CN109362224A - 神经调节技术 - Google Patents

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Abstract

本公开的主题大体上涉及对淋巴组织进行神经调节的技术,其包括将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,例如经由定位成向所述神经元递送足够能量的电极来施加,以调节免疫功能。例如,可以经由神经调节来调节受试者的适应性免疫反射。

Description

神经调节技术
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年4月4日提交的标题为“TECHNIQUES FOR NEUROMODULATION OFLYMPHATIC TISSUE”的美国临时专利申请第62/318,035号(其全部内容以引用方式并入本文中)和2016年4月21日提交的标题为“TECHNIQUES FOR NEUROMODULATION OF LYMPHATICTISSUE”的美国临时专利申请第62/325,828号(其全部内容以引用方式并入本文中)的优先权。
背景技术
本文公开的主题大体上涉及淋巴和免疫相关组织的神经调节,并且具体地,涉及响应于神经调节而有差异地刺激或调节生理反应并且在特定实施方案中使用此反应来评估神经调节有效性的技术。
神经调节已被用于治疗多种临床病症。例如,沿着脊髓的各个位置处的电刺激已被用于治疗慢性背痛。这种治疗可以通过可植入装置进行,所述可植入装置周期性地产生电能,所述电能被施加到组织以激活某些神经纤维,这继而可以引起疼痛感降低。在脊髓刺激的情况下,刺激电极通常定位在硬膜外腔中,而脉冲发生器可以稍微远离电极定位,例如在腹部或臀部区域,但是经由导线连接到电极。在其他实现方式中,深部脑刺激可以用于刺激大脑的特定区域以治疗运动障碍,并且刺激位置可以通过神经成像来引导。这种中枢神经系统刺激通常针对局部神经或脑细胞功能。
外周神经调节可能比针对中枢神经系统的较大结构相对更具挑战性。随着外周神经向外延伸,神经束的尺寸减小。另外,小的外周神经纤维可以控制周围组织的相当大的部分,这使得定位和靶向这种神经以进行神经调节相对具有挑战性。然而,外周神经系统支配体内许多不同的器官结构,并且可能需要靶向某些外周神经。
发明内容
在一个实施方案中,提供了一种神经调节方法,其包括将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,例如,经由定位成向神经元递送足够能量的电极进行施加,以调节适应性免疫系统神经反射,其中神经调节导致在免疫/淋巴系统的一部分上的协调免疫反应。
在示例性实施方案中,提供了一种神经调节方法,其包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向神经元递送足够的能量,以刺激适应性免疫系统神经反射,其中在淋巴系统中以协调的方式差异地调节通过局部淋巴结构的免疫细胞迁移或流出。
在另一个实施方案中,提供了一种神经调节方法,其包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向神经元递送足够的能量,以调节适应性免疫系统神经反射,其中局部淋巴结构内的免疫细胞命运和/或表型在淋巴系统中以协调的方式进行差异调节。
在另一个实施方案中,提供了一种神经调节方法,其包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向神经元递送足够的能量,以调节适应性免疫系统神经反射,其中局部淋巴结构内或离开局部淋巴结构的免疫细胞的细胞因子分泌谱在淋巴系统中以协调的方式进行差异调节。
在另一个实施方案中,提供了一种神经调节方法,其包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向神经元递送足够的能量,以调节适应性免疫系统神经反射,其中局部淋巴结构内或离开局部淋巴结构的免疫细胞的检查点分子表达在淋巴系统中以协调的方式进行差异调节。
在示例性实施方案中,适应性免疫系统神经反射的调节通过淋巴组织(或淋巴液)中的一种或多种神经递质或神经肽响应于一个或多个能量脉冲作出的差异改变,来调节局部与全身淋巴组织功能的免疫功能。
在示例性实施方案中,提供了一种对自适应免疫反射进行神经调节的方法,其包括将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元以向神经元递送足够的能量,以响应于施加一个或多个能量脉冲来神经调节淋巴组织。
在示例性实施方案中,提供了一种对自适应免疫反射进行神经调节的方法,其包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向神经元递送足够的能量,以调节对侧淋巴组织的适应性或先天性免疫功能,使得对侧淋巴组织或对侧淋巴液中的一种或多种神经递质或神经肽的浓度或水平响应于一个或多个能量脉冲而差异改变。
在另一个实施方案中,提供了一种对自适应免疫反射进行神经调节的方法,其包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极被定位成向神经元递送足够的能量,以调节淋巴组织的免疫功能,使得淋巴组织或淋巴液中去甲肾上腺素或肾上腺素(epinephrine)的浓度响应于一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少100%,其中以范围为0.5V至10V的能量施加一个或多个能量脉冲。
在另一个实施方案中,提供了一种对自适应免疫反射进行神经调节的方法,其包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极被定位成向神经元递送足够的能量,以调节淋巴组织的免疫功能,使得淋巴组织或淋巴液中物质P的浓度或水平响应于一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少50%,其中以范围为0.5V至10V的能量施加一个或多个能量脉冲。
在另一个实施方案中,提供了一种对自适应免疫反射进行神经调节的方法,其包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极被定位成向神经元递送足够的能量,以调节淋巴组织的免疫功能,使得淋巴组织或淋巴液中血管活性肠肽的浓度或水平响应于一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少50%,其中以范围为0.5V至10V的能量施加一个或多个能量脉冲。
在另一个实施方案中,提供了一种对自适应免疫反射进行神经调节的方法,其包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极被定位成向神经元递送足够的能量,以调节淋巴组织的免疫功能,使得淋巴组织或淋巴液中神经肽Y的浓度或水平响应于一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少100%,其中以范围为0.5V至10V的能量施加一个或多个能量脉冲。
在另一个实施方案中,提供了一种神经调节方法,其包括将电极定位在受试者的淋巴组织上或附近的某个位置,在该位置电极能够刺激支配淋巴组织的神经元;经由电极向组织施加一个或多个能量脉冲,以刺激神经元来调节淋巴组织的淋巴或免疫功能;在基于与淋巴功能或免疫功能相关联的特性施加多个能量脉冲之后,评估受试者内的淋巴或免疫功能的状态;以及基于所述状态修改所述多个能量脉冲中的至少一个的参数。
在另一个实施方案中,提供了一种用于闭环神经调节的方法。所述方法包括向组织施加一个或多个能量脉冲以刺激神经元来调节淋巴组织的淋巴或免疫功能;以及在施加多个能量脉冲之后,评估受试者内的淋巴或免疫功能的状态。
在另一个实施方案中,提供了一种用于闭环神经调节的方法。所述方法包括:控制脉冲发生器经由电极并根据所述多个能量脉冲中的至少一个的一个或多个参数来将一个或多个能量脉冲施加到支配淋巴组织的神经元,以调节淋巴组织的淋巴功能;接收与淋巴组织的状况或功能有关的信息;以及基于所述信息改变一个或多个参数。
在另一个实施方案中,提供了一种用于神经调节的方法,所述方法包括:接收一个或多个用户输入,所述输入选择用于将能量脉冲递送到电极以刺激淋巴组织活性的操作模式;根据所述操作模式从脉冲发生器向电极递送一个或多个能量脉冲,以引起淋巴组织的刺激活性;接收与淋巴组织的刺激活性有关的一个或多个输入;以及基于输入而改变操作模式。
在另一个实施方案中,提供了一种用于神经调节的方法。所述方法包括:将电极定位在电极能够刺激支配淋巴组织的神经元的位置处;经由电极向组织施加一个或多个能量脉冲以刺激神经元来调节淋巴组织的淋巴功能;在施加多个能量脉冲之后,评估淋巴组织相对于基线尺寸的尺寸;以及基于淋巴组织的尺寸修改多个能量脉冲中的至少一个的参数。
在另一个实施方案中,提供了一种对自适应免疫反射进行神经调节的方法,所述方法包括经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向神经元递送足够的能量,以响应于施加一个或多个能量脉冲对淋巴组织进行神经调节,以促进细胞从淋巴组织或淋巴液中的进入或排出。
在另一个实施方案中,提供了一种神经调节方法,其包括将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元以调节进入淋巴组织的神经,其中所述施加导致受试者内的一种或多种内源性阿片样物质的组织或血液水平相对于预调节对照者的增加。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时,将会更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点,其中在所有附图中,相似字符表示相似部件,其中:
图1A是中枢神经系统和外周神经系统以及淋巴系统的示意性覆盖图(图片示出了次级淋巴结构和淋巴管,但是所述系统还包括初级淋巴器官,诸如脾);
图1B示出了位于淋巴系统和CNS之间的外周神经上的电刺激或神经调节的潜在部位;
图1C是次级淋巴组织(即淋巴结)的潜在神经支配的示意图;
图2A是可以存在于淋巴系统内的最简单类型的适应性免疫反射之一的示意图,包括控制传出神经元的神经输出的传入神经元,所述传出神经元支配特定的局部淋巴结室以调节适应性免疫过程;
图2B示出了淋巴细胞从淋巴系统排出的一个示例性适应性免疫过程,其将控制淋巴细胞在淋巴结内的筛选时间;
图3示出了可经由中枢突出传入神经元存在于适应性免疫反射内的另外水平的适应性免疫控制,所述中枢突出传入神经元可以穿过淋巴系统或脊柱的多个层,并且实现协调调节穿过多个淋巴结的淋巴细胞排出;
图4示出了可以经由中枢突出传入神经元存在于适应性免疫反射内的另外水平的适应性免疫控制,所述中枢突出传入神经元可以穿过淋巴系统的脊柱的多个水平以允许对侧淋巴结构的差异调节,例如炎症/抗原扰动部位处淋巴细胞排出的减少,除了淋巴细胞从其他远端淋巴区域中的淋巴结中的迁移;
图5示出了可以经由抑制性神经元存在于适应性免疫反射内的另外水平的适应性免疫控制,所述抑制性神经元可以对传出神经元施加自发抑制,允许由初始炎症/抗原扰动引起的神经信号的定时分离并且其中抑制性信号可能是由于来自同一神经的传入信号,从而引起淋巴结环境内或外的初始反应;
图6示出了可以存在于适应性免疫反射内的另外水平的适应性免疫控制,其中一个神经元可以通过经过抑制性中间神经元与所述传出神经元和第二传出神经元两者突触来对传出神经元施加相互抑制,以允许差异调节不同淋巴室内的免疫活性,例如,用于减少神经输出到淋巴结的不同部分;
图7示出了可以存在于适应性免疫反射内的另外水平的适应性免疫控制,其中来自传出神经元的信号可以通过抑制性中间神经元反馈到自动抑制环上,以允许自适应免疫扰动的时间和/或量值的自我调节;
图8示出了适应性免疫反射的不同机制可以如何在局部淋巴网络中发挥控制,而不与CNS或脊柱直接相互作用;
图9示出了可能存在于适应性免疫反射内的另外水平的适应性免疫控制。在这种情况下,来自局部反射的信号可以直接连接到延伸通过脑干和更高级大脑区域的通路;
图10示出了可以受适应性免疫反射影响的淋巴组织内的许多区域以及可以通过每个区域处的神经调节来调节的特定适应性免疫过程的实例;
图11示出了淋巴引流的不同区域的实例,其中特定淋巴结负责从身体的特定区域引流;
图12示出了用于获得差异刺激适应性免疫反射的能力的实验过程;
图13示出了经刺激的腿和对侧/未经刺激的腿上的切除的腘淋巴结的图像;
图14示出了经刺激的与未经刺激的腘淋巴结的重量的比较结果;
图15A示出了在以不同电压刺激后腘淋巴结(经刺激的腿)中肾上腺素的浓度;
图15B示出了在以不同电压刺激后淋巴液中肾上腺素的浓度;
图16A示出了在以不同电压刺激后腘淋巴结中去甲肾上腺素的浓度;
图16B示出了在以不同电压刺激后淋巴液中去甲肾上腺素的浓度;
