ドーパミンは電気鍼療法による免疫系の迷走神経調節を媒介する
Rafael Torres-Rosas 他 Nat Med. 2014 年 3 月
概要
病院における主な死亡原因である敗血症に対するこれまでの抗炎症戦略は、臨床試験では効果が限られていましたが、その理由の1つは、単一のサイトカインを標的としていたことと、実験モデルが臨床現場を模倣できなかったことです。神経ネットワークは、炎症を制御するために進化によって選択された生理学的メカニズムであり、炎症性疾患や感染症の治療に利用できます。ここでは、電気鍼療法による坐骨神経の活性化が全身性炎症を制御し、マウスを多菌性腹膜炎から救うことを報告する。坐骨神経への電気鍼療法は、芳香族L-アミノ酸脱炭酸酵素の迷走神経活性化を誘導し、副腎髄質でのドーパミン産生につながることで全身性炎症を制御する。副腎摘出マウスの実験モデルは臨床的な副腎機能不全を模倣し、敗血症に対する感受性を高め、電気鍼療法の抗炎症効果を防ぐ。ドーパミンは、ドーパミンタイプ1（D1）受容体を介してサイトカイン産生を阻害する。 D1 受容体作動薬は全身性炎症を抑制し、副腎不全マウスを多菌性腹膜炎から救う。私たちの研究結果は、副腎におけるカテコールアミンの生成を調節する坐骨神経と迷走神経を介した新しい抗炎症メカニズムを示唆している。薬理学的観点からは、選択的ドーパミン作動薬の効果は電気鍼療法の抗炎症効果を模倣し、感染性疾患や炎症性疾患における炎症を制御する治療上の利点をもたらす可能性がある。
図1
電気鍼療法は、坐骨神経、迷走神経、副腎からのカテコールアミンを介して敗血症における全身性炎症を抑制します
(a–d) 成体 C57BL/6 雄マウスに LPS と模擬(Sham)または電気鍼療法 (EA) を施しました。LPS 後の指定の時点で、TNF (a)、MCP1 (b)、IL6 (c)、INFγ (d) の血清サイトカイン濃度を分析しました。(e) マウスは、LPS 刺激および模擬または電気鍼療法 (EA) の 72 時間前に、模擬 (コントロール) または腓骨神経 (PSX)、脛骨神経 (TSX)、または坐骨神経 (SSX) の外科的神経切除を受けました。*LPS に対して P<0.01 (n=3/グループ、スチューデント t 検定) (f) マウスは、LPS 刺激の前に 15 分間模擬または坐骨神経刺激 (ScNS) を受けました。 (g) マウスは、LPS 刺激およびその後の模擬または電気鍼 (EA) の 3 日前に、模擬 (コントロール)、横隔膜下迷走神経切断術 (sVX) 72 時間前、または脾臓摘出術 (SPX) を受けました。(h) 未治療動物の血液 (血液) に、模擬 (コントロール) または電気鍼 (EA) を受けた模擬 (EA) マウスまたは副腎摘出 (ADX/EA) マウスの 50% 血清を補充しました。上のパネルは、MTT アッセイで決定された細胞生存率を示しています。(t 検定 EA 対 ADX/EA)。(i) マウスは、電気鍼 (EA) の前に、コントロール、外科的副腎摘出術 (ADX)、またはレセルピンによる治療を受けました。(j) 模擬または電気鍼 (EA) を受けたコントロールまたは副腎摘出 (ADX) マウスの血清中のドーパミン (DA)、ノルエピネフリン (NE)、またはエピネフリン (E) を分析しました。 TNF は、血清では 90 分後、LPS 後 180 分後に培養上清で分析されました。*P<0.01 (n=4/グループ、Bonferroni 補正による一元配置分散分析)。
図2
電気鍼療法は DOPA 脱炭酸酵素とドーパミンの発現を誘導する
(a) 横隔膜下迷走神経切断術 (EA+sVX)、迷走神経刺激 (VNS)、または α7nAChR ノックアウト (EA-7KO) マウスへの電気鍼療法を受けた動物の C57BL/6 マウスの血清中のカテコールアミンを分析した。ND = 検出されず (b) 血清中の TNF レベルは、C57BL/6 マウス (コントロール)、α7nAChR ノックアウト (α7KO) マウス、β2 アドレナリン受容体ノックアウト (β2KO) マウス、またはフザリン酸 (40 mg kg−1; i.p.) と電気鍼療法 (EA) を受けた C57BL/6 マウスで分析された。 (c) 野生型 (WT) または β2 アドレナリン受容体ノックアウト (β2KO) マウスの血液を、LPS および指定濃度のノルエピネフリン (NE) で in vitro 処理しました。(d) マウスにフザリン酸 (40 mg kg−1、腹腔内) を投与し、模擬または電気鍼 (EA) を行い、EA の 15 分後に血清中のカテコールアミン濃度を分析しました。