تم تمويل تطوير غرسة VNS في بطن الفئران من قبل وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) BTO ، تحت رعاية الدكتور دوغ ويبر والدكتور إريك فان جيسون من خلال مركز أنظمة الحرب الفضائية والبحرية (العقد رقم N66001-15-2-4060). تم دعم البحث الوارد في هذا المنشور من قبل صندوق حضانة معهد بيونيكس. يقر معهد بيونيكس بالدعم الذي يتلقونه من حكومة فيكتوريا من خلال برنامج دعم البنية التحتية التشغيلية. نود أن نشكر السيد أوين بيرنز على التصميم الميكانيكي ، والبروفيسور جون بي فورنيس على الخبرة التشريحية ، والبروفيسور روبرت كيه شيبرد على خبرة الواجهة الطرفية والتعديل العصبي والتسجيل ، والسيدة فيليبا كاميرير والسيدة إيمي مورلي لتربية واختبارها ، والسيدة فينيلا مونتز والدكتورة بيتا جريجسبي على نصائحهم بشأن رعاية بعد الجراحة ، والسيدة جيني تشو وفريق تصنيع الأقطاب الكهربائية من NeoBionica لإنتاج صفائف VNS.

VNS البطن لعلاج الحالات الالتهابية في نماذج الفئران

<ol>
	<li>Fang, Y. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroimmunomodulation+of+vagus+nerve+stimulation+and+the+therapeutic+implications.">Neuroimmunomodulation of vagus nerve stimulation and the therapeutic implications.</a> Front Aging Neurosci. 15, 1173987 (2023).</li><li>Fudim, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Device+therapy+in+chronic+heart+failure:+JACC+state-of-the-art+review.">Device therapy in chronic heart failure: JACC state-of-the-art review.</a> J Am Coll Cardiol. 78 (9), 931-956 (2021).</li><li>Sinniger, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+12-month+pilot+study+outcomes+of+vagus+nerve+stimulation+in+Crohn's+disease.">A 12-month pilot study outcomes of vagus nerve stimulation in Crohn's disease.</a> Neurogastroenterol Motil. 32 (10), 13911 (2020).</li><li>Koopman, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vagus+nerve+stimulation+in+patients+with+rheumatoid+arthritis:+24+month+safety+and+efficacy.">Vagus nerve stimulation in patients with rheumatoid arthritis: 24 month safety and efficacy.</a> Arthritis Rheumatol. 70, (2018).</li><li>Genovese, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+and+efficacy+of+neurostimulation+with+a+miniaturised+vagus+nerve+stimulation+device+in+patients+with+multidrug-refractory+rheumatoid+arthritis:+a+two-stage+multicentre,+randomised+pilot+study.">Safety and efficacy of neurostimulation with a miniaturised vagus nerve stimulation device in patients with multidrug-refractory rheumatoid arthritis: a two-stage multicentre, randomised pilot study.</a> Lancet Rheumatol. 2 (9), e527-e538 (2020).</li><li>Lu, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+randomized+trial+on+the+effect+of+transcutaneous+electrical+nerve+stimulator+on+glycemic+control+in+patients+with+type+2+diabetes.">A randomized trial on the effect of transcutaneous electrical nerve stimulator on glycemic control in patients with type 2 diabetes.</a> Sci Rep. 13 (1), 2662 (2023).</li><li>Huang, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+transcutaneous+auricular+vagus+nerve+stimulation+on+impaired+glucose+tolerance:+a+pilot+randomized+study.">Effect of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation on impaired glucose tolerance: a pilot randomized study.</a> BMC Complement Altern Med. 14, 203 (2014).</li><li>Chang, R. B., Strochlic, D. E., Williams, E. K., Umans, B. D., Liberles, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vagal+sensory+neuron+subtypes+that+differentially+control+breathing.">Vagal sensory neuron subtypes that differentially control breathing.</a> Cell. 161 (3), 622-633 (2015).</li><li>McAllen, R. M., Shafton, A. D., Bratton, B. O., Trevaks, D., Furness, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calibration+of+thresholds+for+functional+engagement+of+vagal+A,+B+and+C+fiber+groups+in+vivo.">Calibration of thresholds for functional engagement of vagal A, B and C fiber groups in vivo.</a> Bioelectron Med (Lond). 1 (1), 21-27 (2018).</li><li>Payne, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anti-inflammatory+effects+of+abdominal+vagus+nerve+stimulation+on+experimental+intestinal+inflammation).">Anti-inflammatory effects of abdominal vagus nerve stimulation on experimental intestinal inflammation).</a> Front Neurosci. 13, 418 (2019).</li><li>Ben-Menachem, E., Revesz, D., Simon, B. J., Silberstein, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgically+implanted+and+non-invasive+vagus+nerve+stimulation:+a+review+of+efficacy,+safety+and+tolerability.">Surgically implanted and non-invasive vagus nerve stimulation: a review of efficacy, safety and tolerability.</a> Eur J Neurol. 22 (9), 1260-1268 (2015).</li><li>Parhizgar, F., Nugent, K., Raj, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Obstructive+sleep+apnea+and+respiratory+complications+associated+with+vagus+nerve+stimulators.">Obstructive sleep apnea and respiratory complications associated with vagus nerve stimulators.