Имплантационная операция для стимуляции блуждающего нерва брюшной полости и рекордные исследования у бодрствующих крыс
19 января 2024 г.
Настоящий протокол описывает хирургическую технику имплантации электродной решетки в брюшной блуждающий нерв у крыс, а также методы хронического электрофизиологического тестирования и стимуляции с помощью имплантированного устройства.
Преимущество ВНС брюшной полости заключается в том, что она не вызывает побочных эффектов со стороны сердца и дыхательных путей, связанных с ВНС шейного отдела. Целью исследования явилось изучение противовоспалительного эффекта ВНС брюшной полости на крысиной модели ревматоидного артрита. Ранее мы показали, что абдоминальная ВНС уменьшает симптомы воспалительного заболевания кишечника у крыс.
В настоящее время проводится первое клиническое испытание на людях для изучения безопасности и эффективности ВНС брюшной полости в качестве лечения воспалительных заболеваний кишечника. Мы расширяем наши исследования нейромодуляции, чтобы выяснить, можем ли мы регистрировать спонтанную активность блуждающего нерва, вызванную воспалением, в качестве следующего шага для разработки адаптивной системы ВНС брюшной полости для лечения воспалительных состояний. Мы продемонстрировали, что абдоминальная ВНС не вызывает сердечных или дыхательных побочных эффектов, связанных с ВНС шейного отдела, и обладает противовоспалительным действием на крысах с воспалительными заболеваниями кишечника и ревматоидным артритом.
Влияние ВНС брюшной полости на организм недостаточно изучено по сравнению с ВНС шейного отдела. Этот протокол может помочь в создании экспериментальных протоколов для тестирования влияния ВНС брюшной полости на различные физиологические параметры у здоровых животных или воспалительные состояния, такие как системная волчанка и хроническая болезнь почек.
Обзор
В данном исследовании описывается хирургический протокол имплантации электродной матрицы на брюшной отдел блуждающего нерва крыс, предназначенный для изучения противовоспалительного действия стимуляции брюшного отдела блуждающего нерва (VNS) на моделях ревматоидного артрита и воспалительных заболеваний кишечника. В работе подчеркивается отсутствие побочных эффектов со стороны сердечно-сосудистой и дыхательной систем по сравнению со стимуляцией шейного отдела блуждающего нерва.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Нейрофармакология
- Хирургические методы
Теоретическая база
- Абдоминальная VNS может обеспечить терапевтический эффект без побочных эффектов, характерных для шейной VNS.
- Противовоспалительное действие абдоминальной VNS было изучено на моделях ревматоидного артрита и воспалительных заболеваний кишечника у крыс.
- В текущих клинических исследованиях изучается безопасность и эффективность абдоминальной VNS при лечении воспалительных состояний.
- Влияние абдоминальной VNS на физиологические параметры изучено недостаточно.
Цель исследования
- Разработать экспериментальные протоколы для оценки эффектов абдоминальной стимуляции блуждающего нерва (СБН).
- Исследовать спонтанную активность блуждающего нерва, индуцированную воспалением.
- Охарактеризовать метод СБН, который может быть адаптирован для различных воспалительных состояний.
Используемые методы
- Хирургическая имплантация электродной матрицы была выполнена на брюшном отделе блуждающего нерва у крыс под наркозом.
- Процедура включала тщательную диссекцию и фиксацию для обеспечения стабильности электродной матрицы.
- После операции было проведено электрофизиологическое тестирование для оценки активности нерва.
- Для закрепления электрода и минимизации осложнений применялись методы тщательного наложения швов.
Основные результаты
- Хирургическое вмешательство было спланировано таким образом, чтобы обеспечить стабильное размещение электрода рядом с брюшным блуждающим нервом.
- Для оценки активности нерва после стимуляции проводились электрофизиологические измерения.
- Хронические исследования могут дать представление о противовоспалительных регуляторных механизмах, активируемых при VNS брюшного отдела.
- Данное исследование подтверждает потенциал VNS брюшного отдела в терапии воспалительных состояний.
