Ентеральна нервова система - словник харчування
Словник харчування: Ентерологічна нервова система
Кишково-кишкова нервова система
Майкл Шеманн, Ганновер
Ентеральна нервова система (ENS) - це внутрішня нервова мережа, розташована в стінці кишечника, яка проходить уздовж усього шлунково-кишкового тракту - від стравоходу до заднього проходу. По суті, він складається з двох гангліованих сплетень, міентеріального сплетення, яке розташоване між двома зовнішніми м’язовими шарами, та підслизового сплетення, яке лежить безпосередньо проти слизової. У великих ссавців підслизове сплетення поділяється на три сплетення. ENS містить близько 100 мільйонів нервових клітин, розташованих в гангліях. Дуже рано було визнано, що нервову систему в кишечнику не можна розглядати як дифузний парасимпатичний ганглій, а навпаки є незалежною частиною вегетативної нервової системи. Тому Ленглі ввів термін "кишкова нервова система" в 1900 році, щоб зрозуміти, що внутрішні нерви кишечника працюють незалежно від інших вегетативних нервів.
Вегетативна нервова система тепер розділена на три частини: кишкову, симпатичну та парасимпатичну нервову систему. ЕНС бере значну участь у регуляції життєво важливих функцій шлунково-кишкового тракту, таких як рухливість, секреція, місцевий кровотік (мікроциркуляція) та захисні механізми (рис. 1).
Анатомічний поділ ЕНС на міентеріальне сплетення та підслизове сплетення також має функціональний корелят. У той час як нервові клітини міентеріального сплетення в основному контролюють діяльність м’язів, нервові клітини підслизового сплетення беруть на себе контроль над різними функціями слизової оболонки, такими як секреція та всмоктування. Разом обидва сплетення впливають на приплив крові до кишечника. Міентеріальні та підслизові нервові клітини також беруть участь у взаємодії з імунною системою кишечника.
ENS може управляти ефекторами, такими як м’язи та слизова, окремо і стимулювати або пригнічувати їх активність. Крім того, ЕНС також може координувати різні заходи. Зв'язки між міентеріальним сплетенням та підслизовим сплетенням забезпечують, наприклад, B. забезпечити узгодженість секреції, кровотоку та скорочень м’язів під час руху кишкового вмісту.
Для того, щоб мати можливість самостійно регулювати різні функції, в ЕНС існують функціонально різні типи клітин. Подібно до центральної нервової системи, ЕНС має сенсорні нейрони, інтернейрони та рухові нейрони. Існування всіх цих функціонально різних нервів є абсолютно необхідним для регуляції складних процесів. ENS має ряд постійно встановлених програм (рефлекторних схем), які він може ініціювати залежно від стимулу.
Для того, щоб підтримувати зв'язок в межах ENS і забезпечувати тонко налаштований контроль ефекторних систем, кишкові нервові клітини синтезують за допомогою 25 різних передавальних речовин. Всі нейромедіатори, що існують у центральній нервовій системі, також можуть бути виявлені в ЕНС. Крім того, кожна окрема нервова клітина ЕНС може синтезувати різні передавачі. Це призведе до понад 1000 різних варіантів комбінування. Насправді, набагато менше шаблонів кодування, що свідчить про те, що встановилися лише дуже конкретні шаблони колокалізації. Наразі було визначено близько 30 популяцій, які функціонують як сенсорні нейрони, інтернейрони або моторні нейрони на основі їх специфічної колокалізації нейромедіаторів. Залежно від регіону та виду, цей нейрохімічний код корелює з функцією нервової клітини, тобто H. специфічні комбінації передавачів характерні для сенсорних нейронів, інтернейронів або збудливих або гальмівних рухових нейронів. З функціональної точки зору, мабуть, існують первинні та вторинні передавачі в межах різних комбінацій.
Всі ці синаптичні механізми передачі підтримують зв'язок в межах ENS і є основою для обробки стимулів, інтеграції та регулювання різних ефекторних систем. Дуже важливо, щоб ЕНС мав необхідну пластичність, щоб адаптуватися до змінених фізіологічних умов або реагувати на патофізіологічні зміни.
Сенсорне взаємозв’язок в ENS
Міжнейронне взаємозв’язок в ЕНС
Зв’язок між кишковими нервовими клітинами забезпечується за допомогою інтернейронів, які підтримують мільйони синаптичних зв’язків в ЕНС [S.J.H. Брукс, Нейрогастроент. & Motil. 13 (2001) 1-18]. Вони обробляють сигнали, що надходять з інших кишкових нервових клітин або з мозку, і вирішують, активувати чи гальмувати різні рефлекторні схеми. Як і в мозку, міжнейронні ланцюги є основою для вищих функцій інтегративної нервової системи. До передавачів, які використовують інтернейрони, належать ацетилхолін, речовина Р, серотонін, оксид азоту та соматостатин (рис.).