</a> J Clin Sleep Med. 7 (4), 401-407 (2011).</li><li>Mao, H., Chen, Y., Ge, Q., Ye, L., Cheng, H. S. h. o. r. t. -. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=and+long-term+response+of+vagus+nerve+stimulation+therapy+in+drug-resistant+epilepsy:+A+systematic+review+and+meta-analysis.">and long-term response of vagus nerve stimulation therapy in drug-resistant epilepsy: A systematic review and meta-analysis.</a> Neuromodulation. 25 (3), 327-342 (2022).</li><li>Payne, S. C., Furness, J. B., Stebbing, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioelectric+neuromodulation+for+gastrointestinal+disorders:+effectiveness+and+mechanisms.">Bioelectric neuromodulation for gastrointestinal disorders: effectiveness and mechanisms.</a> Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 16 (2), 89-105 (2019).</li><li>Payne, S. C., Romas, E., Hyakumura, T., Muntz, F., Fallon, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abdominal+vagus+nerve+stimulation+alleviates+collagen-induced+arthritis+in+rats.">Abdominal vagus nerve stimulation alleviates collagen-induced arthritis in rats.</a> Front Neurosci. 16, 1012133 (2022).</li><li>Payne, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+glucose+modulation+and+safety+of+efferent+vagus+nerve+stimulation+in+a+type+2+diabetic+rat+model.">Blood glucose modulation and safety of efferent vagus nerve stimulation in a type 2 diabetic rat model.</a> Physiol Rep. 10 (8), 15257 (2022).</li><li>Shepherd, R. K., Fallon, J. B., Payne, S. C., Burns, O., Furness, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peripheral+nerve+electrode+array.">Peripheral nerve electrode array.</a> US patent. , (2019).</li><li>Castoro, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitation+properties+of+the+right+cervical+vagus+nerve+in+adult+dogs.">Excitation properties of the right cervical vagus nerve in adult dogs.</a> Exp Neurol. 227 (1), 62-68 (2011).</li><li>Payne, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+vagus+nerve+stimulation+strategies+on+glycemia+and+pancreatic+secretions.">Differential effects of vagus nerve stimulation strategies on glycemia and pancreatic secretions.</a> Physiol Rep. 8 (11), 14479 (2020).</li><li>Prechtl, J. C., Powley, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fiber+composition+of+the+abdominal+vagus+of+the+rat.">The fiber composition of the abdominal vagus of the rat.</a> Anat Embryol (Berl). 181 (2), 101-115 (1990).</li><li>Gasser, H. S., Erlanger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+played+by+the+sizes+of+the+constituent+fibers+of+a+nerve+trunk+in+determining+the+form+of+its+action+potential+wave.">The role played by the sizes of the constituent fibers of a nerve trunk in determining the form of its action potential wave.</a> Am J Physiol-Legacy Content. 80 (3), 522-547 (1927).</li><li>Parker, J. L., Shariati, N. H., Karantonis, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrically+evoked+compound+action+potential+recording+in+peripheral+nerves.">Electrically evoked compound action potential recording in peripheral nerves.</a> Bioelectron Med. 1 (1), 71-83 (2018).</li><li>Villalobos, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulation+parameters+for+directional+vagus+nerve+stimulation.">Stimulation parameters for directional vagus nerve stimulation.</a> Bioelectron Med. 9 (1), 16 (2023).</li><li>Verma, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+applications+of+evoked+responses+during+epidural+electrical+stimulation.">Characterization and applications of evoked responses during epidural electrical stimulation.</a> Bioelectron Med. 9 (1), 5 (2023).</li><li>Hoffman, H. H., Schnitzlein, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+numbers+of+nerve+fibers+in+the+vagus+nerve+of+man.">The numbers of nerve fibers in the vagus nerve of man.</a> Anat Rec. 139, 429-435 (1961).</li><li>Bassi, G. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatomical+and+clinical+implications+of+vagal+modulation+of+the+spleen.">Anatomical and clinical implications of vagal modulation of the spleen.</a> Neurosci Biobehav Rev. 112, 363-373 (2020).</li><li>Courties, A., Berenbaum, F., Sellam, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vagus+nerve+stimulation+in+musculoskeletal+diseases.">Vagus nerve stimulation in musculoskeletal diseases.</a> Joint Bone Spine. 88 (3), 105149 (2021).</li><li>Hilderman, M., Bruchfeld, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cholinergic+anti-inflammatory+pathway+in+chronic+kidney+disease-review+and+vagus+nerve+stimulation+clinical+pilot+study.">The cholinergic anti-inflammatory pathway in chronic kidney disease-review and vagus nerve stimulation clinical pilot study.</a> Nephrol Dial Transplant. 35 (11), 1840-1852 (2020).</li></ol>

