Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Immunology and Infection

Øget Recovery Time og Nedsat LPS administration til at undersøge den Vagus nerve stimulation Mekanismer i Begrænsede inflammatoriske reaktioner

Published: March 29, 2017 doi: 10.3791/54890

Introduction

Medfødt immunitet giver en øjeblikkelig første linje i forsvar mod infektioner og sygdomme i en bred vifte af organismer. Det ikke kun initierer det primære immunrespons at eliminere truslen, men det spiller også en afgørende rolle i aktivering og oplysning af adaptiv immunitet, som udfører sekundære immunreaktioner i et patogen-specifik måde. Inflammation organiseret af en overflod af cytokiner og chemokiner, hvilket igen har evnen til at tiltrække andre immunceller til stedet for infektion og for at inducere kardinale tegn på inflammation, såsom rødme, hævelse, smerte, tab af funktion, og feber . Varigheden og intensiteten af ​​betændelse afhænge af flere faktorer, men løse inflammation og genoprette homeostase er et kritisk trin for at undgå indtræden af ​​kroniske inflammatoriske sygdomme. Nylige fremskridt inden for neurovidenskab og immunologi har unravelled specifikke neurale mekanismer med enorm terapeutisk potentiale til at styre inflammation både i centralnervesystemet og i periferien. En af disse mekanismer er den cholinerge antiinflammatoriske pathway (CAP), også kendt som den inflammatoriske refleks, som drives af det autonome nervesystem 4, 5.

Det er i øjeblikket troede, at inflammatoriske mediatorer aktiverer sensoriske nerver og sende signaler om tilstanden af ​​betændelse i centralnervesystemet. En refleks reaktion aktiveres derefter gennem efferente vagus nerve. En omfattende undersøgelse af de anatomiske detaljer af CAP har afsløret et parasympatisk-sympatisk model sammensat af to nerver, vagusnerven og milt nerve henholdsvis 6. I CAP, den aktiverede cholinerge efferente vagus nerve ender i celiac-mesenteriske ganglion, hvilket resulterer i aktivering af den adrenerge milt nerve ved en mekanisme endnu ikke er udforsket. Milt nerve, således aktiverede, vides at indrevate i umiddelbar nærhed af immunceller i den hvide pulp, marginal zone og røde pulp af milten, det vigtigste og obligatorisk organ i CAP 7, 8. Norepinephrin (NE) fra milt nerveender binder til de tilsvarende β 2adrenerge receptorer udtrykt på milt-T-lymfocytter. Dette inducerer cholin-acetyltransferase (ChAT) -medieret acetylcholin (ACh) frigivelse, som igen aktiverer a7 nicotinacetylcholinreceptorer (α7nACh) på makrofager, derved cytokinproduktion og inflammation 2 begrænsende. Følgelig er det nu klart, at nervesystemet er i stand til at regulere inflammation i perifere væv og genoprette lokale immune homøostase.

Som navnet på vejen antyder, ACh-systemet er af central betydning for et velfungerende denne neuro-immun regulerende vej. Interessant, de mekanismer involveret i aktiveringen afFLP synes at være forskellige i periferien og i centralnervesystemet. Mens betydningen af nikotinreceptorer (α7nAChR) i milten er blevet påvist tidligere 9, muscarinreceptorer (mAChR) er obligatoriske for den centrale aktivering af vejen 10, 11. For nylig perifer indgivelse af et centralt virkende M1 muskarin agonist signifikant undertrykte serum og milt tumornekrosefaktor α (TNF) i løbet letal murine endotoksæmi, en handling, der kræves intakt vagus nerve og milt nerve signalering 12. Vi har også for nyligt vist, at mus, der mangler prostaglandin E2 (PGE2) ikke var i stand til at reagere på vagus nerve stimulation og ikke nedregulere LPS-induceret frigivelse af cytokiner i serum og milt 3. Derfor kan CAP også reguleres af andre end de vigtigste ACh pathw systemeray.

