Fyziologické aspekty žalúdočnej motility - EMCB
Október VNÚTORNÁ MEDICÍNA EMC
Autor: Ana Claudia Georgescu *
* Dr. Ana Claudia Georgescu, primárka vo vnútornom lekárstve, univerzitná asistentka, Medical Clinic II, U.M.F. - Craiova, krajská pohotovostná klinická nemocnica, Craiova.
Charakteristika hladkých svalov žalúdka
Na rozdiel od tenkého čreva a pažeráka majú vlákna žalúdočných svalov špeciálnu anatomickú orientáciu prispôsobenú potrebám disperzie potravy a evakuácie žalúdka. Pozdĺžna vrstva je umiestnená bezprostredne podserosu, je prominentná v distálnych 2/3 žalúdka, pozdĺž malej a veľkej krivky. Pokračuje to pozdĺžnou svalovou vrstvou dvanástnika, ale časť vlákien tejto pozdĺžnej vrstvy končí na úrovni pylorického zvierača. Kruhová vrstva, ktorá sa nachádza pod pozdĺžnou vrstvou, existuje vo všetkých žalúdočných oblastiach, ale nie je súvislá ako homologická vrstva v dvanástniku, pričom je z nej izolovaná pásikom spojivového tkaniva umiestneným na pyloru. Šikmá vrstva je najhlbšia, nachádza sa submukózne a nachádza sa pozdĺž malého zakrivenia v blízkosti srdca, je kontinuálna v gastroezofageálnom spojení a zdá sa, že sa podieľa na špecifických motorických činnostiach pažerákového zvierača.
Vlákna hladkého svalstva v žalúdku sú podobné vláknam v črevnom trakte a majú spontánnu elektrickú a kontraktilnú aktivitu. Sú vybavené pumpou Na +, ktorá udržuje negatívny membránový potenciál, ale ktorej hodnota sa líši v závislosti od fyziologicky odlišných oblastí. Kontrakcia vlákna hladkého svalstva, indukovaná nervovo alebo hormonálne, je iniciovaná prítokom Ca2 + a komunikácia medzi vláknami žalúdočného svalu je uskutočňovaná membránovými štruktúrami typu nexus, ktoré predstavujú dráhy s nízkym odporom, určené na prepravu elektrickej záťaže a druhých poslov podľa hmotnosti. nízka molekulová hmotnosť.
Funkčne je žalúdok rozdelený do 3 oblastí: proximálna časť (srdce, dolná a horná končatina žalúdočného tela), distálna časť (dolná a dolná polovica tela) a pylorus.
Motorické funkcie týchto segmentov sú výsledkom neuromuskulárnych interakcií na úrovni týchto odlišných fyziologických oblastí, ako aj regulácie typu spätnej väzby na úrovni tenkého čreva. Proximálny žalúdok (fundus, cardia a proximálna časť tela) generuje tonickú kontrakciu a distálna časť žalúdka má fázickú motorickú aktivitu.
Proximálny žalúdok má úlohu v regulácii vyprázdňovania žalúdka, vrátane ubytovania pri skladovaní potravy, regulácie intragastrického tlaku, tonického pohonu chymy do distálneho žalúdka.
Pokojový potenciál vlákien hladkého svalstva má klesajúci gradient od -48 mV v proximálnom žalúdku do -71 mV v distálnom žalúdku. Vlákna hladkého svalstva v proximálnom žalúdku nevykazujú pravidelné, rytmické výkyvy tohto potenciálu. Elektrický prah je okolo 50 mV v celom žalúdku, takže v bazálnych podmienkach je proximálny žalúdok v stave kontinuálnej čiastočnej kontrakcie. Tento tón môže byť modulovaný nervovými alebo hormonálnymi mechanizmami. Drobné zmeny ako depolarizácia alebo hyperpolarizácia tento tón výrazne menia.