图17A示出了在以不同电压刺激后腘淋巴结中多巴胺的浓度;
图17B示出了在以不同电压刺激后淋巴液中多巴胺的浓度;
图18A示出了在以不同电压刺激后腘淋巴结中神经肽Y的浓度;
图18B示出了在以不同电压刺激后淋巴液中神经肽Y的浓度;
图19A示出了在以不同电压刺激后腘淋巴结中物质P的浓度;
图19B示出了在以不同电压刺激后淋巴液中物质P的浓度;
图20A示出了在以不同电压刺激后腘淋巴结中血管活性肠肽的浓度;
图20B示出了在以不同电压刺激后淋巴液中血管活性肠肽的浓度;
图21示出了同一受试者中经刺激的淋巴结和未经刺激的对侧淋巴结的肾上腺激素(adrenaline)浓度的比较;
图22示出了同一受试者中经刺激的淋巴结和未经刺激的对侧淋巴结的多巴胺浓度的比较;
图23A示出了具有完整神经的经刺激淋巴结、具有切断神经的经刺激淋巴结和对照者的淋巴组织中肾上腺素的浓度;
图23B示出了具有完整神经的经刺激淋巴结、具有切断神经的经刺激淋巴结和对照者的淋巴组织中去甲肾上腺素的浓度;
图23C示出了具有完整神经的经刺激淋巴结、具有切断神经的经刺激淋巴结和对照者的淋巴组织中多巴胺的浓度;
图23D示出了具有完整神经的经刺激淋巴结、具有切断神经的经刺激淋巴结和对照者的淋巴组织中神经肽Y的浓度;
图23E示出了具有完整神经的经刺激淋巴结、具有切断神经的经刺激淋巴结和对照者的淋巴组织中物质P的浓度;
图23F示出了具有完整神经的经刺激淋巴结、具有切断神经的经刺激淋巴结和对照者的淋巴组织中血管活性肠肽的浓度;
图24A示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激的淋巴结中肾上腺素的浓度;
图24B示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激的淋巴结中去甲肾上腺素的浓度;
图24C示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激的淋巴结中多巴胺的浓度;
图24D示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激淋巴结后摄取的淋巴液中肾上腺素的浓度;
图24E示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激淋巴结后摄取的淋巴液中去甲肾上腺素的浓度;
图24F示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激淋巴结后摄取的淋巴液中多巴胺的浓度;
图25A示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激的淋巴结中神经肽Y的浓度;
图25B示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激的淋巴结中物质P的浓度;
图25C示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激的淋巴结中血管活性肠肽的浓度;
图25D示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激淋巴结后摄取的淋巴液中神经肽Y的浓度;
图25E示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激淋巴结后摄取的淋巴液中物质P的浓度;
图25F示出了在不同刺激频率下(施加的电压保持在0.5V)直接刺激淋巴结后摄取的淋巴液中血管活性肠肽的浓度;
图26是比较图,其示出了在解剖和解离成单细胞悬浮液后从经刺激的、假的和初始动物切除的淋巴结内的免疫细胞的数量;
图27是比较图,其示出了与图26相同的受试者的收集的淋巴液或血液中每微升免疫细胞的数量;
图28是比较图,其示出了来自与图26和27相同的受试者的各种初级免疫器官的解离样品的每微升免疫细胞的数量;
图29示出了基于电极放置的差异刺激的刺激结果,其中电极和神经之间的间隙导致仅一子组的轴突的激发;
图30示出了图29中的同一受试者/实验的肝脏中淋巴细胞摄取的刺激和实验结果;
图31示出了图29中的同一受试者/实验的脾中淋巴细胞摄取的刺激和实验结果;
图32是根据本公开的实施方案的使用定位在神经上的电极的神经调节系统的示意图;
图33是根据本公开的实施方案的图32的系统的框图;
图34是根据本公开的实施方案的神经调节和监测技术的流程图;
图35是根据本公开的实施方案的用于免疫调节的神经调节系统的示意图;
图36是用染料标记的用于可视化的经刺激的腘淋巴结的图像;
图37是经刺激的腘淋巴结被刺激之前的超声图像,具有淋巴结的嵌入长度测量值;
图38是经刺激的腘淋巴结被刺激之后的超声图像,具有淋巴结的嵌入长度测量值;
图39是用于荧光检测β内啡肽的竞争试验的校准图;以及
图40是示出经刺激受试者相对于未经刺激对照者的试验结果的图形。
具体实施方式
下文将描述一个或多个具体实施方案。为了提供这些实施方案的简要描述,并不在本说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当理解,任意工程或设计项目中的任何这种实际实施方案的开发、大量的针对实施方案的决定都必须实现开发者的具体目标,例如遵守可能在各个实施方案中变化的与系统有关和与商业有关的约束。此外,应当理解,这种开发工作可能复杂且耗时,但是对于受益于本公开的普通技术人员来说,这仍是常规的设计、生产和制造工作。
本文给出的任何实例或说明不以任何方式被视为对它们结合使用的任何一个或多个术语的限定、限制或表达定义。相反,这些实例或说明应被视为关于各种特定实施方案进行描述并且仅作为说明。本领域普通技术人员将理解,这些实例或说明结合使用的任何一个或多个术语将包括可以或可以不与一起给出或在说明书中的其他地方给出的其他实施方案,并且所有这些实施方案旨在包括在该一个或多个术语的范围内。指定这些非限制性实例和说明的语言包括但不限于:“例如”、“比如”、“诸如”、“如”、“包括”以及“在一个实施方案”中。
本技术涉及对适应性免疫反射进行差异神经调节,以引起淋巴和周围组织中基于细胞或组织的生理效应的激活。例如,已知免疫细胞对化学刺激作出反应,诸如神经释放的神经递质/神经肽(响应于动作电位和生物电活性而释放)。然而,与表型细胞因子和炎症信号相比,这些刺激调节免疫功能的程度仍然是未知的。此外,这些神经免疫信号影响可能最大的位置和组织微环境也是未知的。虽然已知淋巴组织中神经支配的粗略解剖,但是这些神经在免疫细胞和组织功能中发挥的功能作用尚未确定。支配淋巴管的外周神经的大量起搏以及电刺激被示出为以与血管中的血管收缩/血管舒张相关的方式改变淋巴流动。然而,尚未确定神经递质和神经肽在淋巴系统和淋巴组织/器官(包括B和T细胞相关的活性涉及的皮质和副皮质区域)内的免疫细胞上释放的功能结果。最重要的是,神经系统在支配多个淋巴组织/器官的神经网络上安排适应性免疫反应的能力,或研究者差异调节这种效应的能力尚未表明。
已经使用迷走神经刺激来激发胆碱能抗炎通路。在此通路中,迷走神经的传出臂支配腹腔神经节,其中脾神经突出到脾。此脾突出释放脾内的乙酰胆碱,乙酰胆碱与巨噬细胞(和其他产生细胞因子的细胞)上的烟碱AChR相互作用。这种相互作用抑制脾中TNF(和其他促炎细胞因子)产生,从而通过调节先天性免疫系统产生全身性抗炎反应。
然而,免疫系统是复杂的,并且神经反射可能不仅仅调节与先天性免疫相关联的全身性分子表达。淋巴结和淋巴组织代表研究神经免疫调节的主要生理靶点。淋巴组织是对适应性免疫进行控制的主要部位,因为抗原活化时抗原呈递细胞(例如树突细胞)归巢于淋巴,而炎症期间初始淋巴细胞归巢于淋巴。这两种机制用于显著增加初始淋巴细胞与其同源抗原相互作用的机会。这些细胞迁移或归巢过程可以通过免疫细胞表型(即与内渗和外渗相关联的蛋白质的上调)、与淋巴结入口处的淋巴或血管内皮相关联的表型(即与免疫细胞内皮相互作用或内皮层通透性相关联的表面蛋白)、或与淋巴结出口处的淋巴内皮相关联的表型的变化来激活。这些细胞归巢过程也可以通过调节淋巴液的总体流动来改变。实际上,免疫生物学中剩下的一个开放性问题正是一些记忆细胞如何对仅存在于局部组织环境中的抗原产生显著且快速的反应(并且可能距离最近的记忆细胞数米)。
除了免疫细胞迁移之外,淋巴室的微环境在同源抗原结合和活化时与细胞命运相关联。一般来说,富含“炎症相关”蛋白质和信号传导分子的微环境将活化的淋巴细胞或免疫细胞驱动成“效应表型”。效应细胞通常表达与“对抗感染或外来入侵者”相关联的蛋白质。例如,效应T细胞包括能够诱导B细胞成熟或巨噬细胞活化的细胞毒性T细胞或辅助性T细胞。一般来说,富含“抗炎”蛋白质和信号传导分子的微环境产生“抑制表型”。抑制细胞通常表达与“抑制主动免疫反应”相关联的蛋白质。例如,抑制性T细胞是调节性T细胞,其有助于减少对“自身抗原”的过度免疫反应(即维持免疫耐受性)。这些实例仅表示依赖于动态淋巴微环境状态的一些免疫细胞(和支持细胞)表型。
淋巴结(和淋巴相关组织)受神经元支配;早期研究揭示了淋巴室内广泛的神经元亚型,包括对于多种神经递质和神经肽受体呈阳性的神经元染色。此外,淋巴结被结构化为不同的免疫功能,这些功能被划分到特定的组织结构中。屏障组织(诸如高内皮微静脉)用于调节免疫细胞从淋巴组织的进/出速率。副皮质和皮质区域容纳T细胞,而中央滤泡容纳B细胞。支持细胞包括:允许细胞在“区”之间迁移的纤维结构,以及可以进一步调节淋巴细胞功能和运输的驻留抗原呈递细胞。初始淋巴细胞和细胞在它们从组织循环通过淋巴和循环系统期间有规则地穿过这些区域。活化的细胞响应于迁移信号(源自周围细胞)并从一个淋巴室移动到下一个淋巴室以完成其功能。例如,在滤泡区域内活化和增殖的B细胞迁移到边缘区(在淋巴的富含T细胞的区域和富含B细胞的区域之间)。在边缘区中,B细胞可以与辅助性T细胞相互作用,辅助性T细胞提供完全成熟为浆细胞(即产生抗体的细胞)所必需的信号;然后,成熟的浆细胞迁移到传出的淋巴和髓质窦结构,并开始产生分泌到循环中的抗体。虽然这些结构的神经支配是已知的;但是对这些局部淋巴微环境中神经信号传导的功能意义知之甚少。虽然经证实神经递质和神经肽受体存在于淋巴结结构/室内的非常特定的位置,但是没有证据表明那些受体将用于将信息传递回中枢神经系统(即在某些条件下,受体可能仅仅用于局部释放神经递质/神经肽,其充当(像细胞因子一样)局部免疫调节剂)。仍然,功能性神经反射回路的存在(即淋巴室与中枢神经系统之间的快速/局部反射和/或淋巴室与中枢神经系统之间的缓慢/全局回路)将对神经免疫相互作用的研究和治疗应用产生深远的影响。
迄今为止,一些研究已经表明体内注射通常归类为神经递质或神经肽的分子可以调节局部免疫活性。例如,认为去甲肾上腺素改变淋巴系统中淋巴细胞的迁出,并且认为VIP在T细胞中诱导调节功能/表型。然而,这些功能结果尚未经由直接神经刺激(其中释放曲线和浓度由神经位置和突触活动控制)证实,而是经由全身注射高浓度的神经信号传导分子证实了免疫调节。因此,神经活动在局部调节这些免疫过程中的重要性仍然未知。更重要的是,由于调查依赖于在大规模或全身范围内改变神经信号传导分子的浓度,因此不知道局部神经反射是否可以对免疫调节提供协调或协同的反应(通过淋巴组织之间的远距离神经信号传导)。因此,传入和传出神经元的网络仍然可能对淋巴结构上的局部免疫损伤提供远距离协调响应机制。这些神经反射可以调节多个长度尺寸内的免疫活性,并通过特定的差异刺激在治疗上得到利用。
脊柱运动系统代表用于假设和测试可能存在于免疫或淋巴组织内的各种神经反射的一个很好的模拟系统。脊柱运动系统内的神经反射回路允许CNS有效地测量肌肉的力量和长度(并因此为期望的扰动提供正确的运动反应)。肌梭内的感觉或传入神经元能够激发α运动神经元活动。高尔基肌腱传入神经能够抑制(经由脊柱内的中间神经元)α运动神经元活动。此外,γ运动神经元能够控制肌梭本身的长度,并因此设定肌梭传入神经的敏感性。这些神经反射负责控制膝腱的标准锤击反射,其中敲击膝腱分别导致肌肉感觉传入神经的拉伸以及腿的伸肌和屈肌的协调激发/松弛(其中抑制性脊柱中间神经元负责对扰动的相反屈肌/伸肌反应)。可以推测,由于神经突触存在于淋巴组织内并且神经信号传导分子似乎改变了免疫活性,因此可能存在与免疫和淋巴组织的神经免疫调节相关联的类似的(但尚未知的)反射。此外,理解此回路可以允许淋巴/免疫组织网络上的适应性免疫反应的差异调节。
继续运动神经元模拟,还已知皮质神经元可以直接改变运动神经元对标准肌肉反射的反应。在这种情况下,主动考虑对抗肌肉拉伸或扰动(在拉伸发生之前)改变肌肉对拉伸的反应潜伏期。这归因于第二运动反射通路的存在。上面讨论的脊柱反射被称为“短潜伏期反应通路”,而依赖于皮质神经活动的这种其他反射被称为“长潜伏期反应通路”。与长潜伏期通路相关联的传入输入(来自肌梭)必须通过背柱核和丘脑中的额外中间神经元,并因此与脊柱反射相比提供具有延迟反应(或潜伏期)的反射。这两种通路的结果是存在与肌肉拉伸扰动相关联的长期“自愿反应”和短潜伏期“非自愿反应”。再者,可以推测,由于神经突触与淋巴组织一起存在并且神经信号传导分子似乎改变免疫活性,所以可能存在类似的(但尚未知的)皮质反射或神经通路,其提供对免疫和淋巴组织中的神经免疫调节的控制。此外,理解此回路可以允许差异调节淋巴/免疫组织网络中适应性免疫反应,以及关于皮质控制的额外信息(诸如“免疫记忆”的可能性或存储在皮质中关于特定炎症或抗原扰动事件的信息)。
