Wszczepione urządzenie — trochę jak rozrusznik serca — elektrycznie stymuluje nerw błędny, jednocześnie hamując niepożądaną aktywność nerwów w ukierunkowany sposób.

Formy leczenia stymulacji nerwu błędnego przeciwko przewlekłemu zapaleniu zostały już z powodzeniem przetestowane na ludziach przez przemysł prywatny z zamiarem udostępnienia ich pacjentom. Jednak innowacja dokonana przez naukowców z Georgia Institute of Technology dodaje, że sygnał hamujący może zwiększyć skuteczność kliniczną i korzyści terapeutyczne istniejących terapii.

„Używamy elektrody o częstotliwości kilohercowej, która blokuje niepożądane przewodzenie nerwowe, oprócz elektrody, która stymuluje aktywność nerwową”, mówi główny badacz Robert Butera, profesor mianowany wspólnie w Szkole Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej oraz na wydziale inżynierii biomedycznej. „Umieściliśmy je blisko siebie, więc elektroda blokująca wymusza stymulację z elektrody stymulującej tylko w jednym kierunku”.

Teoretycznie innowacyjność naukowców mogłaby zostać wdrożona stosunkowo szybko poprzez rozszerzenie istniejących urządzeń klinicznych. Jak dotąd testy na szczurach przyniosły bardzo zachęcające wyniki i osiągnięto je bez podejmowania bardziej drastycznych środków, zauważonych w innych eksperymentach, mających na celu optymalizację tego rodzaju leczenia – takich jak wagotomia, wycięcie części nerwu błędnego.

„Pierwotne badania na zwierzętach nad przeciwzapalnymi korzyściami stymulacji nerwu błędnego polegały na przecinaniu nerwu w celu uzyskania stymulacji kierunkowej, a także zwiększenia skuteczności stymulacji nerwu. Jednak wycięcie nerwu błędnego nie jest wykonalne klinicznie, ze względu na mnogość funkcji życiowych organizmu, które monitoruje i reguluje.

„Nasze podejście zapewnia te same korzyści terapeutyczne, ale jest również natychmiast odwracalne, kontrolowane i wykonalne klinicznie”, mówi główny badacz Yogi Patel, absolwent bioinżynierii.

„Nazywamy to wirtualną wagotomią” — mówi Butera.

Patel, Butera i współpracownicy informują o wynikach swoich badań w czasopiśmie Doniesienia naukowe.

Co to za nerw błędny?

Aby zrozumieć, jak działa to nowe dostrajanie bioelektroniczne, zacznijmy od samego nerwu błędnego.

Leży poza kręgosłupem i biegnie w dwóch częściach z przodu szyi po obu stronach. Łatwo o tym zapomnieć, ponieważ chociaż pomaga to odczuwać pewne ograniczone doznania, takie jak ból i ciepło z kilku narządów wewnętrznych, nie są one tak rażące i powszechne, jak gdy wyciągasz rękę i dotykasz czegoś ręką.

Twój dobrowolny lub somatyczny układ nerwowy jest odpowiedzialny za sięganie, dotykanie i czucie, a nerw błędny należy do mimowolnego układu nerwowego – w rzeczywistości zwanego autonomicznym układem nerwowym. Chociaż możesz odczuwać skutki mniej świadomie, nie możesz przeżyć bez błędnika.

„Nerw błędny przekazuje niewiarygodną ilość informacji związanych ze stanem i funkcją narządów trzewnych – przewodu pokarmowego, serca, płuc, informacji o spożywanych składnikach odżywczych – wszystkiego, co jest wymagane do homeostazy (równowagi fizjologicznej)” – mówi Patel. .

Nerw błędny jest linią życia między ośrodkami kontroli funkcji życiowych mózgu a narządami trzewnymi, przekazując stale wiadomości między podwzgórzem a narządami, aby kontrolować takie rzeczy, jak puls i oddychanie, smarowanie zatok i ograniczanie odpowiedzi immunologicznej.

Nadaktywna odpowiedź immunologiczna

W tym ostatnim pojawia się stan zapalny, ponieważ jest to część naturalnej odpowiedzi immunologicznej organizmu. Ale kiedy układ odpornościowy staje się nadaktywny, może atakować nie tylko patogeny, ale także niezainfekowaną tkankę, jak w przypadku pacjentów cierpiących na choroby takie jak reumatoidalne zapalenie stawów, zespół jelita drażliwego czy choroba Leśniowskiego-Crohna. Terapie oparte na lekach często nie przynoszą im znaczących korzyści.

Dwie części autonomicznego (mimowolnego) układu nerwowego – współczulny i przywspółczulny – silnie wpływają na układ odpornościowy. Nerw błędny należy do układu przywspółczulnego.

„To jak system huśtawki. Twój współczulny układ nerwowy pomaga pobudzić układ odpornościowy, a przywspółczulny układ nerwowy go łagodzi” – mówi Patel.

Stymulacja elektryczna: plusy i minusy

Stymulacja nerwu błędnego wspiera ten efekt odpuszczania, ale może również nieco pobudzić część układu nerwowego, która stymuluje odpowiedź immunologiczną, co jest szkodliwe, jeśli chcesz go uspokoić.

„Każdy obwód ma ścieżkę wychodzącą z mózgu i jedną biegnącą do mózgu, a kiedy stymulujesz elektrycznie, zwykle nie masz kontroli nad tym, który z nich otrzymujesz. Zwykle dostajesz jedno i drugie” – mówi Patel. Te ścieżki są często stymulowane w tym samym nerwie.

Ścieżka wychodząca z mózgu i prowadząca do innych narządów, zwana ścieżką eferentną, stymuluje układ odpornościowy i pomaga złagodzić przewlekłe stany zapalne. Ten prowadzący do mózgu, zwany szlakiem aferentnym, jeśli jest stymulowany, prowadzi w końcu do podwzgórza, obszaru wielkości ziarnka grochu w środku mózgu. To uruchamia łańcuch odpowiedzi hormonalnych, ostatecznie uwalniając cytokiny, które przekazują molekuły promujące stan zapalny.

„Otrzymujesz zwiększoną reakcję zapalną, gdy stymulujesz aferentne ścieżki, które aktywnie przekazują informacje o twoim stanie wewnętrznym i w razie potrzeby uruchamiają układ odpornościowy” – mówi Patel. „A jeśli pacjent jest już w nadaktywnym stanie odpornościowym, nie chcesz tego jeszcze bardziej naciskać”.

Stymulowanie w dół (eferentne), blokując ruch nerwu błędnego skierowanego w górę (aferentnego), utrzymuje dobry efekt, jednocześnie zapobiegając możliwym złym skutkom. U zwierząt, które otrzymały to leczenie, badania krwi wykazały, że stan zapalny znacznie się zmniejszył. Co najważniejsze, zabieg ten można włączyć lub wyłączyć i dostosować do potrzeb każdego pacjenta.

Prace sfinansowały Narodowe Instytuty Zdrowia oraz Fundacja Przyjaciół Iana.

Źródło: Georgia Tech

Powiązane książki:

at Rynek wewnętrzny i Amazon