Proximálny žalúdok má 2 odlišné kontrakčné vzory. Trvalé kontrakcie trvajúce 6 minút a veľkosť 10 až 25 cm H20 teda predstavujú 80% motorickej aktivity proximálneho žalúdka a sú zodpovedné za stanovenie intragastrického tlaku v bazálnych podmienkach a za stimuláciu. Tieto pomalé zmeny v žalúdočnom tonuse nemožno určiť štandardnou manometriou, ale barostatickou technikou. Nad pomalými zmenami sú superponovateľné rýchle kontrakcie s trvaním 15 palcov a veľkosťou 15 cm H2O. Niektoré štúdie preukázali kontrakcie trvajúce 30 ".
Základnou charakteristikou proximálnej motorickej aktivity je udržiavanie stabilných intragastrických tlakov po konzumácii potravy. Žalúdok je schopný pojať 2 litre tekutiny so zvýšením tlaku o menej ako 10 mmHg. Tieto vlastnosti proximálnej motorickej aktivity sú riadené 2 nervovými reflexmi: receptívnou relaxáciou a akomodáciou žalúdka.
Receptívna relaxácia spočíva v znížení proximálneho žalúdočného tonusu po prehltnutí. Preprava bolusu prehltnutého v žalúdku nie je jediná, ktorá určuje receptívnu relaxáciu. Tento reflex je vyvolaný „suchým“ prehltnutím alebo mechanickou stimuláciou hltanu a pažeráka. Vykonáva sa v priebehu nasledujúcich 10 sekúnd po prehltnutí, čo naznačuje, že je sprostredkovaná nervovo, podporená zrušením refluxu po vagotómii.
Gastrické ubytovanie je to reakcia na stimuláciu mechanoreceptorov a na rozdiel od receptívnej relaxácie sa nespustí stimuláciou hltana a pažeráka, čo umožňuje žalúdku udržiavať stabilný intragastrický tlak pre širokú škálu objemov po požití potravy. Rovnako ako receptívna relaxácia, aj sprostredkovanie ubytovania je sprostredkované vagovagálnym reflexným oblúkom, čo vysvetľuje skutočnosť, že po vagotómii so znížením rozťažnosti žalúdka dochádza k zvýšeniu intragastrického tlaku.
NEUROUMORÁLNA KONTROLA MOTILITY | II
Preukázané účinkami vagotómie na motorickú funkciu proximálneho žalúdka, vonkajšia inervácia hrá regulačnú úlohu pri udržiavaní tonicity fundickej oblasti a proximálnej časti žalúdočného tela. Elektrická aktivita nízkoprahových vagových vlákien zvyšuje tonus fundusu, zatiaľ čo stimulácia vysokoprahových vlákien uvoľňuje proximálny žalúdok. Sympatická inervácia tiež moduluje činnosť žalúdka, splanhnicektómia zvyšuje intragastrický tlak.
Rad neuromorálnych mediátorov mení motorickú aktivitu; cholecystokinín, sekretín, VIP, gastrín, somatostatín, dopamín, glukagón a bombesín tak relaxujú proximálny žalúdok, zatiaľ čo motilín a TRH zvyšujú intrafundický tlak.
REFLEXNÁ MODULÁCIA MOTILITY | II
Nervové aj hormonálne mechanizmy sa podieľajú na reflexnej kontrole proximálnej motorickej aktivity a zasahujú do iných oblastí gastrointestinálneho traktu.
Roztiahnutie balónika v dvanástniku alebo hrubom čreve znižuje fundický tonus. Tento enterogastrický reflex sprostredkovaný neadrenergickými a necholinergnými látkami je čiastočne zmenený vagotómiou alebo rezom splanchnického nervu a je obidvomi úplne blokovaný. Ďalšie enterogastrické reflexy, ako je intraduodenálna perfúzia kyseliny chlorovodíkovej, bielkovín alebo tukov, sú čiastočne alebo úplne sprostredkované neadrenergnými, necholinergnými vagovými cestami.
Distálny žalúdok má elektrické vlastnosti a kontrakcie odlišné od proximálneho žalúdka, vrátane rytmických oscilácií membránového potenciálu a ďalších, prevládania fázy v porovnaní s tonikom motorickej aktivity. Tieto vlastnosti umožňujú titráciu pevných potravín a reguláciu ich evakuácie zo žalúdka.