Vagusnerven er blevet navngivet som sådan på grund af sin vandring naturligvis i kroppen, der innerverer vigtigste organer, herunder lever, lunge, milt, nyrer og tarm 13. I betragtning af dette store innervation og meget potent immunosuppressiv virkning af vagusnerven, kunne det terapeutiske potentiale af den fælles dækker en bred vifte af inflammatoriske tilstande. Vagusnerven kan være elektrisk (eller mekanisk) aktiveret, med kontrol over spænding og frekvens, og i modsætning til konventionel behandling, med ingen stoffer tilsat til kroppen. Forsøg er igangværende i gigtpatienter, for eksempel for at teste den kliniske betydning af VNS ved behandling af kronisk inflammation 14. Helt, neuro-immune kommunikation og regulering af inflammation er i øjeblikket under undersøgelse, som vil give en mulig alternativ behandling på konventionel behandling. Derfor, analyse af vagusnerven stimuleringn effekt i de forskellige innerverede organer, men også karakterisering af den potentielle terapeutiske virkning i dyremodeller af kronisk inflammation, ville helt sikkert give indsigt og håb for nye potentielle terapeutiske mål.

Den oprindelige metode udviklet af Tracey og kolleger 4 kunne ikke overføres til vores forskningsområde på grund af overstimulering af det inflammatoriske respons (ved en dødelig dosis af LPS) og en alt for korte tidsrum mellem aktivering fælles landbrugspolitik og udlæsning. I det foreliggende papir, præsenterer vi ændringerne af den oprindelige protokol, sammenligne de to forskellige metoder på cytokinniveauer, og fremhæve en ny og modsat observation på målorganet (milt).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle dyreforsøg blev udført i overensstemmelse med de retningslinjer for pasning og anvendelse af dyr, der er godkendt af den lokale etiske komité ved Karolinska Institutet, Stockholm. Den lokale etiske komité følger EU-direktiver om dyrs pleje.

BEMÆRK: De vigtigste ændringer fra den oprindelige protokol er restitutionstiden efter operation (6 timer versus 1 time) og niveauet af LPS injiceret (2 mg / kg versus 15 mg / kg). Ellers har de forskellige indstillinger for selve operationen ikke blevet ændret.

1. Forberedelse Materiale til Stimulation

  1. Tænd computeren og datafangstsystem forbundet med stimulerende elektrode (figur 1A).
  2. Indtast Kvittere programmet.
  3. Fremstille en stamopløsning af LPS i en koncentration på 5 mg / ml i 1 x PBS, alikvot det og opbevares ved -20 ° C. På dagen for eksperimentet, tø en portion og forberede en adekelige prøve af LPS (0,5 mg / ml) for at injicere omkring 100 pi i dyret, efter vægten.

2. Forberedelse af Animal for anæstesi

  1. Bruge C57BI / 6-mus. Opretholde dem under klima-kontrollerede betingelser med en 12-timers lys / mørke cyklus, foder dem standard gnaverfoder, og give dem vand ad libitum.
  2. Udfør kirurgi på mus, der vejer omkring 25 g på dagen for eksperimentet.
    BEMÆRK: Når inflammatoriske reaktioner fremkaldt, er det særlig vigtigt at udføre regelmæssig checkups og observationer af de kliniske reaktioner i dyrene. Der er behov for tidlig eutanasi af CO 2 inhalation hvis dyret betingelse ikke opfylder de etiske kriterier.
  3. Indstil bedøvelsesmiddel maskine.
    1. Sørg for, at slangen er korrekt tilsluttet og ikke er beskadiget på nogen måde. Sørg for, at ventileret område fungerer korrekt. Tilslut nøglen filteret til isofluran flaske og fylde VapoRizer med en tilstrækkelig mængde af isofluran.
    2. Åbn gasforsyningen (luft og ilt), og sørg for, at flaskerne indeholder nok gas til eksperimentet. En tregangskonnektoren er derefter i stand til at sende isofluran strømning til induktion kammer eller masken.
  4. Drej tregangskonnektoren til induktion kammeret. Vælge en mus fra hjemmet bur og indsætte dyret ind i kammeret. Juster flowregulatoren til 1,0 l / min oxygen og 1,0 l / min luft. Juster isofluran koncentration til 4 - 5%.
  5. Når det ønskede niveau af anæstesi er opnået, når det ønskede niveau af anæstesi er opnået, barbere det kirurgiske område og flytte dyret fra kammeret til masken. Drej tre-vejs stik til masken flow. Juster flowregulatoren til 0,25 l / min oxygen og 0,25 l / min luft.
    1. Juster isofluran koncentration til 1,5 - 2,5%. Kontroller niveauet af anæstesi ved refleks kontrol og respirationsfrekvens, før du starter den kirurgiske procedure.
  6. Fastsætte benene på musen til arbejdsbænken med tape. Sørg for, at næsen af ​​dyret stadig er omhyggeligt placeret i masken.

