迷走神經的電刺激能誘導抗炎癥因子生成，抑制TNF-α產生。測定內毒素血癥動物的抗炎因子皮質酮和IL-10水平發現，在假手術對照組中，皮質酮和IL-10總量的升高與內毒素血癥生物學效應具有相關性。迷走神經切斷能夠顯著降低皮質酮的濃度，部分原因是由于迷走神經切斷后減弱了迷走神經傳入纖維向大腦發放的神經沖動，因為大腦在接受外界的刺激后引發一系列下丘腦-垂體-腎上腺信號的發放。正常情況下，皮質酮能夠下調TNF-α產生，所以皮質酮下降能促使TNF-α表達升高。直接電刺激外周迷走神經纖維并不能使皮質酮和IL-10水平升高，所以迷走神經刺激導致的TNF-α的表達下降不是由于皮質酮和IL-10的抗炎癥介質所致。

外周迷走神經刺激顯著減弱可使LPS誘導的大鼠發生休克。TNF-α是內毒素休克的早期主要介質。在迷走神經切斷不行電刺激的大鼠中，內毒素休克發生的時間明顯縮短，這可能是因為皮質酮分泌減少，機體對TNF-α反應增高所致。ACh為擴血管物質，介導NO依賴性血管阻力的松弛反應，并造成血壓下降。傳出迷走神經的刺激下調了TNF-α的產生，降低了致死性內毒素血癥休克的發生率。人類外周的未分化單核細胞中大量表達的ACh，能夠抑制細胞因子的合成。α-金環蛇毒素敏感樣的煙堿型受體的活性能夠調節巨噬細胞的細胞因子的反應。

神經免疫反應——“膽堿能抗炎癥途徑（cholinergic anti-inflammatory pathway）”，能夠調節全身性炎癥反應，副交感神經系統興奮性的強弱能夠影響內毒素血癥者血液循環中TNF-α的量和休克反應。膽堿能抗炎癥途徑能夠在很短時間內發揮效應，而體液抗炎癥反應途徑相對較慢。在全身性應激狀態下，副交感神經纖維的活化，降低了致死性外周免疫反應的幅度，從而給宿主帶來保護性效應。