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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).
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2.1
5s 100µV
2.2
5s 1mV
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2.4
5s 1mV
2.5
T1T2
Deglutizione e Respiro MUSCOLO GENERALE
S ABD DIG MIN (UL)
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4.1
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S ABD DIG MIN (UL)
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3.4
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CP dysmotility during the hypopharyngeal phase of swallowing
( Bolus:3ml of water)
ACHALASIA
GERDNUTCRACKER ESOPHAGUS
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1 sec.
0.2mV
SPASMO ESOFAGEO PSEUDORITMICO IN DISTURBO
PRIMARIO DELLA MOTILITA’ ESOFAGEA
Muscolatura
submentale/sovraioidea
Muscolo cricofaringeo
Respirogramma nasale
Respirogramma diaframmatico