Meccanismi fisiologici automatico riflessi dell esofago

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1 Meccanismi fisiologici automatico riflessi dell esofago Enrico Alfonsi ISTITUTO NEUROLOGICO NAZIONALE CASIMIRO MONDINO PAVIA PUNTI CHIAVE La peristalsi esofagea origina dalla contrazione sequenziale della sua muscolatura circolare che serve a spingere il bolo ingerito verso lo stomaco La peristalsi indotta dalla deglutizione è detta Peristalsi Primaria, mentre la peristalsi ottenuta dalla distensione focale della parete esofagea è detta Peristalsi Secondaria Le contrazioni peristaltiche sono sempre precedute da un inibizione del muscolo ed in caso di Peristalsi Primaria tale inibizione viene definita Inibizione Deglutitoria La peristalsi nella parte dell esofago con muscolatura striata dipende da meccanismi centrali coinvolgendo l attivazione sequenziale del motoneuroni del nervo vago a livello del nucleo ambiguo La peristalsi nella parte dell esofago con muscolatura liscia dipende da meccanismi centrali e da meccanismi periferici Il meccanismo centrale coinvolge l attivazione organizzata dei neuroni pregangliarinel nucleo motore dorsale del nervo vago che proietta su neuroni eccitatori ed inibitori posti a livello del plesso mienterico dell esofago Il meccanismo periferico interessa in modo diverso le differenti regioni dell esofago in base alle caratteristiche dei neuroni intramurali inibitori ed eccitatori del plesso mienterico ed alle proprietà intrinseche della muscolatura esofagea 1

2 Zona di transizione fra m. striata e liscia 2

3 3

4 Inizio della peristalsi esofagea alla fine delle deglutizioni rapide ripetute 4

5 Short-latency fibers Long-latency fibers 5

6 A waves A and B waves B waves (Cholinergic) (Noncholinergic-Noradrenergic) 6

7 La risposta della muscolatura esofagea ad innervazione colinergica è dipendente dalla frequenza di stimolazione 7

8 Esophageal peristalsis William G. Paterson GI Motility online (2006) doi: /gimo13 Evidence of dual innervation of esophageal peristalsis. a: Vagal efferent nerve simulation using high stimulus frequency produced a B wave only (i.e., contraction after the end of stimulation). Following administration of Nomega-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), an inhibitor of NO synthase, the B wave is abolished, and an A wave (i.e., intrastimulus contraction) is unmasked, which in turn is abolished by the administration of atropine. Subsequent administration of L-arginine (a substrate of NO synthase that reverses the effect of L-NAME), the B-wave returns. b: Following the administration of L-NAME, the amplitude of the swallow-induced peristaltic wave is diminished and peristaltic velocity increases owing to a shortening of the onset of contraction in the distal esophageal site (1 cm above the LES). Subsequent administration of atropine abolishes primary peristalsis in the opossum smooth muscle esophagus. (Source: Anand and Paterson,51 with permission from the American Physiological Society.) 8

9 PRINCIPALI MECCANISMI RIFLESSI FARINGO-LARINGO ESOFAGO- GASTRICI ATTUALMENTE CONOSCIUTI RIFLESSI ECCITATORI sullo SES Riflesso di chiusura glottica da parte dell esofago Riflesso laringe-ues (aumento tono e pressione UES da stimolo meccanico larigeo) Riflesso laringe adduzione corde vocali Riflessi faringo-esofageo (ipertonodell UES per stimolo faringeo con branca afferente: n.glossofaringeo e branca efferente nervo faringo-esofageo) Riflesso faringeo di chiusura glottica RIFLESSI INIBITORI sullo SEI Riflesso faringo-esofago inibitorio (stimolo faringeo che inibisce la peristalsi esofagea primaria e secondaria) Riflesso faringe- rilasciamento sfintere esofageo inferiore (LES) Riflesso laringe-rilasciamento LES Riflesso esofago- rilasciamento LES Riflesso di rilasciamento laringo-gastrico Riflesso di rilasciamento faringo-gastrico Riflesso di rilasciamento esofago-gastrico INTERAZIONI FRA TONO DELLA MUSCOLATURA ESOFAGEA E GERD Con il reflusso la percentuale media di aumento massimo della pressione dello SES sui valori pre-reflusso nei soggetti sani varia tra il 66% e il 96% e tra il 34% e il 122% nei pazienti con GERD. Tale aumento di pressione dura da 5 a 25 secondi. Questi risultati suggeriscono l'esistenza di una forte correlazione positiva tra tono dello SES e pressione intraesofageain seguito a reflusso gastroesofageo ( aspetti mostrati anche sperimentalmente). Anche se reflussi acidi e non acidi inducono entrambi una contrazione dello SES, un phendoluminaleinferiore a 4 sembra aumentare maggiormente la risposta contrattile del SES. 9