Выводы
- Данный протокол закладывает основу для дальнейших исследований абдоминальной VNS на различных моделях воспалительных заболеваний.
- Полученные результаты могут позволить в будущих исследованиях изучить нейронные механизмы, связанные со стимуляцией блуждающего нерва.
- Понимание влияния абдоминальной VNS может повлиять на терапевтические стратегии лечения воспалительных расстройств.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Стимуляция брюшного отдела блуждающего нерва (VNS) на моделях бодрствующих крыс позволяет проводить селективные исследования нейромодуляции без побочных эффектов на сердечную и дыхательную системы, которые наблюдаются при шейной VNS. Данный подход способствует снижению механистических рисков и повышению прогностической достоверности противовоспалительных терапевтических стратегий на этапе доклинических исследований. Описанный метод позиционирует абдоминальную VNS как масштабируемую платформу для оценки нейромодуляции в биологических системах при различных воспалительных заболеваниях.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать пути блуждающего нерва, участвующие в механизмах воспалительных заболеваний.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишени путем изоляции эффектов брюшного отдела блуждающего нерва без влияния системных побочных эффектов.
- Повышает прогностическую уверенность в нейромодуляции как терапевтической гипотезе при воспалительных состояниях.
Скрининг и разработка анализа
- Предоставляет валидированную систему in vivo для количественного электрофизиологического анализа после стимуляции блуждающего нерва (VNS).
- Обеспечивает воспроизводимое измерение вызванных суммарных потенциалов действия (ECAPs) для стандартизации анализа.
- Поддерживает последующий скрининг соединений или устройств за счет установления надежных протоколов стимуляции и регистрации.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует моделям заболеваний на крысах, используемым для трансляционного поиска биомаркеров при воспалительных заболеваниях кишечника и ревматоидном артрите.
- Обеспечивает преемственность от изучения механизмов к доклинической валидации стратегий нейромодуляции.
- Снижает трансляционный риск за счет обеспечения селективной стимуляции без побочных физиологических эффектов.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Этот метод интегрируется в континуум от этапа открытия до доклинических исследований, обеспечивая возможность проведения нейромодуляционных исследований на основе гипотез, количественной электрофизиологической оценки и трансляционного моделирования заболеваний.
- Фундаментальная биология: Обеспечивает проверку нулевой гипотезы о роли блуждающего нерва в регуляции воспаления.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимые измерения ECAP для подготовки анализа и сопоставимости данных между различными исследованиями.
- Аналитика: Предоставляет количественные выходные данные зависимой переменной для статистического анализа и сравнения условий.
- Трансляционные исследования: Связывает результаты изучения механизмов с доклиническими моделями заболеваний для продвижения разработок с учетом рисков.
- Корпоративное повторное использование: Создает универсальную платформу in vivo для исследований нейромодуляции при различных воспалительных показаниях.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при валидации мишеней для нейромодуляции.
- Операционная ценность: Стандартизирует хирургические и электрофизиологические процедуры для обеспечения воспроизводимости и масштабируемости.
- Стратегическая ценность: Обосновывает решения о целесообразности дальнейшей разработки (go/no-go), предоставляя надежные доклинические данные об отсутствии побочных эффектов.
- Влияние на портфель: Позволяет проводить приоритезацию активов в области нейромодуляции для разработки препаратов против воспалительных заболеваний с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт проведения хирургических операций на грызунах и владение методами электрофизиологической регистрации.
- Необходим доступ к специализированным электродным матрицам, стимуляторам и системам сбора данных.
- Требуется строгая стандартизация протоколов хирургического вмешательства и регистрации между исследовательскими группами.
- Адаптация к другим моделям заболеваний может потребовать оптимизации протокола с учетом анатомических или физиологических различий.
- Необходима осторожность при манипуляциях во избежание субоптимального размещения электродов или хирургических осложнений.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:49
Electrode Array Implantation on the Abdominal Vagus Nerve in Rats for Recording Evoked Compound Action Potentials
6:16
Chronic Electrophysiology Testing and Abdominal Vagus Nerve Stimulation Using an Implanted Electrode Array in Awake Rats