تم إجراء هذا البحث في غياب أي علاقات تجارية أو مالية يمكن تفسيرها على أنها تضارب محتمل في المصالح.

تم استخدام هذه الطريقة لجراحة زرع VNS في البطن والتحفيز المزمن للعصب المبهم وتسجيل ECAPs بنجاح وتحملها جيدا لمدة 5 أسابيع في الفئران بعد الزرع10،15،16. يعد تراجع المعدة والكبد والأمعاء للحصول على رؤية جيدة للمريء والعصب المبهم إحدى الخطوات الر?...

تحفيز العصب المبهم (VNS) الذي يتم تقديمه في موقع عنق الرحم في الرقبة هو علاج معتمد من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) للصرع المقاوم للحرارة والاكتئاب المقاوم وإعادة التأهيل بعد السكتة الدماغية1 ، ومعتمد من المفوضية الأوروبية لفشل القلب في أوروبا2. تمت الموافقة على VNS عنق الرحم غير الغازية من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لعلاج الصداع النصفيوالصداع 1. من المتوقع أن يتوسع تطبيقه ، حيث أظهرت التجارب السريرية الأخيرة فعالية VNS في مؤشرات أخرى مثل مرض كرون3 والتهاب المفاصل الروماتويدي 4,5 وضعف تحمل الجلوكوز ومرض السكري من النوع 2 6,7. على الرغم من أنها واعدة ، إلا أن VNS عنق الرحم يمكن أن يسبب بطء القلب وانقطاع النفس بسبب التنشيط غير المستهدف للألياف العصبية التي تعصب الرئتين والقلب8،9،10. يتم الإبلاغ عن آثار جانبية مثل السعال والألم وتغيير الصوت والصداع وزيادة مؤشر انقطاع النفس ونقص التنفس بشكل شائع في المرضى الذين يتلقون VNSعنق الرحم 11,12. يعد تقليل قوة التحفيز استراتيجية شائعة لتقليل هذه الآثار الجانبية ، ولكن انخفاض الشحن قد يحد من فعالية علاج VNS عن طريق الفشل في تنشيط الألياف العلاجية11. لدعم هذه الفرضية ، كان معدل المستجيبين للمرضى الذين يتلقون تحفيزا عالي الكثافة لعلاج الصرع أعلى من معدل المرضى الذين يتلقون تحفيزا منخفض الكثافة13.
يتم تطبيق VNS البطني على العصب المبهم تحت الحجاب الحاجز ، فوق الفروع الكبدية والاضطرابات الهضمية14 (الشكل 1). أظهرت دراستنا السابقة أن VNS البطني في الفئران لا يسبب آثارا جانبية قلبية أو تنفسية مرتبطة ب VNS10 عنق الرحم. تظهر الدراسات السابقة أيضا التأثيرات المضادة للالتهابات ل VNS البطني في نموذج الفئران لمرض التهاب الأمعاء والتهاب المفاصلالروماتويدي 10,15 بالإضافة إلى انخفاض نسبة السكر في الدم في نموذج الفئران لمرض السكري من النوع 216. في الآونة الأخيرة ، تمت ترجمة تقنية VNS البطنية لأول تجربة سريرية بشرية لعلاج مرض التهاب الأمعاء (NCT05469607).
تم تطوير مجموعة أقطاب العصب المحيطي المستخدمة لتوصيل التحفيز إلى العصب المبهم البطني (WO2019095020 17) خصيصا للاستخدام في الفئران ، وتتألف من اثنين إلى ثلاثة أزواج من أقطاب البلاتين الموضوعة على بعد 4.7 مم ، مدعومة بكفة مطاطية من السيليكون من الدرجة الطبية ، ولسان خياطة لتثبيت المصفوفة في المريء ، وسلك رصاص وموصل عن طريق الجلد يتم تركيبه على منطقة أسفل الظهر (الشكل 2). يتم نفق سلك الرصاص تحت الجلد على الجانب الأيسر من. يسمح تصميم زوج الأقطاب الكهربائية المتعددة بالتحفيز الكهربائي للعصب بالإضافة إلى تسجيل جهود الفعل المركبة المستحثة كهربائيا (ECAPs) ، والتي تؤكد الوضع الصحيح للزرع على العصب وشدة التحفيز فوق العتبة. البطن VNS جيد التحمل في الفئران تتحرك بحرية لعدة أشهر10،15،16. هذا يسمح لتقييم فعاليته على نماذج المرض.
تصف هذه المخطوطة طرق تعقيم مصفوفة الأقطاب الكهربائية ، وجراحة زرع العصب المبهم البطني ، والتحفيز المزمن وتسجيل ECAPs في الفئران المستيقظة لدراسة فعالية VNS البطني في مجموعة متنوعة من نماذج المرض. تم تطوير هذه الطرق في الأصل لدراسة فعالية VNS في البطن في نموذج الفئران لمرض التهاب الأمعاء10 ، كما تم استخدامها بنجاح لنموذج الفئران من التهاب المفاصل الروماتويدي15 والسكري16.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.9% saline</td>
