Waiting
Login processing...

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

Immunology and Infection

Økt utvinning tid og Redusert LPS Administration å studere vagus nerve stimulering Mekanismer i begrensede inflammatoriske responser

Published: March 29, 2017 doi: 10.3791/54890

Introduction

Medfødt immunitet gir en umiddelbar første forsvarslinje mot infeksjoner og sykdommer hos et bredt spekter av organismer. Det initierer ikke bare den primære immunrespons for å eliminere trusselen, men det spiller også en viktig rolle i aktivering og utdanne den tilpassede immunitet som utfører sekundære immunresponser hos et patogen-spesifikk måte. Betennelse er instrumentert med en mengde av cytokiner og kjemokiner, som i sin tur har evnen til å tiltrekke seg andre immunceller til stedet for infeksjon og for å indusere kardinal tegn på inflammasjon, slik som rødhet, hevelse, smerte, tap av funksjon og feber . Varigheten og intensiteten av inflammasjon avhenge av flere faktorer, men å løse betennelse og gjenopprette homeostase er et kritisk trinn for å unngå angrep av kroniske inflammatoriske sykdommer. Nylige fremskritt innen nevro og immunologi har unravelled bestemte neurale mekanismer med enormt terapeutisk potensiale for å styre inflinflammasjon både i sentralnervesystemet og i periferien. En av disse mekanismene er det kolinerge anti-inflammatoriske bane (CAP), også kjent som den inflammatoriske refleks, som drives av det autonome nervesystemet 4, 5.

Det er for tiden antatt at inflammatoriske mediatorer aktiveres sensoriske nerver og sende signaler rundt inflammasjonstilstand på sentralnervesystemet. En refleks respons blir deretter aktivert gjennom efferente vagusnerven. En omfattende undersøkelse på de anatomiske detaljer av CAP har avdekket et parasympatiske-sympatisk modell sammensatt av to nerver, nervus vagus og milt nerve, henholdsvis 6. I CAP, slutter den aktiverte kolinerge efferente nervus vagus i celiac-mesenteriske ganglion, som resulterer i aktivering av den adrenerge milt nerve med en mekanisme ennå ikke utforsket. Miltens nerve, således aktivert, er kjent for å indreVäte i umiddelbar nærhet av immunceller i hvit pulpa, marginale sone, og røde pulpa av milten, den opprinnelige og obligatorisk organ av hetten 7, 8. Noradrenalin (NE) fra miltnerveendene binder seg til de tilsvarende β 2 adrenerge reseptorer som uttrykkes på milt-T-lymfocytter. Dette induserer kolin-acetyltransferase (ChAT) -mediert acetylkolin (ACh) frigjøring, som i sin tur aktiverer α7 nikotinacetylkolinreseptorer (α7nACh) på makrofager og begrenser derved cytokinproduksjon og betennelse 2. Følgelig er det nå klart at nervesystemet er i stand til å regulere betennelse i perifere vev, og for å gjenopprette den lokale immun homeostase.

Som navnet til banen antyder, er ACh-system av sentral betydning for funksjonen av denne nevroimmunologisk reguleringsveien. Det er interessant at mekanismene som er involvert i aktiveringen avCAP synes å være forskjellig i periferien og i sentralnervesystemet. Selv om betydningen av nikotinreseptorer (α7nAChR) i milten er påvist tidligere 9, muskarin-reseptorer (mAChR) er obligatoriske for den sentrale aktivering av veien 10, 11. Mer nylig, perifer administrering av en sentralt virkende M1 muskarinagonist undertrykte betydelig serum og milt tumor nekrose faktor α (TNFa) under dødelig muse-endotoksemi, en handling som kreves for intakt vagus nerve og milt nerve signale 12. Vi har også nylig vist at mus som mangler prostaglandin E2 (PGE2) var ikke i stand til å svare på nervus vagus stimulering og ikke ned-regulere LPS-indusert frigivelse av cytokiner i serumet og milt 3. Derfor kan den CAP også reguleres på andre måter enn hoved ACh pathw systemeray.