3. Kirurgi og Stimulering af vagusnerven

  1. Desinficere det kirurgiske område med 70% ethanol.
  2. Under anvendelse af en skalpel, omhyggeligt incise huden på niveau med halsen (indsnit på omkring 1 til 1,5 cm).
    Bemærk: I den protokol, slutter kirurgi procedure her for skin-opererede dyr. Faktisk har det vist sig, at netop rører nerven med en metal værktøj allerede stimulerer det til en vis grad. Derfor, for at få en mere præcis kirurgi kontrol dyr ved brug af en lille mængde LPS, stoppe operationen på dette trin.
  3. Ved hjælp af et mikroskop (12,5X mål), isolere venstre vagus nerve fra carotidarterien under anvendelse dissektionspincetter. Først finde musculus sternocleidomastoideus ved at fjerne hud og fedt lag, og derefter trække den ifor at sætte pincet bag både nerve og arterien.
    Bemærk: Følgende trin er meget vanskelig, da nerven og arterien er tæt klæbet til hinanden. Derfor er det meget let at skære skibet og dræbe dyret. Men ved at anbringe tangen meget omhyggeligt mellem nerven og arterie, de til sidst adskilt, og det er muligt at isolere nerve.
  4. Sæt elektroden (figur 1B) under vagusnerven. Nåleelektrodens er ret lang, så selv om nerven bevæger sig en smule i løbet af stimulation, vil det altid være i kontakt med elektroden.
  5. Udfør en intraperitoneal (ip) injektion af LPS (2 mg / kg) ved hjælp af en sprøjte (for udlæsningen på cytokinniveauer, dvs at måle nedregulering effekt).
  6. Vent 5 minutter før påbegyndelse af stimulationen.
  7. Stimulere vagusnerven i 5 minutter ved 5 V og 1 Hz ved at trykke på startknappen i Acknowledge programmet.
  8. Rebevæge elektroden og suturere såret af dyret med kirurgisk sutur tråd.
  9. Spray en No Sting barrierefilm (NSBF) på såret for at forbedre heling og at beskytte mod infektioner.

4. Inddrivelse af Animal

  1. Efter operationen, flytte dyret tilbage til sit hjem bur til opvågning og nyttiggørelse. Under infrarød lys for at opretholde kroppens temperatur, skal du sørge for at overvåge dyret indtil fuld bevidsthed er blevet genvundet.
  2. Lad dyret komme sig i sit bur i 6 timer før aflivning til analyse.
    Bemærk: Effekten af vagus nerve stimulation er meget hurtig og har også vist sig at være langtidsholdbare (op til 48 timer), så restitutionstiden kan indstilles af forsøgslederen henhold til behovene af undersøgelsen.

5. Sacrifice til yderligere analyse

  1. Sende dyret i et bur forbundet til en CO2 administration enhed.
  2. Indstil enheden på en 5-min cyklus af CO2 inhalation.
  3. Når eutanasi er færdig, indsamle organer af interesse og gælder fryse dem på tøris til yderligere analyse (fx måling af cytokinniveauer i milt ekstrakter under anvendelse af et muse TH1 / TH2 9-Plex assay) 3.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Niveau af TNF og interleukin-1β (IL-1β) efter Forøgelse af Time Lapse efter Kirurgi og nedsætte dosis af LPS

Som tidligere vist, ved hjælp af den oprindelige protokol, VNS faldt niveauerne af TNFa (169,3 ± 24,9 pg / mg i SHAM versus 39,7 ± 10,8 pg / mg i VNS, p <0,001) og IL-1β (360,0 ± 40.21 pg / mg i SHAM versus 191,7 ± 27,2 pg / mg i VNS, p <0,01) i milten efter intraperitoneal LPS-injektion (15 mg / kg) (figur 2A). Efter ændring af tid til analyse fra 1 til 6 timer og faldende LPS dosen fra 15 til 2 mg / kg, vi kun observeret en virkning af VNS om TNFa (13,67 ± 1,81 pg / mg i SHAM versus 8,82 ± 1,20 pg / mg i VNS, p <0,05), mens IL-1β ikke blev påvirket (368,62 ± 35,65 pg / mg i SHAM versus 304,99 ± 43,54 pg / mg) (figur 2B). Uden nogen LPS injfdeling (dvs. saltvand), kunne ingen forskel påvises efter VNS (figur 2C).