			<td>Briemarpak</td>
			<td>SC3050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Baytril</td>
			<td>Bayer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine</td>
			<td>Sanofi-Aventis Healthcare</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprelieve (Buprenorphine)</td>
			<td>Jurox</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition device</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>USB-6210</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DietGel Boost (dietary gel supplement)</td>
			<td>ClearH2O</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont tweezer, style 5</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td>T05-822</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont tweezer, style N7, self-closing</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td>EMS72864-D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elmasonic P sonicator</td>
			<td>Elma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hartmann&#39;s solution</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>AHB2323</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostat</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td>TS1322-140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPMC/PAA Moisturising Eye Gel</td>
			<td>Alcon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Igor Pro-8 software</td>
			<td>Wavemetrics, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflo (Isoflurane)</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isolated differential amplifier</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>ISO-80</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid pyroneg</td>
			<td>Diversey</td>
			<td>HH12291</td>
			<td>cleaning solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Marcaine (Bupivacaine)</td>
			<td>Aspen</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic drape</td>
			<td>Multigate</td>
			<td>22-203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rat vagus nerve implant</td>
			<td>Neo-Bionica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rimadyl (Carprofen)</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk suture 3-0</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk suture 7-0</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SteriClave autoclave</td>
			<td>Cominox</td>
			<td>24S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile disposable surgical gown</td>
			<td>Zebravet</td>
			<td>DSG-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suicide Nickel hooks</td>
			<td>Jarvis Walker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrapure water</td>
			<td>Merck Millipre</td>
			<td>Milli-Q Direct</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Underpads</td>
			<td>Zebravet</td>
			<td>UP10SM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vannas scissors</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td>EMS72933-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vicryl suture 4-0</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