Vagusnerven er navngitt som sådan på grunn av den vandrende bane i kroppen, innervating hovedorganer inkludert lever, lunge, milt, nyrer, og tarmen 13. Tatt i betraktning denne store innervasjon og den meget potente immunosuppressive virkning av nervus vagus, kan det terapeutiske potensialet av CAP dekker et bredt utvalg av inflammatoriske tilstander. Vagusnerven kan være elektrisk (eller mekanisk) aktivert med kontroll over den spenning og frekvens, og i motsetning til konvensjonell behandling, med ingen medikamenter tilsatt til kroppen. Forsøkene er for tiden i gang i reumatiske pasienter, for eksempel, for å teste den kliniske betydning av VNS i behandlingen av kronisk inflammasjon 14. Fullstendig, nevroimmunologisk kommunikasjon og regulering av inflammasjon er for tiden under undersøkelse, som vil gi en mulig alternativ behandling på konvensjonell terapi. Derfor, analyse av vagusnerven stimulation virkning i de forskjellige innervert organer, men også karakterisering av potensielle terapeutiske virkning i dyremodeller av kronisk inflammasjon, ville definitivt gi innsikt og håp for nye potensielle terapeutiske mål.

Den opprinnelige metodikk som er utviklet av Tracey og kolleger 4 kunne ikke bli transponert til vårt forskningsfelt på grunn av overstimulering av den inflammatoriske respons (med en dødelig dose av LPS) og en altfor kort tidsperioden mellom CAP aktivering og leses ut. I det foreliggende papir, presenterer vi endringene i den opprinnelige protokoll, sammenligne de to forskjellige metoder på cytokin-nivåer, og markerer en ny og motsatt observasjon på målorganet (milt).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle dyreforsøk ble utført i henhold til retningslinjene for omsorg og bruk av dyr som er godkjent av den lokale etikkutvalget ved Karolinska Institutet, Stockholm. Den lokale etikkutvalg følger EUs direktiver om dyr omsorg.

Merk: De viktigste endringer fra den opprinnelige protokoll er gjenvinningstiden etter operasjonen (6 timer mot 1 time), og nivået av LPS injisert (2 mg / kg i forhold til 15 mg / kg). Ellers de ulike innstillingene for operasjonen selv er ikke endret.

1. Klar Materiale for stimulering

  1. Slå på maskinen og datainnsamlingssystem som er knyttet til den stimulerende elektrode (figur 1A).
  2. Skriv inn Kvitter programmet.
  3. Fremstill en stamløsning av LPS ved en konsentrasjon på 5 mg / ml i 1 x PBS, alikvoter det, og lagre det ved -20 ° C. På dagen for forsøket, tine en delmengde og forberede en adefull prøve av LPS (0,5 mg / ml) for å sprøyte rundt 100 ul i dyret, i henhold til vekt.

2. Klargjøring av dyr for Anesthesia

  1. Bruk C57Bl / 6-mus. Opprettholde dem under klimakontrollert forhold med en 12-timers lys / mørkesyklus og mate dem standard gnagerfor, og gi dem vann ad libitum.
  2. Utføre kirurgi på mus som veier rundt 25 g på dagen for forsøket.
    MERK: Når inflammatoriske reaksjoner blir indusert, er det spesielt viktig å utføre regelmessige kontroller og observasjoner i det kliniske reaksjoner hos dyrene. Prematur eutanasi med CO2 inhalering er nødvendig hvis dyret tilstand ikke oppfyller de etiske kravene.
  3. Sett bedøvelse maskinen.
    1. Sørg for at slangen er riktig tilkoblet og er ikke skadet på noen måte. Kontroller at ventilasjon fungerer. Koble nøkkelen filteret til isofluran flaske og fyll Vaporizer med en tilstrekkelig mengde av isofluran.
    2. Åpne gasstilførselen (luft og oksygen) og sørg for at flaskene inneholder nok gass for forsøket. En tre-veis-kontakten er da i stand til å sende den isofluran strømmen til induksjonskammeret eller masken.
  4. Snu tre-veis-kontakten til induksjonskammeret. Plukk en mus fra hjemmeburet og sett dyret inn i kammeret. Juster strømningsregulatoren til 1,0 l / min oksygen og 1,0 liter / min luft. Juster isofluran konsentrasjonen til 4 - 5%.
  5. Når den ønskede anestesinivå er nådd, når den ønskede anestesinivå er nådd, barbere det kirurgiske område og beveger dyret fra kammeret til masken. Snu treveis kontakten til masken flyt. Juster strømningsregulatoren til 0,25 l / min oksygen og 0,25 l / min luft.
    1. Juster isofluran-konsentrasjonen til 1,5 til 2,5%. Sjekk nivået av anestesi ved refleks kontroll og respirasjonsfrekvens før det kirurgiske procedure.
  6. Feste bena på mus til arbeidsbenken ved hjelp av klebebånd. Sørg for at nesen av dyret fortsatt er nøye plassert i masken.

