Een geïmplanteerd apparaat - een beetje zoals een pacemaker - stimuleert elektrisch de nervus vagus, terwijl ongewenste zenuwactiviteit gericht wordt geremd.
Vormen van vaguszenuwstimulatiebehandeling tegen chronische ontstekingen zijn reeds met succes in de mens getest door de particuliere industrie met de bedoeling ze beschikbaar te maken voor patiënten. Maar de innovatie door onderzoekers van het Georgia Institute of Technology voegt een remmend signaal toe dat de klinische werkzaamheid en het therapeutische voordeel van bestaande behandelingen zou kunnen verhogen.
"We gebruiken een elektrode met een kilohertz-frequentie die ongewenste zenuwgeleiding blokkeert, naast de elektrode die de zenuwactiviteit stimuleert", zegt hoofdonderzoeker Robert Butera, een professor die gezamenlijk is benoemd in de school voor elektrische en computertechnologie en de biomedische engineeringafdeling. "We hebben de twee dicht bij elkaar geplaatst, dus de blokkeerelektrode dwingt de stimulatie van de stimulatie-elektrode om maar in één richting te gaan."
De innovatie van de onderzoekers kon theoretisch relatief snel worden geïmplementeerd door bestaande klinische apparaten te vergroten. Tot dusverre hebben tests bij ratten zeer bemoedigende resultaten opgeleverd en deze zijn bereikt zonder drastische maatregelen te nemen die opvallen in andere experimenten om dit soort behandeling te optimaliseren, zoals een vagotomie, het afsnijden van een deel van de vagus.
"De oorspronkelijke onderzoeken bij dieren naar de ontstekingsremmende voordelen van vaguszenuwstimulatie gingen terug naar zenuwdoorsneden om gerichte stimulatie te bereiken en de effectiviteit van zenuwstimulatie te vergroten. Maar het afsnijden van de vagus is klinisch niet haalbaar, vanwege de veelheid aan vitale lichaamsfuncties die het controleert en reguleert.
"Onze aanpak biedt hetzelfde therapeutische voordeel, maar is ook onmiddellijk omkeerbaar, controleerbaar en klinisch haalbaar", zegt hoofdonderzoeker Yogi Patel, een bio-ingenieur-afgestudeerde student.
"We noemen het een virtuele vagotomie," zegt Butera.
Patel, Butera en collega's rapporteren de resultaten van hun studie in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten.
Wat is de nervus vagus?
Om te begrijpen hoe deze nieuwe bio-elektronische fine-tuning werkt, laten we beginnen met de nervus vagus zelf.
Het ligt buiten de wervelkolom en loopt aan beide zijden in twee delen langs de voorkant van je nek. Het is gemakkelijk om het te vergeten, want hoewel het je wel wat beperkte sensaties als pijn en warmte van een handjevol interne organen helpt voelen, zijn die gewaarwordingen niet zo flagrant en gewoon als wanneer je uitreikt en iets aanraakt met je hand.
Je vrijwillige of somatische zenuwstelsel is verantwoordelijk voor het reiken, aanraken en voelen, en de nervus vagus behoort tot je onwillekeurige zenuwstelsel - in feite het autonome zenuwstelsel genoemd. Hoewel je de effecten minder bewust kunt ervaren, zou je niet kunnen overleven zonder een vagus.
"De nervus vagus vertoont ongelooflijk veel informatie over de toestand en functie van de viscerale organen - uw spijsverteringskanaal, uw hart, uw longen, informatie over de voedingsstoffen die u eet - alles wat nodig is voor homeostase (fysiologische balans)," zegt Patel .
De nervus vagus is de levenslijn tussen de centra voor de controle van de vitale functies van je hersenen en je viscerale organen, waarbij voortdurend boodschappen tussen je hypothalamus en organen worden doorgegeven om zaken als hartslag en ademhaling, het smerige gevoel van sinussen en de beperking van de immuunrespons te beheersen.
Hyperactieve immuunrespons
Die laatste is waar de ontsteking binnenkomt, omdat het deel uitmaakt van de natuurlijke immuunrespons van het lichaam. Maar wanneer het immuunsysteem hyperactief wordt, kan het niet alleen ziekteverwekkers aanvallen, maar ook niet-geïnfecteerd weefsel, zoals bij patiënten die lijden aan ziekten zoals reumatoïde artritis, prikkelbare darmsyndroom of de ziekte van Crohn. Op geneesmiddelen gebaseerde therapieën slagen er vaak niet in om er significant voordeel uit te halen.
De twee delen van het autonome (onvrijwillige) zenuwstelsel - het sympathische en het parasympathische - hebben een sterke invloed op je immuunsysteem. De nervus vagus behoort tot de parasympatische.
"Het is net een wipsysteem. Je sympathische zenuwstelsel helpt het immuunsysteem te schoppen en het parasympathische zenuwstelsel maakt het tirannant ", zegt Patel.
Elektrische stimulatie: voor- en nadelen
Het stimuleren van de nervus vagus ondersteunt dat temperingseffect, maar het kan ook enigszins het deel van het zenuwstelsel prikkelen dat de immuunrespons stimuleert, wat contraproductief is als je het wilt kalmeren.
"Elk circuit heeft een pad vanuit het brein en een naar de hersenen, en als je elektrisch stimuleert, heb je meestal geen controle over welke je krijgt. Je krijgt meestal beide, "zegt Patel. Deze paden worden vaak in dezelfde zenuw gestimuleerd.
Het pad dat de hersenen verlaat en naar andere organen gaat, de efferente route genoemd, is degene die stimuleert het immuunsysteem te temperen en chronische ontstekingsaandoeningen te verlichten. Degene die naar de hersenen gaat, de afferente weg genoemd, als deze wordt gestimuleerd, leidt uiteindelijk naar de hypothalamus, een gebied van erwten in het centrum van de hersenen. Dat veroorzaakt een reeks hormonale reacties, waardoor uiteindelijk cytokines vrijkomen, berichtenmoleculen die ontstekingen bevorderen.
"Je krijgt een verhoogde ontstekingsreactie wanneer je de afferente paden stimuleert, die actief informatie over je interne toestand overbrengen en het immuunsysteem activeren wanneer dat nodig is," zegt Patel. "En als een patiënt al in een hyperactieve immuuntoestand verkeert, wil je dat niet nog meer onder druk zetten."
Stimuleren naar beneden (efferent), terwijl het blokkeren van opwaartse (afferente) activiteit van de nervus vagus het goede effect behoudt, terwijl mogelijke slechte effecten worden voorkomen. Bij dieren die deze behandeling kregen, toonden bloedonderzoeken aan dat de ontsteking duidelijk afnam. Het belangrijkste is dat deze behandeling kan worden in- of uitgeschakeld en afgestemd op de behoeften van elke patiënt.
De National Institutes of Health en de Ian's Friends Foundation financierden het werk.
Bron: Georgia Tech
Related Books:
at InnerSelf Market en Amazon
