांतरित नहीं किया जा सका। वर्तमान पत्र में, हम मूल प्रोटोकॉल में किए गए परिवर्तनों को पेश करेंगे, साइटोकाइन स्तरों पर दो अलग-अलग तरीके की तुलना करें और लक्ष्य अंग (तिल्ली) पर एक नया और विपरीत अवलोकन पर प्रकाश डाला।
Protocol
Representative Results
Discussion
2000 के दशक में इसकी खोज के बाद से, कैप के तंत्र को अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है। अब हम मार्ग का एक अच्छा चित्र है, और विशेष रूप से, लक्ष्य अंग, तिल्ली, जहां एक बहुत ही कुशल टीम के रूप में पूर्वोत्तर, स्मृति ट?…
Disclosures
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 |
References
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