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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 pregangliari nel

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

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Zona di

transizione

fra m. striata

e liscia

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Inizio della peristalsi

esofagea alla fine delle

deglutizioni rapide

ripetute

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Long-latency fibers

Short-latency fibers

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

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La risposta della

muscolatura esofagea ad

innervazione colinergica

è dipendente dalla

frequenza di

stimolazione

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Esophageal peristalsis

William G. Paterson

GI Motility online (2006)

doi:10.1038/gimo13

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.)

Evidence of dual innervation of esophageal

peristalsis.

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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

(ipertono dell’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

intraesofagea in seguito a reflusso gastroesofageo ( aspetti

mostrati anche sperimentalmente).

Anche se reflussi acidi e non acidi inducono entrambi una

contrazione dello SES, un pH endoluminale inferiore a 4

sembra aumentare maggiormente la risposta contrattile del

SES.

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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 esofago-

glottico 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: distenzioni diffuse della parete

esofagea indotte da insufflazione di aria, o distenzioni focali, 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.

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RIFLESSI ECCITATORI DA STIMOLO LARINGEO

Riflesso adduttorio vago-vagale laringeo

La simolazione diretta 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 anziani tale 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.

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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

restistenza meccanica 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.

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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 pH endoluminale inferiore 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.

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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 intrafaringea di

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.

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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 laringo-

gastrico è esclusivamente vagale. La stimolazione delle afferenze

laringee forse inibisce i motoneuroni vagali pregangliari necessari 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 raggiungolo il 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.

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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, mntre la

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).

5s 200µV

2.1

5s 100µV

2.2

5s 1mV

2.3

5s 10mV

2.4

5s 1mV

2.5

T1T2

Deglutizione e Respiro MUSCOLO GENERALE

S ABD DIG MIN (UL)

5s 200µV

4.1

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4.2

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4.3

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4.4

5s 1mV

4.5

S ABD DIG MIN (UL)

5s 200µV

3.1

5s 200µV

3.2

5s 500µV

3.3

5s 500µV

3.4

5s 1mV

3.5

CP dysmotility during the hypopharyngeal phase of swallowing

( Bolus:3ml of water)

ACHALASIA

GERDNUTCRACKER ESOPHAGUS

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17

1 sec.

0.2mV

SPASMO ESOFAGEO PSEUDORITMICO IN DISTURBO

PRIMARIO DELLA MOTILITA’ ESOFAGEA

Muscolatura

submentale/sovraioidea

Muscolo cricofaringeo

Respirogramma nasale

Respirogramma diaframmatico