implantation surgery for abdominal vagus nerve stimulation and recording studies in awake rats

يمكن تطبيق تحفيز العصب المبهم البطني (VNS) على فرع الحجاب الحاجز من العصب المبهم للفئران. نظرا لموقعه التشريحي ، ليس له أي آثار تنفسية وقلبية خارج الهدف ترتبط عادة ب VNS عنق الرحم. عدم وجود آثار تنفسية وقلبية خارج الهدف يعني أن شدة التحفيز لا تحتاج إلى خفض لتقليل الآثار الجانبية الشائعة أثناء VNS عنق الرحم. تظهر بعض الدراسات الحديثة التأثيرات المضادة للالتهابات ل VNS في البطن في نماذج الفئران لمرض التهاب الأمعاء والتهاب المفاصل الروماتويدي وتقليل نسبة السكر في الدم في نموذج الفئران لمرض السكري من النوع 2. يعد الجرذ نموذجا رائعا لاستكشاف إمكانات هذه التقنية بسبب التشريح الراسخ للعصب المبهم ، والحجم الكبير للعصب الذي يسمح بسهولة التعامل معه ، وتوافر العديد من نماذج الأمراض. هنا ، نصف طرق تنظيف وتعقيم مجموعة قطب VNS البطني والبروتوكول الجراحي في الفئران. كما نصف التكنولوجيا المطلوبة لتأكيد التحفيز فوق العتبة عن طريق تسجيل جهود الفعل المركب المستحث. لدى VNS البطني القدرة على تقديم علاج انتقائي وفعال لمجموعة متنوعة من الحالات ، بما في ذلك الأمراض الالتهابية ، ومن المتوقع أن يتوسع التطبيق بشكل مشابه ل VNS عنق الرحم.