(e) 模擬 (S) または電気鍼 (EA) を受けた成体 C57BL/6 雄マウスの副腎を採取し、DOPA 脱炭酸酵素 (DDC) およびドーパミン β-ヒドロキシラーゼ (DβH) の発現についてウエスタンブロット法で分析しました。タンパク質負荷を標準化するために β-アクチンを使用しました。グラフは、対照と比較した実験サンプルの濃度の相対値を示しています。すべての実験において、*P<0.01 vs Sham (S) (n=3/グループ、スチューデントt検定)。(f) Shamまたは電気鍼 (EA) を受けたマウスの副腎を、DOPA脱炭酸酵素 (DDC) またはドーパミンβ-ヒドロキシラーゼ (DβH) の免疫染色について分析しました。(g) コントロールまたは電気鍼 (EA) を受けたマウスの副腎を、リン酸化ニューロフィラメント (NF-P、緑) について染色するか、リン酸化ニューロフィラメント (NF-P、緑) と DOPA 脱炭酸酵素 (DDC、赤) の二重染色を行いました。図は 3 つの異なる実験の代表例です。バーは 100 μm を表します。
図3
電気鍼療法は、確立した多菌性腹膜炎からマウスを「救う」
(a-c) 成体 C57BL/6 雄マウスに、エンドトキシン投与 (LPS; 12 mg kg−1; i.p.) 直後に、模擬療法または電気鍼療法 (EA) を開始した。(a) 生存率は Kaplan-Meier 分析で表した (n=20/群、*P<0.01 生存率 Logrank 検定 vs. コントロール)。(b) 罹患率および (c) 体重変化は、平均 ± SE で表した。*P<0.01 (n=6/群、Bonferroni 補正による一元配置分散分析)。(d-e) すべてのマウスに CLP を実施し、模擬療法または電気鍼療法 (EA) を (d) CLP の 15 分前または (e) CLP の 24 時間後に開始した。最初の治療に加え、次の 2 日間、すべての動物は 1 日 1 回 15 分間の模擬鍼療法または電気鍼療法を受けました。生存率は Kaplan-Meier 分析で表されました (n=15/グループ、*P<0.05 生存率 Logrank テスト vs. コントロール)。(f) マウスは CLP の前に外科的副腎摘出術 (ADX) を受け、その後模擬鍼療法または電気鍼療法 (EA、1 日 1 回 3 日間) を受けました。生存率は Kaplan-Meier 分析で表されました (n=20/グループ、*P<0.05 生存率 Logrank テスト vs. コントロール)。
図4
D1R アゴニストは、副腎機能不全を伴う確立した多菌性腹膜炎からマウスを「救う」
(a) 血液は、LPS チャレンジの 30 分前にドーパミン (DA)、フェノルドパム (Fenol)、またはペルゴリド (Perg) で処理されました。TNF レベルは、LPS の 3 時間後に分析されました。上のパネルは、MTT アッセイで決定された細胞生存率を示しています。(b) マウスは、LPS チャレンジの前にフェノルドパム (10 mg kg−1/用量、腹腔内) またはペルゴリド (10 mg kg−1/用量、腹腔内) を投与されました。血清 TNF レベルは、LPS の 90 分後に分析されました。*LPS に対して P<0.01 (n=3/グループ、Bonferroni 補正による一元配置分散分析)。 (c) 未処理の血液 (血液) に、媒体 (コントロール) またはブタクラモールを 30 分投与し、電気鍼療法で 50% マウス血清 (EA 血清) を補充し、LPS で処理しました。TNF 濃度は 3 時間後に分析しました。(d) マウスは、LPS チャレンジの 60 分前にブタクラモール (12 mg kg−1/回、腹腔内) で処理し、模擬療法または電気鍼療法 (EA) を受けました。血清 TNF レベルは、LPS の 90 分後に分析しました。(e) マウスは、媒体またはフェノルドパム (フェノール) による模擬療法 (コントロール) または CLP を受けました。血清 HMGB1 レベルは、CLP の 24 時間後に分析しました。下のグラフは、CLP と比較した血清 HMGB1 レベルの相対的なパーセンテージを示しています *P<0.01 (n=3/グループ、Bonferroni 補正による一元配置分散分析)。 (f) マウスは CLP 前に副腎摘出術 (ADX) を受けた。矢印は CLP の 1 日後に開始し、3 日間 12 時間ごとに投与した溶媒 (コントロール) またはフェノルドパム (10 mg kg−1/回、腹腔内) の 3 回の投与を表す。生存率は記録され、カプランマイヤー分析で表された (n=20/群、*P<0.01 生存ログランク検定 vs. コントロール)。