10 RIFLESSO ESOFAGO-GLOTTICO (PROTEZIONE DA EFFETTI NOCIVI DEL GERD SULLA DEGLUTIZIONE E LE VIE RESPIRATORIE) Alcuni episodi GER, soprattutto quelli con grande volume del materiale di reflusso, possono provocare un aumento della pressione istantanea intraesofagea che potrebbero superare il tono dello SES. Questa circostanza potrebbe potenzialmente lasciare vie aeree superiori vulnerabili all'aspirazione. Gli studi hanno documentato l'esistenza di un riflesso chiusura esofagoglottico nell'uomo. La stimolazione dell esofago comporta un riflesso in adduzione delle corde vocali e la chiusura dell aditus tracheale. Questo riflesso viene evocato anche dalla distensione meccanica esofagea e può coinvolgere l'intero corpo dell'esofago: distenzionidiffuse della parete esofagea indotte da insufflazione di aria, o distenzionifocali, quali quelle causate da un palloncino. In entrambi i casi, la distensione deve essere brusca per evocare il riflesso. RIFLESSO ESOFAGO-GLOTTICO Le connessioni riflesse tra il tubo digerente e il sistema respiratorio sono note. Tali studi sono generalmente incentrate su una connessione riflessa tra i recettori sensibili agli acidi in esofago e bronchi, in modo tale che un reflusso acido può indurre uno spasmo bronchiale. In generale, il coordinamento del apparato digestivo e quello respiratorio durante la deglutizione è ben consolidato e conosciuto. Il riflesso esofago-glottico è un esempio di una stretta coordinazione tra i sistemi digerente e respiratorio durante transito retrogrado di succhi gastrici o bolo alimentare in esofago. Il ruolo fisiologico del riflesso esofago-glottico potrebbe essere postulato essere uno dei meccanismi di protezione delle vie respiratorie durante flusso retrogrado esofago-faringeo, come quelle che si verificano durante eruttazione, GER, rigurgito, e forse vomito. Alcuni studi hanno documentato che questo riflesso è evocato durante episodi spontanei di GER. Altri studi hanno dimostrato che questo riflesso è assente in circa la metà dei pazienti di età superiore ai 70 anni. 10

11 RIFLESSI ECCITATORI DA STIMOLO LARINGEO Riflesso adduttorio vago-vagale laringeo La simolazionediretta della laringe determina una breve adduzione delle corde vocali e delle aritenoidi chiudendo l aditus tracheale Riflesso eccitatorio laringe-sfintere esofageo superiore Poiché lo sfintere esofageo superiore e la laringe sono innervati dal vago è concepibile che anche lo SES possa essere interessato da uno stimolo in laringe. Infatti recenti studi hanno mostrato come uno stimolo come un puff di aria in laringe determina la contrazione dello SES. Nell anziano questo riflesso viene evocato meno frequentemente del soggetto anziano rispetto al giovane ma l ampiezza della variazione pressoria indotta dal riflesso sullo SES non cambia in base alle età. Questo indica un effetto deleterio dell invecchiamento sulla branca afferente ( sensitiva) del riflesso. E stato osservato che questo riflesso è alterato in alcuni pazienti con disfagia. RIFLESSO ECCITATORIO FARINGE-SFINTERE ESOFAGEO SUPERIORE La stimolazione meccanica del faringe nei gatti e la stimolazione faringea con acqua nell'uomo induce un aumento del tono di riposo del UES. Si suggerisce che questo riflesso funzioni come un meccanismo di protezione delle vie respiratorie, in cui il passaggio retrogrado di piccoli volumi di liquido nella faringe dallo stomaco può indurne un aumento del tono dello SES, riducendo la possibilità di ulteriore rigurgito nella faringe. Negli anzianitale riflesso è molto meno marcato. Il riflesso Faringe-Sfintere esofageo superiore può anche aiutare a prevenire il flusso faringo-esofageo d'aria durante l'inspirazione perché gli studi hanno documentato l'attivazione di questo riflesso con l iniezione di aria in faringe. Si ipotizza che la risposta contrattile dello SES alla stimolazione faringea può contrastare i riflessi deglutitivi inibitori, impedendo così il reflusso del contenuto gastrico e esofageo in faringe. 11

