nach oben

Obesity Surgery

Erschienen in:

01.03.2020 | Original Contributions

Effects and Mechanisms of Vagal Nerve Stimulation on Body Weight in Diet-Induced Obese Rats

verfasst von: Fei Dai, Jieyun Yin, Jiande D. Z. Chen

Erschienen in: Obesity Surgery | Ausgabe 3/2020

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Background

Vagal nerve stimulation (VNS) has recently been indicated as a novel method for treating obesity. However, the optimal stimulation parameters were unknown and mechanisms were poorly understood. The aim of this study was to investigate the effects of VNS on food intake and body weight in diet-induced obesity (DIO) rats and its possible mechanism involving autonomic functions and gut hormones.

Methods

Ten control rats and 16 DIO rats were chronically implanted with one pair of electrodes in the subdiaphragmatic vagal nerve. VNS with different stimulation parameters and sham-VNS were performed in control rats. In a chronic study, 8 DIO rats were applied with VNS and another 8 DIO rats were treated with sham-VNS for 4 weeks. Food intake, body weight, gastric emptying, heart rate variability (HRV), and gut hormones were evaluated.

Results

In DIO rats, the food intake (p < 0.001) and body weight (p < 0.001) were significantly decreased in the VNS group, compared with the sham-VNS group. VNS decreased the sympathovagal ratio (p = 0.003) and increased vagal activity (p = 0.032) assessed from the spectral analysis of HRV. It also increased plasma levels of glucagon-like peptide-1 (p = 0.012), polypeptide YY (p = 0.008), and pancreatic polypeptide (p = 0.008) in DIO rats. Physiologically, VNS delayed solid gastric emptying (p < 0.001) and increased gastric volume (p = 0.004).

Conclusion

VNS with appropriate parameters reduced food intake and body weight by delaying gastric emptying mediated via the enhancement of vagal activity and release of anorexigenic hormones.

WHO. Obesity and overweight. Fact sheet N311. Geneva: World Health Organization; 2015.

NCD Risk Factor Collaboration (NCD-RisC). Trends in adult body-mass index in 200 countries from 1975 to 2014: a pooled analysis of 1698 population-based measurement studies with 19.2 million participants. Lancet. 2016;387:1377–96.CrossRef

Payab M, Hasani-Ranjbar S, Aletaha A, et al. Efficacy, safety, and mechanisms of herbal medicines used in the treatment of obesity: a protocol for systematic review. Medicine. 2018;97(1):e8825. https://doi.org/10.1097/MD.0000000000008825.CrossRefPubMedPubMedCentral

Buchwald H, Oien DM. Metabolic/bariatric surgery worldwide 2011. Obes Surg. 2013;23:427–36. https://doi.org/10.1007/s11695-012-0864-0.CrossRefPubMed

Acosta A, Abu Dayyeh BK, Port JD, et al. Recent advances in clinical practice challenges and opportunities in the management of obesity. Gut. 2014;63:687–95. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2013-306235.CrossRefPubMed

Stefan H, Kreiselmeyer G, Kerling F, et al. Transcutaneous vagus nerve stimulation (t-VNS) in pharmacoresistant epilepsies: a proof of concept trial. Epilepsia. 2012;53:115–8. https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2012.03492.x.CrossRef

Noe KH, Locke DEC, Sirven JI. Treatment of depression in patients with epilepsy. Curr Treat Options Neurol. 2011;13:371–9. https://doi.org/10.1007/s11940-011-0127-8.CrossRefPubMed

De Ferrari GM, Crijns HJ, Borggrefe M, et al. Chronic vagus nerve stimulation: a new and promising therapeutic approach for chronic heart failure. Eur Heart J. 2011;32:845–77. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehq391.CrossRef

Merrill CA, Jonsson M, Minthon L, et al. Vagus nerve stimulation in patients with Alzheimer’s disease: additional follow-up results of a pilot study through 1 year. The Journal of Clinical Psychiatry. 2006;67(8):1171–8.CrossRefPubMed

10.

Finocchi C, Villani V, Casucci G. Therapeutic strategies in migraine patients with mood and anxiety disorders: clinical evidence. Neurol Sci. 2010;31:95–8. https://doi.org/10.1007/s10072-010-0297-2.CrossRef

11.

Engineer ND, Riley JR, Seale JD, et al. Reversing pathological neural activity using targeted plasticity. Nature. 2011;470:101–4. https://doi.org/10.1038/nature09656.CrossRefPubMedPubMedCentral

12.

Bodenlos JS, Kose S, Borckardt JJ, et al. Vagus nerve stimulation acutely alters food craving in adults with depression. Appetite. 2007;48:145–53. https://doi.org/10.1016/j.appet.2006.07.080.CrossRefPubMed

13.

Bodenlos JS, Kose S, Borckardt JJ, et al. Vagus nerve stimulation and emotional responses to food among depressed patients. J Diabetes Sci Technol. 2007;1:771–9. https://doi.org/10.1177/193229680700100524.CrossRefPubMedPubMedCentral

14.

Burneo JG, Faught E, Knowlton R, et al. Weight loss associated with vagus nerve stimulation. Neurology. 2002;59:463–4. https://doi.org/10.1212/wnl.59.3.463.CrossRefPubMed

15.

Pardo JV, Sheikh SA, Kuskowski MA, et al. Weight loss during chronic, cervical vagus nerve stimulation in depressed patients with obesity: an observation. Int J Obes. 2007;31:1756–9. https://doi.org/10.1038/sj.ijo.0803666.CrossRef

16.

Park MI, Camilleri M. Gastric motor and sensory functions in obesity. Obes Res. 2005;13:491–500. https://doi.org/10.1038/oby.2005.51.CrossRefPubMed

17.

Bewick GA. Bowels control brain: gut hormones and obesity. Biochem Med (Zagreb). 2012;22:283–97.CrossRef

18.

Dai F, Lei Y, Li S, et al. Desvenlafaxine succinate ameliorates visceral hypersensitivity but delays solid gastric emptying in rats. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2013;305:333–9. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00224.2012.CrossRef

19.

Lu CL, Zou X, Orr WC, et al. Postprandial changes of sympathovagal balance measured by heart rate variability. Dig Dis Sci. 1999;44:857–61.CrossRefPubMed

20.

Kruger C, Kalenka A, Haunstetter A, et al. Baroreflex sensitivity and heart rate variability in conscious rats with myocardial infarction. Am J Phys. 1997;273:2240–7. https://doi.org/10.1152/ajpheart.1997.273.5.H2240.CrossRef

21.

Masi EB, Valdés-Ferrer SI, Steinberg BE. The vagus neurometabolic interface and clinical disease. Int J Obes. 2018;42:1101–11. https://doi.org/10.1038/s41366-018-0086-1.CrossRef

22.

de Lartigue G. Role of the vagus nerve in the development and treatment of diet-induced obesity. J Physiol. 2016;594:5791–815. https://doi.org/10.1113/JP271538.CrossRefPubMedPubMedCentral

23.

Covasa M, Ritter RC. Adaptation to high-fat diet reduces inhibition of gastric emptying by CCK and intestinal oleate. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2000;278:166–70. https://doi.org/10.1152/ajpregu.2000.278.1.R166.CrossRef

24.

Bugajski AJ, Gil K, Ziomber A, et al. Effect of long-term vagal stimulation on food intake and body weight during diet induced obesity in rats. J Physiol Pharmacol. 2007;58:5–12.PubMed

25.

Val-Laillet D, Biraben A, Randuineau G, et al. Chronic vagus nerve stimulation decreased weight gain, food consumption and sweet craving in adult obese minipigs. Appetite. 2010;55:245–52. https://doi.org/10.1016/j.appet.2010.06.008.CrossRefPubMed

26.

Liu J, Jin H, Foreman RD, et al. Chronic electrical stimulation at acupoints reduces body weight and improves blood glucose in obese rats via autonomic pathway. Obes Surg. 2015;25:1209–16. https://doi.org/10.1007/s11695-014-1521-6.CrossRefPubMed

27.

Wan X, Yin J, Foreman R, et al. An optimized IES method and its inhibitory effects and mechanisms on food intake and body weight in diet-induced obese rats: IES for obesity. Obes Surg. 2017;27:3215–22. https://doi.org/10.1007/s11695-017-2743-1.CrossRefPubMed

28.

Li S, Maude-Griffin R, Sun Y, et al. Food intake and body weight responses to intermittent vs. continuous gastric electrical stimulation in diet-induced obese rats. Obes Surg. 2013;23:71–9. https://doi.org/10.1007/s11695-012-0773-2.CrossRefPubMed

29.

Kro’lczyk G, Laskiewicz J, Sobocki J, et al. The effects of baclofen on the feeding behaviour and body weight of vagally stimulated rats. J Physiol Pharmacol. 2005;56:121–31.

30.

Ikramuddin S, Blackstone RP, Brancatisano A, et al. Effect of reversible intermittent intra-abdominal vagal nerve blockade on morbid obesity: the ReCharge randomized clinical trial. JAMA. 2014;312:915–22. https://doi.org/10.1001/jama.2014.10540.CrossRefPubMed

31.

Gil K, Bugajski A, Thor P. Electrical vagus nerve stimulation decreases food consumption and weight gain in rats fed a high-fat diet. J Physiol Pharmacol. 2011;62:637–46.PubMed

32.

Gil K, Bugajski A, Kurnik M, et al. Electrical chronic vagus nerve stimulation activates the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in rats fed high-fat diet. Neuro Endocrinol Lett. 2013;34:314–21.PubMed

33.

Krolczyk G, Zurowski D, Sobocki J, et al. Effects of continuous microchip (MC) vagal neuromodulation on gastrointestinal function in rats. J Physiol Pharmacol. 2001;52:705–15.PubMed

34.

Matyja A, Thor PJ, Sobocki J, et al. Effects of vagal pacing on food intake and body mass in pigs. Folia Med Cracov. 2004;45:55–62.PubMed

35.