目前的研究结果均未表明神经系统对局部免疫扰动/或损伤进行协调的适应性免疫反应的能力。已经发现并应用了全身性神经免疫反射,诸如胆碱能抗炎通路。然而,这些通路涉及对先天性免疫反应的全局/全身性控制,并且不是在体内整个免疫和淋巴组织系统中产生协调的适应性免疫反应的机制。揭示和应用这种局部适应性免疫反射将对基础科学和转化医学产生深远的影响。
如所讨论,淋巴结是紧密的免疫组织,其被分成不同的室,每个室包含具有不同免疫功能的不同免疫细胞亚型。此外,这些室受不同类型的神经元的支配。然而,引起免疫细胞状态的功能变化所需的神经信号(动作电位频率、刺激强度)是未知的。某些神经支配的淋巴结室包括由T细胞支配的区域,其中树突细胞迁移并将抗原呈递给细胞用于活化。神经支配也沿循血管,其中一些负责控制免疫细胞从外周组织的迁移/进入。例如,血流中的淋巴细胞可以通过高内皮微静脉(HEV)进入淋巴结。此外,淋巴细胞和流体进入和离开淋巴结的速率影响淋巴结的体积。在淋巴结内,支持细胞和组织在调节免疫细胞对自身抗原的反应和维持免疫细胞耐受性中起到作用。淋巴结内的其他微环境一旦被特异性同源抗原活化,就会影响免疫细胞的表型,例如淋巴结出口血管内的内皮细胞为活化的浆细胞提供固定位置和微环境,所述浆细胞向血流中释放抗体。作为另外的效果,淋巴结和淋巴系统用于运输、过滤和引流由上游组织的间质液产生的淋巴液。例如,已知淋巴结的传出淋巴液的蛋白质组成通常高于其传入淋巴液。淋巴结的传入和传出淋巴的流量受到调节,并且涉及淋巴管平滑肌细胞的收缩(每分钟0.6到10次)、淋巴管结构,甚至涉及淋巴结外壁周围的淋巴平滑肌的收缩(每分钟0.5到1次)。淋巴组织的神经调节可以改变引流液的引流速率和/或引流液中的细胞群体。在淋巴组织内发生的这些(和其他)适应性免疫过程与大量疾病有关,包括感染、炎症/自身免疫疾病、过敏和对肿瘤或异物(移植物和植入物)的免疫反应。在所公开技术的一个实施方案中,对淋巴组织上游、邻近淋巴组织或淋巴组织内部的特异性神经的局部刺激导致1)靶向淋巴组织内的下游免疫调节和2)通过适应性免疫反射通路在邻近淋巴组织中进行安排或一致的免疫调节。本文提供了基于适应性免疫反射的刺激,在淋巴网络中进行差异免疫调节的技术。
如本文所提供,神经调节或对受试者进行神经调节是指经由引入的能量源向神经元或神经施加能量,所述能量源可以是内部或植入的能量源或受试者外部的能量源。能量源可以是脉冲发生器,其产生经由一个或多个电极施加到神经的电或其他能量脉冲。神经调节(即,进行神经调节)可以包括神经刺激,或激活或增加神经或神经功能的能量施加。神经调节还可以包括阻断或减少神经或神经功能的能量施加。应该理解,神经调节可以通过另外的或替代的技术来实现。然而,在本公开的上下文中,至少经由能量施加来实现神经调节,所述能量经由一个或多个电极施加,所述电极定位成使得能量脉冲的施加在期望位置处调节神经元或神经。在特定实施方案中,电极可以定位在淋巴组织内,靠近支配淋巴组织的神经(例如,在其上或附近),或在受试者皮肤(或粘膜组织)的外表面上的某一位置处,使得所施加的能量经皮激活神经元或神经。
为此,所公开的神经调节技术可以用于局部或差异调节适应性免疫反射。图1A是中枢神经系统、外周神经系统和淋巴系统的示意图或覆盖图。神经通路中的适应性免疫反应经由神经信号传导促进整个淋巴系统的适应性免疫反应的协调的或安排的调节。适应性免疫反应的神经调节可以在支配特定淋巴组织(或淋巴结,如图1B所示)的任何神经上进行,其中可以调节适应性免疫反应以实现不同于周围组织的免疫反应或结果。刺激可以包括刺激感觉/传入和/或传出/效应神经纤维。调节部位可以是调节所提供的免疫和/或淋巴反应的任何合适的神经位置。
图1B是关于淋巴结环境的神经支配已知的内容的示意图。已经在淋巴结结构内的不同位置观察到不同的神经类型(包括交感或儿茶酚胺神经元和神经肽神经元)。这些神经支配淋巴结,如图1C所示,在顶点处(血管后),并终止于淋巴结的不同区域,包括副皮质、滤泡间区域和髓质窦。这些神经沿着淋巴管行进,并且还支配连接淋巴系统内的淋巴结的血管和淋巴管。
在某些实施方案中,神经调节将调节适应性免疫反射。适应性免疫反射可能涉及由于炎症或抗原的存在引起的传入神经元活动而阻止淋巴细胞从淋巴结中排出。淋巴结中淋巴细胞的增加可以增加抗原筛选。图2A示出了适应性免疫反射的一个潜在通路的示意图。在此简单通路实例中,淋巴或周围组织中的传入神经元(例如感觉神经元)向支配淋巴结结构内的特定位置的传出神经元传递。例如,这可能是髓质和滤泡间区域内的内皮,其负责淋巴细胞从淋巴结中的选通排出。来自传入神经元的信号传导(由炎性分子或抗原调节)可以影响此传出神经元的激发,并且改变神经递质或神经肽的局部浓度(其可以调节淋巴细胞通过内皮屏障的排出速率,例如通过改变渗透性或通过影响离开正弦曲线)。图2B是改变内皮屏障对淋巴细胞的渗透性以允许穿过屏障的通路的示意图。这种适应性免疫反射对于允许感染时淋巴细胞排出的快速减少可能是重要的,这可以快速增加从迁移到淋巴室的抗原呈递细胞中抗原的淋巴细胞筛选。
图3表示适应性免疫反射的另一个示例性神经通路,其中传入神经元(发出炎症或抗原存在的信号)继续进入中枢神经系统并沿中枢神经系统向上。在这种情况下,来自该神经的神经信号传导可以用于通过向多个传出神经元传导信号,支配网络中的多个淋巴结或淋巴组织来提供协调或安排的适应性免疫反应。例如,由于存在单一的局部扰动或刺激,例如局部炎症或感染事件,淋巴系统的整个部分中淋巴细胞从淋巴结的排出可能减少。对适应性免疫反射的传入神经输入可以沿脊柱向上行进以协调整个淋巴区域中的免疫反射,例如,足部的刺激可以改变整个腿部的淋巴细胞排出。
图4表示适应性免疫反射的另一个示例性神经通路,其中传入神经元(发出炎症或抗原存在的信号)继续进入中枢神经系统并沿中枢神经系统向上。在这种情况下,来自该神经的神经信号传导可以用于在淋巴系统内的不同位置处提供相反的适应性免疫结果。例如,局部炎症或抗原损伤周围的淋巴系统内的淋巴细胞排出可能减少(以允许在那些淋巴结内进行快速或增加的淋巴细胞筛选),但淋巴系统的距离部分中的淋巴细胞排出可能增加以便使淋巴细胞移向感染区域。如图所示,这种类型的作用可以通过中间神经元产生,所述中间神经元在淋巴系统的一部分中激发效应神经元,但抑制支配其他/远处区域的传出神经元。
图5表示适应性免疫反射的另一示例性神经通路,其中传入神经元(发出炎症或抗原存在的信号)激发抑制性神经元,其减少适应性免疫反射中的传出神经的活动。这种自体抑制可以与图2A中描述的简单神经通路结合使用,以提供反馈或反向神经信号以抵消初始免疫结果(如将淋巴细胞排出用作实例所示)。如图所示,传入信号传导可以源自淋巴或周围组织中的组织活动(因此,在各个阶段传递关于适应性免疫反应的信息)。在长期炎症反应或淋巴结环境的局部变化(即同源抗原识别和淋巴细胞增殖)之后,不同的传入/感觉神经元可能形成反突触反射,其中抑制性神经元用于关闭初始反应并再次允许淋巴细胞从淋巴结中排出。这将允许用于初始反应的反馈控制机制。
图6表示适应性免疫反射的另一示例性神经通路,其中传入神经元(发出炎症或抗原存在的信号)激发与两种不同的传出神经元相关联的神经通路。抑制性神经元可以存在于传入神经和一个传出通路之间,从而允许在淋巴组织/淋巴结内的不同位置相互抑制适应性免疫反应和/或差异性神经调节。通过单侧抑制神经元的相互抑制反射可以用于减少神经输出到淋巴结的不同部分。例如,在图6中,传出1可以用于减少淋巴细胞排出,而传出2可以降低毛囊或生发中心中的神经递质水平,因此,在同源抗原识别时促进更有效的免疫细胞表型。
图7表示适应性免疫反射的另一示例性神经通路,其中传出神经信号传导反馈回到抑制性神经元上并且在神经激发期间实现自我抑制。反射通路的这种配置将允许自我调节,其中传出神经激发将自身反馈以限制淋巴组织/淋巴结中的神经信号的持续时间和/或量值。脊柱中的特殊抑制细胞可以抑制正在激发的非常相同的传出神经元,从而提供自我调节。例如,由于来自抑制性神经元的负面反馈,淋巴细胞排出的初始减少在一段时间后关闭。
图8表示适应性免疫反射的神经通路的另一个实例,其中神经通路完全包含在外周神经系统内(并且不包括脊柱或CNS内的神经元)。这些神经元可以与仅与淋巴或周围组织相关联的兴奋性和/或抑制性神经元相关联,并且可以通过与淋巴管一起行进的神经连接。此神经网络可以有助于上面讨论的反射(即,相互的、自体的、交叉的、协调的和周期性的反射回路),并且仅在外周淋巴组织周围的神经网络内进行传递。传入/传出神经元的网络可以直接在淋巴组织和淋巴管内突触,并且使得能够沿着淋巴特定通路在相邻的淋巴结之间进行神经元信号传导。
图9表示适应性免疫反射的神经通路的另一个实例,其中神经通路在整个CNS(包括具有更高级脑干或皮质通路的神经元)中突出。这种类型的长环反射可以使得能够通过中枢神经信号传导抑制局部适应性免疫反射的部分。例如,如所描绘,脑干或更高级的神经节神经元的全身性炎症的信号可以进行信号传导以抑制图4中描述的交叉动员反射。这将允许在标准条件下动员淋巴细胞从远处的淋巴组织移向局部感染,但是当身体在抵抗系统感染或损伤时消除这种动员。更高级的CNS输入对适应性免疫反射的额外影响将是使“免疫记忆”或皮质参与协调和安排对特异性炎症或抗原刺激的反应。如图所示,损伤记忆可以由代表全身性炎症的信号介导,这些信号是长环适应性免疫反射的结果。更高级的反射可以允许抑制反应的多个部分。较长的皮质或CNS环可以促进全身性生理状况的局部免疫反射的协调。例如,发出慢性或全身性炎症的信号的皮质或CNS环可以抑制交叉的动员反射。如本文所提供,神经调节可以导致这种局部抑制以治疗全身性炎症,或者可以用于动员先前抑制的局部反应。
图10描绘了淋巴组织/淋巴结结构内的不同位置内的神经末梢可以如何对适应性免疫系统产生显著不同的影响。高内皮血管的神经支配可以实现对淋巴细胞从血液流入淋巴室进行神经调节,例如取决于所使用的刺激或阻断频率,神经调节可以促进排出或进入。囊和皮质内的神经可以实现对控制抗原呈递细胞的进入或过滤淋巴液的网状细胞网络的渗透性的过程的神经调节。滤泡区域的神经支配可以在激活时实现对B细胞归巢、B细胞与抗原呈递细胞的相互作用或B细胞表型的调节。深层皮质单位内的神经可以在激活时允许对T细胞归巢、T细胞与抗原呈递细胞的相互作用、或T细胞表型进行调节。滤泡间区域的神经支配可以允许对T细胞/B细胞的相互作用进行调节,包括T细胞参与活化的B细胞长成产生抗体的浆细胞。髓质区域内的神经可以实现对淋巴细胞和/或抗原呈递细胞从淋巴结中的排出进行神经调节,和/或调节所述区域内的细胞(诸如固定化的浆细胞)的表型。
图11示出了淋巴系统分离成多个组织引流段的已知分离。适应性免疫反射的特定部分的神经调节可以允许对淋巴系统的局部区域内的适应性免疫过程的特异性调节。
图12描绘了在本发明的一个实施方案中用于研究适应性免疫反射的差异刺激或调节的标准实验方法。首先将染料注射到受试者的足垫中,这导致染料在所注射的腿的淋巴系统内扩散。这种染料实现对淋巴结(淋巴结在刺激实验中不被解剖)和支配所选淋巴结的神经的可视化。在一个实施方案中选择右腘淋巴结用于直接刺激,并且选择坐骨神经作为直接在此淋巴结上方的刺激部位。将双极绝缘电极放置在此部位坐骨神经周围(神经每侧上一个极),并使用附接到与两个电极接触的引线的电源和功能发生器实现刺激。刺激五分钟后,解剖局部淋巴结(连同其他结和组织室),经由淋巴管收集淋巴液,并从大静脉采集血液。处理提取的组织并分析神经递质浓度(使用HPLC或Elisa分析)、神经肽浓度(使用Elisa分析)、或总的特异性免疫细胞计数(插入血液分析仪细节;在进一步加工成单细胞悬浮液之后)。这些实验的对照包括初始(无刺激)、假(电极插入但无刺激)和神经切除术(在刺激之前切割支配淋巴结的神经)对照。
淋巴组织
本技术涉及刺激免疫细胞和/或淋巴系统结构。如本文所公开,刺激可以影响淋巴系统的功能,诸如细胞积聚、引流、细胞增殖等。所述淋巴系统包括淋巴器官、在整个身体内延伸并提供流动和引流的淋巴管、以及在淋巴系统内运输的淋巴液。淋巴管将免疫细胞从其他组织运输到淋巴结和淋巴器官,诸如脾和胸腺。淋巴管是载送淋巴液和细胞并在整个身体内延伸到组织中的血管网络。初级淋巴器官包括胸腺和骨髓。脾、淋巴结、派尔集合淋巴结和附属淋巴组织(包括扁桃体和阑尾)是次级淋巴器官。这些器官由结缔组织的支架组成,其支持使B-和T-淋巴细胞和其他免疫细胞(包括例如巨噬细胞、树突细胞和嗜酸性粒细胞)循环。当微生物侵入身体或身体遇到其他抗原时,抗原通常从组织运输到淋巴。淋巴在淋巴管中载送到区域淋巴结。在淋巴结中,巨噬细胞和树突细胞吞噬抗原,加工抗原,并将抗原呈递给淋巴细胞,然后淋巴细胞可以开始产生抗体或用作记忆细胞以在将来再次识别抗原。因此,淋巴和淋巴组织含有抗体和免疫细胞。淋巴组织由明确定义的结构组成部分组成,这些组成部分包括皮质(例如,主要是B淋巴细胞填充区域,包括滤泡)、副皮质(例如,主要是T淋巴细胞填充区域)、以及通常被巨噬细胞填充的区域包围的淋巴窦。
