Neural reglering av inflammation och metabolism

Överaktiv inflammation orsakar ökad sjuklighet och dödlighet, inte minst vid hjärt- och kärlsjukdomar, den vanligaste dödsorsaken i världen. Ökad kunskap om de molekylära och cellulära mekanismer som driver sjukdomsutvecklingen ger möjligheter att utveckla bättre prevention och behandling.

Vår forskning

I filmen ovan presenterar Peder Olofsson och Henrik Hult  (KTH) hur de inom det interdisciplinära centrumet MedTechLabs forskar om bioelektronisk medicin. Filmen är producerad av MikeyKay Films.

Eftersom nervsignaler reglerar inflammation och ämnesomsättning krävs också neurovetenskap för att förstå patofysiologin bakom hjärt- och kärlsjukdomar och överaktiv inflammation. Vi har visat cellulära och molekylära mekanismer för neural reglering av inflammation och fann nyligen att aktivering av specifika perifera nerver styr inflammationsutläkning (Caravaca et al., PNAS 2022). Dessutom visade våra studier inom ett europeiskt konsortium att specifika nervsignaler påverkar utvecklingen av åderförkalkning (Mohanta et al., Nature 2022) (Fig. 1).

På lång sikt är vår målsättning att skapa både en atlas och en ordbok över hur neurala reflexer reglerar inflammation och metabolism, det vill säga 1) perifer neuroanatomi och neurofysiologi, och 2) cellulära och molekylära mekanismer för överdriven inflammation (Fig. 2). Vi arbetar mot detta mål tillsammans med ingenjörer vid KTH och Linköpings universitet inom Stockholm Center for Bioelectronic Medicine vid MedTechLabs.

Figuren illustrerar det som står i bildtexten.
Figur 1. Att förstå kardiovaskulär inflammation kräver neurovetenskap. Upptäckter under de senaste decennierna har visat att 1) åderförkalkning är en inflammatorisk sjukdom och 2) neurala reflexer reglerar inflammation. Nya upptäckter visar att neural reglering spelar en roll i patogenesen av hjärt-kärlsjukdomar. Mycket lite är känt om dessa mekanismer, och detta är ett fokusområde i gruppen.
Figur 2 illustrerar det som står i bildtexten.
Figur 2. Nervreflexer reglerar inflammation och metabolism. (a) Hjärnan koordinerar organfunktion med signaler i perifera nerver som når praktiskt taget varje vävnad och cell. (b, c) Signalerna består av elektriska impulser och kemikalier, t ex neurotransmittorer som noradrenalin och acetylkolin. (d) Nerver har receptorer som aktiveras av mediatorer av inflammation, infektion och vävnadsskada.

Samverkan

  • Henrik Hult, KTH, Stockholm: Kartläggning av signaler för neural reglering av inflammation.
  • Magnus Berggren, LiU, Linköping: Förbättra elektriska interface med perifera nerver.
  • Molly Stevens, Imperial College, London: Neural reglering vid avstötning av främmande kroppar.
  • Andreas Habenicht and Saroj Mohanta, LMU, Munich: Neural reglering av ateroskleros.
  • Kevin J Tracey, The Feinstein Institute, New York: Neural reglering av inflammation.

Forskningsstöd

  • Vetenskapsrådet
  • Hjärt-Lungfonden
  • SSF, Region Stockholm
  • MedTechLabs
  • ALF
  • NovoNordisk
  • Karolinska Institutet.

Kontakt

Peder Olofsson

Senior forskare

 

Utvalda publikationer

Vagus nerve stimulation promotes resolution of inflammation by a mechanism that involves Alox15 and requires the α7nAChR subunit.
Caravaca AS, Gallina AL, Tarnawski L, Shavva VS, Colas RA, Dalli J, Malin SG, Hult H, Arnardottir H, Olofsson PS
Proc Natl Acad Sci U S A 2022 05;119(22):e2023285119.

Adenylyl Cyclase 6 Mediates Inhibition of TNF in the Inflammatory Reflex.
Tarnawski L, Reardon C, Caravaca AS, Rosas-Ballina M, Tusche MW, Drake AR, Hudson LK, Hanes WM, Li JH, Parrish WR, Ojamaa K, Al-Abed Y, Faltys M, Pavlov VA, Andersson U, Chavan SS, Levine YA, Mak TW, Tracey KJ, Olofsson PS
Front Immunol 2018 ;9():2648.

Choline acetyltransferase-expressing T cells are required to control chronic viral infection.
Cox MA, Duncan GS, Lin GHY, Steinberg BE, Yu LX, Brenner D, Buckler LN, Elia AJ, Wakeham AC, Nieman B, Dominguez-Brauer C, Elford AR, Gill KT, Kubli SP, Haight J, Berger T, Ohashi PS, Tracey KJ, Olofsson PS, Mak TW
Science 2019 02;363(6427):639-644.

Blood pressure regulation by CD4+ lymphocytes expressing choline acetyltransferase.
Olofsson PS, Steinberg BE, Sobbi R, Cox MA, Ahmed MN, Oswald M, Szekeres F, Hanes WM, Introini A, Liu SF, Holodick NE, Rothstein TL, Lövdahl C, Chavan SS, Yang H, Pavlov VA, Broliden K, Andersson U, Diamond B, Miller EJ, Arner A, Gregersen PK, Backx PH, Mak TW, Tracey KJ
Nat Biotechnol 2016 Oct;34(10):1066-1071.

Acetylcholine-synthesizing T cells relay neural signals in a vagus nerve circuit.
Rosas-Ballina M, Olofsson PS, Ochani M, Valdés-Ferrer SI, Levine YA, Reardon C, Tusche MW, Pavlov VA, Andersson U, Chavan S, Mak TW, Tracey KJ
Science 2011 Oct;334(6052):98-101.

A novel flexible cuff-like microelectrode for dual purpose, acute and chronic electrical interfacing with the mouse cervical vagus nerve.
Caravaca AS, Tsaava T, Goldman L, Silverman H, Riggott G, Chavan SS, Bouton C, Tracey KJ, Desimone R, Boyden ES, Sohal HS, Olofsson PS
J Neural Eng 2017 12;14(6):066005.

Prevention of radiotherapy-induced arterial inflammation by interleukin-1 blockade.
Christersdottir T, Pirault J, Gisterå A, Bergman O, Gallina AL, Baumgartner R, Lundberg AM, Eriksson P, Yan ZQ, Paulsson-Berne G, Hansson GK, Olofsson PS, Halle M
Eur Heart J 2019 08;40(30):2495-2503.

Prolonged elevation of plasma HMGB1 is associated with cognitive impairment in intensive care unit survivors.
Brück E, Lasselin J, , Andersson U, Sackey PV, Olofsson PS
Intensive Care Med 2020 04;46(4):811-812.

Neuroimmune cardiovascular interfaces control atherosclerosis.
Mohanta SK, Peng L, Li Y, Lu S, Sun T, Carnevale L, Perrotta M, Ma Z, Förstera B, Stanic K, Zhang C, Zhang X, Szczepaniak P, Bianchini M, Saeed BR, Carnevale R, Hu D, Nosalski R, Pallante F, Beer M, Santovito D, Ertürk A, Mettenleiter TC, Klupp BG, Megens RTA, Steffens S, Pelisek J, Eckstein HH, Kleemann R, Habenicht L, Mallat Z, Michel JB, Bernhagen J, Dichgans M, D'Agostino G, Guzik TJ, Olofsson PS, Yin C, Weber C, Lembo G, Carnevale D, Habenicht AJR
Nature 2022 05;605(7908):152-159.

Targeting T cell costimulation to prevent atherothrombosis.
Olofsson PS
Circ Res 2012 Mar;110(6):800-1.