RYTMICKÁ ELEKTRICKÁ ČINNOSŤ
Vlákna hladkého svalstva v distálnom žalúdku majú pokojový membránový potenciál -71 mV. Nad tým je rytmická depolarizácia, nazývaná akčný potenciál alebo pomalá žalúdočná vlna, ktorá spočíva v rýchlej depolarizácii, po ktorej nasleduje predĺžená plató. Aj keď oscilácie membránového potenciálu môžu byť generované spontánne vo svalových vláknach, bunky umiestnené pozdĺž krivky v mieste spojenia medzi proximálnym a distálnym žalúdkom fungujú ako kardiostimulátory a generujú vysokofrekvenčné oscilácie. Presné umiestnenie kardiostimulátora nie je dobre známe, predpokladá sa však, že sa nachádza na rozhraní medzi pozdĺžnou a kruhovou vrstvou. Cajal bunky nemajú presne stanovenú úlohu pri vytváraní potenciálu žalúdočných vlákien. Aj keď je tvorba žalúdočného potenciálu myogénnou charakteristikou, nervové zmeny môžu destabilizovať rytmicitu pomalých vĺn.
Šírenie akčného potenciálu sa uskutočňuje pozdĺžne aj obvodovo, bez toho, aby žalúdok mal špeciálne spôsoby šírenia impulzu. Rýchlosť pomalých vĺn sa zvyšuje z 0,5 cm/s v žalúdočnom tele na 4 cm/s v oblasti antra.
Potenciálny „stimulátor“ nemá dostatočné amplitúdy na vyvolanie výraznej kontrakcie distálneho žalúdka. Kontraktilné agonisty zvyšujú amplitúdu pomalých vĺn a môžu indukovať depolarizáciu; na rozdiel od toho môžu relaxačné látky znižovať amplitúdu plató a jej trvanie.
Potenciálny „stimulátor“ je zodpovedný za určenie maximálnej frekvencie kontrakcie. Frekvencia kontrakcií v distálnom žalúdku je 3 cykly/min. Afázická kontrakcia v antrálnej oblasti presahuje 100 mmHg, keď sa meria manometrom. V prítomnosti kontroly cez myenterický plexus a prostredníctvom vonkajšej inervácie alebo cirkulujúcich hormónov má distálny žalúdok charakteristické motorické vzorce.
Migrujúci motorický komplex (MMC) je stereotypný vzorec v interdigestívnych obdobiach, ktorý pomáha vyčistiť žalúdok od zvyškov potravy. Po obede sú MMC nahradené motorickými vzorcami rôznej intenzity, ktoré sa označujú ako potravinové vzorce.
Migrujúci motorický komplex (MMC) čistí žalúdok a tenké črevo od nestrávených častíc potravy, hlienu a epiteliálnych buniek. U ľudí pozostáva MMC z 3 odlišných fáz s celkovým trvaním medzi 84 a 112 minútami. Fáza I je perióda žalúdočnej motoriky, ktorá zaberá asi 40-60% vlnovej dĺžky. Fáza II predstavuje 20 - 30% dĺžky cyklu a je obdobím rastu, ale nepravidelných kontrakcií. Fáza III trvá 5 - 10 minút s rytmickými intenzívnymi kontrakciami, ktoré sa objavujú v žalúdočnom tele a šíria sa do pyloru. Komplexy fázy III môžu byť tiež iniciované ektopicky, v proximálnom dvanástniku, distálnom dvanástniku alebo jejune. Podľa niektorých autorov existuje aj fáza IV, ktorá umožňuje prechod medzi fázou III a fázou I.
Pohonné charakteristiky závisia od fázy motorického komplexu migrantov: vo fáze III sú kontrakcie vysoko propagačné; vo fáze II sa potraviny hlavne miešajú a kvapaliny sa vo fáze III evakuujú rýchlejšie v porovnaní s fázami I a II. Neuromorálna regulácia MMC je zložitá a nie je úplne známa, rezanie vagálnych a splanchnických vlákien neprerušuje fázu III. Vagotómia však dočasne ruší fázu III, čím eliminuje postihnutie nervov pri rýchlej motorickej aktivite. Adrenergická blokáda neobnovuje činnosť, čo ukazuje, že nie je zapojená. Fáza II je znížená alebo zrušená bilaterálnou vagotómiou, čo naznačuje, že rôzne fázy majú samostatné nervové riadiace dráhy.
