Waiting
Login processing...

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

Immunology and Infection

Ökad Återhämtningstid och minskade LPS administration att studera vagusnerven stimulering mekanismer i begränsade inflammatoriska svar

Published: March 29, 2017 doi: 10.3791/54890

Introduction

Medfödd immunitet ger en omedelbar första försvarslinje mot infektioner och sjukdomar i ett brett spektrum av organismer. Det initierar inte bara det primära immunsvaret för att eliminera hotet, men det spelar också en central roll i att aktivera och utbilda den adaptiva immunitet som utför sekundära immunsvar hos en patogen-specifikt sätt. Inflammation är iscensatt av en uppsjö av cytokiner och kemokiner, vilka i sin tur har förmåga att attrahera andra immunceller till platsen för infektion och för att inducera kardinal tecken på inflammation, såsom rodnad, svullnad, smärta, förlust av funktion, och feber . Varaktighet och intensitet av inflammation beror på flera faktorer, men lösa inflammation och återställa homeostas är ett kritiskt steg för att undvika uppkomsten av kroniska inflammatoriska sjukdomar. Nya framsteg inom neurovetenskap och immunologi har unraveled specifika neurala mekanismer med enorm terapeutisk potential för att styra inflammation både i det centrala nervsystemet och i periferin. En av dessa mekanismer är den kolinerga antiinflammatoriska vägen (CAP), även känd som den inflammatoriska reflex, som drivs av det autonoma nervsystemet 4, 5.

Det är för närvarande tänkt att inflammatoriska mediatorer aktiverar sensoriska nerver och skicka signaler om tillståndet av inflammation till det centrala nervsystemet. En reflexsvar aktiveras sedan genom den efferenta vagusnerven. En omfattande studie om de anatomiska detaljerna i CAP har avslöjat en parasympatiska-sympatisk modell består av två nerver, vagusnerven och mjälten nerv, respektive 6. I CAP, den aktiverade kolinerga efferenta vagusnerven slutar i celiaki-mesenteriska ganglion, vilket resulterar i aktivering av den adrenerga mjälten nerven genom en mekanism som kommer att utforskas. Mjälten nerv, sålunda aktiverade, är känd för att inrevate i nära anslutning till immunceller i den vita massan, marginell zon, och röd pulpa av mjälte, den viktigaste och obligatorisk organ i CAP 7, 8. Norepinefrin (NE) från mjält nervändar binder till de motsvarande β 2-adrenerga receptorer uttryckta på mjält-T-lymfocyter. Detta inducerar kolinacetyltransferas (ChAT) -medierad acetylkolin (ACh) frisättning, vilket i sin tur aktiverar a7-nikotinacetylkolinreceptorer (α7nACh) på makrofager, därigenom begränsande cytokinproduktion och inflammation 2. Följaktligen är det nu klart att nervsystemet kan reglera inflammation i perifera vävnader och återställa lokala immun homeostas.

Som namnet på vägen antyder är ACh-systemet av central betydelse för tillämpningen av detta neuro-immuna reglervägen. Intressant, mekanismer som är involverade i aktiveringen avCAP verkar vara olika i periferin och i det centrala nervsystemet. Medan vikten av nikotinreceptorer (α7nAChR) i mjälten har påvisats tidigare 9, muskarinreceptorer (mAChR) är obligatoriska för den centrala aktivering av reaktionsvägen 10, 11. Mer nyligen, perifer administrering av en centralt verkande M1 muskarinagonist signifikant undertryckta i serum och mjälte tumörnekrosfaktor α (TNFa) under letal murin endotoxemi, en åtgärd som krävs intakt vagusnerv och mjält nerv signalering 12. Vi har också visat nyligen att möss som saknar prostaglandin E2 (PGE2) kunde inte svara på vagusnerven stimulering och inte nedreglera LPS-inducerad frisättning av cytokiner i serum och mjälte 3. Därför kan den gemensamma jordbrukspolitiken också regleras av andra än huvud ACh pathw systemay.