Niveauer af keratinocyt kemoattraktant / Human Growth-reguleret Oncogen (KC / GRO) i milten efter VNS anvendelse af de forskellige betingelser

Med den oprindelige protokol, viste vi, at KC / GRO var stærkt nedreguleret af VNS (597,4 ± 17,8 pg / mg i SHAM versus 416,4 ± 29,7 pg / mg i VNS, p <0,001) (figur 3A). Anvendelse af en 6-timers tidspunkt, og 2 mg / kg LPS, iagttoges ingen ændring mellem SHAM og VNS dyr (figur 3B), medens VNS stadig potent på TNFa, for eksempel. Men når ingen LPS blev injiceret for 6-hr tidspunkt, observerede vi en stærk opregulering af KC / GRO efter VNS (59.37 ± 4.29 pg / mg i SHAM versus 141,22 ± 10,56 pg / mg i VNS, p <0,001 ) (figur 3C). Som forventet, de fleste af deandre cytokiner (TNFa, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-12 og IFNy) var på meget lave niveauer (hvis detekterbar), og ingen forskel kunne ses mellem SHAM og VNS-stimulerede dyr.

figur 1
Figur 1: Billeder af Materialet er nødvendige for at udføre den Vagus nerve stimulation. A) i) Computer, ii) datafangstsystem, og iii) at stimulere elektrodeindretningen. B) Close-up af den elektrode, der er placeret under vagusnerven. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2: Niveauer af TNFa og IL-1β i Spleen Extracts af SHAM og VNS-behandlede dyr. Dyr underkastes SHAM eller VNS kirurgi, ifølge de følgende betingelser: A) 1-hr bedring efter ip injektion af 15 mg / kg LPS, B) 6-timers restitution efter ip injektion af 2 mg / kg LPS, og C) 6-timers genvinding uden LPS-injektion. Niveauer måles på et pro-inflammatorisk cytokin-overtrukne plade og udtrykt som pg / mg væv. Data udtrykkes som middelværdien ± SEM. En asterisk viser statistiske forskelle mellem VNS og sham-mus (n = 8 i hver gruppe). Students t-test * p <0,05; ** p <0,01; *** p <0,001. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3: Niveauer af KC / GRO i SpLeen Ekstrakter af SHAM og VNS-behandlet Naive mus. Dyr underkastes SHAM eller VNS kirurgi, ifølge de følgende betingelser: A) 1-hr bedring efter ip injektion af 15 mg / kg LPS, B) 6-timers restitution efter ip injektion af 2 mg / kg LPS, og C) 6-timers genvinding uden LPS-injektion. Niveauer måles på et pro-inflammatorisk cytokin-overtrukne plade og udtrykt som pg / mg væv. Data udtrykkes som middelværdien ± SEM. En asterisk viser statistiske forskelle mellem VNS og sham-mus (n = 8 i hver gruppe). Students t-test *** p <0,001.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Siden opdagelsen i begyndelsen af ​​2000'erne, har de mekanismer i den fælles landbrugspolitik blevet grundigt undersøgt. Vi har nu et godt billede af vejen, og især målorganet, milten, hvor NE, hukommelses-T-celler, Ach, og makrofager arbejde som en meget effektiv hold at nedregulere inflammatoriske mediatorer 2. Vi har også for nylig offentliggjorte data om betydningen af et funktionelt prostaglandinsystemet i mus, især PGE2, hvilket naturligvis en obligatorisk komponent til ACh frigivelse i milten efter aktivering af CAP3.

Den eksperimentelle teknik, kendt som vagus nerve stimulation, kan let udføres i et laboratorium, men nogle få vigtige protokoller skal overholdes med hensyn til dyr og kirurgi procedure. Vi bruger en sinus-bølge stimulation signal, som formodes at være en "oplade-afbalanceret" stimulering, for at undgå at opbygge elektriske ladninger inerve, der kunne ødelægge det (i modsætning til monofasisk stimulering). Samtidig stimulere nerven, er det ikke muligt at adskille afferent fra efferent signal, hvilket kun kan ske til andre formål med vagotomi eksperimenter. Varigheden og hyppigheden anvendt til forsøget er kendt for at have en virkning på cytokinfrigørelse efter inflammatorisk udfordring, for eksempel, men vil ikke påvirke hjertefrekvens eller giver åbenlyse bivirkninger i raske kontroller.