Nástup fázy III koreluje so zvýšeným motilínom. Motilina je fyziologický mediátor fázy III, čo dokazujú protilátky proti motilíne, ktoré po injekcii túto fázu zrušia. Atropín znižuje kontraktilnú povahu motilínu. Fyziologický stimul na vylučovanie motilínu nie je známy, ale elektrická stimulácia nervu vagus zvyšuje jeho uvoľnenie. Pri riadení aktivity MMC môžu hrať úlohu ďalšie modulátory. Naxolón, receptor pre opoidného antagonistu, predlžuje trvanie MMC zo 103 na 219 minút so znížením sérového motilínu. Biliárna sekrécia je spojená s maximom plazmy motilínu.
Motorická strava sa objaví 5-10 minút po kŕmení a pretrváva tak dlho, kým jedlo zostáva v žalúdku. Manometrickým hodnotením pozostáva z nepravidelných kontrakcií podobných fáze II MMC. Vytvorený medzigastrický tlak je premenlivý a môže presiahnuť 60 cm H20. Fluoroskopické štúdie preukázali, že postprandiálna motilita poháňa potravu do distálnej oblasti po jej návrate do proximálneho žalúdka, čo podporuje miešanie potravy. Amplitúda fázových kontrakcií závisí ako od konzistencie, tak od zloženia prijatej potravy. Antrálne kontrakcie sú po podaní tuhých častíc oveľa intenzívnejšie ako u homogenizovaných. Nervové aj hormonálne faktory ovplyvňujú postprandiálnu motilitu, hoci presní mediátori nie sú známi.
NEUROUMORÁLNA KONTROLA MOTILITY | II
Aj keď ich fyziologická úloha nie je dobre definovaná, nervové dráhy, neurotransmitery a hormóny majú silnú úlohu v motility distálneho žalúdka. Stimulácia eferentných vagálnych vlákien na krátkych dráhach zvyšuje pohyblivosť, zatiaľ čo na dlhých dráhach klesá, pravdepodobne uvoľňovaním VIP. NO bol navrhnutý ako mediátor, ktorý má relaxačnú úlohu pre hladké svalstvo distálneho žalúdka; jeho fyziologická úloha však nie je dobre známa. Gastrín, CCK, bombesín, tiež zvyšujú motilitu žalúdka; na rozdiel od toho sekretín, somatostatín, glukagón, GIP, GRH, TRH, neurotenzín a prostaglandín E2 inhibujú antrálnu motilitu.
REGULÁCIA REFLEXU MOTILITY | II
Existencia reflexov hrá dôležitú úlohu pri evakuácii žalúdka prostredníctvom excitačných alebo inhibičných účinkov na antrum. Zásadný inhibičný účinok sa pozoruje po distenzii žalúdočného fundusu, čo je jav blokovaný bilaterálnou vagotómiou. Tento reflex má fyziologickú úlohu v postprandiálnom období miešania potravín a ich pohonu. Duodenálna distenzia inhibuje centrálnu motorickú aktivitu; tento enteroantrálny reflex je čiastočne zrušený vagotómiou alebo splanchnektektómiou a je zrušený oboma. CCK by mohla pôsobiť ako sprostredkovateľ pre tento enteroantrálny reflex.
Pylorus je špecializovaná oblasť, ktorá sa nachádza medzi antrom a duodenálnou žiarovkou a slúži na reguláciu evakuácie žalúdočného obsahu do dvanástnika. Táto činnosť sa dosahuje pomocou špecializovaných štruktúr.
