《Journal of Inflammation Research》：Spatial Modulation of Immune Cell Distribution and Pro- and Anti-Inflammatory Cytokines by Transcutaneous Auricular Vagus Nerve Stimulation (taVNS) in a Preclinical Model of Ulcerative Colitis: A Descriptive Study
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摘要
引言 溃疡性结肠炎（UC）的特征是迷走神经活性降低和结肠炎症。本研究利用其抗炎潜力及对脾脏、肠系膜淋巴结（MLNs）和结肠的不同神经支配，检验了经皮耳廓迷走神经刺激（taVNS）在UC样小鼠模型中对免疫细胞和细胞因子的区域特异性效应。方法 雄性C57
摘要
引言 溃疡性结肠炎（UC）的特征是迷走神经活性降低和结肠炎症。本研究利用其抗炎潜力及对脾脏、肠系膜淋巴结（MLNs）和结肠的不同神经支配，检验了经皮耳廓迷走神经刺激（taVNS）在UC样小鼠模型中对免疫细胞和细胞因子的区域特异性效应。方法 雄性C57BL/6小鼠在接受5%葡聚糖硫酸钠（DSS）饮用水诱导结肠炎前24小时开始，每日接受10分钟taVNS或假刺激（仅麻醉），持续120小时；对照组接受常规饮用水。taVNS持续至处死（起始后144小时）。评估疾病活动指数（DAI）、大体和组织学评分。通过流式细胞术分析盲肠、近端、中段和远端结肠、脾脏及MLNs中免疫细胞频率，并通过多重ELISA测量结肠细胞因子水平。结果 taVNS改善了整个盲肠和结肠的DAI、大体评分和组织学损伤。在结肠炎小鼠中，taVNS减少了中段结肠中粒细胞和巨噬细胞的总数，但未改变其他结肠区域、MLNs或脾脏中的粒细胞频率，也未影响非结肠炎小鼠中的巨噬细胞。taVNS未改变M1/M2巨噬细胞、CD4+和CD8+ T细胞、B细胞或调节性T细胞（Tregs）。taVNS降低了结肠炎小鼠盲肠、近端和中段结肠中的IL-1β、TNF-α和IL-6；近端和中段结肠中的IFN-γ和IL-17A；以及盲肠和中段结肠中的IL-22。TGF-β1未改变，而结肠炎小鼠近端结肠中IL-10增加。结论 这些发现表明taVNS在结肠炎小鼠中通过区域性地改变先天免疫细胞及炎症和抗炎细胞因子发挥局部抗炎效应。
论文解读文章
**研究背景、存在问题与研究目的**
炎症性肠病（IBD）包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD），其本质为肠道炎症性免疫细胞浸润与促炎/抗炎细胞因子失衡。部分患者存在副交感神经功能障碍，可能参与疾病进展。现有治疗（如免疫抑制剂、生物制剂）难以实现长期缓解，且部分患者应答不佳。因此，增强迷走神经（VN）功能的补充疗法受到关注。经皮耳廓迷走神经刺激（taVNS）作为一种非侵入性方法，可激活脑干核团（如孤束核NTS和迷走神经背运动核DMV），并通过胆碱能抗炎通路（CAP）调节肠道免疫。然而，小鼠结肠各区域VN支配存在差异：盲肠和近端结肠神经支配丰富，中段和远端结肠较少。此外，脾脏通过β2-肾上腺素受体（β2AR）间接参与VN介导的抗炎效应，而肠系膜淋巴结（MLNs）虽无直接VN支配，但在肠道免疫中起关键作用。目前，taVNS对结肠不同区域、脾脏和MLNs中免疫细胞分布及细胞因子表达的影响尚不明确。本研究旨在描述taVNS对DSS诱导急性结肠炎小鼠模型中这些参数的区域特异性效应。
**研究内容、结论与意义**
研究人员使用雄性C57BL/6小鼠，建立DSS诱导急性结肠炎模型，并给予taVNS或假刺激（麻醉对照）。结果显示：taVNS改善了疾病活动指数（DAI）、大体评分和结肠组织学损伤；在结肠炎小鼠中，taVNS减少了中段结肠粒细胞和巨噬细胞总数，但未改变其他区域或脾脏、MLNs的先天免疫细胞频率；taVNS未改变适应性免疫细胞（CD4+、CD8+ T细胞、B细胞、Tregs）频率；taVNS区域性地降低了促炎细胞因子（IL-1β、TNF-α、IL-6、IFN-γ、IL-17A、IL-22）水平，并增加了近端结肠抗炎细胞因子IL-10。该研究证实了taVNS的局部抗炎作用，且效应具有区域依赖性，可能与VN支配密度有关。论文发表在《Journal of Inflammation Research》。
**主要关键技术方法**
（不超过250字）
采用雄性C57BL/6小鼠（11-12周龄，来源：Central Animal Care Services或Charles River），随机分为四组（DSS-taVNS、DSS-CTRL、CTRL-taVNS、CTRL-CTRL），每组8只。taVNS参数：电流1 mA，电压10 V，脉宽500 μs，频率20 Hz，每日10分钟（30秒开/30秒关），刺激前24小时开始至处死。通过流式细胞术分析盲肠、近端、中段、远端结肠、脾脏和MLNs中免疫细胞（粒细胞、巨噬细胞、M1/M2、T细胞、B细胞、Tregs）频率；多重ELISA检测结肠细胞因子蛋白水平；H&E染色评估组织学损伤。
**研究结果**
（保留每个小标题，简要说明通过什么研究得出什么结论）