3. kirurgi og stimulering av vagus nerve

  1. Desinfiser kirurgiske området med 70% etanol.
  2. Ved hjelp av en skalpell, omhyggelig langsgående snitt i huden på nivå med halsen (innsnitt er i området 1 til 1,5 cm).
    Merk: I protokollen, avslutter kirurgi prosedyre her for humbug-opererte dyr. Faktisk har det vist seg at bare berøre nerve med et metallverktøy allerede stimulerer det til en viss grad. Derfor, for å få en mer nøyaktig operasjon kontroll dyr ved bruk av en liten mengde av LPS, stoppe operasjonen ved dette trinnet.
  3. Ved hjelp av et mikroskop (12,5X objektiv), isolere venstre vagusnerve fra karotidarterien ved anvendelse av dissekere tang. Først finner sternokleidomastoideus ved å fjerne huden og fettsjikt, og deretter trekke den tilbake iFor å sette tang bak både nerve og arterien.
    Merk: Det følgende trinn er svært vanskelig, som nerve og arterien er tett festet til hverandre. Derfor er det svært enkelt å kutte fartøyet og drepe dyret. Men ved å anbringe tangen meget nøye mellom nerven og arterien, de til slutt skille, og det er mulig å isolere nerve.
  4. Plasseres elektroden (figur 1B) under vagusnerven. Nålen elektroden er ganske lang, slik at selv om nerven beveger seg litt i løpet av stimuleringen, vil det alltid være i kontakt med elektroden.
  5. Utføre en intraperitoneal (ip) injeksjon av LPS (2 mg / kg) ved hjelp av en sprøyte (for utlesningen på cytokin-nivåer, dvs. for å måle den nedregulere effekt).
  6. Vent i 5 minutter før starting av stimuler.
  7. Stimulere vagusnerven i 5 min ved 5 V og 1 Hz ved å trykke på startknappen i Acknowledge program.
  8. Rebevege elektroden og sutur sår i dyret med kirurgisk suturtråd.
  9. Spray en brodd Ingen barrierefilm (NSBF) på såret for å forbedre heling og for å beskytte mot infeksjoner.

4. Gjenoppretting av Animal

  1. Etter operasjonen, flytter dyret tilbake til sitt hjem bur for oppvåkning og utvinning. Under infrarødt lys for å opprettholde kroppstemperaturen, sørg for å overvåke dyret før full bevissthet har blitt gjenvunnet.
  2. La dyret komme seg i buret i 6 timer før avlivning for analyse.
    Merk: Effekten av nervus vagus stimulering er meget rask og er også blitt vist å være langvarig (opptil 48 timer), slik at gjenvinningstiden kan innstilles ved experimenter i henhold til behovene til studien.

5. Offer for videre analyse

  1. Plasserer dyret i et bur koblet til en CO2-tilførselsanordning.
  2. Sett enheten på et 5-min syklus av CO 2 innånding.
  3. Når eutanasi er ferdig, samle organer av interesse og direkte fryse dem på tørris for ytterligere analyse (for eksempel måling av cytokiner i milt ekstrakter ved hjelp av en mus TH1 / TH2 9-Plex-analyse) 3.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Nivå av TNFa og interleukin-1β (IL-1β) etter økning av intervall etter kirurgi og reduksjon av dosen med LPS

Som vist tidligere, ved anvendelse av den opprinnelige protokoll, redusert VNS nivåene av 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 etter intraperitoneal LPS-injeksjon (15 mg / kg) (figur 2A). Etter å endre tiden for analyse fra 1 til 6 timer, og reduksjon av LPS dose 15-2 mg / kg, vi bare observert en virkning av VNS på 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 ble påvirket (368,62 ± 35,65 pg / mg i SHAM versus 304,99 ± 43,54 pg / mg) (figur 2B). Uten LPS injEL (dvs. saltoppløsning), kunne ingen forskjell påvises etter VNS (figur 2C).

