Riassunto esame Fisiologia, Prof. Conti Fiorenzo, libro consigliato Fisiologia umana, Conti

Sistema nervoso enterico

È localizzato dall’esofago alla regione anale, nonché nel tratto biliare e pancreatico. Vi è una connessione tra sistema nervoso enterico e SNC/SNP. Il SNE origina da cellule della cresta neurale che colonizzano il tratto GI e continua a svilupparsi dopo la nascita.

Esso è composto da:

• Plessi gangliari: localizzati nella muscolatura del tratto GI. Abbiamo il plesso mioenterico di Auerbach e il plesso sottomucoso di Meissner. Il plesso mioenterico provvede all’innervazione e controllo della muscolatura liscia e al controllo secretomotorio della mucosa. Il plesso sottomucoso svolge un ruolo nella funzione secretoria, andando ad innervare l’epitelio ghiandolare. Il plesso sottomucoso può essere distinto in interno, versante sieroso della muscolaris mucosae, e esterno, versante luminale della muscolatura circolare.
• Plessi agangliari: localizzati a livello sottosieroso, muscolare profondo e vascolare.

Il SNE presenta cellule di supporto dette enteroglia, localizzate nei gangli e tra i fasci di fibre che li connettono. Costituiscono una barriera ematoenterica, limitando il contatto tra neuroni enterici e altre molecole.

I neuroni enterici vengono distinti in base alla classificazione di Dogiel:

• Tipo I di Dogiel: corpo cellulare allungato e ovoidale. Numerosi processi dendritici. Singolo assone esile. Innervano il muscolo e presentano elevata eccitabilità; vengono definiti di tipo S. Stimolano o inibiscono la muscolatura liscia GI.
• Tipo II di Dogiel: corpo cellulare sferoidale. 3-7 processi assonici. Percepiscono stimoli meccanici e chimici; presentano una lunga fase di ineccitabilità. Vengono definiti AH.
• Tipo III di Dogiel: corpo cellulare allungato. Numerosi dendriti, ma più piccoli rispetto al tipo I. Presenza di un lungo assone.

Classificazione funzionale dei neuroni del SNE

In base alle caratteristiche funzionali, i neuroni del SNE vengono classificati in:

• Neuroni sensoriali: rilevano stimoli meccanici e chimici che vengono trasformati in PdA e trasmessi a neuroni del SNE o del SNC. I neuroni sensoriali con il corpo cellulare nel SNE sono noti come neuroni primari afferenti intrinseci (IPAN); essi comunicano direttamente con i motoneuroni intrinseci per mezzo di interneuroni. I neuroni sensoriali con il corpo cellulare fuori dal SNE sono noti come neuroni sensoriali estrinseci; l’informazione viene trasmessa a gangli estrinseci e, per mezzo di processi centrali, al SNC. Dal SNC, l’informazione, per mezzo di interneuroni, viene trasmessa a motoneuroni. Sono stati identificati 3 tipi di neuroni sensoriali intrinseci:
  • Quelli del plesso sottomucoso → attivati da stimolazione meccanica mucosale.
  • Quelli del plesso mioenterico attivati da stimolazione chimica.
  • Altri neuroni mioenterici attivati dalla contrazione muscolare.

Un aumento della tensione muscolare GI induce l’attivazione dei neuroni sensoriali intrinseci, mentre il rilasciamento ne riduce l’attivazione.

• Interneuroni: quelli del plesso mioenterico sono localizzati nella:
  • Via ascendente (interneuroni ascendenti): ricevono input da neuroni sensoriali intrinseci e inviano input a motoneuroni. Contribuiscono al riflesso ascendente. Da un punto di vista neurochimico, contengono ACh, calretinina e neurofilamenti.
  • Via discendente (interneuroni discendenti): comprendono neuroni con proiezioni aborali molto lunghe. Da un punto di vista neurochimico distinguiamo 4 classi:
    1. Neuroni che contengono serotonina (colinergici).
    2. Neuroni che contengono somatostatina (colinergici).
    3. Interneuroni che contengono VIP e/o NO (colinergici).
    4. Interneuroni che contengono ACh e NO.
• Neuroni motori enterici: a loro volta classificabili in:
  • Motoneuroni → muscolatura longitudinale e circolare. Generalmente sono di tipo S. Il loro effetto è anche mediato dalle cellule interstiziali di Cajal (CIC), le quali formano una rete di cellule non neurali. Le CIC sono come pacemaker, andando incontro a depolarizzazioni ritmiche (onde lente). I motoneuroni possono essere classificati in:
    1. Eccitatori: stimolano la contrazione muscolare e la secrezione (3/4). Liberano ACh e sostanza P. Agiscono sui recettori muscarinici o su quelli delle tachichinine.
    2. Inibitori: inibiscono la contrazione muscolare e la secrezione (1/4). Innervano la muscolatura circolare.
  • Secretomotoneuroni → regolazione processi secretivi. Localizzati nel plesso sottomucoso.
  • Vasomotori → flusso ematico splancnico. Localizzati nel plesso sottomucoso.