Vagusnerven har utsetts som sådan på grund av dess vandrande kurs i kroppen, innervating huvudorgan, inklusive lever, lungor, mjälte, njurar och tarm 13. Med tanke på denna stora innervation och mycket potent immunsuppressiv effekt av vagusnerven kan den terapeutiska potentialen hos den gemensamma jordbrukspolitiken omfattar ett brett spektrum av inflammatoriska tillstånd. Vagusnerven kan vara elektriskt (eller mekaniskt) aktiveras, med kontroll över spänning och frekvens, och i motsats till konventionell behandling, utan läkemedel läggas till kroppen. Prövningar pågår i reumatiska patienter, till exempel för att testa den kliniska betydelsen av VNS för behandling av kronisk inflammation 14. Helt och hållet, den neuro-immuna kommunikation och reglering av inflammation är för närvarande under utredning, vilket kommer att ge ett möjligt alternativ behandling till konventionell terapi. Därför, analys av vagusnerven stimuleringn effekt i de olika innerverade organ, men även karakterisering av potentiella terapeutiska verkan i djurmodeller av kronisk inflammation, skulle definitivt ge insikter och hoppas på nya potentiella terapeutiska mål.

Den ursprungliga metod som utvecklats av Tracey och kollegor 4 kunde inte överföras till vårt forskningsområde på grund av överstimulering av det inflammatoriska svaret (med en dödlig dos av LPS) och en alltför kort tidsintervall mellan CAP aktivering och avläsning. I föreliggande papper, kommer vi att presentera de ändringar som gjorts till den ursprungliga protokollet, jämföra de två olika metoder på cytokinnivåer, och markera en ny och motsatt observation på målorganet (mjälten).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla djurförsök utfördes enligt riktlinjerna för skötsel och användning av djur som godkänts av den lokala etiska kommittén vid Karolinska Institutet, Stockholm. Den lokala etiska kommittén följer EU-direktiv om djurvård.

OBS: De viktigaste ändringar från den ursprungliga protokollet är tiden för återhämtning efter kirurgi (6 h kontra 1 timme) och nivån av LPS injicerades (2 mg / kg versus 15 mg / kg). I övrigt har de olika inställningarna för operationen själv inte ändrats.

1. Förberedelse Material för Stimulering

  1. Slå på datorn och datainsamlingssystem kopplat till den stimulerande elektroden (Figur 1A).
  2. Ange bekräftelse programmet.
  3. Bereda en förrådslösning av LPS vid en koncentration av 5 mg / ml i 1 x PBS, alikvot den och förvara den vid -20 ° C. På dagen för experimentet, tina en portion och förbereda en adequate prov av LPS (0,5 mg / ml) för att injicera cirka 100 | il i djuret, beroende på vikten.

2. Preparering av djur för Anestesi

  1. Använda C57Bl / 6-möss. Upprätthålla dem under klimatkontrollerade betingelser med en 12-timmars ljus / mörker-cykel, mata dem standard rodent chow, och ge dem vatten ad libitum.
  2. Operera på möss som väger cirka 25 g på dagen för experimentet.
    OBS: När inflammatoriska reaktioner induceras, är det särskilt viktigt att utföra regelbundna kontroller och observationer av de kliniska reaktioner i djuren. Behövs för tidig eutanasi av CO 2 inandning om djuret tillstånd inte uppfyller de etiska kriterier.
  3. Ställ anestesiapparaten.
    1. Se till att slangen är korrekt ansluten och inte är skadad på något sätt. Säkerställ att ventilerat utrymme fungerar. Anslut nyckeln filter till isofluran flaskan och fylla VapoRizer med en tillräcklig mängd av isofluran.
    2. Öppna gastillförseln (luft och syre) och se till att flaskorna innehåller tillräckligt med gas för experimentet. En tre-vägskopplingen kan sedan skicka isofluran flödet till induktionskammaren eller masken.
  4. Vrid trevägsanslutningen till induktionskammaren. Plocka en mus från hemburen och sätt djuret in i kammaren. Justera flödesregulatorn till 1,0 l / min syre och 1,0 l / min luft. Justera isofluran-koncentrationen till 4 - 5%.
  5. När den önskade nivån av anestesi uppnås, när den önskade nivån av anestesi nås, raka operationsområdet och flytta djuret från kammaren till masken. Vrid trevägs kontakten till maskflödet. Justera flödesregulatorn till 0,25 L / min syre och 0,25 l / min luft.
    1. Justera isofluran-koncentrationen till 1,5 - 2,5%. Kontrollera nivån av anestesi genom reflex kontroll och andningsfrekvens innan den kirurgiska procedure.
  6. Fäst benen på musen för att arbetsbänken med hjälp av tejp. Se till att nos djuret fortfarande noggrant placerad i masken.