Rafael Torres-Rosas 他 Nat Med. 2014 年 3 月
病院における主な死亡原因である敗血症に対するこれまでの抗炎症戦略は、臨床試験では効果が限られていましたが、その理由の1つは、単一のサイトカインを標的としていたことと、実験モデルが臨床現場を模倣できなかったことです。神経ネットワークは、炎症を制御するために進化によって選択された生理学的メカニズムであり、炎症性疾患や感染症の治療に利用できます。ここでは、電気鍼療法による坐骨神経の活性化が全身性炎症を制御し、マウスを多菌性腹膜炎から救うことを報告する。坐骨神経への電気鍼療法は、芳香族L-アミノ酸脱炭酸酵素の迷走神経活性化を誘導し、副腎髄質でのドーパミン産生につながることで全身性炎症を制御する。副腎摘出マウスの実験モデルは臨床的な副腎機能不全を模倣し、敗血症に対する感受性を高め、電気鍼療法の抗炎症効果を防ぐ。ドーパミンは、ドーパミンタイプ1（D1）受容体を介してサイトカイン産生を阻害する。 D1 受容体作動薬は全身性炎症を抑制し、副腎不全マウスを多菌性腹膜炎から救う。私たちの研究結果は、副腎におけるカテコールアミンの生成を調節する坐骨神経と迷走神経を介した新しい抗炎症メカニズムを示唆している。薬理学的観点からは、選択的ドーパミン作動薬の効果は電気鍼療法の抗炎症効果を模倣し、感染性疾患や炎症性疾患における炎症を制御する治療上の利点をもたらす可能性がある。
図1
(a–d) 成体 C57BL/6 雄マウスに LPS と模擬(Sham)または電気鍼療法 (EA) を施しました。LPS 後の指定の時点で、TNF (a)、MCP1 (b)、IL6 (c)、INFγ (d) の血清サイトカイン濃度を分析しました。(e) マウスは、LPS 刺激および模擬または電気鍼療法 (EA) の 72 時間前に、模擬 (コントロール) または腓骨神経 (PSX)、脛骨神経 (TSX)、または坐骨神経 (SSX) の外科的神経切除を受けました。*LPS に対して P<0.01 (n=3/グループ、スチューデント t 検定) (f) マウスは、LPS 刺激の前に 15 分間模擬または坐骨神経刺激 (ScNS) を受けました。 (g) マウスは、LPS 刺激およびその後の模擬または電気鍼 (EA) の 3 日前に、模擬 (コントロール)、横隔膜下迷走神経切断術 (sVX) 72 時間前、または脾臓摘出術 (SPX) を受けました。(h) 未治療動物の血液 (血液) に、模擬 (コントロール) または電気鍼 (EA) を受けた模擬 (EA) マウスまたは副腎摘出 (ADX/EA) マウスの 50% 血清を補充しました。上のパネルは、MTT アッセイで決定された細胞生存率を示しています。(t 検定 EA 対 ADX/EA)。(i) マウスは、電気鍼 (EA) の前に、コントロール、外科的副腎摘出術 (ADX)、またはレセルピンによる治療を受けました。(j) 模擬または電気鍼 (EA) を受けたコントロールまたは副腎摘出 (ADX) マウスの血清中のドーパミン (DA)、ノルエピネフリン (NE)、またはエピネフリン (E) を分析しました。 TNF は、血清では 90 分後、LPS 後 180 分後に培養上清で分析されました。*P<0.01 (n=4/グループ、Bonferroni 補正による一元配置分散分析)。
図2
(a) 横隔膜下迷走神経切断術 (EA+sVX)、迷走神経刺激 (VNS)、または α7nAChR ノックアウト (EA-7KO) マウスへの電気鍼療法を受けた動物の C57BL/6 マウスの血清中のカテコールアミンを分析した。ND = 検出されず (b) 血清中の TNF レベルは、C57BL/6 マウス (コントロール)、α7nAChR ノックアウト (α7KO) マウス、β2 アドレナリン受容体ノックアウト (β2KO) マウス、またはフザリン酸 (40 mg kg−1; i.p.) と電気鍼療法 (EA) を受けた C57BL/6 マウスで分析された。 (c) 野生型 (WT) または β2 アドレナリン受容体ノックアウト (β2KO) マウスの血液を、LPS および指定濃度のノルエピネフリン (NE) で in vitro 処理しました。(d) マウスにフザリン酸 (40 mg kg−1、腹腔内) を投与し、模擬または電気鍼 (EA) を行い、EA の 15 分後に血清中のカテコールアミン濃度を分析しました。