12 RIFLESSO ECCITATORIO CORPO ESOFAGEO-SFINTERE ESOFAGEO SUPERIORE Lo SES è una delle strutture principali che impedisce l entrata del materiale del GERD delle vie aeree (meccanismo di protezione contro entrata di reflusso gastroesofageo nella faringe e laringe). Tuttavia, poiché la pressione del SES è abbastanza variabile e diminuisce in modo significativo durante il sonno, così come quando un soggetto è molto calmo e rilassato, è ipotizzabile che la pressione del reflusso gastroesofageo possa superare la restistenzameccanica del SES se ciò si verifica durante i periodi in cui vi è una bassa pressione del SES. Per es. sonno, azione di farmaci miorilassanti sul SES ( antispastici della muscolatura liscia e striata), rilassamento generale del soggetto. RIFLESSO ECCITATORIO CORPO ESOFAGEO-SFINTERE ESOFAGEO SUPERIORE La funzione dello sfintere esofageo superiore durante reflusso gastroesofageo (GER) ti è stata oggetto di diversi studi precedenti. Sebbene alcuni di questi studi riportano un aumento della pressione UES seguente sperimentale acidificazione esofageo, altri non hanno osservato una risposta simile a seguito di eventi di reflusso acido gastroesofageo. 12

13 RIFLESSO ECCITATORIO CORPO ESOFAGEO-SFINTERE ESOFAGEO SUPERIORE Il momento più critico per la funzione protettiva del SES durante un reflusso comincia con l'ingresso nell'esofago delle sostanze del reflusso fino alla loro uscita dall'esofago mediante una peristalsi secondaria o primaria, cioè, durante il tempo di aumento della pressione intraesofagea causata dal reflusso stesso. Sebbene sia il reflusso acido e quello non acido inducono la contrazione dello SES, un phendoluminaleinferiore a 4 sembra aumentare ulteriormente questa risposta contrattile dello sfintere esofageo superiore. RIFLESSO INIBITORIO LARINGE-SFINTERE ESOFAGEO INFERIORE (SEI) La stimolazione del laringe mediante un puff d aria compressa induce un rilasciamento dello sfintere esofageo inferiore (SEI) che è indipendente sia dalla deglutizione che dalla peristalsi esofagea. In particolare, la stimolazione dell epiglottide e delle aritenoidi produce un inibizione del tono muscolare del SEI, nettamente superiore a quella della base linguale. Molto probabilmente lo stimolo che media questo riflesso inibitorio origina dai meccanocettori della mucosa laringea dell epiglottide e delle aritenoidi, meno da quelli della base della lingua. 13

14 RIFLESSO INIBITORIO DEL TONO DELLO SFINTERE ESOFAGEO INFERIORE DA STIMOLO FARINGEO Lo sfintere esofageo inferiore è la prima barriera per l'ingresso del contenuto gastrico nell'esofago e nel faringe. Questa barriera è mantenuta da un alto tono a riposo nella mucolatura dello sfintere esofageo inferiore. Esistono diversi fattori periferici che alterano la pressione dello SEI. Il riflesso di rilassamento dello SEI può avvenire in senso ortogrado dalla stimolazione della faringe («faringo-les relax reflex»), della laringe (laringo-les relax reflex), e l'esofago (esofago-les relax reflex), ed in senso retrogrado in seguito a distensione gastrica. In studi umani e animali, è stato dimostrato che l'instillazione intrafaringeadi piccole quantità di acqua produce un rilassamento prolungato dello sfintere esofageo inferiore. La soglia d attivazione di questo riflesso inibitorio sul tono dello SEI attivato con l acqua è più bassa se l acqua viene iniettata rapidamente rispetto all infusione lenta e continua di acqua. Questo riflesso inibitorio è più accentuato e frequente negli anziani rispetto ai soggetti più giovani. Piccole quantità di liquido iniettato bruscamente o lentamente nella faringe inducono un rilasciamento dello sfintere esofageo inferiore. Nel periodo post-prandiale, il verificarsi di tale riflesso associato a reflusso acido è inferiore (6%) in soggetti giovani rispetto a soggetti anziani (44%) RIFLESSO INIBITORIO ESOFAGO-SFINTERE ESOFAGEO INFERIORE La distensione esofagea nell'uomo e negli animali da esperimento induce un rilasciamento isolato dello sfintere esofageo inferiore. E 'ampiamente accettato in Letteratura che questo riflesso origina da un fenomeno riflesso vago-vagale. La branca afferente di questo riflesso è rappresentata da afferenti sensitive di origine vagale che proiettano al solitarius nucleo del tratto (NTS). Fibre afferenti muscolari sensibili alla distensione dell esofago svolgono un ruolo importante nell'attivazione di questo riflesso inibitorio. Nei pazienti con acalasia, la distensione delle pareti dell esofago mediante palloncino non produce un rilasciamento dello sfintere esofageo inferiore; mentre si osserva una normale risposta contrattile, di tipo fasico (risposta eccitatoria) per distensione con palloncino delle porzioni prossimali dell esofago. Ciò suggerisce che nell acalasia l innervazione estrinseca dell'esofago è conservata, nonostante la perdita di neuroni inibitori intrinseci a livello dello sfintere esofageo inferiore. 14