3. Kirurgi och stimulering av vagusnerven

  1. Desinficera operationsområdet med 70% etanol.
  2. Med användning av en skalpell, noggrant incisionsfilm huden vid nivån för halsen (snitt på omkring 1 till 1,5 cm).
    Obs! I protokollet slutar här för skenopererade djuren kirurgi förfarande. I själva verket har det visat sig att bara röra nerven med en metallverktyg redan stimulerar i viss utsträckning. Därför, för att få en mer exakt operation kontrolldjuret vid användning av en liten mängd av LPS, stoppa operationen i detta steg.
  3. Med hjälp av ett mikroskop (12,5X mål), isolera den vänstra vagusnerven från halspulsådern med hjälp dissekera pincett. Först lokalisera sternocleidomastoideus genom att ta bort hud och fett lager och sedan tillbaka den iFör att sätta pincetten bakom både nerv och artären.
    Obs: Följande steg är mycket svårt, eftersom nerven och artär är nära följs varandra. Därför är det mycket lätt att skära fartyget och döda djuret. Men genom att placera tången mycket noga mellan nerv och artär, de så småningom separera, och det är möjligt att isolera nerven.
  4. Placera elektroden (Figur 1B) under vagusnerven. Nålen elektroden är ganska lång, så även om nerven rör sig något under stimulans, kommer det alltid att vara i kontakt med elektroden.
  5. Utföra en intraperitoneal (ip) injektion av LPS (2 mg / kg) med hjälp av en spruta (för utläsningen på cytokinnivåer, dvs för att mäta ned-reglerande effekt).
  6. Vänta 5 min före start av stimuleringen.
  7. Stimulera vagusnerven för 5 min vid 5 V och en Hz genom att trycka på startknappen i Acknowledge programmet.
  8. Reflytta elektroden och sutur såret av djuret med kirurgisk suturtråd.
  9. Spraya en No Sting Barriärfilm (NSBF) på såret för att förbättra läkning och för att skydda mot infektioner.

4. Utvinning av Animal

  1. Efter operation, flytta djuret tillbaka till sitt hem bur för uppvaknande och återhämtning. Under infrarött ljus för att upprätthålla kroppstemperaturen, se till att övervaka djuret tills fullt medvetande har återfått.
  2. Låta djuret återhämta sig i sin bur för 6 h före avlivning för analys.
    Obs: Effekten av vagusnerven stimulering är mycket snabb och har också visat sig vara långvariga (upp till 48 h), så återhämtningstiden kan ställas in av försöksledaren i enlighet med behoven av studien.

5. Offer för ytterligare analys

  1. Placera djuret i en bur länkad till en CO 2 administrationsanordning.
  2. Ställ in enheten på en 5-min cykel av CO 2 inandning.
  3. När eutanasi är gjort, samla in de organ av intresse och direkt frysa dem på torris för ytterligare analys (t.ex. mätning av cytokinnivåer i mjälte extrakt med användning av en mus-TH1 / TH2 9-Plex analys) 3.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Nivå av TNFa och interleukin-1β (IL-1β) efter ökning av Tidsförlopp efter kirurgi och minska dosen av LPS

Såsom visats tidigare, med användning av det ursprungliga protokollet, VNS minskade nivåerna av TNFa (169,3 ± 24,9 pg / mg i SHAM kontra 39,7 ± 10,8 pg / mg i VNS, p <0,001) och IL-1β (360,0 ± 40,21 pg / mg i SHAM versus 191,7 ± 27,2 pg / mg i VNS, p <0,01) i mjälten efter intraperitoneal LPS-injektionen (15 mg / kg) (figur 2A). Efter byte av tid för analys från 1 till 6 h och minskar LPS dos 15-2 mg / kg, endast observerade vi en effekt av VNS på TNFa (13,67 ± 1,81 pg / mg i SHAM kontra 8,82 ± 1,20 pg / mg i VNS, p <0,05), medan IL-1β inte påverkades (368,62 ± 35,65 pg / mg i SHAM kontra 304,99 ± 43,54 pg / mg) (Figur 2B). Utan LPS injektion (dvs saltlösning), kunde ingen skillnad detekteras efter VNS (figur 2C).