(e) 模擬 (S) または電気鍼 (EA) を受けた成体 C57BL/6 雄マウスの副腎を採取し、DOPA 脱炭酸酵素 (DDC) およびドーパミン β-ヒドロキシラーゼ (DβH) の発現についてウエスタンブロット法で分析しました。タンパク質負荷を標準化するために β-アクチンを使用しました。グラフは、対照と比較した実験サンプルの濃度の相対値を示しています。すべての実験において、*P<0.01 vs Sham (S) (n=3/グループ、スチューデントt検定)。(f) Shamまたは電気鍼 (EA) を受けたマウスの副腎を、DOPA脱炭酸酵素 (DDC) またはドーパミンβ-ヒドロキシラーゼ (DβH) の免疫染色について分析しました。(g) コントロールまたは電気鍼 (EA) を受けたマウスの副腎を、リン酸化ニューロフィラメント (NF-P、緑) について染色するか、リン酸化ニューロフィラメント (NF-P、緑) と DOPA 脱炭酸酵素 (DDC、赤) の二重染色を行いました。図は 3 つの異なる実験の代表例です。バーは 100 μm を表します。
図3
(a-c) 成体 C57BL/6 雄マウスに、エンドトキシン投与 (LPS; 12 mg kg−1; i.p.) 直後に、模擬療法または電気鍼療法 (EA) を開始した。(a) 生存率は Kaplan-Meier 分析で表した (n=20/群、*P<0.01 生存率 Logrank 検定 vs. コントロール)。(b) 罹患率および (c) 体重変化は、平均 ± SE で表した。*P<0.01 (n=6/群、Bonferroni 補正による一元配置分散分析)。(d-e) すべてのマウスに CLP を実施し、模擬療法または電気鍼療法 (EA) を (d) CLP の 15 分前または (e) CLP の 24 時間後に開始した。最初の治療に加え、次の 2 日間、すべての動物は 1 日 1 回 15 分間の模擬鍼療法または電気鍼療法を受けました。生存率は Kaplan-Meier 分析で表されました (n=15/グループ、*P<0.05 生存率 Logrank テスト vs. コントロール)。(f) マウスは CLP の前に外科的副腎摘出術 (ADX) を受け、その後模擬鍼療法または電気鍼療法 (EA、1 日 1 回 3 日間) を受けました。生存率は Kaplan-Meier 分析で表されました (n=20/グループ、*P<0.05 生存率 Logrank テスト vs. コントロール)。
図4
(a) 血液は、LPS チャレンジの 30 分前にドーパミン (DA)、フェノルドパム (Fenol)、またはペルゴリド (Perg) で処理されました。TNF レベルは、LPS の 3 時間後に分析されました。上のパネルは、MTT アッセイで決定された細胞生存率を示しています。(b) マウスは、LPS チャレンジの前にフェノルドパム (10 mg kg−1/用量、腹腔内) またはペルゴリド (10 mg kg−1/用量、腹腔内) を投与されました。血清 TNF レベルは、LPS の 90 分後に分析されました。*LPS に対して P<0.01 (n=3/グループ、Bonferroni 補正による一元配置分散分析)。 (c) 未処理の血液 (血液) に、媒体 (コントロール) またはブタクラモールを 30 分投与し、電気鍼療法で 50% マウス血清 (EA 血清) を補充し、LPS で処理しました。TNF 濃度は 3 時間後に分析しました。(d) マウスは、LPS チャレンジの 60 分前にブタクラモール (12 mg kg−1/回、腹腔内) で処理し、模擬療法または電気鍼療法 (EA) を受けました。血清 TNF レベルは、LPS の 90 分後に分析しました。(e) マウスは、媒体またはフェノルドパム (フェノール) による模擬療法 (コントロール) または CLP を受けました。血清 HMGB1 レベルは、CLP の 24 時間後に分析しました。下のグラフは、CLP と比較した血清 HMGB1 レベルの相対的なパーセンテージを示しています *P<0.01 (n=3/グループ、Bonferroni 補正による一元配置分散分析)。 (f) マウスは CLP 前に副腎摘出術 (ADX) を受けた。矢印は CLP の 1 日後に開始し、3 日間 12 時間ごとに投与した溶媒 (コントロール) またはフェノルドパム (10 mg kg−1/回、腹腔内) の 3 回の投与を表す。生存率は記録され、カプランマイヤー分析で表された (n=20/群、*P<0.01 生存ログランク検定 vs. コントロール)。