15 RIFLESSO INIBITORIO LARINGO-GASTRICO La Letteratura riporta che la somministrazione di acqua nella laringe e dell'epiglottide o la stimolazione elettrica del ramo terminale centrale del nervo laringeo superiore inibisce la motilità gastrica nel ratto. La sezione dei rami cervicali del nervo vago, ma non quella del midollo spinale ai livelli T3-T4, impedisce questo riflesso inibitorio. Ciò suggerisce che la branca afferente del riflesso inibitore laringogastrico è esclusivamente vagale. La stimolazione delle afferenze laringee forse inibisce i motoneuroni vagali pregangliarinecessari per inibire la motilità gastrica. L applicazione di atropina per via sistemica blocca l inibizione della motilità gastrica indotta dalla stimolazione da infusione di acqua, suggerendo il coinvolgimento di un controllo colinergico su tale riflesso. RIFLESSO INIBITORIO ESOFAGO GASTRICO E stato dimostrato che la distensione della parete esofagea determina un rilasciamento della muscolatura della porzione prossimale dello stomaco. Questo riflesso richiede l integrità delle vie vago-vagali fra esofago, stomaco e troncoencefalo. Gran parte delle afferenze vagali dell esofago raggiungoloil nucleo del tratto solitario a livello bulbare. Tale nucleo rappresenta la stazione di raccordo per l evocazione di tale riflesso. Infatti è stato dimostrato che la lesione selettiva del nucleo del tratto solitario determina la scomparsa di tale riflesso. 15

16 RIFLESSO INIBITORIO FARINGO-ESOFAGEO In base al tipo di stimolo originano due tipi di peristalsi esofagea: primaria e secondaria. La peristalsi primaria è generalmente indotta dall atto deglutitorio, mntrela peristalsi secondaria viene avviata in risposta a stimoli esofagei locali come la distensione meccanica della parete esofagea. La peristalsi esofagea secondaria svolge un ruolo fondamentale nella pulizia dai materiali ingeriti residui e refluiti dallo stomaco. Questa funzione è particolarmente importante nel prevenire che sostanze acide o altri contenuti gastrici raggiungano le vie respiratorie. Negli esseri umani così come gli animali sperimentali, è stato dimostrato che la stimolazione meccanica del faringe, prodotta da aria o da iniezione di acqua, produce un'inibizione generale sia della peristalsi primaria e secondaria (riflesso inibitorio faringo-esofageo). CP dysmotility during the hypopharyngeal phase of swallowing ( Bolus:3ml of water) ACHALASIA Deglutizione e Respiro MUSCOLO GENERALE 2.1 5s 200µV 2.2 5s 100µV 2.3 5s 1mV 2.4 5s 10mV NUTCRACKER ESOPHAGUS T1T s 1mV GERD S ABD DIG MIN (UL) S ABD DIG MIN (UL) 4.1 5s 200µV 3.1 5s 200µV 4.2 5s 200µV s 200µV 3.3 5s 500µV 5s 500µV s 500µV 5s 500µV s 1mV 5s 1mV 16

17 Muscolatura submentale/sovraioidea Muscolo cricofaringeo Respirogramma nasale Respirogramma diaframmatico 0.2mV 1 sec. SPASMO ESOFAGEO PSEUDORITMICO IN DISTURBO PRIMARIO DELLA MOTILITA ESOFAGEA 17