Nivåer av Keratinocyt kemoattraktant / Human Growth-reglerade Oncogen (KC / GRO) i mjälten efter VNS användning av de olika förhållanden

Med det ursprungliga protokollet, vi visade att KC / GRO var starkt nedregleras av VNS (597,4 ± 17,8 pg / mg i SHAM versus 416,4 ± 29,7 pg / mg i VNS, p <0,001) (Figur 3A). Med användning av en 6-hr tidpunkt och 2 mg / kg av LPS, observerades ingen förändring mellan SHAM och VNS djur (Figur 3B), medan VNS fortfarande potent på TNFa, till exempel. Emellertid, när ingen LPS injicerades för 6-hr tidpunkt, observerade vi en stark uppreglering av KC / GRO följande VNS (59,37 ± 4,29 pg / mg i SHAM kontra 141,22 ± 10,56 pg / mg i VNS, p <0,001 ) (figur 3C). Som väntat, de flesta avandra cytokiner (TNFa, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-12, och IFNy) var vid mycket låga nivåer (om detekterbar), och ingen skillnad kunde ses mellan SHAM och VNS-stimulerade djur.

Figur 1
Figur 1: Bilder av material som behövs för att utföra vagusnerven stimulering. A) i) Dator, ii) datainsamlingssystem, och iii) stimulerande elektrodanordning. B) Närbild av elektroden som är placerad under vagusnerven. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 2
Figur 2: Halter av TNFa och IL-1β i Spleen Extracts i Sham och VNS-behandlade djur. Djur utsätts för SHAM eller VNS kirurgi, enligt följande villkor: A) 1-hr återhämtning efter ip-injektion av 15 mg / kg LPS, B) 6-hr återhämtning efter ip-injektion av 2 mg / kg LPS, och C) 6-hr återhämtning utan LPS-injektion. Nivåer mäts på en pro-inflammatorisk cytokin-belagda plattan och uttrycktes som pg / mg vävnad. Data uttrycks som medelvärde ± SEM. En asterisk visar statistiska skillnader mellan VNS och Sham möss (n = 8 i varje grupp). Students t-test * p <0,05; ** p <0,01; *** p <0,001. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3: Nivåer av KC / GRO i SpLeen Extrakt av SHAM och VNS-behandlade Naiva möss. Djur utsätts för SHAM eller VNS kirurgi, enligt följande villkor: A) 1-hr återhämtning efter ip-injektion av 15 mg / kg LPS, B) 6-hr återhämtning efter ip-injektion av 2 mg / kg LPS, och C) 6-hr återhämtning utan LPS-injektion. Nivåer mäts på en pro-inflammatorisk cytokin-belagda plattan och uttrycktes som pg / mg vävnad. Data uttrycks som medelvärde ± SEM. En asterisk visar statistiska skillnader mellan VNS och Sham möss (n = 8 i varje grupp). Students t-test *** p <0,001.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Sedan dess upptäckt i början av 2000-talet mekanismerna för CAP har studerats ingående. Vi har nu en god bild av vägen, och i synnerhet, målorganet, mjälten, där NE, minne T-celler, Ach, och makrofager fungerar som ett mycket effektivt team för att nedreglera inflammatoriska mediatorer 2. Vi har också nyligen publicerade data om vikten av ett funktionellt prostaglandinsystemet hos möss, i synnerhet, PGE 2, vilket naturligtvis är en obligatorisk komponent för ACh-frigöring i mjälten efter aktivering av CAP 3.