Først og fremmest skal forsøgslederen altid huske på, at håndteringen, kirurgi, og inddrivelse af dyrene skal ske i overensstemmelse med de etiske regler for dyrs pleje. Det andet punkt er, at praktisere kirurgi er af stor betydning. Isolering vagusnerven er et vanskeligt trin, som kan være dødelig for dyret, hvis der opstår vaskulær skade. Med erfaring, kan operationen udføres inden for 15 - 20 min, hvilket betyder, at dyret ikke behøver at blive bedøvet i en længere periode, somhjælper opsvinget.

En diskussion kan også rejses med hensyn til valget af en god snydeopereret dyr. I vores protokol, vi brugte dyr, som kun blev opereret på niveau med halsen, uden at placere elektroden under vagusnerven. Grunden til at vælge denne mulighed var, at bare placere elektroden under nerven ville mekanisk stimulere nerven i nogen grad (som er blevet observeret tidligere) 19, hvilket skaber en risiko for maskering potentielle mekanismer, der opstår ved meget lave niveauer af betændelse. Hvis anvendelse af meget høje doser af LPS ville den bedste skinopererede kontrol sandsynligvis være at placere elektroden under nerve, som virkningen af ​​den SHAM kirurgi ikke ville forstyrre eller maskere den indlysende elektrisk stimulering virkning på udbrud af cytokiner.

Vi har udviklet den nuværende protokol til at passe de forskellige spørgsmål stødt inden for vores forskningsfelt. Som omtalt i vores tidligere papir,vi kiggede på mulig inddragelse af prostaglandin-systemet i den fælles landbrugspolitik. På grund af enzymatisk stofskifte, vi troede, at en-timers restitutionstid af den oprindelige protokol ikke ville passe vores eksperiment. Derfor udvidede vi den tid bortfalder efter operationen til 6 timer. Dermed havde vi også at titrere ned dosis af LPS for at opfylde de etiske kriterier. Vi valgte en restitutionstid på 6 timer, en forsinkelse, som vi troede længe nok til dette formål. Vi titreres også LPS fra 15 mg / kg (den oprindelige protokol) ned til 0 mg / kg. Ved 2 mg / kg, så vi den sidste virkning af VNS på cytokiner (figur 2), en virkning, der forsvandt ved lavere doser.

Mens de vigtigste virkning af VNS i milten er kendt og karakteriseret ved aktivering af memory-T-celler og derefter, makrofager-cellerne, der tillader faldet i cytokiner-vi viste også her, at VNS tilsyneladende direkte inducerer frigivelsen af ​​mediatorer ( det er stadig uklart, hvorfra celler, necessitating yderligere undersøgelse) for at rekruttere andre celletyper fra den primære reaktion på inflammation. Faktisk mens VNS kraftigt formindsket KC / GRO efter en stærk inflammatorisk induktion (15 mg / kg LPS, dvs. den oprindelige protokol), aktiverer en meget hurtig frigivelse af KC / GRO i fravær af inflammation. Chemokin KC / GRO, en IL-8 relateret protein med stærke kemotaktiske egenskaber, er kendt for at have en vigtig rolle i leukocyt-udvikling (fx kørsel modning og aktivering), handel (fx tiltrækning og rekruttering af neutrofiler), og fungere 15 . For eksempel neutrofiler er vigtige medlemmer af fagocytsystemet af det medfødte immunsystem. De fungerer som den første linje i vært forsvar mod invaderende patogener, men de er også vigtige mediatorer af inflammation-induceret skade 16. Interessant nok i vores forsøg på at forbedre den protokol, vi kom derefter på tværs af denne iagttagelse, der fremhæver direkt inddragelse af andre celletyper i milten i vagus nerve funktion.

Alle pionerarbejde på området har fokuseret på milten, målorganet af CAP, og på det immunregulatoriske virkning af vejen i reaktion på sepsis eller perifer systemisk inflammation. Vigtigere, var dette arbejde udført under anvendelse akut stimulation af vagusnerven, som den præsenteres i dette dokument. Dette kan anvendes til molekylær analyse af specifikke organer eller af de kortsigtede virkninger konstateret i funktionelle undersøgelser med kroniske dyremodeller for inflammation (24 til 48 timer maksimum efter operationen).