I neuroni secretori e vascolari sono classificabili come di tipo III di Dogiel, mentre elettrofisiologicamente sono assimilabili a neuroni di tipo S.

Meccanismi di trasmissione neuronale

I neuroni enterici sintetizzano e contengono diversi messaggeri chimici. Si definisce codice chimico la combinazione di sostanze presenti in un neurone enterico. Esso permette di identificare differenti classi funzionali di neuroni. Questo concetto è alla base della trasmissione plurichimica, per cui un neurone può liberare più di una sostanza se stimolato.

Un classico esempio è la peristalsi, risultato di una serie di riflessi che determinano la contrazione della muscolatura intestinale a monte dello stimolo e il rilasciamento a valle dello stimolo. La distensione del lume intestinale causa la stimolazione dei neuroni sensoriali intrinseci, i quali sono in contatto con motoneuroni eccitatori e inibitori; quindi, la contrazione della muscolatura intestinale a monte è determinata dai motoneuroni eccitatori, liberando ACh e tachichinine, mentre il rilasciamento a valle è determinato dai motoneuroni inibitori, liberando NO, VIP e ATP. L’integrazione di questi fenomeni permette di far progredire il contenuto luminale.

Altri circuiti neuronali consentono il mantenimento dell’omeostasi tra assorbimento e secrezione di acqua ed elettroliti, funzioni controllate da neuroni motori secretori.

Gran parte dei recettori presenti nel SNE appartengono alla famiglia di recettori di membrana a 7 domini che si legano a proteine G (GPCR). Le risposte mediate da questi recettori sono regolate da:

• Desensitizzazione: diminuzione della risposta cellulare allo stimolo. Meccanismo di protezione contro la sovrastimolazione.
• Risensitizzazione: riacquisire la capacità di rispondere allo stimolo.

Possono essere attivati anche recettori associati a canali ionici o alle tirosinchinasi. Importante gruppo di recettori identificato nel SNE è quello per i cannabinoidi (CB₁ e CB₂), importanti nella mediazione di funzioni come motilità e secrezione.

Importante funzione del sistema GI è la trasmissione chemiosensoriale di informazioni sul contenuto luminale. Vengono inviate informazioni al SNE e al SNC per indurre una risposta appropriata. Vi sono dei circuiti tra neuroni sensoriali intrinseci del SNE e estrinseci vagali e spinali che inducono riflessi che alterano la motilità, la secrezione e flusso ematico, facilitando digestione e assorbimento. Esempio sono i recettori per il dolce e l’amaro (T1R e T2R). Essi sono localizzati nella mucosa GI e permettono di discriminare i vari componenti all’interno del lume, inducendo una risposta.

Attivazione T1R e T2R → [Ca²⁺] → Liberazione sostanze modulatrici:

• Digestione.
• Assorbimento.
• Meccanismi di difesa.

Motilità del sistema gastrointestinale

La motilità comporta contrazione muscolare. La muscolatura del tratto GI è striata nel tratto superiore fino allo sfintere esofageo superiore, divenendo poi liscia nelle restanti parti del tratto GI. A livello della muscolatura liscia sono associate le CIC con funzione pacemaker. La muscolatura liscia presenta un’eterogeneità nella contrazione, alternando contrazioni fasiche a contrazioni toniche. Il SNE coopera con il SNC per l’organizzazione dell’attività motoria. La contrazione muscolare garantisce lo sminuzzamento e il mescolamento con i secreti GI del contenuto luminale, mentre il rilasciamento muscolare garantisce la sua progressione aborale.

Onde elettriche lente

Le CIC generano le onde elettriche lente, alla base dell'attività contrattile spontanea. Le CIC formano un sincizio funzionale con le fibre muscolari lisce. Il superamento di un valore soglia da parte dell'onda elettrica lenta genera l'apertura dei canali del Ca²⁺ di tipo L. Vi è la genesi di uno o più PdA con conseguente contrazione delle fibre muscolari. La contrazione muscolare è possibile quando vi è un'onda elettrica lenta che si associa all'inattivazione dei neuroni inibitori del SNE. Questi ultimi sono in costante stato di attività, ma vengono inibiti da interneuroni dei circuiti di controllo del SNE. A livello degli sfinteri, i neuroni inibitori sono normalmente inattivi.