Den experimentella tekniken, som kallas vagusnerven stimulering kan lätt utföras i ett laboratorium, men några viktiga protokoll måste följas när det gäller djur och kirurgi förfarande. Vi använder en sinusvågen stimuleringssignalen, som är tänkt att vara en "ladda-balanserad" stimulans, för att undvika att bygga upp elektriska laddningar inerv som kan förstöra det (i motsats till monofasstimulering). Samtidigt stimulera nerven, är det inte möjligt att separera afferenta från efferenta signal, som endast kan göras för andra ändamål med Vagotomy experiment. Varaktighet och frekvens användes för experimentet är kända för att ha en effekt på cytokin-frisättning efter inflammatorisk utmaning, till exempel, men skulle inte påverka hjärtfrekvensen eller ge uppenbara biverkningar hos friska kontroller.

Först och främst måste försöksledaren alltid hålla i minnet att hanteringen, kirurgi, och återvinning av djuren skall göras i enlighet med de etiska reglerna för djurvård. Den andra punkten är att öva operationen är av stor betydelse. Isolering av vagusnerven är ett svårt steg, vilket kan vara dödligt för djuret om vaskulär skada uppstår. Med erfarenhet, kan operationen göras inom 15-20 minuter, vilket innebär att djuret inte måste bedövas under en längre tid, vilkethjälper återhämtningen.

En diskussion kan också höjas om valet av en god skenopererade djur. I våra protokoll använde vi djur som bara opererades i nivå med halsen, utan att placera elektroden i vagusnerven. Anledningen till att välja detta alternativ var att bara placera elektroden under nerven skulle mekaniskt stimulera nerven till viss del (som har observerats tidigare) 19, vilket skapar risk för maskering potentiella mekanismer som inträffar vid mycket låga nivåer av inflammation. Om du använder mycket höga doser av LPS skulle den bästa skenopererade kontroll förmodligen att placera elektroden i nerven, eftersom effekten av skenkirurgi inte skulle störa eller maskera det självklara elektrisk stimulering effekt på explosion av cytokiner.

Vi har utvecklat det nuvarande protokollet för att passa de olika frågor som förekommer inom vårt forskningsområde. Som diskuterats i våra tidigare papper,vi tittat på möjliga inblandning av prostaglandinsystemet i CAP. På grund av enzymatisk metabolism, trodde vi att 1-hr återhämtningstiden för den ursprungliga protokollet inte skulle passa våra experiment. Därför förlängde vi tidsförloppet efter operationen till 6 timmar. På så sätt fick vi också att titrera ner dosen av LPS för att uppfylla de etiska kriterier. Vi valde en återhämtningstid på sex timmar, en fördröjning som vi trodde länge nog för detta ändamål. Vi titreras också LPS från 15 mg / kg (det ursprungliga protokollet) ned till 0 mg / kg. Vid 2 mg / kg, såg vi den sista effekten av VNS på cytokiner (figur 2), en effekt som försvann vid lägre doser.

Medan den huvudsakliga effekten av VNS i mjälten är känd och som kännetecknas av aktiveringen av minnes-T-celler och därefter, makrofager-cellerna som tillåter minskningen av cytokiner-vi visade också här att VNS verkar direkt inducera frisättningen av mediatorer ( det är fortfarande oklart från vilken celler, necessitating ytterligare studier) för att rekrytera andra celltyper från den primära svar på inflammation. Indeed, medan VNS minskade kraftigt KC / GRO efter en stark inflammatorisk induktion (15 mg / kg LPS; dvs den ursprungliga protokollet), aktiverar den en mycket snabb frisättning av KC / GRO i frånvaro av inflammation. Kemokinen KC / GRO, en IL-8 relaterat protein med starka kemotaktiska egenskaper, är kända för att ha en viktig roll i leukocyt utveckling (t ex körning mognad och aktivering), trafficking (t.ex., attraktion och rekrytering av neutrofiler), och funktion 15 . Till exempel, neutrofiler är viktiga medlemmar i fagocytiska systemet för medfödda immunförsvaret. De fungerar som den första raden i värdförsvar mot invaderande patogener, men de är också viktiga mediatorer av inflammation-inducerad skada 16. Intressant i vårt försök att förbättra protokollet, kom vi sedan över denna iakttagelse som belyser direkt inblandning av andra celltyper i mjälten i vagusnerven funktion.