Nivåer av Keratinocytt kjemotiltrekkende / Human Growth regulerte Oncogen (KC / GRO) i milten etter VNS å bruke de ulike betingelser

Med den opprinnelige protokoll, viste vi at KC / GRO ble sterkt nedregulert ved VNS (597,4 ± 17,8 pg / mg i SHAM versus 416,4 ± 29,7 pg / mg i VNS, p <0,001) (figur 3A). Ved hjelp av en 6-timers tidspunktet og 2 mg / kg LPS, ble det ikke observert noen forandring mellom SHAM og VNS dyr (figur 3B), mens vns fremdeles er potente på TNFa, f.eks. Imidlertid, når ingen LPS ble injisert for den seks-timers tidspunktet, ble det observert en sterk oppregulering av KC / GRO følgende 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 avandre cytokiner (TNFa, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-12, og IFNy) var i meget lave nivåer (om detekterbar), og ingen forskjeller kunne sees mellom SHAM og VNS-stimulert dyr.

Figur 1
Figur 1: Bilder av materialet som trengs for å utføre den vagus nerve stimulering. A) i) IT, ii) datainnsamlingssystemet, og iii) stimulerende elektrodeenhet. B) nærbilde av elektroden som er plassert under vagusnerven. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2: Nivåer av TNFa og IL-1β i milt Extracts av SHAM og VNS-behandlede dyr. Dyrene underkastes SHAM eller VNS kirurgi, i henhold til de følgende betingelser: A) 1-timers gjenoppretting etter ip-injeksjon av 15 mg / kg LPS, B) 6-timers gjenoppretting etter ip-injeksjon av 2 mg / kg LPS, og C) 6-timers gjenvinning uten LPS-injeksjon. -Nivåer måles på et pro-inflammatorisk cytokin-belagte plate og ble uttrykt som pg / mg vev. Data er uttrykt som gjennomsnitt ± SEM. En asterisk viser statistisk signifikante forskjeller mellom VNS og sham-mus (n = 8 i hver gruppe). Students t-test * p <0,05; ** p <0,01; *** p <0,001. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3: Nivåer av KC / GRO i SpLeen Ekstrakter av SHAM og VNS behandlede naturlige mus. Dyrene underkastes SHAM eller VNS kirurgi, i henhold til de følgende betingelser: A) 1-timers gjenoppretting etter ip-injeksjon av 15 mg / kg LPS, B) 6-timers gjenoppretting etter ip-injeksjon av 2 mg / kg LPS, og C) 6-timers gjenvinning uten LPS-injeksjon. -Nivåer måles på et pro-inflammatorisk cytokin-belagte plate og ble uttrykt som pg / mg vev. Data er uttrykt som gjennomsnitt ± SEM. En asterisk viser statistisk signifikante forskjeller mellom VNS og sham-mus (n = 8 i hver gruppe). Student t-test *** p <0,001.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Siden den ble oppdaget på begynnelsen av 2000-tallet, har mekanismene for CAP blitt grundig undersøkt. Vi har nå et godt bilde av veien, og særlig målet organ, milten, der NE, minne T-celler, Ach, og makrofager arbeid som et svært effektivt team for å nedregulere inflammatoriske mediatorer 2. Vi har også nylig publiserte data på viktigheten av en funksjonell prostaglandin system i mus, i særdeleshet, PGE2, som åpenbart er en nødvendig bestanddel for ACh frigjøring i milten etter aktivering av kapselen 3.

Den eksperimentelle teknikk, kjent som nervus vagus stimulering, denne kan enkelt utføres i et laboratorium, men noen viktige protokoller må overholdes med hensyn dyrene og kirurgi prosedyren. Vi bruker en sinusbølge stimuleringssignal, som er ment å være en "lade-balansert" stimulering, for å unngå oppbygging av elektriske ladninger inerve som kunne ødelegge den (i motsetning til monofasisk stimulering). Mens stimulering av nerve, er det ikke mulig å skille den afferente fra den efferente signal, som bare kan gjøres for andre formål med vagotomi eksperimenter. Varigheten og frekvensen som brukes for forsøket er kjent for å ha en effekt på cytokin frigivelse følgende inflammatorisk utfordring, for eksempel, men vil ikke påvirke hjertefrekvensen eller gi åpenbare bivirkninger hos friske kontroller.

Først av alt må eksperimentator alltid huske på at håndteringen, kirurgi og utvinning av dyrene må utføres i henhold til de etiske regler for dyrehold. Det andre punktet er at praktisere kirurgi er av stor betydning. Isolere vagusnerven er et vanskelig trinn, som kan være dødelig for dyret hvis vaskulær skade oppstår. Med erfaring, kan operasjonen gjøres i løpet av 15 - 20 min, noe som betyr at dyret ikke trenger å være bedøvet for en lang periode, somhjelper utvinning.

En diskusjon kan også heves om valg av en god SHAM-opererte dyr. I protokollen, brukte vi dyr som bare gjennomgikk kirurgi på nivå med halsen, uten å plassere elektroden i henhold vagusnerven. Grunnen for å velge dette valget var at bare å plassere elektroden under nerve ville mekanisk å stimulere nerve til en viss grad (som er blitt observert tidligere) 19, og faren for å maskere potensielle mekanismer som finner sted ved meget lave nivåer av inflammasjon. Ved anvendelse av meget høye doser av LPS, ville den beste skinn-opererte kontroller sannsynligvis være å plassere elektroden under nerve, som effekten av den SHAM operasjonen ikke ville forstyrre eller maskere den åpenbare elektrisk stimulering effekt på utbrudd av cytokiner.

Vi har utviklet den gjeldende protokollen for å passe de ulike problemer som oppstår i vårt forskningsfelt. Som omtalt i vår forrige papiret,vi sett på mulige involvering av prostaglandin systemet i CAP. På grunn av enzymatisk metabolisme, tenkte vi at en-timers restitusjonstid for den opprinnelige protokollen ikke ville passe vårt eksperiment. Derfor utvidet vi tidsforløp etter operasjonen til 6 timer. Dermed hadde vi også å titrere ned dosen av LPS for å møte de etiske kriterier. Vi valgte en restitusjonstid på 6 timer, en forsinkelse som vi trodde lenge nok til dette formålet. Vi har også titrert til LPS fra 15 mg / kg (den opprinnelige protokoll) ned til 0 mg / kg. Ved 2 mg / kg, så vi den siste effekten av VNS på cytokiner (figur 2), en effekt som forsvant ved lavere doser.

Mens hovedeffekten av den VNS i milten er kjent og kjennetegnes ved aktivering av minne-T-celler og deretter, makrofager-cellene som tillater reduksjonen av cytokiner-vi viste også her at VNS synes å direkte indusere frigjøring av mediatorer ( det er fortsatt uklart fra hvilke celler, necessitating fordypning) for å rekruttere andre celletyper fra den primære respons på inflammasjon. Faktisk, mens VNS sterkt redusert KC / GRO etter en sterk inflammatorisk induksjon (15 mg / kg LPS, dvs. den opprinnelige protokoll), aktiverer den en meget rask frigivelse av KC / GRO i fravær av inflammasjon. Kjemokin KC / GRO, en IL-8-relatert protein med kraftige kjemotaktiske egenskaper, er kjent for å ha en viktig rolle i leukocytt-utvikling (for eksempel kjøring modning og aktivering), omsetning (f.eks tiltrekning og rekruttering av nøytrofiler), og fungerer 15 . For eksempel er nøytrofile celler er viktige medlemmer av fagocytisk system av den medfødte immunsystemet. De fungerer som den første linjen i vertens forsvar mot invaderende patogener, men de er også viktige mediatorer av inflammasjon-indusert skade 16. Interessant, i vårt forsøk på å forbedre protokollen, vi kom over denne observasjonen som fremhever rett involvering av andre celletyper i milten i vagusnerven funksjon.