Vagus nerve stimulation (VNS) delivered at the cervical site in the neck is The United States Food and Drug Administration (FDA)-approved treatment for refractory epilepsy, refractory depression, and post-ischemic stroke rehabilitation1, and European Commission-approved for heart failure in Europe2. Non-invasive cervical VNS is FDA-approved for migraine and headache1. Its application is expected to expand, with recent clinical trials showing efficacy of VNS in other indications such as Crohn&#39;s disease3, rheumatoid arthritis4,5 and impaired glucose tolerance and type 2 diabetes6,7. Although promising, cervical VNS can cause bradycardia and apnea due to off-target activation of the nerve fibers that innervate the lungs and the heart8,9,10. Side effects such as cough, pain, voice alteration, headache and increase in apnea-hypopnea index are commonly reported in patients receiving cervical VNS11,12. Reduction in stimulation strength is a common strategy for reducing these side effects, however reduced charge may limit efficacy of VNS therapy by failing to activate therapeutic fibers11. In support of this hypothesis, the responder rate of patients receiving high intensity stimulation for the treatment of epilepsy was higher than that of patients receiving low intensity stimulation13.
Abdominal VNS is applied on the subdiaphragmatic vagus nerve, above the hepatic and celiac branches14 (Figure 1). Our previous study demonstrated that in rats abdominal VNS does not cause cardiac or respiratory side effects associated with cervical VNS10. Earlier studies also demonstrate anti-inflammatory effects of abdominal VNS in a rat model of inflammatory bowel disease and rheumatoid arthritis10,15 as well as reduction in glycemia in a rat model of type 2 diabetes16. Recently, the abdominal VNS technology has been translated for a first-in-human clinical trial for the treatment of inflammatory bowel disease (NCT05469607).
The peripheral nerve electrode array used to deliver stimulation to the abdominal vagus nerve (WO201909502017) has been custom developed for use in rats, and comprises of two to three platinum electrode pairs placed 4.7 mm apart, supported by a medical-grade silicone elastomer cuff, a suturing tab to anchor the array to the esophagus, a lead wire and a percutaneous connector to be mounted on the lumbar region (Figure 2). The lead wire is tunneled under the skin on the left side of the animal. Multiple electrode pair design allows for electrical stimulation of the nerve as well as recording electrically evoked compound action potentials (ECAPs), which confirms correct placement of the implant onto the nerve and suprathreshold stimulation intensities. Abdominal VNS is well tolerated in freely moving rats for months10,15,16. This allows for assessment of its efficacy on disease models.
This manuscript describes the methods for the electrode array sterilization, abdominal vagus nerve implantation surgery, and chronic stimulation and recording of ECAPs in awake rats for studying the efficacy of abdominal VNS in a variety of disease models. These methods were originally developed for studying the efficacy of abdominal VNS in the rat model of inflammatory bowel disease10 and have also been successfully used for a rat model of rheumatoid arthritis15 and diabetes16.

تسليط الضوء على المؤلف: استكشاف VNS البطن للحالات الالتهابية

جراحة زرع العصب المبهم البطني ودراسات التسجيل في الفئران المستيقظة

Abdominal VNS has the advantage of not causing cardiac and respiratory side effects associated with cervical VNS. The aim of the study was to investigate the anti-inflammatory effect of abdominal VNS in a rat model of rheumatoid arthritis. Previously, we have shown that abdominal VNS reduces symptoms of a rat model of inflammatory bowel disease.A first-in-human clinical trial is currently underway to investigate the safety and efficacy of abdominal VNS as a treatment of inflammatory bowel disease. We are expanding our neuromodulation research to investigate whether we can record spontaneous inflammation-induced vagus nerve activity as the next step for developing an adaptive abdominal VNS system for the treatment of inflammatory conditions. We have demonstrated that abdominal VNS causes no cardiac or respiratory off-target effects that are associated with cervical VNS, and it has anti-inflammatory effects in rat models of inflammatory bowel disease and rheumatoid arthritis.The effects of abdominal VNS on the body are not well understood compared to cervical VNS. This protocol may help to establish experimental protocols for testing the effect of abdominal VNS on different physiological parameters in healthy animals or inflammatory conditions such as systemic lupus and chronic kidney disease.

يعد تسجيل جهود الفعل المركب المثار (ECAPs ، الشكل 3 أ ، ب) مباشرة بعد الجراحة تقنية يمكن استخدامها للمساعدة في تأكيد الموضع الصحيح للعصب داخل قناة المصفوفة ، وأن التحفيز فعال في تنشيط العصب المبهم.
في الشكل 3 ، تم زرع إناث فئران agouti الداك...

Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Exploring Abdominal VNS for Inflammatory Conditions at JoVE.com

يصف هذا البروتوكول التقنية الجراحية لزرع مجموعة أقطاب كهربائية على العصب المبهم البطني في الفئران ، إلى جانب طرق اختبار الفيزيولوجيا الكهربية المزمنة والتحفيز باستخدام الجهاز المزروع.