Allt pionjärarbete inom området har fokuserat på mjälten, målorganet av den gemensamma jordbrukspolitiken och på immunreglerande effekten av vägen som svar på sepsis eller perifer systemisk inflammation. Viktigt var detta arbete med hjälp av akut stimulering av vagusnerven, såsom den som presenteras i detta dokument. Detta kan användas för molekylär analys av specifika organ eller av de kortsiktiga effekterna som ses i funktionella studier med kroniska djurmodeller för inflammation (24 till 48 h maximal efter kirurgi).

Innebär emellertid den vandrande loppet av vagusnerven också att CAP skulle kunna vara av betydande användning för att behandla kroniska inflammatoriska sjukdomar som involverar de olika innerverade organ 13. En av de mest studerade organ i detta sammanhang är tarmen, med fokus på inflammatorisk tarmsjukdom (IBD), vilket inkluderar Crohns & # 39; s sjukdom och ulcerös kolit, men också den postoperativa-inducerade ileus 17. Dessutom är vikten av CAP reglering i många andra inflammatoriska sjukdomar som inbegriper lever, njure och lunga också under utredning 18. Likväl kan det nuvarande protokollet inte användas i detta sammanhang, eftersom den långsiktiga effekten av vagusnerven aktivering skulle kräva repetitiva stimuleringar som kan givetvis endast göras med en in vivo implanterad elektrod. För detta ändamål bör djuret genomgå en operation där stimulerande manschetten elektroder placeras runt vagusnerven 20. Det är också viktigt att notera att den senare tekniken är mycket oftare beskrivs i människor eller djur av en större storlek. Ett annat sätt att stimulera vagusnerven är mekanisk, som icke-invasiv och perkutan stimulering av vagusnerven uppvisade en immunsuppressiv effekt i en murin modell av endotoxemiref "> 21. De viktigaste frågorna i denna teknik skulle vara reproducerbarhet av resultaten och hur man kan säkerställa att vagusnerven stimuleras på samma sätt i en långsiktig utvärdering av djurmodeller. anordningar har utvecklats för människor , såsom trans-aurikulär VNS stimulering eller trans cervikal VNS-stimulering, som levererar elektriska pulser, som tolereras väl av de ämnen 21. de har använts huvudsakligen för att behandla epilepsi och migrän, och har visat lovande resultat som kan leda till framtida ambulant och exogen terapi.

Att sammanfatta, särskilt på grund av den omfattande innervation av vagusnerven i kroppen, är CAP reglering studerats i ett brett område av inflammatoriska sjukdomar i hopp om att finna intressanta molekylära mekanistiska egenskaper som kan leda till potentiella framtida terapeutiska mål. Här presenterade vi en akut metod för att stimulera vagusnerven. Det gör studiet av CAP i begränsadinflammatoriska responser tack vare en måttlig inflammatorisk stimulus kombineras med en längre tidsområde mellan VNS och analysen (som medger enzymatisk metabolism att äga rum, till exempel).

Förstå de molekylära mekanismer som ligger bakom vagusnerven stimuleringseffekt, såväl som dess effektiva användning vid behandling av inflammatoriska sjukdomar, är av stor betydelse, särskilt från ett kliniskt perspektiv. Faktum är fördelarna med metoden är breda. På grund av karaktären av extremt snabb nervsignalering, är det snabbt och effektivt; en observerbar effekt på cytokinnivåer, till exempel, förekommer i mindre än en timme. 4 Dessutom kan mekaniska, icke-invasiv och perkutan stimulering av nerven användas, vilket ger hopp om framtida ambulerande och lätt administrerade behandlingar. Till skillnad från vanlig behandling, använder vagusnerven stimulering en endogen väg. Därför, till skillnad från alla läkemedelsbehandlingar, inga nya agenter infördestill kroppen, varigenom man undviker eventuella potentiella biverkningar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har ingenting att lämna ut.

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 vagus nerv elektrisk stimulering kolinerg antiinflammatoriskt reaktionsväg inflammation neuroimmun kommunikation cytokiner
Ökad Återhämtningstid och minskade LPS administration att studera vagusnerven stimulering mekanismer i begränsade inflammatoriska svar
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