Sistemul nervos enteric - dicționar nutrițional
Enciclopedia nutriției: sistemul nervos enteric
Sistemul nervos enteric
Michael Schemann, Hanovra
Sistemul nervos enteric (ENS) este o rețea nervoasă intrinsecă situată în peretele intestinal care se întinde de-a lungul întregului tract gastrointestinal - de la esofag la anus. În esență, este format din doi plexuri ganglionari, plexul myenteric, care se află între cele două straturi musculare exterioare și plexul submucosal, care se află direct împotriva mucoasei. La mamiferele mai mari, plexul submucosal este împărțit în trei plexuri. ENS conține aproximativ 100 de milioane de celule nervoase situate în ganglioni. S-a recunoscut foarte devreme că sistemul nervos din intestin nu poate fi privit ca un ganglion parasimpatic difuz, ci mai degrabă este o parte independentă a sistemului nervos autonom. Prin urmare, Langley a introdus termenul „sistem nervos enteric” în 1900 pentru a clarifica faptul că nervii intrinseci ai intestinului funcționează independent de alți nervi autonomi.
Sistemul nervos autonom este acum împărțit în trei părți: sistemul nervos enteric, cel simpatic și cel parasimpatic. ENS este implicat în mod semnificativ în reglarea funcțiilor gastro-intestinale vitale, cum ar fi motilitatea, secreția, fluxul local de sânge (microcirculație) și mecanismele de apărare (Fig. 1).
Împărțirea anatomică a ENS în plexul mienteric și plexul submucosal are, de asemenea, un corelat funcțional. În timp ce celulele nervoase ale plexului myenteric controlează în primul rând activitatea mușchilor, celulele nervoase ale plexului submucos preiau controlul diferitelor funcții mucoase, cum ar fi secreția și absorbția. Împreună, ambele plexuri afectează fluxul sanguin către intestin. Celulele nervoase mienterice și submucoase participă, de asemenea, la interacțiunea cu sistemul imunitar intestinal.
ENS poate controla separat efectorii, cum ar fi mușchii și mucoasa, și poate stimula sau inhiba activitatea acestora. În plus, ENS este, de asemenea, capabil să coordoneze diverse activități. Conexiunile dintre plexul mienteric și plexul submucosal asigură de ex. B. asigurați-vă că secreția, fluxul sanguin și contracțiile musculare sunt coordonate între ele în timpul propulsiei conținutului intestinal.
Pentru a putea regla în mod autonom diferitele funcții, în ENS există diferite tipuri de celule funcțional. Similar sistemului nervos central, ENS are neuroni senzoriali, interneuroni și neuroni motori. Existența tuturor acestor nervi funcțional diferiți este absolut necesară pentru reglarea proceselor complexe. ENS are un număr de programe instalate permanent (circuite reflexe) pe care le poate iniția în funcție de stimul.
Pentru a menține comunicarea în cadrul ENS și pentru a permite controlul fin reglat al sistemelor efectoare, celulele nervoase enterice sintetizează prin intermediul a 25 de substanțe emițătoare diferite. Toți neurotransmițătorii care există în sistemul nervos central ar putea fi, de asemenea, detectați în ENS. Mai mult, fiecare celulă nervoasă individuală a ENS poate sintetiza emițători diferiți. Acest lucru ar duce la peste 1.000 de opțiuni diferite de combinație. De fapt, cu toate acestea, există mult mai puține modele de codificare, ceea ce sugerează că s-au stabilit doar modele de co-localizare foarte specifice. Până în prezent, aproximativ 30 de populații care funcționează ca neuroni senzoriali, interneuroni sau neuroni motori au fost identificate pe baza colocalizării lor specifice a neurotransmițătorilor. În funcție de regiune și specie, acest cod neurochimic se corelează cu funcția celulei nervoase, i. H. combinațiile specifice de emițătoare sunt caracteristice neuronilor senzoriali, interneuronii sau neuronilor motori excitatori sau inhibitori. Din punct de vedere funcțional, există probabil emițătoare primare și secundare în cadrul diferitelor combinații.
Toate aceste mecanisme de transmisie sinaptică mențin comunicarea în cadrul ENS și stau la baza procesării stimulilor, integrării și reglării diferitelor sisteme efectoare. Este crucial ca ENS să aibă plasticitatea necesară pentru a se adapta condițiilor fiziologice modificate sau pentru a reacționa la schimbările fiziopatologice.
