Voluntary activation of the sympathetic nervous system and attenuation of the innate immune response in humans
Voluntary activation of the sympathetic nervous system and attenuation of the innate immune response in humans
Authors: Matthijs Kox,a,b,c,1 Lucas T. van Eijk,a,c Jelle Zwaag,a,c Joanne van den Wildenberg,a,c Fred C. G. J. Sweep,d Johannes G. van der Hoeven,a,c and Peter Pickkersa,c
SIGNIFICANCE
Hitherto, both the autonomic nervous system and innate immune system were regarded as systems that cannot be voluntarily influenced. The present study demonstrates that, through practicing techniques learned in a short-term training program, the sympathetic nervous system and immune system can indeed be voluntarily influenced. Healthy volunteers practicing the learned techniques exhibited profound increases in the release of epinephrine, which in turn led to increased production of anti-inflammatory mediators and subsequent dampening of the proinflammatory cytokine response elicited by intravenous administration of bacterial endotoxin. This study could have important implications for the treatment of a variety of conditions associated with excessive or persistent inflammation, especially autoimmune diseases in which therapies that antagonize proinflammatory cytokines have shown great benefit.
ABSTRACT
Excessive or persistent proinflammatory cytokine production plays a central role in autoimmune diseases. Acute activation of the sympathetic nervous system attenuates the innate immune response. However, both the autonomic nervous system and innate immune system are regarded as systems that cannot be voluntarily influenced. Herein, we evaluated the effects of a training program on the autonomic nervous system and innate immune response. Healthy volunteers were randomized to either the intervention (n = 12) or control group (n = 12). Subjects in the intervention group were trained for 10 d in meditation (third eye meditation), breathing techniques (i.a., cyclic hyperventilation followed by breath retention), and exposure to cold (i.a., immersions in ice cold water). The control group was not trained. Subsequently, all subjects underwent experimental endotoxemia (i.v. administration of 2 ng/kg Escherichia coli endotoxin). In the intervention group, practicing the learned techniques resulted in intermittent respiratory alkalosis and hypoxia resulting in profoundly increased plasma epinephrine levels. In the intervention group, plasma levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10 increased more rapidly after endotoxin administration, correlated strongly with preceding epinephrine levels, and were higher. Levels of proinflammatory mediators TNF-α, IL-6, and IL-8 were lower in the intervention group and correlated negatively with IL-10 levels. Finally, flu-like symptoms were lower in the intervention group. In conclusion, we demonstrate that voluntary activation of the sympathetic nervous system results in epinephrine release and subsequent suppression of the innate immune response in humans in vivo. These results could have important implications for the treatment of conditions associated with excessive or persistent inflammation, such as autoimmune diseases.
DOI:10.1073/pnas.1322174111
La producción de citocinas proinflamatorias excesivas desempeña un papel fundamental en las complicaciones del COVID19
ResponderEliminarLa activación aguda del sistema nervioso simpático atenúa la respuesta inmune innata. Sin embargo, tanto el sistema nervioso autónomo como el sistema inmune innato se consideran sistemas que no pueden ser influenciados voluntariamente. Diferentes estudios han tratado de buscar las formas de hacer una atenuación sel sistema inmune innato y su producción de citoquinas de diferentes formas, pero han sido limitadas a estudios observacionales, extrapolaciones y expeculaciones.
. Este estudio tomó voluntarios sanos y fueron asignados al azar a la intervención (n = 12) o al grupo de control (n = 12). Los sujetos en el grupo de intervención fueron entrenados durante 10 días en meditación, técnicas de respiración y exposición al frío. El grupo de control no fue entrenado. Posteriormente, todos los sujetos se sometieron a endotoxemia experimental (administración i.v. de 2 ng / kg de endotoxina Escherichia coli). En el grupo de intervención, la práctica de las técnicas aprendidas resultó en alcalosis respiratoria intermitente e hipoxia, lo que resultó en niveles de epinefrina en plasma profundamente aumentados. En el grupo de intervención, los niveles plasmáticos de la citocina antiinflamatoria IL-10 aumentaron más rápidamente después de la administración de endotoxinas, y se correlacionaron fuertemente con los niveles de epinefrina anteriores y fueron más altos. Los niveles de mediadores proinflamatorios TNF-α, IL-6 e IL-8 fueron más bajos en el grupo de intervención y se correlacionaron negativamente con los niveles de IL-10. Finalmente, los síntomas parecidos a la gripe fueron más bajos en el grupo de intervención. En conclusión, se demostró que la activación voluntaria del sistema nervioso simpático da como resultado la liberación de epinefrina y la subsiguiente supresión de la respuesta inmune innata en humanos in vivo. Estos resultados podrían tener implicaciones importantes para el tratamiento de afecciones asociadas con inflamación excesiva o persistente, como las enfermedades autoinmunes y posiblemente COVID 19?
Será entonces que se abre una nueva ventana en el tratamiento farmacológico e inducir un estado de estrés simpático podría beneficiar el curso de esta enfermedad?
En este estudio un programa de entrenamiento a corto plazo y la práctica de técnicas de respiración o meditación, muestran un aumento liberación de epinefrina, la inducción de la producción temprana de IL-10 antiinflamatorio lo que atenua la respuesta inmune ininflamatoria proinflamatoria durante la endotoxemia humana experimental.
ResponderEliminarParece que principalmente las técnicas de respiración utilizadas por los individuos entrenados explican el aumento de la epinefrina y la atenuación posterior de la respuesta inflamatoria. Una limitación del diseño del estudio es que no permite la identificación de los ejercicios de respiración practicados que resultan en un aumento de los niveles de epinefrina. Además, el efecto de la duración del entrenamiento y la duración de la propensión a respuestas alteradas después del entrenamiento aún no se han determinado,también los niveles de bicarbonato fueron significativamente más bajos en los sujetos entrenados durante la práctica de las técnicas de respiración en comparación con los sujetos de control, no se puede descartar que otros elementos del entrenamiento, hallan afectado la respuesta inmune innata.
Este estudio abre la puerta para investigar más a fondo la influencia en el sistema nervioso simpático y el sistema inmune a partir de la práctica voluntaria de técnicas como la respiración, meditación y como podrían estas ser aplicadas en enfermedades que impliquen el desarrollo de inflamación crónica o enfermedades autoinflamatorias.