淋巴结充当经由淋巴管载送的淋巴液的过滤器,并且包括淋巴细胞的内室,以收集和破坏经由淋巴管载送的细菌和病毒。淋巴结也产生淋巴细胞和抗体。当身体抵抗感染时,这些淋巴细胞迅速繁殖并产生淋巴结的特征性肿胀。每天大约有250亿种不同的淋巴细胞迁移通过每个淋巴结。淋巴被运输到逐渐变大的淋巴管,最后在右淋巴管(对于右上半身的淋巴)和胸导管(对于身体的其余部分)。这些管在靠近肩部的左右锁骨下静脉处引流到循环系统中。沿着淋巴管网络的是一系列各种淋巴组织和器官,包括淋巴小结、派尔集合淋巴结、扁桃体、淋巴结、胸腺和脾。淋巴结将许多淋巴小结包裹在坚韧的囊内,并提供有血管和淋巴管。淋巴结过滤由淋巴管向其输送的淋巴。因此,淋巴结过滤从淋巴结所在的淋巴毛细血管床引流的淋巴。
在各种解剖学区域中发现淋巴结簇,并且本发明的方法可以用于对这些淋巴区域中的一个或多个进行局部神经调节。例如,在腋下(腋淋巴结)、腹股沟(腹股沟淋巴结)、颈部(颈淋巴结)、胸部(胸肌淋巴结)和腹部(髂淋巴结)中发现淋巴结簇。其他淋巴簇包括但不限于腘淋巴结、胸骨旁淋巴结、外侧主动脉淋巴结、腹主动脉旁淋巴结、颏下淋巴结、腮腺淋巴结、下颌下淋巴结、肋间淋巴结、膈淋巴结、胰腺淋巴结、乳糜池(citerna chili)、腰淋巴结、骶淋巴结、闭孔淋巴结、肠系膜淋巴结、结肠系膜淋巴结、胃淋巴结、肝淋巴结和脾淋巴结。所公开的技术可以用于对支配这些淋巴区域中的任何一个或多个的神经进行直接神经调节。
神经调节
人类神经系统是神经细胞或神经元的复杂网络,其在脑和脊髓的中央以及在身体的各种神经外周发现。神经元具有细胞体、树突和包含突触的轴突和轴突末梢,神经递质从轴突末梢释放。神经是一组服务于身体特定部位的神经元。神经可能包含数百个神经元到数十万个神经元。神经通常包含传入和传出神经元两种。传入神经元将信号载送回中枢神经系统,传出神经元将信号载送到外周。一个位置的一组神经元细胞体被称为神经节。电信号经由神经元和神经传导。神经元在与其他神经的突触(连接)处释放神经递质,以允许电信号的持续和调节。在外周,突触传递通常发生在神经节。
神经元的电信号被称为动作电位。当跨越细胞膜的电压电位超过某个阈值时,启动动作电位。然后,这个动作电位沿着神经元的长度传播。神经的动作电位是复杂的,并且代表其中各个神经元的动作电位的总和。除了兰氏结之外,有髓鞘神经元(和神经)以跳跃方式导电。没有该跳跃传导,电信号传播会相当慢(例如无髓鞘中为2m/s与有髓鞘神经中为200m/s)。
本文提供的系统可以根据各种刺激参数提供能量脉冲。例如,刺激参数可以包括各种刺激时间模式,范围从连续到间歇。在信号接通时间期间,能量以某个频率(例如,0.5Hz-30KHz,或在某些实施方案中,0.5Hz-200Hz)传递一段时间。信号接通时间之后是一段没有能量传递的时间,称为信号断开时间。神经调节模式可以包括脉冲宽度(单个脉冲的持续时间)和频率(相邻脉冲之间的间隔)的各种组合。神经调节模式可以基于经验证据确定,例如,基于来自先前接受治疗的患者的患者数据,和/或可以针对特定患者定制。例如,可以基于对于患有被成功治疗的类似临床病症的患者确定为成功的模式来选择调节模式。还可以基于患者中神经活动的记录来选择调节模式,以确定成功的调节和/或对调节的下游效应的跟踪(例如,神经肽或神经递质浓度或本文提供的其他特性)。
治疗持续时间可以持续短至几分钟至长至数小时。具有指定刺激模式的治疗持续时间可以持续一小时。使用脉冲发生器完成用于神经调节的脉冲生成。脉冲发生器可以使用传统的微处理器和其他标准电子部件。刺激参数还可以包括频率、持续时间、脉冲形状、电流或电压参数。用于此实施方案的脉冲发生器可以产生脉冲或能量信号,其频率范围为大约0.5Hz至30KHz,脉冲宽度为大约10至1,000微秒,并且恒定电流介于大约0.1毫安至20毫安之间。脉冲发生器可能能够产生电流振幅的斜坡上升或倾斜上升。在另一个实施方案中,脉冲发生器是电压发生器,其产生范围为0.5V-10V的恒定电压。在某些实施方案中,脉冲发生器可以与外部控制器和/或监测器通信。
可以用多个电极组件实现神经的双极刺激,其中一个电极用作正极节点而另一个电极用作负极节点。以这种方式,神经激活可以主要指向一个方向(单侧),诸如传出,或远离中枢神经系统。也可以进行单极刺激。如本文所用,单极刺激包括引线上的单个电极,而植入的脉冲发生器本身或接地电极基本上用作远离引线电极的第二电极。利用单极刺激,产生更大的能量场,以便将引线上的电极与远程电极电耦合。这允许使用仅与神经“一般接近”放置的单个电极成功地进行神经刺激,这意味着电极和神经之间的间隔可以比双极刺激所需的“非常接近”明显更大。电极和神经之间的可允许间隔的量值将必然取决于操作者利用引线电极产生的能量场的实际量值,以便与远程电极耦合。
本文提供的技术可以包括刺激一个或多个淋巴组织。另外,在淋巴组织受多条神经支配的情况下,刺激可以涉及一条或多条神经。例如,电极可以定位成在影响多条神经的组织区域内递送能量。
淋巴结神经支配
本文提供了调节神经通路以产生治疗结果的技术。调节可以通过神经/神经通路的直接电刺激(即具有电极的植入的刺激装置)或通过非侵入性手段(即通过将能量从身体外部传递到神经来引发动作电位或神经活动,这可能具有多种形式,包括磁场、外部电场或超声波)来进行。也可以使用这些刺激技术来调节到淋巴结的神经通路。也就是说,刺激可以靶向上游或下游神经位置,所述神经位置不在淋巴组织内或与淋巴组织相邻,但是,是往返于淋巴组织的神经通路的一部分。
淋巴组织可以受外周神经系统的神经支配,所述外周神经系统包括感觉神经和运动神经。这种神经可以包括自主神经系统的神经,所述自主神经系统向腺体、心肌和平滑肌载送信号,并且可以进一步分为交感神经和副交感神经分裂。肾上腺素能神经纤维释放神经递质,例如肾上腺激素(肾上腺素)、正肾上腺素(noradrenaline)或多巴胺。这些神经递质在突触处释放,突触是一个神经细胞的轴突和另一个神经细胞的树突之间的接合点(或与非神经细胞的接合点/突触)。交感神经去甲肾上腺素能神经纤维支配某些淋巴组织,并且通常被导入T淋巴细胞区和浆细胞区,而不是导入结节区域或B淋巴细胞区域。例如,在胸腺中,去甲肾上腺素能纤维以血管周围的神经束和神经丛进入。在脾中,去甲肾上腺素能纤维随脉管系统进入并且主要在白髓中沿着中央动脉和相关联的动脉周围淋巴鞘分布。纤维从中央动脉周围的密集丛分支并进入薄壁组织,其中它们在淋巴细胞和其他细胞类型的区域中终止。在淋巴结中,去甲肾上腺素能纤维进入门,沿着脉管系统并在囊下神经丛中行进,并分支到皮质和皮质区域中的薄壁组织,其中它们在淋巴细胞中终止。在肠道、圆形囊和派尔集合淋巴结中,去甲肾上腺素纤维进入浆膜表面,与肌内层纵向行进,径向转入结节内丛,直接穿过胸腺依赖区,并在淋巴细胞、肠嗜铬细胞和穹隆间区中的浆细胞之间茂密地分支。在骨髓中,去甲肾上腺素能纤维随血管进入,深深地分布在那些血管上的骨髓中,并且稀疏地分支到骨髓的物质中。可以发现的其他类型的神经纤维包括肽能纤维。神经调节的影响可能受到被刺激的神经纤维类型的影响。
淋巴组织刺激的治疗效果
许多疾病由免疫系统信号传导的缺陷引起或加重。这些疾病包括自身免疫疾病(其中免疫细胞被激活以抵抗自身抗原)、炎性疾病(其中免疫细胞长期保持在破坏性或活性状态)和癌症(其中肿瘤可以形成保护性免疫细胞谱,从而消除免疫系统攻击异常或癌细胞的能力)。这些过程中的许多过程的控制点存在于淋巴结中。循环免疫细胞经常进入淋巴结(被动地或通过主动/靶向过程)并接收与周围组织和血液不同的信号/命令。其他免疫细胞(和支持细胞)驻留在淋巴结中并连续地将信号分泌到血流中以影响淋巴室外的细胞。如上所述,这些免疫细胞群体中的任一个的神经刺激和控制可用于治疗许多疾病。突触后交感神经元的电激活导致儿茶酚胺(肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺)的释放。肽能神经元也可以释放基于肽的神经递质,诸如NPY、物质P和VIP。副交感神经纤维可以释放其他神经递质,诸如乙酰胆碱。如本文所提供,神经调节技术可以用于治疗患有本文提供的疾病或病症之一的受试者。然而,应当理解,实例是非限制性的,并且技术可以用于治疗需要改变免疫功能的任何受试者。
如本文所提供,淋巴组织的神经调节可以导致免疫调节和/或淋巴组织的活性或功能的变化。应当理解,某些治疗结果可能与阻断效应相关联,而其他治疗结果可能与淋巴活性的增加相关联。在某些实施方案中,淋巴结的神经调节导致淋巴结相对于对侧淋巴结局部增大。扩大或肥大可能与淋巴结周围的淋巴管的外淋巴管肌细胞张力、长期募集和重组的变化,和/或关键屏障组织(诸如淋巴结内的高内皮微静脉(HEV))处的分子变化相关联,包括重要输送蛋白质的改变(诸如水通道蛋白(水/液体输送),或CCL21/CXCL13分泌(细胞趋化因子))。这些变化可能导致细胞密度、细胞计数和整个淋巴结组织环境的显著变化,包括扩大。此外,淋巴结的激活可以导致激活链,所述激活链扩展或放大局部激活以全身激活淋巴系统。也就是说,局部刺激可能导致淋巴系统的下游和上游激活。因此,局部神经调节可以用于激活全身免疫反应。这种激活对于患有与错误或降低的免疫反应相关联的病症的受试者可能是有益的。这种激活还可以增强身体自身对抗病原体的反应。因此,神经调节可以用于实现淋巴液流量的改变,进/出淋巴组织的免疫细胞运输、免疫细胞表型或局部免疫反应的改变、和/或进/出淋巴组织的抗原运输。局部刺激可以使淋巴液或免疫细胞募集的组织或位置特异性增加。
淋巴组织神经调节可以用于改变由淋巴结构产生的免疫细胞群体。在一个实施方案中,淋巴结的神经调节可以导致在淋巴液中循环的淋巴细胞群体的增加。淋巴结的神经调节将调节1型(促炎)细胞因子(例如IL-12、TNF-α、IFN-γ、IL-2、TNF-β)和2型(抗炎)细胞因子(例如IL-4、IL-10、IL-13、IL-6)的局部浓度分布。这种调节可以通过从淋巴器官的神经释放去甲肾上腺素及其与T细胞的β肾上腺素能受体相应地结合而发生。在一个实施方案中,淋巴结的神经调节可以导致在淋巴液上循环的B或T细胞的增加或减少,或募集到淋巴组织中的B或T细胞或树突细胞的增加或减少。因此,淋巴组织的神经调节可能导致细胞迁移模式的机会。可以使用体内生物发光成像观察这种迁移模式。
受试者的病症可以用于选择一个或多个适当的淋巴结构来进行神经调节。例如,枕淋巴结、耳淋巴结、颈淋巴结、腋淋巴结或肱骨内上髁淋巴结往往会响应于特定病原体而扩大,而其他淋巴结,诸如腹股沟、肺、纵隔、腹内淋巴结,可能更容易出现与癌或淋巴瘤相关联的病变。
在另一个实施方案中,神经调节可以用于影响淋巴引流或流动。例如,使用特定参数的刺激可以增加局部和/或全身性淋巴引流,这继而可以增强免疫反应的消退。在一种实现方式中,神经调节可以通过增强病原体远离伤口部位的引流和抵抗感染的额外免疫细胞的募集来增强伤口愈合。通过下游淋巴管的神经调节对肿瘤或患病组织中的间质液流动的调节也可以用于改善药物的靶向递送和局部浓度。在另一个实施方案中,以阻断频率(例如,大于1000Hz)或电压进行的神经调节可以用于减少对淋巴组织的神经元输入。
引流的增加还可以为患有淋巴循环障碍(诸如淋巴水肿)的受试者提供益处,诸如肢体肿胀的减少。淋巴管流动通过初始淋巴毛细血管部位处的间质液压力、淋巴管的单向瓣膜以及控制淋巴管和淋巴管结构的平滑肌细胞的收缩的神经和荷尔蒙来调节。除了释放放大自主调节反应以增加淋巴流量的神经递质之外,神经调节还可以激活局部肌肉收缩反应。对于患有癌症的受试者,淋巴引流/流量的降低或淋巴系统内的细胞运输可能有助于降低转移的可能性。这种阻断参数可以包括相对于激活电压或频率的相对较高的刺激电压或频率。
评估淋巴组织功能
所公开的技术可以用于评估淋巴功能。所公开的技术可以使用淋巴状况或功能的直接评估。例如,对于需要增加淋巴引流的受试者,可以在刺激之前、期间和/或之后监测这种引流,以确定所选参数是否已经实现了足够的增加。因此,可以通过一种或多种确定淋巴引流的体内技术来评估淋巴引流。在一个实施方案中,外源造影剂直接施用于淋巴组织或经由皮内注射间接施用。例如,可以使用基于钆的造影剂。根据所需的临床结果,可以解决局部或全身血流。例如,MR淋巴管造影术可以用于评估肢体中的淋巴引流。然而,对于具有可植入电极的受试者的情况,MR成像可能是具有挑战性的。
在另一个实施方案中,荧光微淋巴管造影术(FML)也可以用于评估淋巴引流。FML采用皮内施用荧光染料(其是与葡聚糖缀合的FITC(FITC-葡聚糖))和视频荧光显微技术以获得高分辨率图像。在另一个实施方案中,量子点光学淋巴成像可以用于体内淋巴成像和淋巴流动评估。在另一个实施方案中,成像可以包括靶向淋巴特异性标志物的染料或指示剂,诸如LYVE-1、Prox-1、平足蛋白和VEGFR3。
来自评估技术的图像可以由系统接收以用于自动或手动评估。基于图像数据,还可以修改刺激参数。在一个实施方案中,评估参数是被刺激的淋巴组织的尺寸或估计体积的相对变化。例如,如果图像数据表明淋巴结尺寸增加超过阈值(例如,相对于未刺激状态,估计体积增加至少25%或50%),则刺激可以被认为是成功的并且参数可以是未修改的,或者可以逐步回到实现期望结果的最低能量。此外,可以在预定义的时间窗内(例如,在调节开始之后的5-10分钟内)评估尺寸的增加。
类似地,如果淋巴引流在存在稳定的生命体征和其他健康指标的情况下增加,则刺激频率或电压可以逐步回到实现期望结果的最低能量,例如,维持期望的升高的淋巴引流。在其他实施方案中,淋巴引流或尺寸的变化被用作局部神经递质浓度的标记,并且用作局部免疫(免疫相互作用)细胞暴露于表型调节神经递质的替代标记,并且有效地用作对免疫功能的预测效应的标记。
此外或可替代地,系统可以评估淋巴组织或淋巴液中神经递质或细胞的存在或浓度。淋巴液或组织可以通过细针抽吸获得,并且可以通过任何合适的技术进行评估神经递质(例如,肽递质、儿茶酚胺)的存在或水平。对次级信号传导分子的分析也可以是有用的,包括炎性分子和细胞因子(即TNF-α或IL6),其从局部免疫细胞的分泌可以通过神经调节来实现。
在另一个实施方案中,淋巴结或淋巴组织中细胞类型和/或数量的变化可以是淋巴组织功能的指示。可以通过离体技术诸如流式细胞术来评估细胞群体。在另一个实例中,淋巴细胞群体可以通过使用内源性对比的激光扫描体内共聚焦显微镜(IVCM)来评估。在淋巴扩大是由细胞进入淋巴结介导的情况下,细胞群体的相对增加也可以指示这种细胞进入。通过测量淋巴结尺寸的变化来评估淋巴结中的细胞募集和迁移;可以使用超声检查法、横断面CT或MRI来评估尺寸。这些成像分析可以包括形态学标准以捕获神经调节诱导的淋巴结结构变化。如上所述,可以使用对比增强MRI。可以动态使用造影剂,其中造影剂运动动力的增强或减少可以表示与神经调节相关联的微循环变化(诸如血液/淋巴体积、微血管渗透性或淋巴组织内细胞外空间的增加的分数体积)。纳米粒子增强MRI还可以提供评估淋巴组织的神经调节的方法。例如,已知超顺磁氧化铁(ferumotran-10)进入淋巴组织并与巨噬细胞结合,在T2和T2*加权图像上产生降低的信号强度(图像特性取决于细胞密度和组织尺寸)。PET可以用于分析对淋巴组织的神经调节作用;F-FDG摄取可以表示受神经刺激影响的免疫细胞中葡萄糖的利用增加。其他较新的成像剂可以用于分析神经刺激诱导的淋巴结改变,包括最近用于在静脉内(泛结)或皮下(局部结)施用后使动物中的淋巴结可视化的近红外荧光探针。
实施例
对动物受试者进行直接刺激,并从淋巴结组织和从结引流的淋巴液中收集神经递质和三种神经肽(有和没有刺激)的刺激数据。图13描绘了刺激后右侧(经刺激的)腿和左侧(未经刺激的腿)上的腘淋巴结。在每个受试者中,与“未经刺激的”淋巴结(6)相比,经刺激的淋巴结(8)显得更大。另外,与未经刺激的淋巴结相比,经刺激的淋巴示出为总体重量增加,如图14所示。
图14示出了刺激腘淋巴结后以及跨越不同刺激电压,对于不同受试者组的经刺激与未经刺激淋巴结的比较结果。对于每个受试者,在刺激后移除经刺激的腘淋巴结和未经刺激的对侧淋巴结,并确定每个个体受试者的淋巴结重量比。在对照者中,经刺激的和未经刺激的淋巴结的重量相似,比率为1。在某些刺激电压(0.5V、2V、5V和7V)下,经刺激的淋巴结几乎是未经刺激的淋巴结重量的两倍。在甚至更高的电压(10V)下,没有观察到这种效果。观察到的经刺激的淋巴结的肥大可能与淋巴活性增加相关联,诸如液体流入淋巴组织的细胞外空间中的流量增加,或由于经刺激淋巴结中免疫细胞募集而引起的细胞性增加。
还进行研究以检查神经调节对刺激后淋巴结和淋巴液两者中各种神经递质的释放的影响,其中治疗组N=5-8。图15A示出了在不同电压下刺激后腘淋巴结中肾上腺素的浓度,并且图15B示出了在不同电压下刺激后淋巴液中肾上腺素的浓度。对于某些刺激电压(0.5V、2V、5V和7V)观察到显著增加,而在较高电压(10V)下效果不太明显。例如,在0.5V下刺激导致淋巴结和淋巴液两者中肾上腺素浓度增加超过20倍。
图16A示出了在以不同电压刺激后腘淋巴结中去甲肾上腺素的浓度,并且图16B示出了在以不同电压刺激后淋巴液中去甲肾上腺素的浓度。对于去甲肾上腺素,响应于刺激,观察到类似的释放增加。基于观察到的样品,效果在较高(10V)刺激电压下下降。
图17A示出了在以不同电压刺激后腘淋巴结中多巴胺的浓度,并且图17B示出了在以不同电压刺激后淋巴液中多巴胺的浓度。总体而言,多巴胺表现出相反的趋势(在较大的施加电压下水平较高),并且对于大多数施加的电压,多巴胺浓度与对照者没有显著差异。
还观察到神经调节对肽递质的影响。图18A示出了在不同电压下刺激后腘淋巴结中神经肽Y的浓度,并且图18B示出了在不同电压下刺激后淋巴液中神经肽Y的浓度。图19A示出了在不同电压下刺激后腘淋巴结中物质P的浓度,并且图19B示出了在不同电压下刺激后淋巴液中物质P的浓度。物质P没有在淋巴结中表现出显著增加,但是对于某些刺激电压,相对于淋巴液中的对照者略微升高。图20A示出了在不同电压下刺激后腘淋巴结中血管活性肠肽的浓度,并且图20B示出了在不同电压下刺激后淋巴液中血管活性肠肽的浓度。应该注意的是,极端频率(即30kHz)的刺激看起来已阻断了一些神经递质/神经肽的释放。
图21示出了同一受试者中经刺激淋巴结和未经刺激(或对侧左侧腘)淋巴结的肾上腺激素浓度的比较。一个观察到的结果是刺激看起来产生对侧刺激效应。例如,在某些测试电压(0.5V、2V、5V和7V)下,刺激对侧淋巴结以释放比对照者显著更多的肾上腺激素。这指向可能的上游和/或下游连接。例如,产生增加的局部淋巴活性的刺激可以导致信号(例如,神经递质)的释放,所述信号循环通过淋巴系统并继而激活对侧淋巴结。这种激活还可以提供中枢神经系统或外周神经系统激活,其继而可以用于通过神经连接或反射进一步放大局部激活效应。图22示出了同一受试者中经刺激的淋巴结和未经刺激的对侧淋巴结的多巴胺浓度的比较。对于多巴胺,如在经刺激的淋巴结上观察到的,对侧效应与对照者相比几乎没有变化。虽然这些初始结果并未阐明经刺激侧和对侧之间的连接方式,但应注意经刺激的淋巴和对侧淋巴之间的尺寸差异增加不能通过神经递质测量来解释(因为没有观察到差异效应)。为了检查神经链激活对促进淋巴功能的影响,进行了一系列对照研究,以相对于完整的未经刺激对照者检查对完整神经和切断神经的刺激。切断的神经无法通过到淋巴结的直接神经通路来完成神经信号传导,为完整的神经实验提供了对照。
图23A-F示出了具有完整神经的经刺激淋巴结、具有切断神经的经刺激淋巴结和对照者的淋巴组织中各种神经递质的浓度。对于肾上腺素(图23A)和去甲肾上腺素(图23B),相对于对照者和切断的神经,完整神经表现出显著更大的神经递质释放。相对于对照者和切断的神经,多巴胺水平(图23C)在对照者中升高。用神经肽Y观察到较小程度的效果(图23D)。物质P水平表现出唯一相反的效果(图23E),其中切断的神经的水平最高,这可能是创伤介导的释放的结果。样品之间的VIP水平相对不变(图23F)。通常,这些结果表明淋巴结神经递质和/或神经肽浓度的变化可以归因于神经通路的激发/刺激。
除了检查刺激电压对淋巴活性的影响之外,还测试了各种刺激频率。图24A-F示出了在不同刺激频率下淋巴组织中各种儿茶酚胺神经递质的浓度。用肾上腺素(图24A淋巴结,图24D淋巴液)和去甲肾上腺素(图24B淋巴结,图24E淋巴液)观察到最大的效果,其相对于对照者具有最大的变化,并且其在淋巴组织和淋巴液两者中的峰值浓度在以20Hz刺激后观察到。对于去甲肾上腺素,以20Hz刺激看起来相对于其他频率产生显著更大的释放增加。对于三种检查的神经递质,以30KHz刺激看起来与缺乏神经递质释放相关联。多巴胺的结果示出在图24C(淋巴结)和图24F(淋巴液)中。图25A-F示出了在不同刺激频率下淋巴组织中各种肽神经递质的浓度。神经肽Y的结果示出在图25A(淋巴结)和图25D(淋巴液)中,物质P的结果示出在图25B(淋巴结)和图25E(淋巴液)中,并且血管活性肠肽的结果示出在图25C(淋巴结)和图25F(淋巴液)中。结果表明特定神经递质或神经肽可以释放到淋巴结室中的频率。
除了测量与神经刺激相关联的神经递质和神经肽之外,还测量淋巴结(和周围组织/器官)内的总细胞数,作为适应性免疫功能的初始测量(即免疫细胞募集或在淋巴组织中捕获用于增加抗原筛选)。图26示出了来自直接刺激的淋巴结、对侧(“未经刺激的”或间接刺激的)淋巴结和远端淋巴结(手臂中的腋淋巴结)的细胞计数结果的比较图,而图27示出了受试者中淋巴组织和血液的细胞计数结果的比较图,并且图28示出了受试者的脾、胸腺和肝中细胞计数结果的比较图。图26-28中所示的结果的刺激参数再次为0.5V,20Hz,持续5分钟(脉冲宽度为200μs)。测量总白细胞计数(WBC)以及白细胞群体的每个子集的中性粒细胞(NE)、淋巴细胞(LV)、单核细胞(MO)和嗜碱性粒细胞(BA)的特定细胞计数。对于图26-28所示的结果,所有图中最左边的条表示初始对照受试者,所有图中的中间条表示假受试者(电极植入但没有刺激),并且所有图中最右边的条表示经刺激的受试者。在直接刺激的淋巴结内刺激仅五分钟后,淋巴细胞数量急剧增加,而其他细胞类型未发生变化。这支持在短时间帧内经由神经调节捕获或快速募集淋巴结内的淋巴细胞的淋巴细胞特异性机制。此外,抗原呈递细胞诸如单核细胞在五分钟刺激期内没有表现出细胞数量的增加(这表明主要在周围组织中发现但未在血液中发现的细胞对刺激诱导的募集不作出反应或需要更长的刺激/实验时间来作出反应)。相比之下,在对侧(或间接刺激的淋巴结)内观察到完全相反的效果。也就是说,在该相对的淋巴结内,所有血细胞亚型的数量显著减少。有趣的是,注意到儿茶酚胺和神经肽水平在直接和间接刺激的淋巴结中没有显著差异。然而,测量整个淋巴结内的浓度的方法没有考虑局部浓度(即,在支配特定淋巴结区域或室的神经末梢周围)的差异变化。在远处的腋淋巴结中,刺激受试者和对照者之间的任何细胞类型的数量没有统计学变化。这表明神经递质/神经肽水平的全身或全局变化不是两个腘淋巴结中免疫细胞迁移/募集(即适应性免疫功能)的差异调节的原因。这个初始数据表示如图4所描绘的交叉神经反射。
此外,淋巴液内的细胞数显著增加(尽管直接刺激的淋巴结中淋巴细胞数量增加)。这表明适应性免疫反射的神经调节的对侧或间接效应在淋巴系统的许多结上产生相反的反应,导致免疫细胞从许多相邻结相反“释放”(与募集到局部刺激的结相比)。然而,再次没有表现出在五分钟刺激时间点内到达血液室这个效果。
图28示出了神经网络和信号传导可能已经扩展到其他初级免疫组织/器官,因为特定细胞类型是从肝、脾和胸腺中募集或释放的。有趣的是,由于刺激适应性免疫反射,单核细胞似乎优先捕获在肝脏内,中性粒细胞和嗜碱性粒细胞看起来优先募集到脾,而淋巴细胞也被肝释放回循环。这再次表明适应性免疫系统的不同部分(即抗原呈递与同源抗原筛选)以及适应性和先天性免疫系统与细胞类型之间的差异调节。
图29示出了基于电极放置的轴突的部分激发或完全激发的结果。直接和对侧数据集中最左边的条代表对照,中间条代表直接放置在神经上的正常电极,并且最右边的条代表间隙或更远(相对于直接接触)的电极放置。在实验中,经由穿过皮肤中的小切口插入(而不是完全手术暴露神经以进行放置)而放置电极。在一个实验中,将电极横跨神经插入(类似于完全手术放置)。在另一个实验中,电极放置在神经的一侧上(电极和神经之间有另外的间隙)。与先前的实验一样进行对照。使用与先前实验相同的刺激参数(即0.5V,20Hz,200μs脉冲宽度),横跨神经放置的电极产生预期的反应(即,直接刺激淋巴结中细胞数量的增加和对侧中细胞数量的减少)。然而,当电极放置成电极和神经之间有额外的间隙时,观察到直接但无对侧的反应。这证明提供对直接和对侧反应(例如传出和传入神经通路)的控制的神经通路可以实现对全身免疫功能的差异控制。在这种情况下,横跨(并且直接抵抗)神经的电极激发神经束内的所有轴突,但是放置在一侧上(并且具有间隙)的电极可以仅激发那些轴突的一部分/子集。
图30和31示出了也预期肝和脾两者募集(不“排出”)淋巴细胞,如本文提供的神经调节数据所示。也就是说,基于先前公布的数据,本文提供的来自肝和脾的淋巴细胞的证实排出是意外的结果。如本文所示,作为对神经调节的反应介导的肝和脾淋巴细胞排出可以是抑制对侧淋巴结中的效应或传统抗原注射失败以模仿触发适应性免疫反射所必需的神经输入的长环反射(如图9中所示)的结果。
所公开的神经调节技术可以与神经调节系统结合使用。图32是用于神经调节(诸如刺激支配淋巴组织的神经)的系统10的示意图。所描绘的系统包括植入的电极组件12,所述电极组件经由一条或多条引线耦合到脉冲发生器14。电极组件12被配置成经由引线接收能量脉冲,这继而导致电极放置部位处的临床效果。在某些实施方案中,脉冲发生器14可以植入在生物相容部位(例如,腹部),并且所述一条或多条引线在内部耦合电极组件12和脉冲发生器14。在某些实施方案中,电极组件12和/或脉冲发生器14可以例如与控制器16无线地通信,所述控制器继而可以向脉冲发生器14提供指令。在其他实施方案中,脉冲发生器14可以是外部装置,例如,可以操作以经皮或以非侵入性方式施加能量,并且在某些实施方案中,可以集成在控制器16内。在植入脉冲发生器14的实施方案中,可以选择植入部位以经由所述一条或多条引线减小张力。一旦定位成将能量脉冲施加到期望部位,则系统10便可以启动神经调节以实现期望的临床效果。所述刺激包括刺激支配淋巴组织的至少一个神经元。所述刺激可以包括刺激感觉和/或传出/效应神经纤维。