Interconectarea senzorială în ENS
Interconectarea interneuronală în ENS
Comunicarea între celulele nervoase enterice este asigurată de interneuroni care mențin milioane de conexiuni sinaptice în ENS [S.J.H. Brookes, Neurogastroent. & Motil. 13 (2001) 1-18]. Procesează semnale care provin din alte celule nervoase enterice sau din creier și decid dacă să activeze sau să inhibe diferitele circuite reflexe. Ca și în creier, circuitele interneuronale stau la baza funcțiilor superioare ale unui sistem nervos integrativ. Transmițătorii utilizați de interneuroni includ acetilcolina, substanța P, serotonina, oxidul azotic și somatostatina (Fig.).
Interconectare motorizată în ENS
Neuronii motori ai ENS inervează sistemele efectoare din tractul gastro-intestinal. Se face distincția între neuronii mușchi, secreto și vaso. Semnalele IPAN sau interneuronii sunt transmise neuronilor motori prin EPSP. În plus față de acetilcolină, emițătorii care generează aceste EPSP sunt o serie de neuropeptide. Activarea neuronilor motori poate duce la inhibarea sau excitarea efectorilor, în funcție de faptul că neuronii motori eliberează neurotransmițători inhibitori sau excitatori.
Cel mai important neurotransmițător al neuronilor motori ai mușchilor excitatori este acetilcolina, care activează receptorii muscarinici pe celulele musculare netede ale peretelui gastro-intestinal și are un efect de stimulare a motilității. Un alt transmițător care stimulează motilitatea este substanța P, care este în mare parte colocalizată cu acetilcolină într-o anumită populație de neuroni motori. Principalii neurotransmițători inhibitori ai neuronilor motori musculari sunt oxidul nitric (NO), peptida intestinală vasoactivă (VIP) și ATP peptidă activatoare de adenilat ciclază hipofizară (PACAP). Efectul lor inhibitor asupra activității musculare duce la relaxarea intestinului. Acest tip de inhibiție se numește inhibiție NANC (mediată non-adrenergică, non-colinergică), deoarece nici noradrenalina și nici acetilcolina nu sunt implicate în primul rând.
Majoritatea neuronilor secreto-motori sunt excitatori și, prin intermediul transmițătorilor lor acetilcolină și VIP, cresc activitatea secretorie a epiteliului. Unii neuroni secreto-motori inhibitori eliberează somatostatină sau neuropeptidă Y.
Neuronii vasomotori enterici sunt implicați în reglarea microcirculației. Până în prezent s-au dovedit neuronii vasomotori colinergici și VIP-ergici, care extind vasele de sânge și cresc astfel fluxul de sânge în intestin.
Proiectarea structurală a sistemului nervos enteric descris mai sus este baza circuitelor reflexe care pot fi pornite sau oprite după cum este necesar.
Sistemul nervos enteric controlează sistemele efectoare individuale prin circuite reflexe. Probabil cel mai important și cel mai bine caracterizat reflex este reflexul peristaltic. El este responsabil de peristaltismul propulsiv și de trecerea coordonată a conținutului intestinal. Se spune că IPAN din ENS sunt stimulate de stimuli mecanici și chimici, care la rândul lor inițiază un circuit reflex care mediază o contracție a stimulului pe cale orală și o relaxare a mușchilor circulari din anal. Această secvență oral-aborală este asigurată de polaritatea de proiecție a neuronilor motori. Nervii emoționanți se proiectează pe cale orală, în timp ce nervii inhibitori se proiectează pe cale orală. Neuronii motori inhibitori sau excitați sunt fie controlați direct prin IPAN, fie activați prin interneuroni interconectați. Interconectările specifice reflexului peristaltic se extind doar pe distanțe relativ scurte de câțiva milimetri până la câțiva centimetri. Mai multe astfel de circuite sunt activate unul după altul pentru a permite transportul coordonat pe distanțe mai mari. Se realizează o modulare a transportului, astfel încât contactele sinaptice dintre elementele individuale ale circuitului să poată fi activate sau inhibate.
Rolul mușchilor longitudinali în dezvoltarea și menținerea peristaltismului nu este încă pe deplin înțeles. Se presupune că, cel puțin în intestinul subțire, în timpul reflexului peristaltic, mușchii longitudinali sunt întinși în timpul unei contracții a mușchilor circulari și comprimați în timpul unei relaxări a mușchilor circulari. Acest lucru ar însemna că mușchii longitudinali se adaptează mai mult sau mai puțin pasiv la activitatea mușchilor circulari. Cu toate acestea, descoperirile recente arată că mușchii longitudinali nu sunt întotdeauna legați reciproc de mușchii circulari [R.J. Stevens și colab., Natură 399 (1999) 62-66]. Investigațiile privind inervația mușchilor din stomac au arătat că mușchii longitudinali nu sunt în primul rând colinergici, ca în alte regiuni ale tractului gastrointestinal, ci sunt inervați direct prin inhibarea și excitarea neuronilor motori [K. Michel și colab., Arcul lui Pflüger. 440 (2000) 393-408]
În condiții fiziologice, intestinul se află sub o influență inhibitoare, care este menținută prin eliberarea continuă a transmițătorilor inhibitori, în special NO. Acesta este un avantaj decisiv pentru procesele de reglementare. Un ton inhibitor care este întotdeauna prezent acționează ca o „frână” și reduce riscul unui spasm. În plus, o creștere a activității intestinului poate fi realizată foarte ușor prin eliberarea „frânei” fără a fi nevoie să porniți sisteme de excitare suplimentare. Hiperactivitatea patologică a celulelor nervoase inhibitoare poate relaxa intestinul atât de mult încât devine aproape atonică. În cazuri extreme, apare paralizia completă a intestinului; o stare în care reflexul peristaltic nu mai poate fi declanșat, deoarece mecanoreceptorii nu înregistrează tensiunea peretelui chiar și atunci când intestinul este întins. Hiperactivitatea patologică a sistemului excitator, pe de altă parte, duce la un transport accelerat și poate provoca diaree.
Multe boli, ale căror simptome sunt însoțite de obstrucție funcțională, se bazează pe degenerări neuronale de grade diferite. În degenerescența generalizată, populațiile de celule inhibitoare și excitante sunt afectate. Eșecul nervilor inhibitori este mai grav deoarece, așa cum s-a descris mai sus, acestea mențin „efectul de frânare” fiziologic. Prin urmare, tulburările rezultate pot fi explicate de obicei prin lipsa tonusului inhibitor. Boli precum acalazia, stenoza sfincterului sau boala Hirschsprung pot fi cauzate de aganglionoză locală. Hipoganglionoză duce la pseudo-obstrucție intestinală sau ileus și este cauza disfuncției în boala Chagas sau infecții cu citomegalovirus. Diabetul zaharat este, de asemenea, asociat cu disfuncția circuitelor enterice, care se reflectă în special în gastropareză (încetinirea golirii gastrice).
Analog cu reflexul peristaltic, reflexele sunt postulate și în reglarea funcțiilor mucoasei, dar interconectările lor nu au fost încă pe deplin elucidate. Se știe că acetilcolina și VIP au un efect pro-secretor și sunt principalii transmițătorii neuronilor secreto-motori interesanți. Neuropeptida Y și somatostatina sunt eliberate de neuronii secreto-motori inhibitori și inhibă secreția. Activarea neuronilor secreto-motori are loc prin diferite mecanisme bazate pe interacțiuni bidirecționale între sistemul nervos enteric și celulele epiteliale, celulele lamina propria sau hormonii. Celulele laminei proprii joacă un rol în procesele inflamatorii în special, deoarece activează neuronii secretomotori prin eliberarea de histamină și prostaglandine. În celulele epiteliale, celulele enterocromafinei joacă un rol deosebit de important, care eliberează serotonină și guanilină după activare.
Interacțiuni neuro-imune în intestin
Fiziopatologia sistemului nervos enteric
Multe afecțiuni ale tractului gastro-intestinal sunt asociate cu disfuncționalități ale ENS sau sunt chiar legate cauzal de acestea. Acest lucru se aplică bolilor inflamatorii, structurale și funcționale [R.K. Goyal și I. Hirano, N. Engl. J. Med. 334 (1996) 1106-1115]. Modificările ENS în diferite boli variază de la modificări degenerative la modificări ale expresiei transmițătorului anumitor populații de celule din ENS. Interesant este faptul că modificările tipice ale creierului care apar în multe tulburări ale SNC pot fi detectate și în ENS. Funcționarea defectuoasă a celulelor nervoase dopaminergice la pacienții cu Parkinson poate fi demonstrată și în ENS.
Interacțiuni între sistemul nervos central (SNC) și ENS
Sistemul nervos enteric: Fig. 1. ENS influențează diferite funcții gastro-intestinale. Sistemul nervos enteric
Sistemul nervos enteric: Fig. 2. Interconectări și echipamente emițătoare de celule nervoase senzoriale, interneuroni și neuroni motori din sistemul nervos enteric. Ach = acetilcolină; SP = substanța P; 5-HT = serotonină; SOM = somatostatină; ATP = trifosfat de adenozină; NO = monoxid de azot; VIP = peptidă intestinală vasoactivă; PACAP = activarea adenilat ciclazei hipofizare; NPY = neuropeptidă Y. Sistemul nervos enteric