1. **The Effects of taVNS on the DAI and Macroscopic Scores**
通过每日DAI评分、结肠长度测量及大体评分，发现taVNS显著降低了结肠炎小鼠的粪便出血、体重下降、大便性状异常，并改善DAI、结肠长度缩短和结肠出血，表明taVNS具有预防性保护作用。
2. **The Effects of taVNS on the Histological Structure of the Cecum and Proximal, Mid, and Distal Colon**
通过H&E染色和组织学评分，taVNS在盲肠、近端、中段和远端结肠均显著减轻了组织学损伤、炎症、杯状细胞丢失和隐窝结构破坏，提示taVNS对结肠各区域组织学改善具有一致性。
3. **The Effects of taVNS on the Cecum and Colonic Distribution of Innate Immune Cells**
通过流式细胞术分析，taVNS在结肠炎小鼠中仅减少了中段结肠巨噬细胞频率，未改变其他区域粒细胞与巨噬细胞频率；同时降低了中段结肠粒细胞总数，但未影响M1/M2巨噬细胞亚型。
4. **The Effects of taVNS on the Splenic Frequency of Innate Immune Cells**
通过流式细胞术分析脾脏，taVNS未改变结肠炎或非结肠炎小鼠的粒细胞、总巨噬细胞、M1和M2巨噬细胞频率，说明脾脏先天免疫细胞未受taVNS显著影响。
5. **The Effects of taVNS on the Frequency of Innate Immune Cells in MLNs**
通过流式细胞术分析MLNs，taVNS未改变结肠炎或非结肠炎小鼠的粒细胞、总巨噬细胞、M1和M2巨噬细胞频率，表明MLNs中先天免疫细胞未受taVNS调节。
6. **The Effects of taVNS on Adaptive Immune Cell Distributions in the Cecum, Colon, Spleen, and MLNs**
通过流式细胞术分析，taVNS未改变结肠（各区域）、脾脏和MLNs中CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、B细胞、CD25+Foxp3+ Tregs和CD25?Foxp3+ Tregs的频率和总数，提示适应性免疫细胞未受taVNS显著影响。
7. **The Effects of taVNS on the Expression Levels of Various Pro- and Anti-inflammatory Cytokines in the Cecum and Proximal, Mid, and Distal Colon**
通过多重ELISA检测，taVNS显著降低了结肠炎小鼠盲肠、近端和中段结肠的IL-1β、TNF-α、IL-6蛋白水平；降低了近端和中段结肠的IFN-γ和IL-17A；降低了盲肠和中段结肠的IL-22。TGF-β1在各区域无显著变化，而近端结肠IL-10水平在结肠炎小鼠中显著升高。
**讨论总结与结论翻译**
讨论部分指出，taVNS对DAI和组织学的改善与既往研究一致，但组织学改善具有一致性，而免疫细胞和细胞因子效应具有区域依赖性，可能源于VN支配密度差异，但本研究未直接评估。taVNS对先天免疫细胞（粒细胞、巨噬细胞）的调节可能通过CAP或α7nAChR通路，但未验证。适应性免疫细胞（T细胞、B细胞、Tregs）未受影响，可能与DSS模型主要依赖先天免疫及短期刺激有关。局限性包括麻醉药物异氟烷的影响、单性别设计、未分析ChAT+或α7nAChR+细胞、MLN合并分析等。结论部分翻译如下：
总之，本研究证实了taVNS的局部抗炎效应，通过结肠区域中炎症和抗炎细胞因子及先天免疫细胞的变化得以证明。这些效应因区域而异，可能反映了迷走神经（VN）支配密度的差异，在据报道具有广泛神经支配的区域（如盲肠、近端结肠和中段结肠）观察到更强的保护作用。研究人员假设所观察到的taVNS对免疫细胞和细胞因子的位置依赖性效应可能与结肠不同区域的解剖或神经免疫异质性有关。然而，这仍是推测性的，应谨慎解释，因为本描述性研究未直接评估不同结肠区域的迷走神经支配或其对taVNS免疫调节作用的潜在影响。此外，尽管本研究显示了免疫细胞分布的变化，但进一步研究应关注被修饰的先天免疫细胞，并探索taVNS在急性结肠炎中诱导局部抗炎效应所涉及的药理学通路。与taVNS对免疫细胞和细胞因子的位置依赖性效应相反，它在整个盲肠和结肠中一致改善了组织学特征，这值得未来研究探讨taVNS如何调节结肠各区域的肠道屏障完整性。研究人员还建议研究taVNS在不同结肠炎模型（包括克罗恩病样模型）以及已建立的结肠炎模型中的效应，以确定它是否仍能在治疗和改善UC症状方面提供类似益处，因为本研究仅探讨了taVNS作为UC样急性结肠炎的预防性和早期干预措施的有效性。了解taVNS在不同临床前环境中可能具有的不同效应，可为其作为IBD治疗选择提供基础。总体而言，尽管本描述性研究显示了taVNS对先天免疫细胞及促炎和抗炎细胞因子的区域特异性效应，但其单性别设计、麻醉相关的潜在变量、面板设计以及实验局限性应在未来研究中加以解决。此外，未来的功能和机制研究有必要探索taVNS区域特异性效应与VN支配密度之间的关联。