La genesi delle onde lente prevede 4 fasi:

1. Aumento di Ca²⁺ in alcune CIC attraverso un canale regolato da IP3.
2. L'aumento di calcio attiva, a livello mitocondriale, un trasportatore del calcio. Ciò ne determina una riduzione citosolica.
3. La riduzione di calcio citosolico genera una conduttanza non selettiva con corrente entrante che depolarizza la membrana.
4. La depolarizzazione si propaga a CIC adiacenti generando l'apertura dei canali del calcio e attivazione delle cellule pacemaker, con un meccanismo di liberazione di calcio indotto da calcio (CICR).

La frequenza delle onde lente varia lungo il tratto GI:

• Stomaco → 3 onde al minuto.
• Tenue → la frequenza diminuisce dal duodeno all'ileo. Nel duodeno ci sono 18 onde al minuto, mentre nell'ileo ci sono 8 onde al minuto. Questo gradiente favorisce lo spostamento aborale del contenuto.
• Crasso → la frequenza aumenta dal cieco al sigma. Nel cieco ci sono 6 onde al minuto, mentre nel sigma ci sono 12 onde al minuto.

Innervazione estrinseca

Le efferenze simpatiche e parasimpatiche modulano l'ampiezza e la frequenza delle onde lente.

• Efferenze parasimpatiche: hanno origine craniale (nervo vago) e sacrale (S2-S4). Il vago innerva esofago inferiore, stomaco, tenue e crasso prossimale; il tratto sacrale innerva il crasso distale, il retto e il canale anale. Il neurotrasmettitore è ACh. L'aumento dell'attività parasimpatica ha azione eccitatoria, aumentando contrazione e secrezione.
• Efferenze simpatiche: originano dal midollo toracico e lombare superiore. Fanno sinapsi a livello dei gangli prevertebrali celiaco, mesenterico superiore e inferiore. Il neurotrasmettitore è la noradrenalina.

Funzioni motorie

Comprendono:

• Propulsione: spostamento aborale del contenuto luminale a una velocità che assicura la digestione e l’assorbimento delle varie sostanze.
• Triturazione: sminuzzamento del materiale ingerito per rendere non traumatica la progressione lungo il tratto GI. La triturazione aumenta anche la superficie di contatto degli enzimi digestivi.
• Rimescolamento: il materiale luminale viene mescolato con i succhi digestivi; inoltre, i prodotti della digestione entrano in contatto con la mucosa.
• Serbatoio: funzione tipica di stomaco e crasso.

Per peristalsi si intende la propulsione regolata del materiale luminale lungo il tratto GI. Durante questo fenomeno è possibile distinguere due segmenti:

• Segmento recettivo: posizionato a valle del contenuto luminale. Contrazione delle fibre longitudinali e rilasciamento delle fibre circolari. All’accorciamento dell’asse longitudinale si associa l’espansione del lume. Il segmento recettivo si prepara ad accogliere il contenuto luminale.
• Segmento propulsivo: posizionato a monte del contenuto luminale. Contrazione delle fibre circolari e rilasciamento delle fibre longitudinali. Spinge il contenuto verso il segmento recettivo.

Il riflesso peristaltico deriva da connessioni sinaptiche tra neuroni sensoriali intrinseci, interneuroni e neuroni motori. La propulsione peristaltica può avvenire in entrambe le direzioni, orale e aborale. Durante il riflesso del vomito, si assiste a una retroperistalsi a livello del digiuno intermedio che si propaga fino allo stomaco. Il vomito è innescato dalla stimolazione di recettori (faringe, stomaco, duodeno, sistema vestibolare) che inviano informazioni al bulbo spinale.

Per ileo fisiologico si intende una condizione caratterizzata da assenza di attività motoria a livello intestinale. L’assenza dell’attività contrattile è programmata dal SNE. Il prolungarsi dell’assenza di attività motoria, per anomala inattivazione dei circuiti sinaptici (aumento attività motoneuroni inibitori), trasforma l’ileo fisiologico in ileo paralitico.

Masticazione e deglutizione

Nel cavo orale gli alimenti vengono triturati e mescolati con la saliva; vi è la formazione del bolo alimentare. La masticazione è un’attività volontaria, sotto il controllo delle aree motorie primarie e supplementari. L’attività masticatoria dipende da impulsi provenienti dai nervi trigemino, facciale, glossofaringeo, vago e ipoglosso.

La deglutizione prevede un’attività coordinata dei muscoli del cavo orale, della faringe e dell’esofago. Possiamo distinguere diverse fasi:

• Fase orale: spostamento del bolo alimentare nell’orofaringe, per innalzamento e retrazione della lingua contro il palato.
• Fase faringea: inibizione della respirazione. Chiusura della glottide e innalzamento della laringe. Spostamento del bolo nella faringe per contrazione peristaltica dei muscoli costrittori.
• Fase esofagea: ingresso del bolo nell’esofago.

Fase orale e faringea sono molto rapide. Il SNC controlla la