在某些实施方案中,系统10可以包括评估装置20,所述评估装置耦合到控制器16并且评估指示是否已经实现调节目标的代理特性。例如,调节可能导致局部淋巴组织或功能改变,诸如组织结构改变、引流增加等。调节还可以导致免疫功能变化,诸如靠淋巴组织的化合物的存在或浓度变化中的免疫细胞群体的改变。基于所述评估,可以改变控制器16的调节参数。例如,如果成功调节与淋巴结尺寸的增加相关联,则在相对于手术开始的限定时间窗内(例如,5分钟,30分钟)缺乏对尺寸增加的观察可能需要频率或电压或其他参数的增加,其继而可由操作者提供给控制器16,以限定脉冲发生器14的能量脉冲。
图33是系统10的某些部件的框图。如本文所提供,用于神经调节的系统10可以包括脉冲发生器14,所述脉冲发生器适于产生能量脉冲以施加到受试者的组织或神经。脉冲发生器14可以是可植入的或可以集成到外部装置诸如控制器16中。控制器16包括用于控制系统10的处理器30。软件代码或指令存储在控制器16的存储器32中,以由处理器30执行以控制装置的各种部件。控制器16和/或脉冲发生器14可以经由一条或多条引线33连接到电极组件12。
控制器16还包括具有输入/输出电路34和显示器36的用户界面,其适于允许临床医生提供选择输入或刺激参数或更多刺激程序以治疗和/或监测受试者的病症。每个刺激程序可以包括一组或多组刺激参数,这些参数包括脉冲振幅、脉冲宽度、脉冲频率等。脉冲发生器14响应于来自控制器装置16的控制信号修改其内部参数,以改变通过引线33传输到受试者的能量脉冲的刺激特性。可以采用任何合适类型的脉冲发生电路,包括恒定电流、恒定电压、多个独立的电流或电压源等。施加的能量是电流振幅和脉冲宽度持续时间的函数。
在一个实施方案中,存储器32存储可由操作员选择的不同操作模式。例如,存储的操作模式可以包括用于执行与特定治疗和/或监测部位相关联的一组刺激参数的指令。不同部位可以具有不同的相关联刺激参数。控制器16可以被配置成基于选择而执行适当的指令,而不是让操作员手动输入模式。在另一个实施方案中,存储器32存储用于不同类型的治疗和/或监测的操作模式。例如,淋巴组织功能的激活可以与刺激电压或频率范围相关联,所述刺激电压或频率范围不同于与抑制或阻断神经输出和/或淋巴组织功能相关联的刺激电压或频率范围。在特定实例中,阻断频率是在至少1kHz的范围内,而激活频率小于1kHz。
在另一个实施方案中,存储器32存储校准或设定模式,所述模式允许调整或修改刺激参数以实现期望的结果。在一个实例中,刺激以较低能量参数(例如,0.5V或0.5Hz)开始并且自动地或在接收到操作员输入时递增地增加。以这种方式,操作者可以在刺激参数改变时观察刺激效果。
控制器16还可以被配置成接收与淋巴功能相关的输入,作为对刺激参数的选择的输入。例如,当成像模态用于评估淋巴流量时,控制器16可以被配置成接收已计算的流量值。基于流量值是高于阈值还是低于阈值,可以修改刺激参数。在另一个实例中,控制器16可以接收来自一个或多个传感器的输入,所述传感器被配置成评估由于刺激而释放的分子(例如肽或儿茶酚胺)的浓度。基于感测的浓度,可以修改刺激参数。
在另一种实现方式中,成功的刺激参数集也可以由控制器16存储。以这种方式,可以确定受试者特定参数。此外,可以随时间评估这些参数的有效性。如果一组特定参数随时间变得不太有效,则受试者可能对激活的通路产生不敏感性。
在所描绘的实例中,超声装置20A包括超声探针42,所述超声探针能够获取淋巴组织的图像数据以评估尺寸的变化。超声装置20A可以包括用于控制超声探针42并分析所获取的图像数据的控制电路。超声装置20A可以包括额外的硬件部件,诸如显示器44、存储器46和输入/输出装置46。虽然所描绘的实例是超声成像装置20A,但是评估装置20可以包括其他类型的成像装置(例如,侵入式或非侵入式),或其他类型的成像技术,诸如磁共振成像。此外,评估装置20可以包括非侵入式光学传感器和监测装置。在又一个实例中,评估装置20可以是流式细胞仪,其在调节之前和之后从患者接收样本并且确定由于神经调节而是否已经发生一个或多个细胞群体的变化。
图34是用于刺激免疫组织的方法50的流程图。在所述方法中,在步骤52,将电极定位在淋巴组织上或附近或感兴趣的神经附近,并且在步骤54,脉冲发生器经由电极向组织施加多个能量脉冲以刺激神经元来调节淋巴组织的淋巴或免疫功能。然后,在步骤56,评估刺激的效果。例如,可以使用对淋巴或免疫功能或状况的状态的一种或多种直接或间接评估。基于所评估的淋巴或免疫功能,可以在步骤58修改一个或多个能量脉冲的调节参数以实现期望的临床结果。此外或可替代地,经刺激神经本身的功能或状况也可以用作用于确定调节参数的有效性的度量。
可以经由测量的临床结果来评估成功的调节,诸如组织结构尺寸(例如,淋巴结尺寸)的增加或释放的分子的浓度的变化,例如相对于神经调节之前的基线浓度。在一个实施方案中,成功调节可以涉及浓度增加超过阈值,例如相对于基线浓度增加超过50%、100%、200%、400%、1000%。对于阻断治疗,评估可能涉及跟踪分子浓度随时间的降低,例如,感兴趣的分子至少降低10%、20%、30%、50%或75%。此外,对于某些受试者,成功的阻断治疗可能涉及在可能倾向于增加分子的其他临床事件的背景下保持特定分子的相对稳定的浓度。也就是说,成功的阻断可能阻断潜在的增加。可以在从治疗开始的某个时间窗内,例如在5分钟内,在30分钟内,测量所述增加或减少。在某些实施方案中,如果确定神经调节是成功的,则神经调节的变化是停止施加能量脉冲的指令。在另一个实施方案中,如果神经调节是不成功的,则改变神经调节的一个参数。例如,调节参数的变化可以是调节频率的增加,诸如频率逐步增加10-100Hz,以及评估期望特性,直到实现成功的神经调节。在另一种实现方式中,可以改变脉冲宽度。在其他实施方案中,可以一起改变两个或更多个参数。如果在多个参数改变之后神经调节不成功,则可以改变电极的位置。
在一个实施方案中,可以在刺激之前和之后进行评估,以评估由于刺激引起的淋巴功能的变化。如果所评估的淋巴功能特性的状态的期望变化高于或低于阈值,则可以对调节参数进行适当的修改。例如,如果特性相对于阈值的变化与淋巴组织的成功激活相关联,则在神经调节期间施加的能量可以逐步回到支持期望结果的最小水平。如果特性相对于阈值的变化与淋巴组织的不充分激活相关联,则可以改变某些调节参数,诸如调节电压或频率、脉冲形状、刺激模式和/或刺激位置。还应该理解,某些期望的临床结果可以替代地与阻断激活相关联。在这样的实施方案中,降低的神经和/或淋巴功能的评估与维持调节参数相关联,并且如果不期望水平的淋巴活性持续存在,则可以修改调节参数。
此外,评估的特性或状况可以是值或指数(例如,流量、浓度、细胞群体),其继而可以通过任何合适的技术进行分析。例如,可以使用超过阈值的相对变化来确定调节参数是否被修改。
图35是体内各种淋巴组织位置的概览,其示出了免疫结构的神经刺激效果。继而,可以评估效果以调整刺激的一个或多个参数。如本文所讨论,可以经由一种或多种评估技术来评估刺激。图36是用染料标记的经刺激的腘淋巴结70的图像。这种标记可以用于在调节之前、期间和/或之后对体内尺寸变化进行评估。
在一个实施方案中,超声成像用于评估淋巴结尺寸。图37示出了在电极植入和神经调节之前受试者的直接刺激的腘淋巴结(如上所述)的超声图像。使用超声系统界面测量的淋巴结尺寸(0.17cm)与图7中切除的未经刺激淋巴结的尺寸非常匹配。通过概述与淋巴结构相关联的腘脂肪垫内的超声对比度的变化来进行尺寸调整。图38示出了上述5分钟刺激(即20Hz,0.5V,200μs)后相同腘淋巴结的图像和测量值;刺激后尺寸增加到0.3cm。这个数据表明,由淋巴和免疫调节引起的神经递质释放对组织结构产生清晰且可测量的影响,其能够使用非侵入式成像技术进行监测。
图39是与用于校准实验结果的已知β内啡肽标准物相关联的荧光信号的图形。信号强度(y轴)对标准物浓度(x轴)的图形示出了竞争试验的结果。因此,较低的荧光信号与较高浓度的β内啡肽相关联。图40是来自动物研究的结果的图表,其示出了淋巴刺激驱动如在经刺激的受试者的脾或血液的间质液中测得的β内啡肽的增加。在一个实施方案中,刺激引发从免疫细胞储存中释放β内啡肽,其继而在间质液或血液样品中可检测到。经刺激的样品与较低的荧光信号相关联,较低的荧光信号指示较高的β内啡肽浓度。因此,可以经由免疫活性的代理标记物(诸如β内啡肽)的血液浓度测量来对刺激的有效性进行评估。此外,如本文所提供的,神经调节可以与内源性阿片样物质浓度的增加相关联,并且继而可以与减轻疼痛的治疗益处相关联。
本公开的技术效果包括经由神经调节刺激适应性免疫反射通路以产生差异的局部生理或免疫变化。例如,所公开的技术允许刺激淋巴组织,这些淋巴组织经由全身技术(诸如药物治疗)被靶向将具有挑战性。此外,所公开的技术可以用于治疗患有多种临床病症的受试者,包括患有淋巴障碍的患者、癌症患者、需要免疫调节的患者等。所述技术也可以用作支持性治疗工具。例如,淋巴组织的神经调节和细胞的局部募集可以用于将注射到患者的细胞局部化以进行基于细胞的疗法(例如基于DC的癌症免疫疗法),或用于限制化疗期间原发性肿瘤的转移性扩散。通过进一步局部化神经刺激信号(即,将电极放置成更靠近局部淋巴靶)、神经通路的传入与传出组成部分的差异激发、和/或通过在刺激电极上游施加阻断刺激(即高频刺激)对兴奋性信号的阻断,也可以实现对适应性免疫系统的更有针对性的影响。
上文所述的具体实施方案已作为实例示出,并且应当了解,这些实施方案可易于实现各种修改和替代形式。应当进一步理解,权利要求书并不旨在限于所公开的特定形式,而是实际上涵盖属于本公开的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于对淋巴组织进行神经调节的系统,包括:
电极组件,其被配置成将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,以向所述神经元递送足够的能量,以响应于施加所述一个或多个能量脉冲而对淋巴组织进行神经调节;以及
脉冲发生器,其被配置成产生所述一个或多个能量脉冲;以及
控制器,其被配置成使所述脉冲发生器根据刺激参数产生所述一个或多个能量脉冲,以使所述淋巴组织被神经调节。
2.根据权利要求1所述的系统,其中选择所述一个或多个能量脉冲的所述刺激参数,使得调节免疫功能以导致所述淋巴组织中的细胞群体中细胞数量的增加。
3.根据权利要求2所述的系统,其中选择所述一个或多个能量脉冲的所述刺激参数,使得调节所述免疫功能以导致对侧淋巴组织中的细胞群体中细胞数量的减少。
4.根据权利要求1所述的系统,其中所述淋巴组织是淋巴结。
5.根据权利要求1所述的系统,其中所述电极与所述神经元直接接触。
6.根据权利要求1所述的系统,其中所述电极不与所述神经元直接接触。
7.根据权利要求1所述的系统,其中选择所述一个或多个能量脉冲的所述刺激参数,使得调节所述免疫功能以导致对侧淋巴组织中的细胞群体中细胞数量不发生变化。
8.根据权利要求1所述的系统,其中所述刺激参数使得所述电极组件以范围为0.5V至10V的能量施加所述一个或多个能量脉冲。
9.根据权利要求1所述的系统,其中所述刺激参数使得所述电极组件以范围为0.5Hz至200Hz的刺激频率施加所述一个或多个能量脉冲。
10.根据权利要求1所述的系统,其中所述神经元是支配初级、次级或三级淋巴组织结构或传递组织的副交感或交感神经元。
11.根据权利要求1所述的系统,其中所述受试者是诊断为患有自身免疫性疾病的受试者。
12.根据权利要求1所述的系统,其中所述受试者具有组织肿胀的一种或多种症状,需要改变所述组织的液体含量,需要局部包含抗原、感染、外来或宿主细胞,需要局部免疫细胞募集,需要局部移除特异性免疫细胞,需要改变淋巴和周围组织内免疫细胞的表型、活性或免疫反应,或需要改变所述淋巴和周围组织内细胞的所述表型、活性或免疫反应。
13.根据权利要求1所述的系统,其中在施加所述一个或多个能量脉冲30分钟内,在所述受试者中可检测到由于所述神经调节而引起的免疫功能的变化。
14.根据权利要求13所述的系统,其中在施加所述一个或多个能量脉冲五分钟内,在所述受试者中可检测到由于所述神经调节而引起的免疫功能的变化。
15.根据权利要求13所述的系统,其中所述可检测的变化是所述淋巴组织中的白细胞相对于施加所述一个或多个能量脉冲之前的基线的增加。
16.根据权利要求13所述的系统,其中所述可检测的变化是来自所述淋巴组织的淋巴液中的白细胞相对于施加所述一个或多个能量脉冲之前的基线的增加。
17.根据权利要求13所述的系统,其中所述可检测的变化是对侧淋巴组织中的白细胞相对于施加所述一个或多个能量脉冲之前的基线的减少。
18.根据权利要求13所述的系统,其中所述可检测的变化是肝脏中的单核细胞相对于施加所述一个或多个能量脉冲之前的基线的增加。
19.一种神经调节系统,包括:
电极组件,其被配置成将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,以向所述神经元递送足够的能量以调节淋巴组织的免疫功能,使得所述淋巴组织或淋巴液中去甲肾上腺素或肾上腺素的浓度响应于所述一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少100%,其中以范围为0.5V至10V的能量施加所述一个或多个能量脉冲;以及
控制器,其被配置成使得产生所述一个或多个能量脉冲。
20.根据权利要求19所述的系统,其中所述神经元是支配初级、次级或三级淋巴组织结构或传递组织的副交感或交感神经元。
21.根据权利要求19所述的系统,其中所述受试者具有组织肿胀的一种或多种症状,需要改变所述组织的液体含量,需要局部包含抗原、感染、外来或宿主细胞,需要局部免疫细胞募集,需要局部移除特异性免疫细胞,需要改变淋巴和周围组织内免疫细胞的所述表型、活性或免疫反应,或需要改变所述淋巴和周围组织内细胞的所述表型、活性或免疫反应。
22.根据权利要求19所述的系统,其中根据与神经递质或神经肽释放相关联的刺激参数施加所述一个或多个能量脉冲。
23.根据权利要求19所述的系统,其中所述浓度的增加是在淋巴组织样品中测量。
24.根据权利要求19所述的系统,其中所述浓度的增加是在淋巴液样品中测量。
25.根据权利要求19所述的系统,其中所述浓度的增加是所述神经递质或神经肽的浓度相对于所述基线浓度增加至少200%。
26.根据权利要求19所述的系统,其中所述浓度的增加是所述神经递质或神经肽的浓度相对于所述基线浓度增加至少400%。
27.根据权利要求19所述的系统,包括评估装置,所述评估装置被配置成评估所述浓度的增加。
28.一种闭环神经调节系统,包括:
脉冲发生器,其被配置成经由电极组件并根据一个或多个能量脉冲中的至少一个的一个或多个刺激参数将所述一个或多个能量脉冲施加到支配淋巴组织的神经元,以调节所述淋巴组织的淋巴功能。
评估装置,其被配置成接收与所述淋巴组织的状况或功能有关的信息;以及
控制器,其被配置成控制所述脉冲发生器根据所述一个或多个刺激参数施加所述一个或多个能量脉冲,并基于所述信息改变所述一个或多个刺激参数。
29.根据权利要求28所述的系统,其中所述信息与淋巴液引流的变化有关。
30.根据权利要求28所述的系统,其中所述控制器被配置成基于所述信息改变所述一个或多个能量脉冲的频率。
31.根据权利要求28所述的系统,其中所述控制器被配置成基于所述信息改变所述一个或多个能量脉冲的电压。
32.根据权利要求28所述的系统,其中所述刺激参数是基于所述淋巴组织的位置。
33.根据权利要求28所述的系统,其中所述电极组件施加电能。
34.根据权利要求28所述的系统,其中所述电极组件施加磁能。
35.根据权利要求28所述的系统,其中所述电极组件被配置成定位在所述淋巴组织上或所述淋巴组织中。
36.根据权利要求28所述的系统,其中所述电极组件被配置成定位在皮下。
37.一种神经调节系统,包括:
脉冲发生器,其被配置成根据操作模式将一个或多个能量脉冲递送到电极以引起淋巴组织的刺激活性;以及
控制器,其被配置成:
接收一个或多个用户输入,所述输入选择用于将所述一个或多个能量脉冲递送到所述电极以刺激所述淋巴组织的活性的所述操作模式;
接收与所述淋巴组织的所述刺激活性有关的一个或多个输入;以及
基于所述一个或多个输入改变所述操作模式或修改所述一个或多个能量脉冲中的至少一个的参数。
38.根据权利要求37所述的系统,其中与所述刺激活性有关的所述一个或多个输入指示流体引流的变化。
39.根据权利要求38所述的系统,其中所述变化是流体引流的增加。
40.根据权利要求37所述的系统,其中与所述刺激活性有关的所述一个或多个输入指示所述淋巴组织或淋巴液中白细胞、嗜中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞或嗜碱性粒细胞的测量计数的变化。
41.根据权利要求40所述的系统,其中所述测量计数的所述变化是所述测量计数的增加。
42.根据权利要求37所述的系统,其中与所述刺激活性有关的所述一个或多个输入指示所述淋巴组织或淋巴液中去甲肾上腺素浓度的变化。
43.根据权利要求19所述的系统,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
44.根据权利要求37所述的系统,其中与所述刺激活性有关的所述一个或多个输入指示所述淋巴组织或淋巴液中肾上腺激素浓度的变化。
45.根据权利要求44所述的系统,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
46.根据权利要求37所述的系统,其中与所述刺激活性有关的所述一个或多个输入指示所述淋巴组织或淋巴液中神经肽Y浓度的变化。
47.根据权利要求46所述的系统,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
48.根据权利要求37所述的系统,其中与所述刺激活性有关的所述一个或多个输入指示所述淋巴组织或淋巴液中物质P浓度的变化。
49.根据权利要求48所述的系统,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
50.根据权利要求37所述的系统,其中与所述刺激活性有关的所述一个或多个输入指示所述淋巴组织或淋巴液中血管活性肠肽浓度的变化。
51.根据权利要求50所述的系统,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
52.根据权利要求37所述的系统,其中与所述刺激活性有关的所述一个或多个输入指示在施加所述一个或多个能量脉冲之后所述淋巴组织相对于基线尺寸的尺寸。

Claims (110)

1.一种神经调节方法,包括:
将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元以向所述神经元递送足够的能量,以响应于施加所述一个或多个能量脉冲而对淋巴组织进行神经调节。
2.根据权利要求1所述的方法,其中选择所述一个或多个能量脉冲的参数,使得调节免疫功能以导致所述淋巴组织中的细胞群体中细胞数量的增加。
3.根据权利要求2所述的方法,其中选择所述一个或多个能量脉冲的参数,使得调节免疫功能以导致对侧淋巴组织中的细胞群体中细胞数量的减少。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述淋巴组织是淋巴结。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述电极与所述神经元直接接触。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述电极不与所述神经元直接接触。
7.根据权利要求1所述的方法,其中选择所述一个或多个能量脉冲的参数,使得调节免疫功能以导致对侧淋巴组织中的细胞群体中细胞数量不发生变化。
8.根据权利要求1所述的方法,其中以范围为0.5V至10V的能量施加所述一个或多个能量脉冲。
9.根据权利要求1所述的方法,其中以范围为0.5Hz至200Hz的刺激频率施加所述一个或多个能量脉冲。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述神经元是支配初级、次级或三级淋巴组织结构或传递组织的副交感或交感神经元。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述受试者是诊断为患有自身免疫性疾病的受试者。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述受试者具有组织肿胀的一种或多种症状,需要改变所述组织的液体含量,需要局部包含抗原、感染、外来或宿主细胞,需要局部免疫细胞募集,需要局部移除特异性免疫细胞,需要改变淋巴和周围组织内免疫细胞的表型、活性或免疫反应,或需要改变所述淋巴和周围组织内细胞的所述表型、活性或免疫反应。
13.根据权利要求1所述的方法,其中在施加所述一个或多个能量脉冲30分钟内,在所述受试者中可检测到由于所述神经调节而引起的免疫功能的变化。
14.根据权利要求13所述的方法,其中在施加所述一个或多个能量脉冲五分钟内,在所述受试者中可检测到由于所述神经调节而引起的免疫功能的变化。
15.根据权利要求13所述的方法,其中所述可检测的变化是在施加所述一个或多个能量脉冲之前,所述淋巴组织中的白细胞相对于基线的增加。
16.根据权利要求13所述的方法,其中所述可检测的变化是在施加所述一个或多个能量脉冲之前,来自所述淋巴组织的淋巴液中的白细胞相对于基线的增加。
17.根据权利要求13所述的方法,其中所述可检测的变化是在施加所述一个或多个能量脉冲之前,对侧淋巴组织中的白细胞相对于基线的减少。
18.根据权利要求13所述的方法,其中所述可检测的变化是在施加所述一个或多个能量脉冲之前,肝脏中的单核细胞相对于基线的增加。
19.一种神经调节方法,包括:经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以刺激所述神经元来调节淋巴组织的免疫功能,使得在所述淋巴系统中以协调的方式差异地调节通过局部淋巴结构的免疫细胞迁移或流出。
20.一种神经调节方法,包括:经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节适应性免疫系统神经反射,其中局部淋巴结构内的免疫细胞命运和/或表型在所述淋巴系统中以协调的方式进行差异调节。
21.一种神经调节方法,包括:经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节适应性免疫系统神经反射,其中局部淋巴结构内或离开局部淋巴结构的免疫细胞的细胞因子分泌谱在所述淋巴系统中以协调的方式进行差异调节。
22.一种神经调节方法,包括:经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节适应性免疫系统神经反射,其中局部淋巴结构内或离开局部淋巴结构的免疫细胞的检查点分子表达在所述淋巴系统中以协调的方式进行差异调节。
23.一种神经调节方法,包括:经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量,以通过淋巴组织或淋巴液中的一种或多种神经递质或神经肽响应于所述一个或多个能量脉冲作出的差异改变,来调节局部与全身淋巴组织功能的免疫功能。
24.一种神经调节方法,包括:经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节对侧淋巴组织的适应性或先天性免疫功能,使得对侧淋巴组织或对侧淋巴液中的一种或多种神经递质或神经肽的浓度或水平响应于所述一个或多个能量脉冲而差异地改变。
25.根据权利要求24所述的方法,其中所述神经元支配淋巴组织,并且所述浓度在所述淋巴组织中相对于所述对侧淋巴组织差异地改变。
26.一种神经调节方法,包括:经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节淋巴组织的免疫功能,使得所述淋巴组织或淋巴液中的一种或多种神经递质或神经肽的浓度或水平响应于所述一个或多个能量脉冲而改变。
27.根据权利要求26所述的方法,其中所述受试者具有组织肿胀的一种或多种症状,需要改变所述组织的液体含量,需要局部包含抗原、感染、外来或宿主细胞,需要局部免疫细胞募集,需要局部移除特异性免疫细胞,需要改变淋巴和周围组织内免疫细胞的表型、活性或免疫反应,或需要改变所述淋巴和周围组织内细胞的所述表型、活性或免疫反应。
28.根据权利要求26所述的方法,其中根据与神经递质或神经肽释放相关联的调节参数施加所述一个或多个能量脉冲。
29.根据权利要求26所述的方法,其中所述神经递质或所述神经肽在所述淋巴结内、在淋巴液中或在周围组织中释放。
30.根据权利要求26所述的方法,其中所述神经递质或神经肽包括肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺、乙酰胆碱、神经肽y、物质P或血管活性肠肽中的一者或多者。
31.根据权利要求26所述的方法,其中所述神经递质或神经肽的释放导致所述浓度相对于所述神经元预刺激的基线浓度的增加。
32.根据权利要求31所述的方法,其中所述浓度的增加是在淋巴组织样品中测量。
33.根据权利要求31所述的方法,其中所述浓度的增加是在淋巴液样品中测量。
34.根据权利要求31所述的方法,其中所述浓度的增加是所述淋巴组织或淋巴液中的所述神经递质或神经肽相对于所述基线浓度增加至少2倍。
35.根据权利要求34所述的方法,其中所述神经递质是肾上腺素或去甲肾上腺素。
36.根据权利要求31的方法,其中所述浓度的增加是所述神经递质或神经肽相对于所述基线浓度增加至少4倍。