Den vandrer løbet af vagusnerven indebærer imidlertid også, at FLP kan være til væsentlig anvendelse til behandling af kroniske inflammatoriske sygdomme, der involverer de forskellige innerveret organer 13. En af de mest undersøgte organer i denne sammenhæng er tarmen, med fokus på inflammatorisk tarmsygdom (IBD), som omfatter Crohn & # 39; s sygdom og colitis ulcerosa, men også den postoperative-induceret ileus 17. Desuden er vigtigheden af forordningen CAP i mange andre inflammatoriske sygdomme involverer lever, nyre og lunge er også omfattet af undersøgelsen 18. Ikke desto mindre kunne den nuværende protokol ikke anvendes i denne sammenhæng, da den langsigtede virkning af vagus nerve aktivering ville kræve gentagne stimuleringer der kan naturligvis kun gøres med en in vivo implanteret elektrode. Til dette formål bør dyret underkastes en operation, hvor stimulerende manchet elektroder anbragt omkring vagusnerven 20. Det er også vigtigt at bemærke, at den sidstnævnte teknik er langt hyppigere beskrevet hos mennesker eller dyr af en større størrelse. En anden måde at stimulere vagusnerven er mekanisk, som ikke-invasiv og perkutan stimulering af vagusnerven viste en immunosuppressiv virkning i en murin model af endotoksæmiref "> 21. Men de største bekymringer i denne teknik ville være reproducerbarheden af resultaterne og hvordan man sikrer, at vagusnerven stimuleres på samme måde i en langsigtet vurdering af dyremodeller. Enheder er blevet udviklet til mennesker , såsom trans-auricular VNS stimulering eller trans-cervikal VNS stimulering, der leverer elektriske impulser, som er godt tolereres af de emner 21. de er blevet primært anvendes til behandling af epilepsi og migræne og har vist lovende resultater, der kan føre til fremtidige ambulant og exogen terapi.

At opsummere, især på grund af den omfattende innervation af vagusnerven i kroppen, er regulering af CAP undersøgt i en lang række inflammatoriske sygdomme i håb om at finde interessante molekylære mekanistiske egenskaber, der kunne føre til potentielle fremtidige terapeutiske mål. Her præsenterede vi en akut metode til at stimulere vagusnerven. Det giver mulighed for studiet af den fælles landbrugspolitik i begrænsetflammatory responser takket være en moderat inflammatorisk stimulus kombineret med en længere tidsinterval mellem VNS og analysen (tillader enzymatisk metabolisme finder sted, for eksempel).

Forståelse af det molekylære mekanismer bag den vagus nerve stimulation virkning, samt en effektiv anvendelse til behandling af inflammatoriske sygdomme, er af stor betydning, især fra et klinisk perspektiv. Faktisk fordelene ved den metode er brede. På grund af karakteren af ​​ekstremt hurtige nerve signalering, det er hurtigt og effektivt; en observerbar virkning på cytokinniveauer for eksempel forekommer i mindre end 1 time. 4 også kan anvendes mekanisk, ikke-invasiv, og perkutan stimulering af nerven, giver håb for fremtidige ambulant og let-administrerede behandlinger. I modsætning til almindelig behandling, vagus nerve stimulation bruger en endogen vej. Derfor, i modsætning til i alle lægemiddelbehandlinger, der ikke nye midler indført itil kroppen, hvorved der undgås eventuelle potentielle bivirkninger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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 (1,000 mg/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 23 G 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
Stimulating electrode device Biopac Systems STIMSOC
Aesculap Isis shaver Agnthos GT420
R70 Rodent diet from Lantmannen, Stockholm, Sweden