Abdominal vagus nerve stimulation (VNS) can be applied to the subdiaphragmatic branch of the vagus nerve of rats. Due to its anatomical location, it does ...

يتميز VNS البطني بعدم التسبب في آثار جانبية قلبية وتنفسية مرتبطة ب VNS عنق الرحم. كان الهدف من الدراسة هو التحقيق في التأثير المضاد للالتهابات ل VNS البطني في نموذج الفئران لالتهاب المفاصل الروماتويدي. في السابق ، أظهرنا أن VNS البطني يقلل من أعراض نموذج الفئران لمرض التهاب الأمعاء.تجري حاليا تجربة سريرية هي الأولى من نوعها في الإنسان للتحقيق في سلامة وفعالية VNS البطني كعلاج لمرض التهاب الأمعاء. نحن بصدد توسيع أبحاث التعديل العصبي لدينا للتحقق مما إذا كان بإمكاننا تسجيل نشاط العصب المبهم التلقائي الناجم عن الالتهاب كخطوة تالية لتطوير نظام VNS البطني التكيفي لعلاج الحالات الالتهابية. لقد أثبتنا أن VNS البطني لا يسبب أي آثار قلبية أو تنفسية خارج الهدف مرتبطة ب VNS عنق الرحم ، وله تأثيرات مضادة للالتهابات في نماذج الفئران من مرض التهاب الأمعاء والتهاب المفاصل الروماتويدي.آثار VNS البطن على الجسم ليست مفهومة جيدا مقارنة ب VNS عنق الرحم. قد يساعد هذا البروتوكول في إنشاء بروتوكولات تجريبية لاختبار تأثير VNS البطني على المعلمات الفسيولوجية المختلفة في السليمة أو الحالات الالتهابية مثل الذئبة الجهازية وأمراض الكلى المزمنة.

implantation-surgery-for-abdominal-vagus-nerve-stimulation-recording

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Implantation Surgery for Abdominal Vagus Nerve Stimulation and Recording Studies in Awake Rats

899 Views.  Bionics Institute. يتميز VNS البطني بعدم التسبب في آثار جانبية قلبية وتنفسية مرتبطة ب VNS عنق الرحم. كان الهدف من الدراسة هو التحقيق في التأثير المضاد للالتهابات ل VNS البطني في نموذج الفئران لالتهاب المفاصل الروماتويدي. في السابق ، أظهرنا أن VNS البطني يقلل من أعراض نموذج الفئران لمرض التهاب الأم?...

Video: تسليط الضوء على المؤلف: استكشاف VNS البطن للحالات الالتهابية

Abdominal vagus nerve stimulation (VNS) can be applied to the subdiaphragmatic branch of the vagus nerve of rats. Due to its anatomical location, it does not have any respiratory and cardiac off-target effects commonly associated with cervical VNS. The lack of respiratory and cardiac off-target effects means that the intensity of stimulation does not need to be lowered to reduce side effects commonly experienced during cervical VNS. Few recent studies demonstrate the anti-inflammatory effects of abdominal VNS in rat models of inflammatory bowel disease, rheumatoid arthritis, and glycemia reduction in a rat model of type 2 diabetes. Rat is a great model to explore the potential of this technology because of the well-established anatomy of the vagus nerve, the large size of the nerve that allows easy handling, and the availability of many disease models. Here, we describe the methods for cleaning and sterilizing the abdominal VNS electrode array and surgical protocol in rats. We also describe the technology required for confirmation of suprathreshold stimulation by recording evoked compound action potentials. Abdominal VNS has the potential to offer selective, effective treatment for a variety of conditions, including inflammatory diseases, and the application is expected to expand similarly to cervical VNS.

The present protocol describes the surgical technique for implanting an electrode array onto the abdominal vagus nerve in rats, along with methods for chronic electrophysiology testing and stimulation using the implanted device.