37.根据权利要求31所述的方法,其中所述浓度的增加是在施加所述一个或多个能量脉冲30分钟内测量。
38.根据权利要求26所述的方法,其中所述电极定位在所述淋巴组织中或附近。
39.根据权利要求26所述的方法,其中所述神经元位于所述淋巴组织的上游。
40.根据权利要求26所述的方法,其中以1KHz或更高的频率施加所述一个或多个能量脉冲。
41.根据权利要求26所述的方法,其中所述多个脉冲的所述刺激频率是选自0.5Hz至1000Hz的范围的频率。
42.一种神经调节方法,包括:经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节淋巴组织的免疫功能,使得所述淋巴组织或淋巴液中的去甲肾上腺素或肾上腺素的浓度响应于所述一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少100%,其中所述一个或多个能量脉冲以范围为0.5V至10V的能量施加。
43.根据权利要求42所述的方法,其中所述神经元是支配初级、次级或三级淋巴组织结构或传递组织的副交感或交感神经元。
44.根据权利要求42所述的方法,其中所述受试者具有组织肿胀的一种或多种症状,需要改变所述组织的液体含量,需要局部包含抗原、感染、外来或宿主细胞,需要局部免疫细胞募集,需要局部移除特异性免疫细胞,需要改变淋巴和周围组织内免疫细胞的表型、活性或免疫反应,或需要改变所述淋巴和周围组织内细胞的所述表型、活性或免疫反应。
45.根据权利要求42所述的方法,其中根据与神经递质或神经肽释放相关联的调节参数施加所述一个或多个能量脉冲。
46.根据权利要求42所述的方法,其中所述浓度的增加是在淋巴组织样品中测量。
47.根据权利要求42所述的方法,其中所述浓度的增加是在淋巴液样品中测量。
48.根据权利要求42所述的方法,其中所述浓度的增加是所述神经递质或神经肽的浓度相对于所述基线浓度增加至少200%。
49.根据权利要求42所述的方法,其中所述浓度的增加是所述神经递质或神经肽的浓度相对于所述基线浓度增加至少400%。
50.一种神经调节方法,包括:
经由电极将一个或多个能量脉冲施加到支配受试者的淋巴组织的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节对侧淋巴组织的免疫功能,使得所述对侧淋巴组织或对侧淋巴液中的一种或多种神经递质或神经肽的浓度或水平响应于所述一个或多个能量脉冲,而相对于所述淋巴组织中的浓度改变。
51.根据权利要求50所述的方法,其中所述淋巴组织是淋巴结,并且所述对侧淋巴组织是对侧淋巴结。
52.根据权利要求50所述的方法,其中所述电极定位在所述淋巴组织中或附近。
53.根据权利要求50所述的方法,其中所述对侧淋巴组织不被任何电极直接刺激。
54.根据权利要求50所述的方法,其中在施加所述一个或多个能量脉冲5分钟内改变所述浓度或水平。
55.一种神经调节方法,包括:
经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节淋巴组织的免疫功能,使得所述淋巴组织或淋巴液中的去甲肾上腺素或肾上腺素的浓度响应于所述一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少100%,其中所述一个或多个能量脉冲以范围为0.5V至10V的能量施加。
56.根据权利要求54所述的方法,其中以范围为0.5V至2V的能量施加所述一个或多个能量脉冲。
57.根据权利要求54所述的方法,其中所述增加发生在30分钟内。
58.一种神经调节方法,包括:
经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节淋巴组织的免疫功能,使得所述淋巴组织或淋巴液中的神经肽Y的浓度或水平响应于所述一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少100%,其中所述一个或多个能量脉冲以范围为0.5V至10V的能量施加。
59.一种神经调节方法,包括:
经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节淋巴组织的免疫功能,使得所述淋巴组织或淋巴液中的物质P的浓度或水平响应于所述一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少50%,其中所述一个或多个能量脉冲以范围为0.5V至10V的能量施加。
60.一种神经调节方法,包括:
经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量以调节淋巴组织的免疫功能,使得所述淋巴组织或淋巴液中的血管活性肠肽的浓度或水平响应于所述一个或多个能量脉冲,相对于预刺激基线增加至少50%,其中所述一个或多个能量脉冲以范围为0.5V至10V的能量施加。
61.一种神经调节方法,包括:
经由电极将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元,所述电极定位成向所述神经元递送足够的能量,以响应于施加所述一个或多个能量脉冲对淋巴组织进行神经调节来促进细胞从所述淋巴组织或淋巴液的进入或排出。
62.一种神经调节方法,包括将一个或多个能量脉冲施加到受试者的神经元以调节进入所述淋巴组织的神经,其中所述施加导致受试者的一种或多种内源性阿片样物质的组织或血液水平相对于预调节对照者增加。
63.根据权利要求61所述的方法,其中所述受试者需要疼痛管理,并且其中所述内源性阿片样物质是β内啡肽。
64.一种神经调节方法,包括:
向所述组织施加一个或多个能量脉冲以刺激神经元来调节所述淋巴组织的淋巴或免疫功能;以及在施加所述一个或多个能量脉冲之后评估所述受试者内的所述淋巴或免疫功能的状态。
65.根据权利要求63所述的方法,其中所述特性是所测量的淋巴液流量相对于施加所述一个或多个能量脉冲之前的基线流量的变化。
66.根据权利要求63所述的方法,其中所述特性是所述淋巴或周围组织中改变的流体体积。
67.根据权利要求63所述的方法,其中所述特性是免疫细胞群体的存在、不存在或数量的变化。
68.根据权利要求66所述的方法,其中所述特性是白细胞计数相对于施加所述一个或多个能量脉冲之前的基线白细胞计数的变化。
69.根据权利要求63所述的方法,其中修改所述参数包括改变所述一个或多个能量脉冲中的至少一个的电压幅值、刺激频率或持续时间。
70.根据权利要求63所述的方法,其中所述神经元是支配初级、次级或三级淋巴组织结构的副交感神经或交感神经元。
71.根据权利要求63所述的方法,其中所述受试者具有组织肿胀的一种或多种症状,需要改变所述组织的液体含量,需要局部包含抗原、感染、外来或宿主细胞,需要局部免疫细胞募集,需要局部移除特异性免疫细胞,需要改变淋巴和周围组织内免疫细胞的表型、活性或免疫反应,需要改变所述淋巴和周围组织内支持/基质细胞的所述表型、活性或免疫反应。
72.根据权利要求63所述的方法,其中所述淋巴组织是淋巴结,并且其中所述电极正在刺激支配所述淋巴结的所述神经元。
73.根据权利要求63所述的方法,其中选择所述参数以导致所述淋巴组织中的一种或多种神经递质或神经肽的释放。
74.根据权利要求72所述的方法,其中所述一种或多种神经递质或神经肽包括肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺、乙酰胆碱、神经肽y、物质P或血管活性肠肽。
75.根据权利要求63所述的方法,其中选择电极位置以导致所述淋巴组织、淋巴液或周围组织中一种或多种神经递质或神经肽的释放或阻断其释放。
76.根据权利要求74所述的方法,其中所述一种或多种神经递质或神经肽包括肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺、乙酰胆碱、神经肽y、物质P或血管活性肠肽。
77.根据权利要求63所述的方法,包括在施加所述一个或多个能量脉冲之前评估所述淋巴组织中的淋巴液的流量,以及在施加所述一个或多个能量脉冲之后监测所述流量的变化。
78.根据权利要求75所述的方法,包括基于所述变化修改所述一个或多个能量脉冲中的至少一个的所述参数。
79.根据权利要求63所述的方法,其中所述神经元是去甲肾上腺素能、肾上腺素能或肽能神经纤维。
80.根据权利要求63所述的方法,其中所述多个脉冲的所述刺激频率是选自约0.5Hz至约1000Hz的范围的频率。
81.根据权利要求63所述的方法,其中所述多个脉冲的所述刺激频率是选自约50-250Hz的范围的频率,并且所述特性是所述淋巴组织或淋巴液中去甲肾上腺素浓度的增加。
82.根据权利要求63所述的方法,其中所述多个脉冲的所述刺激频率是选自约0.5-250Hz的范围的频率,并且所述特性是所述淋巴组织或淋巴液中肾上腺素浓度的增加。
83.根据权利要求63所述的方法,其中所述多个脉冲的所述刺激频率是选自约0.5-250Hz的范围的频率,并且所述特性是所述淋巴组织或淋巴液中多巴胺浓度的增加。
84.根据权利要求63所述的方法,包括定位所述电极以刺激支配所述淋巴组织的多个神经元。
85.根据权利要求82所述的方法,其中所述神经元是进入腘淋巴结的神经的一部分。
86.一种闭环神经调节方法,包括:
控制脉冲发生器经由电极并根据一个或多个能量脉冲中的至少一个的一个或多个参数来将所述一个或多个能量脉冲施加到支配淋巴组织的神经元,以调节所述淋巴组织的淋巴功能;
接收与所述淋巴组织的状况或功能有关的信息;以及基于所述信息改变所述一个或多个参数。
87.根据权利要求84所述的方法,其中所述信息与淋巴液引流的变化有关。
88.根据权利要求84所述的方法,其中改变所述一个或多个参数包括改变所述一个或多个能量脉冲的频率。
89.根据权利要求84所述的方法,其中改变所述一个或多个参数包括改变所述一个或多个能量脉冲的电压。
90.根据权利要求84所述的方法,其中所述参数基于所述淋巴组织的位置。
91.根据权利要求84所述的方法,其中所述电极施加电能。
92.根据权利要求84所述的方法,其中所述电极施加磁能。
93.根据权利要求84所述的方法,其中所述电极被配置成定位在所述淋巴组织上或所述淋巴组织中。
94.根据权利要求84所述的方法,其中所述电极被配置成定位在皮下。
95.一种神经调节方法,包括:
接收一个或多个用户输入,所述输入选择用于将能量脉冲递送到电极以刺激淋巴组织的活性的操作模式;根据所述操作模式从脉冲发生器向所述电极递送一个或多个能量脉冲,以引起所述淋巴组织的刺激活性;接收与所述淋巴组织的所述刺激活性有关的一个或多个输入;
以及基于所述一个或多个输入改变所述操作模式。
96.根据权利要求93所述的方法,其中所述刺激活性是流体引流的变化。
97.根据权利要求94所述的方法,其中所述变化是流体引流的增加。
98.根据权利要求93所述的方法,其中所述刺激活性是所述淋巴组织或淋巴液中的白细胞、嗜中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞或嗜碱性粒细胞的测量计数的变化。
99.根据权利要求96所述的方法,其中所述测量计数的变化是所述测量计数的增加。
100.根据权利要求93所述的方法,其中所述刺激活性是所述淋巴组织或淋巴液中去甲肾上腺素浓度的变化。
101.根据权利要求98所述的方法,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
102.根据权利要求93所述的方法,其中所述刺激活性是所述淋巴组织或淋巴液中肾上腺激素浓度的变化。
103.根据权利要求100所述的方法,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
104.根据权利要求93所述的方法,其中所述刺激活性是所述淋巴组织或淋巴液中神经肽Y浓度的变化。
105.根据权利要求102所述的方法,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
106.根据权利要求93所述的方法,其中所述刺激活性是所述淋巴组织或淋巴液中物质P浓度的变化。
107.根据权利要求104所述的方法,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
108.根据权利要求93所述的方法,其中所述刺激活性是所述淋巴组织或淋巴液中血管活性肠肽浓度的变化。
109.根据权利要求106所述的方法,其中所述浓度的变化是所述浓度的增加。
110.一种神经调节方法,包括:将电极定位在所述电极能够刺激支配淋巴组织的神经元的位置处;
经由所述电极向所述组织施加一个或多个能量脉冲,以刺激神经元来调节所述淋巴组织的淋巴功能;
在施加所述一个或多个能量脉冲之后评估所述淋巴组织相对于基线尺寸的尺寸;以及
基于所述淋巴组织的尺寸来修改所述一个或多个能量脉冲中的至少一个的参数。
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