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nathan, C. Points of control in inflammation. Nature. 420 (6917), 846-852 (2002).
  2. Rosas Ballina, M., et al. Acetylcholine-synthesizing T cells relay neural signals in a vagus nerve circuit. Science. 334 (6052), 98-101 (2011).
  3. Le Maître, E., et al. Impaired vagus-mediated immunosuppression in microsomal prostaglandin E synthase-1 deficient mice. Prostaglandins Other Lipid Mediat. 121 (Part B), 155-162 (2015).
  4. Borovikova, L. V., et al. Vagus nerve stimulation attenuates the systemic inflammatory response to endotoxin. Nature. 405 (6785), 458-462 (2000).
  5. Olofsson, P. S., Rosas-Ballina, M., Levine, Y. A., Tracey, K. J. Rethinking inflammation: neural circuits in the regulation of immunity. Immunol. Rev. 248 (1), 188-204 (2012).
  6. Pavlov, V. A., Tracey, K. J. Neural circuitry and immunity. Immunol Res. 63 (1-3), 38-57 (2015).
  7. Huston, J. M., et al. Splenectomy inactivates the cholinergic antiinflammatory pathway during lethal endotoxemia and polymicrobial sepsis. J. Exp. Med. 203 (7), 1623-1628 (2006).
  8. Rosas-Ballina, M., et al. Splenic nerve is required for cholinergic anti-inflammatory pathway control of TNF in endotoxemia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (31), 11008-11013 (2008).
  9. Wang, H., et al. Nicotinic acetylcholine receptor alpha7 subunit is an essential regulator of inflammation. Nature. 421 (6921), 384-388 (2003).
  10. Pavlov, V. A., et al. Central muscarinic cholinergic regulation of the systemic inflammatory response during endotoxemia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103 (13), 5219-5223 (2006).
  11. Pavlov, V. A., et al. Brain acetylcholinesterase activity controls systemic cytokine levels through the cholinergic anti-inflammatory pathway. Brain Behav. Immun. 23 (1), 41-45 (2009).
  12. Rosas-Ballina, M., et al. Xanomeline suppresses excessive pro-inflammatory cytokine responses through neural signal-mediated pathways and improves survival in lethal inflammation. Brain Behav. Immun. 44, 19-27 (2014).
  13. Bellinger, D. L., Lorton, D., Lubahn, D., Felten, D. L. Psychoneuroimmunology. Ader, R., Felten, D. L., Cohen, N. 55, Academic. San Diego. 55-112 (2001).
  14. Andersson, U., Tracey, K. J. A new approach to rheumatoid arthritis: treating inflammation with computerized nerve stimulation. Cerebrum. 2012, 3 (2012).
  15. Ono, S. J., Nakamura, T., Miyazaki, D., Ohbayashi, M., Dawson, M., Toda, M. Chemokines: Roles in leucocyte development, trafficking, and effector function. J. Allergy Clin. Immunol. 111 (6), 1185-1199 (2003).
  16. Silvestre-Roig, C., Hidalgo, A., Soehnlein, O. Neutrophil heterogeneity: implications for homeostasis and pathogenesis. Blood. , (2016).
  17. Matteoli, G., Boeckxstaens, G. E. The vagal innervation of the gut and immune homeostasis. Gut. 62, 1214-1222 (2013).
  18. Pereira, M. R., Leite, P. E. The involvement of parasympathetic and sympathetic nerve in the inflammatory reflex. J. Cell. Physiol. 231, 1862-1869 (2016).
  19. Levine, Y. A., et al. Neurostimulation of the cholinergic anti-inflammatory pathway ameliorates disease in rat collagen-induced arthritis. PLoS One. 9 (8), e104530 (2014).
  20. Huston, J. M., et al. Transcutaneous vagus nerve stimulation reduces serum high mobility group box 1 levels and improves survival in murine sepsis. Crit. Care Med. 35 (12), 2762-2768 (2007).
  21. Yuan, H., Silberstein, S. D. Vagus nerve and vagus nerve stimulation, a comprehensive review: Part II. Headache. 56 (2), 259-266 (2016).

Tags

Immunologi vagusnerven elektrisk stimulering cholinerge antiinflammatorisk pathway inflammation neuro-immune kommunikation cytokiner
Øget Recovery Time og Nedsat LPS administration til at undersøge den Vagus nerve stimulation Mekanismer i Begrænsede inflammatoriske reaktioner
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Le Maître, E., Revathikumar,More

Le Maître, E., Revathikumar, P., Estelius, J., Lampa, J. Increased Recovery Time and Decreased LPS Administration to Study the Vagus Nerve Stimulation Mechanisms in Limited Inflammatory Responses. J. Vis. Exp. (121), e54890, doi:10.3791/54890 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter