Effects of Transauricular Vagus Nerve Stimulation on Cardiac and Pulmonary Injury in a Rat Hepatic Ischemia–Reperfusion Model

INTRODUCTION: Liver ischemia–reperfusion (I/R) injury, commonly occurring in trauma, organ trans-plantation, major hepatic surgery, and shock, not only impairs hepatic function but also induces dysfunction in distant organs such as the kidneys, lungs, and heart, leading to increased morbidity and mortality. This study investigated whether non-invasive transauricular vagus nerve stimulation (tVNS) could mitigate cardiac and pulmonary injury in a rat hepatic I/R model.
METHODS: Twenty-one male Sprague–Dawley rats were randomly assigned to three groups (n=7 each): Control (laparotomy only), I/R (1 h hepatic ischemia + 3 h reperfusion), and I/R+tVNS (1 h ischemia + 3 h reperfusion with concurrent tVNS). At the end of reperfusion, cardiac and pulmonary tissues were harvested for biochemical analysis.
RESULTS: tVNS reduced oxidative stress and inflammatory responses in both organs. In cardiac tissue, the I/R+tVNS group demonstrated significantly higher total antioxidant status (TAS) and lower total oxidant status (TOS), oxidative stress index (OSI), interleukin-1β (IL-1β), and hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) compared with the I/R group. In pulmonary tissue, OSI and IL-1β levels were significantly decreased by tVNS, while HIF-1α showed a downward trend without statistical significance.
DISCUSSION AND CONCLUSION: Non-invasive tVNS effectively alleviated oxidative stress and enhanced antioxidant capacity in the heart and lungs following hepatic I/R. These results suggest that tVNS confers cardiopulmonary protection against hepatic I/R injury, likely through modulation of inflammatory cytokine responses and reinforcement of antioxidant defences.

Keywords: Ischemia–reperfusion injury, vagus nerve stimulation, oxidative stress, inflamma-tion; heart; lung; rat.

Sıçan Karaciğer İskemi-Reperfüzyon Modelinde Transauriküler Vagus Sinir Stimülasyonunun Kalp ve Akciğer Hasarı Üzerindeki Etkileri

GİRİŞ ve AMAÇ: Travma, organ nakli, büyük karaciğer ameliyatı ve şokta sıklıkla görülen karaciğer iskemi-reperfüzyon (I/R) hasarı, sadece karaciğer fonksiyonunu bozmakla kalmaz, aynı zamanda böbrekler, akciğerler ve kalp gibi uzak organlarda da fonksiyon bozukluğuna yol açarak morbidite ve mortaliteyi artırır. Bu çalışma, invaziv olmayan transauriküler vagus sinir stimülasyonunun (tVNS) sıçan karaciğer I/R modelinde kalp ve akciğer hasarına etkisini araştırmıştır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Yirmi bir adet erkek Sprague-Dawley sıçan rastgele üç gruba (her grupta n = 7) ayrıldı: Kontrol (sadece laparotomi), I/R (1 saat karaciğer iskemi + 3 saat reperfüzyon) ve I/R+tVNS (1 saat iskemi + 3 saat reperfüzyon ve eş zamanlı tVNS). Reperfüzyonun sonunda, biyokimyasal analiz için kalp ve akciğer dokuları alındı.
BULGULAR: tVNS, her iki organda da oksidatif stresi ve inflamatuar yanıtları azalttı. Kalp dokusunda, I/R+tVNS grubu, I/R grubuna kıyasla toplam antioksidan seviye (TAS) anlamlı derecede daha yüksekti ve toplam oksidan seviye (TOS), oksidatif stres indeksi (OSI), interlökin-1β (IL-1β) ve hipoksiye duyarlı faktör-1α (HIF-1α) daha düşüktü. Akciğer dokusunda ise OSI ve IL-1β düzeyleri tVNS ile anlamlı derecede azalırken, HIF-1α istatistiksel olarak anlamlı olmayan bir düşüş eğilimi göstermiştir.
TARTIŞMA ve SONUÇ: Non-invaziv tVNS, hepatik I/R sonrası kalp ve akciğerlerde oksidatif stresi etkili bir şekilde hafifletmiş ve antioksidan kapasiteyi artırmıştır. Bu sonuçlar, tVNS'nin, muhtemelen inflamatuar sitokin yanıtlarının modülasyonu ve antioksidan savunmaların güçlendirilmesi yoluyla, hepatik I/R hasarına karşı kardiyopulmoner koruma sağladığını düşündürmektedir.

Anahtar Kelimeler: iskemi-reperfüzyon hasarı, vagus sinir stimülasyonu, oksidatif stres, inflamasyon, kalp, akciğer, sıçan