Виртуальная ваготомия как способ лечения ВЗК

Введение

Всегда ли лечение приносит одну лишь пользу? Или, быть может, есть обратная сторона медали?

В случае с тяжелыми заболеваниями, перед врачом и пациентом встает вопрос о применении того или иного лекарственного препарата, исходя из превалирования ожидаемых хороших результатов над вероятными побочными эффектами. Исследователи Технологического института Джорджии нашли способ сохранить то, что помогает, и одновременно заблокировать то, что нанесет ущерб здоровью человека. Полученные данные намеревается использовать для борьбы с серьезными хроническими воспалительными заболеваниями, к которым, помимо прочих, относятся неспецифичекий язвенный колит (НЯК) и болезнь Крона (БК) — две формы воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК).

Метод работает как кардиостимулятор: имплантированное устройство электрически стимулирует блуждающий нерв и одновременно ингибирует нежелательную нервную активность.

Стимуляция блуждающего нерва в качестве способа лечения уже давно применяется в различных областях медицины. Но нововведение ученых Технологического института Джорджии, вносящую в этот процесс некую коррективу (блокирование пагубных нервных сигналов), может увеличить клиническую эффективность, безопасность и терапевтический эффект ваготомии.

Инновация в ваготомии

В дополнении к электроду, стимулирующему «позитивную» нервную активность, мы используем еще один электрод с частотой 1 кГц, который ингибирует «негативный» ответ. Путем их особого расположения, мы добились того, что блокирующий электрод заставляет импульсы от стимулирующего электрода двигаться только в одном направлении.

Robert Butera, главный исследователь, профессор кафедры биомедицинской инженерии Технологического института Джорджии

В теории, этот инновационный подход можно будет относительно быстро реализовать на промышленном уровне путем простого расширения возможностей ныне существующих устройств. Тесты на крысах показали очень обнадеживающие результаты, и они были достигнуты без использования более кардинальных мер, таких как ваготомия — пересечение той или иной части блуждающего нерва.

Первоначальные исследования животных на предмет противовоспалительного эффекта от стимуляции блуждающего нерва заканчивались тем, что рано или поздно приходилось прибегать к пересечению какой-либо его части для достижения направленной стимуляции, а также надлежащей ее силе. Однако, сокращение блуждающего нерва чревато разными последствиями, т.к. он контролирует и регулирует деятельность жизненно важных функций организма. Наш подход обеспечивает тот же терапевтический эффект, но, в случае надобности, немедленно обратимый, а также управляемый.

Yogi Patel, ведущий исследователь, аспирант биоинженерии

Исследовали назвали этот подход виртуальной ваготомией.

Ученые опубликовали результаты своего исследования в журнале Nature Scientific Reports 05.01.2017. Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения США.

Блуждающий нерв: что это такое?

Чтобы понять, как работает эта тонкая биоэлектронная настройка, давайте начнем с самого блуждающего нерва.

Он лежит за пределами позвоночного столба и проходит вниз по обе стороны передней части шеи. О существовании блуждающего нерва можно даже не догадываться, ведь те ощущения. которые он может продуцировать (боль, тепло и т.п.), никак не могут соперничать по силе с, например, моментом ожога или обморожения обо что-либо.

Если ваша соматическая нервная система отвечает за прикосновения и чувства, то блуждающий нерв — это вегетативная нервная система, отвечающая за регуляцию деятельности внутренних органов, желез внутренней и внешней секреции, кровеносных и лимфатических сосудов. Хоть эффект от «активации» блуждающего нерва не столь заметен в повседневности, вы бы не смогли жить без него.

Блуждающий нерв передает огромное количество информации, связанной с состоянием и функциями внутренних органов. Желудочно-кишечный тракт, сердце, легкие, поступающие питательные вещества… В общем, за все то, что требуется для гомеостаза, отвечает блуждающий нерв.

Yogi Patel, ведущий исследователь, аспирант биоинженерии

Блуждающий нерв — это некий спасительный круг между жизненно важными центрами управления функциями вашего мозга и вашими внутренними органами. Он постоянно передает сообщения между гипоталамусом и органов по контролю за такими вещи, как пульс и дыхание, слизистой носовых пазух и ограничением иммунного ответа.

Роль блуждающего нерва при воспалении

Когда иммунная система становится гиперактивной, она может атаковать не только патогенные микроорганизмы, но и здоровые ткани. Результатом аутоагрессии становится возникновение таких заболеваний, как ревматоидный артрит, синдром раздраженного кишечника, болезнь Крона, язвенный колит и пр. Во многих случаях, оказываемая таким больным терапия не приносит должных результатов.

Две части вегетативной (непроизвольной) нервной системы — симпатическая и парасимпатическая — сильно влияют на вашу иммунную систему. Блуждающий нерв относится к парасимпатической.

Это похоже на систему качелей. Ваша симпатическая нервная система стимулирует активность иммунитета, а парасимпатическая, наоборот, успокаивает его.

Yogi Patel, ведущий исследователь, аспирант биоинженерии

Преимущества и недостатки электростимуляции блуждающего нерва

Стимуляция блуждающего нерва может подавить активность иммунной системы. В то же время, блуждающий нерв может повысить ответ симпатической системы, что приведет к обратному эффекту.

Каждая цепь имеет путь, идущий от мозга и кмозгу, и когда вы электрически стимулируете нерв, вы, как правило, не можете контролировать направление подаваемого сигнала. Как правило, стимуляция подается в обе стороны нерва.

Yogi Patel, ведущий исследователь, аспирант биоинженерии

Путь от мозга к другим органам именуется эфферентным проводящим путем. Стимуляция этого пути может облегчить течение хронических воспалительных заболеваний.

Афферентный проводящий путь — это, как несложно догадаться, путь от органов к мозгу. Его стимуляция приводит к активации гипоталамуса — регулятора нейроэндокринной деятельности мозга и гомеостаза организма. Стимуляция гипоталамуса вызывает цепочку гормональных реакций, что, в конечном счете, приводит к активации цитокинов (молекул, передающих информацию иммунокомплементным клеткам) и, как следствие, воспалению.

Стимуляции афферентных путей приведет к повышенному ответу организма на какое-либо воспаление, активируя иммунную систему. И если у пациент уже наблюдается гиперактивность иммунитета, стимуляция гипоталамуса может сильно усугубить ситуацию.

Если человек «заработал» аутоиммунное заболевание, его организм всегда думает, что он находится в опасности, хотя на самом деле это не так. Таким образом, стимуляция эфферентного пути — это еще один способ избавить больного от постоянного приема медикаментов.

Yogi Patel, ведущий исследователь, аспирант биоинженерии

Стимуляция эфферентного и, в то время, блокирование афферентного путей блуждающего нерва дает хороший эффект, предотвращая возможные плохие последствия. У животных, получавших такого рода лечение, анализы крови показали заметное уменьшение воспаления. Самое главное — это возможная персонификация такого подхода под каждого конкретного пациента. Более того, в связи с тем, что виртуальная ваготомия не предусматривает пересечения блуждающего нерва, все оказанные воздействия будут обратимы.