ZVLÁŠTNE CHARAKTERISTIKY PILORICKÉHO REGIÓNU
1. Pylorus sa skladá z 2 obvodových vrstiev, ktoré splývajú do zlepenca (torus) umiestneného pozdĺž malého oblúka. Prvá vrstva je tenšia, zatiaľ čo druhá predstavuje pravý zvierač, ktorý obsahuje aj vlákna z antrálnej oblasti. Táto distálna časť je elektricky izolovaná od kruhovej vrstvy duodenálnej trubice.
2. Vďaka hustote spojivkových a svalových štruktúr dosahuje pylorus skutočnú štruktúru, ktorá bráni prechodu veľkých častíc zo žalúdka do dvanástnika, a to aj pri absencii jeho fyziologických kontrakcií, zvýraznených existenciou bujnej sliznice.
3. Existencia histologických štruktúr zaisťuje odlišné elektrické vlastnosti pyloru v porovnaní so zvyškom žalúdka; križovatky, ktoré vzájomne spájajú hladké vlákna, sú vzácnejšie ako spojenia v ante.
4. Rytmický potenciál (pacester) na úrovni pyloru má rovnakú frekvenciu ako ten v ante, ale ďalej sa nešíri v dvanástniku.
5. Vonkajšia a vnútorná inervácia sa líši od okolitých tkanív. Ich hustota vo vrstve kruhového svalu je 3 - 5-krát vyššia ako v ante. Vagálne vzostupné dráhy sú početnejšie ako tie, ktoré prichádzajú z dvanástnika, a hustota špecifických neurotransmiterov je vyššia ako hustota klasických regulačných dráh, čo je charakteristická vlastnosť pyloru. Nájdených je teda veľa neurónov, ktoré obsahujú VIP, látku P, neuropeptid Y, encefalín.
Vďaka svojej nízkej roztiahnuteľnosti má pylorus pokojový tlak asi 100 mmHg a má prerušované spontánne kontrakcie. U ľudí sa pylorický sval uvoľňuje v reakcii na elektrickú stimuláciu. Ošetrením tetrodotoxínom (nervovým toxínom) sa zhoršuje motorická kontrakcia fázy, čo naznačuje, že ide o vlastnosť samotného vlákna hladkého svalstva a že inervácia má inhibičnú úlohu.
Existuje charakteristické vzory pohyblivosti na úrovni pyloru.
Reflexná regulácia pylorickej pohyblivosti je modulovaná stimulmi z tenkého čreva. Aminokyseliny, tuky, hypertonická glukóza a kyselina chlorovodíková v dvanástniku znižujú transpylorický prietok jeho uzavretím. Dráhy, ktoré sprostredkúvajú stimuláciu pylorických reflexov, sú nervové aj humorálne. Nervové dráhy nie sú blokované vagotómiou, čo je pravdepodobne neverbálna cholinergná kontrola. Zdá sa, že enterpylorický reflex vychádzajúci z duodenálnych chemoreceptorov hrá zásadnú úlohu v reflexnej modulácii motility; antagonista serotonínu, 5HT3 (zacoprid) znižuje motorickú reakciu pyloru, čo naznačuje, že serotonergické nervy môžu hrať úlohu v jeho motilite. CCK, opioidy a ďalšie látky môžu interferovať s pylorickým reflexom. V pylorických vetvách vagusu teda existujú enkefalínergické dráhy a použitie antagonistov oxidu dusíka blokuje inhibíciu motility vyvolanú vagovou alebo antrálnou stimuláciou. Látky ako VIP, PGE, serotonín (relaxanciá) a CCK, sekretín a histamín (stimulanty) nemajú preukázané účinky.
De Beus A, Fabri TL - sekrécia žalúdočnej kyseliny. Model Biophisics J, 65: 362, 1993.
Feldman M., Scharschmidt, Sleisenger MH: Sleiswnger & Fordtran’s Gastrointestinal and Liver Disease, zv. 1, WB Saunders Co., 1998.
Lanas AI, Anderson JW, Uemura N - Účinky cholinergnej, histaminergnej a pepptidergickej stimulácie na sekréciu pepsinogénu izolovanými ľudskými peptickými bunkami. Scand J Gastroenterol, 29: 678, 1994.
Yamada T - Textbook of Gastroenterology, zv. 1, JB Lippincott Co., 1999.