Osharina V, Bagaev V, Wallois F, et al. Autonomic response and Fos expression in the NTS following intermittent vagal stimulation: importance of pulse frequency. Auton Neurosci. 2006;126–127:72–80. https://doi.org/10.1016/j.autneu.2006.03.011.CrossRefPubMed

36.

Schwartz TW. Pancreatic polypeptide: a hormone under vagal control. Gastroenterology. 1983;85:1411–25.CrossRefPubMed

37.

Vijayvargiya P, Jameie-Oskooei S, Camilleri M,et al. Association between delayed gastric emptying and upper gastrointestinal symptoms: a systematic review and meta-analysis. Gut 2018;1–10. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2018-316405.

38.

Bray GA. Afferent signals regulating food intake. Proc Nutr Soc. 2000;59:373–84.CrossRefPubMed

39.

Monteiro MP, Batterham RL. The importance of the gastrointestinal tract in controlling food intake and regulating energy balance. Gastroenterology. 2017;152:1707–17. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2017.01.053.CrossRefPubMed

40.

Holst JJ. The physiology of glucagon-like peptide 1. Physiol Rev. 2007;87:1409–39. https://doi.org/10.1152/physrev.00034.2006.CrossRefPubMed

41.

Herrmann C, Goke R, Richter G, et al. Glucagon-like peptide-1 and glucose-dependent insulin-releasing polypeptide plasma levels in response to nutrients. Digestion. 1995;56:117–26. https://doi.org/10.1159/000201231.CrossRefPubMed

42.

Johannessen H, Revesz D, Kodama Y, et al. Vagal blocking for obesity control: a possible mechanism-of-action. Obes Surg. 2017;27:177–85. https://doi.org/10.1007/s11695-016-2278-x.CrossRefPubMed

43.

Cummings DE, Weigle DS, Frayo RS, et al. Plasma ghrelin levels after diet-induced weight loss or gastric bypass surgery. N Engl J Med. 2002;346:1623–30. https://doi.org/10.1056/NEJMoa012908.CrossRefPubMed

Titel: Effects and Mechanisms of Vagal Nerve Stimulation on Body Weight in Diet-Induced Obese Rats
verfasst von: Fei Dai
Jieyun Yin
Jiande D. Z. Chen
Publikationsdatum: 01.03.2020
Verlag: Springer US
Erschienen in: Obesity Surgery / Ausgabe 3/2020
Print ISSN: 0960-8923
Elektronische ISSN: 1708-0428
DOI: https://doi.org/10.1007/s11695-019-04365-7

Neu im Fachgebiet Chirurgie

Echinokokkose medikamentös behandeln oder operieren?

06.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Die Therapie von Echinokokkosen sollte immer in spezialisierten Zentren erfolgen. Eine symptomlose Echinokokkose kann – egal ob von Hunde- oder Fuchsbandwurm ausgelöst – konservativ erfolgen. Wenn eine Op. nötig ist, kann es sinnvoll sein, vorher Zysten zu leeren und zu desinfizieren.

Wie sieht der OP der Zukunft aus?

04.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Der OP in der Zukunft wird mit weniger Personal auskommen – nicht, weil die Technik das medizinische Fachpersonal verdrängt, sondern weil der Personalmangel es nötig macht.

Umsetzung der POMGAT-Leitlinie läuft

03.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Seit November 2023 gibt es evidenzbasierte Empfehlungen zum perioperativen Management bei gastrointestinalen Tumoren (POMGAT) auf S3-Niveau. Vieles wird schon entsprechend der Empfehlungen durchgeführt. Wo es im Alltag noch hapert, zeigt eine Umfrage in einem Klinikverbund.

Recycling im OP – möglich, aber teuer

02.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Auch wenn sich Krankenhäuser nachhaltig und grün geben – sie tragen aktuell erheblich zu den CO₂-Emissionen bei und produzieren jede Menge Müll. Ein Pilotprojekt aus Bonn zeigt, dass viele Op.-Abfälle wiederverwertet werden können.

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

Newsletter bestellen

Aktuelle BDC Leitlinien-Webinare

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare

CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare

CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske

Dr. med. Benjamin Meyknecht

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare

CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric

Springer Medizin

Abstract

Background

Methods

Results

Conclusion

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu diesem Inhalt zu erhalten

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2020

It’s the Width Not the Size of the Pouch That Matters

Letter to the Editor Responding to “Recurrent Hyperammonemia During Enteral Tube Feeding for Severe Protein Malnutrition After Bariatric Surgery.”

Reply to the Letter to the Editor “Guidelines Regarding Management of a Surgical Emergency During Pregnancy After Bariatric Surgery”

The Effects of Bariatric Surgery on Type 2 Diabetes in Asian Populations: a Meta-analysis of Randomized Controlled Trials

A Comprehensive Comparison of LRYGB and LSG in Obese Patients Including the Effects on QoL, Comorbidities, Weight Loss, and Complications: a Systematic Review and Meta-Analysis

Long-Term Changes in Leptin, Chemerin, and Ghrelin Levels Following Roux-en-Y Gastric Bypass and Laparoscopic Sleeve Gastrectomy

Update Chirurgie