All den banebrytende arbeid i feltet har fokusert på milt, målorganet av CAP, og på den immunoregulerende effekt til banen i respons til sepsis eller perifer systemisk inflammasjon. Det er viktig at dette arbeidet ble utført ved anvendelse av akutt stimulering av vagusnerven, som for eksempel den som presenteres i dette papiret. Dette kan brukes for molekylær analyse av spesifikke organer eller av de kortvarige effekter sett i funksjonelle studier som involverer kronisk dyremodeller for inflammasjon (24 til 48 timer maksimum etter operasjonen).

Imidlertid er den vandrende løpet av vagusnerven innebærer også at hetten kan være av betydelig nytte for behandling av kroniske inflammatoriske sykdommer som involverer de forskjellige innervert organene 13. En av de mest studerte organer i denne sammenheng er tarmen, med en vekt på inflammatorisk tarmsykdom (IBD), som inkluderer Crohn # 39; s sykdom og ulcerøs kolitt, men også den postoperativ ileus-induserte 17. Videre er betydningen av CAP regulering i mange andre inflammatoriske sykdommer i lever, nyre, lunge og er også under undersøkelse 18. Ikke desto mindre, den nåværende protokoll kan ikke brukes i denne sammenheng, da den langtidsvirkningen av vagusnerven aktivering ville kreve gjentatte stimuleringer som kan selvsagt bare gjøres med en in vivo implantert elektrode. For dette formål bør dyret gjennomgå en operasjon hvor stimulerende cuff elektrodene er plassert rundt vagusnerven 20. Det er også viktig å merke seg at sistnevnte teknikken er mye oftere beskrevet hos mennesker eller dyr av en større størrelse. En annen måte å stimulere nervus vagus er mekanisk, som ikke-invasiv og perkutan stimulering av vagusnerven viste en immunosuppressiv effekt i en musemodell av endotoksemiref "> 21. Men den største bekymring med denne teknikken ville være reproduserbarheten av resultatene og hvordan man kan sikre at nervus vagus stimulert på samme måte i en langvarig vurdering av dyremodeller. anordninger har blitt utviklet for mennesker , slik som trans-aurikulaere VNS stimulering eller trans-cervical VNS stimulering, som leverer elektriske pulser, som er godt tolerert av fagene 21. de er blitt brukt hovedsakelig for å behandle epilepsi og migrene, og har vist lovende resultater som kan føre til fremtidig ambulant og eksogen terapi.

For å oppsummere, særlig på grunn av den omfattende innervasjon av nervus vagus i kroppen, er CAP regulering studert i et bredt spekter av inflammatoriske sykdommer i håp om å finne interessante molekyl mekanistiske egenskaper som kan føre til potensielle fremtidige terapeutiske mål. Her presenterte vi en akutt metode for å stimulere nervus vagus. Det gjør studiet av CAP i begrensetinflammatoriske reaksjoner takket være en moderat inflammatorisk stimulus kombinert med en lengre tidsperiode mellom VNS og analyse (slik enzymatisk metabolisme til å finne sted, for eksempel).

Å forstå de molekylære mekanismer som ligger til grunn nervus vagus stimulering effekt, så vel som dets effektive anvendelse ved behandling av inflammatoriske sykdommer, er av stor betydning, særlig fra et klinisk perspektiv. Faktisk, fordelene ved metodikken er brede. På grunn av beskaffenheten av ekstremt raske nerve-signalisering, er det hurtig og effektiv; en observerbar effekt på cytokin-nivåer, for eksempel, skjer i løpet av mindre enn 1 time. 4 også mekanisk, ikke-invasiv, og perkutan stimulering av nerve kan benyttes, noe som gir håp for fremtidige ambulante og lett adminis- terapier. Til slutt, i motsetning til vanlig behandling, benytter nervus vagus stimulering en endogen svei. Derfor, i motsetning til i alle medisinsk behandling, er ingen nye midler introdusert itil legemet, for derved å unngå eventuelle bivirkninger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noe å avsløre.

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

Immunology utgave 121 Vagusnerve elektrisk stimulering kolinerge anti-inflammatoriske bane inflammasjon nevroimmunologisk kommunikasjon cytokiner
Økt utvinning tid og Redusert LPS Administration å studere vagus nerve stimulering Mekanismer i begrensede inflammatoriske responser
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