Моторизоване з'єднання в ENS
Рухові нейрони ЕНС іннервують ефекторні системи в шлунково-кишковому тракті. Розрізняють м’язові, секреторні та вазомоторні нейрони. Сигнали IPAN або інтернейронів передаються на моторні нейрони через EPSP. На додаток до ацетилхоліну, передавачами, що генерують ці EPSP, є ряд нейропептидів. Активація рухових нейронів може призвести до гальмування або збудження ефекторів, залежно від того, чи виділяють рухові нейрони гальмівні або збудливі нейромедіатори.
Найважливішим нейромедіатором рухових нейронів збудливих м'язів є ацетилхолін, який активує мускаринові рецептори на гладком'язових клітинах шлунково-кишкової стінки і надає стимулюючий рухливість ефект. Іншим передавачем, що стимулює рухливість, є речовина Р, яка в основному колокалізується ацетилхоліном у певній популяції рухових нейронів. Основними гальмівними нейромедіаторами рухових нейронів м’язів є оксид азоту (NO), вазоактивний кишковий пептид (VIP) та АТФ пептид, що активує аденілатциклазу гіпофіза (PACAP). Їх інгібуючий вплив на м’язову діяльність призводить до розслаблення кишечника. Цей тип інгібування називається інгібуванням NANC (неадренергічним, нехолінергічним, опосередкованим), оскільки ні норадреналін, ні ацетилхолін не задіяні в основному.
Більшість секреторно-рухових нейронів збудливі і завдяки своїм передавачам ацетилхоліну та ВІП посилюють секреторну активність епітелію. Деякі гальмівні секреторно-рухові нейрони вивільняють соматостатин або нейропептид Y.
Кишкові вазомоторні нейрони беруть участь у регуляції мікроциркуляції. До цього часу доведено холінергічні та VIP-ергічні вазомоторні нейрони, які розширюють судини і тим самим збільшують кровотік у кишечнику.
Структурна конструкція кишково-кишкової нервової системи, описана вище, є основою для рефлекторних ланцюгів, які можна вмикати або вимикати за необхідності.
Ентеротерапія управляє окремими ефекторними системами за допомогою рефлекторних ланцюгів. Мабуть, найважливіший і найкраще характеризуваний рефлекс - це перистальтичний рефлекс. Він відповідає за пропульсивну перистальтику і координоване проходження вмісту кишечника. Там сказано, що IPAN в ЕНС стимулюється механічними та хімічними подразниками, які, в свою чергу, ініціюють рефлекторний ланцюг, який опосередковує скорочення подразника всередину та розслаблення кругових м’язів в анальному відділі. Ця орально-аборальна послідовність забезпечується проекційною полярністю рухових нейронів. Збудливі нерви проектуються всередину, тоді як гальмівні нерви проектуються аборально. Інгібуючі або збудливі рухові нейрони або управляються безпосередньо через IPAN, або активуються через взаємопов’язані інтернейрони. Взаємозв'язки, характерні для перистальтичного рефлексу, поширюються лише на відносно невеликі відстані від декількох міліметрів до декількох сантиметрів. Кілька таких ланцюгів активуються одна за одною, щоб забезпечити скоординований транспорт на великі відстані. Досягається модуляція транспорту, щоб синаптичні контакти між окремими елементами схеми могли активуватися або гальмуватися.
Роль поздовжніх м'язів у розвитку та підтримці перистальтики ще не до кінця вивчена. Передбачається, що, принаймні в тонкому кишечнику, під час перистальтичного рефлексу поздовжні м’язи розтягуються під час скорочення кругових м’язів і стискаються під час розслаблення кругових м’язів. Це означало б, що поздовжні м’язи більш-менш пасивно пристосовуються до діяльності кругових м’язів. Однак останні висновки показують, що поздовжні м’язи не завжди взаємно пов’язані з круговими м’язами [R.J. Стівенс та ін., Природа 399 (1999) 62-66]. Дослідження іннервації м’язів шлунка показали, що поздовжні м’язи не є в першу чергу холінергічними, як в інших регіонах шлунково-кишкового тракту, а іннервуються безпосередньо гальмівними та збудливими руховими нейронами [К. Мішель та ін., Арка Пфлюгера. 440 (2000) 393-408]
У фізіологічних умовах кишечник знаходиться під гальмівним впливом, який підтримується безперервним вивільненням гальмівних передавачів, особливо NO. Це є вирішальною перевагою для процесів регулювання. Завжди присутній стримуючий тон діє як «гальмо» і зменшує ризик спазму. Крім того, збільшення активності кишечника можна досягти дуже легко, відпустивши «гальмо», не вмикаючи додаткові збудливі системи. Патологічна гіперактивність гальмуючих нервових клітин може настільки розслабити кишечник, що він стає майже атонічним. У крайніх випадках відбувається повний параліч кишечника; стан, при якому перистальтичний рефлекс вже не може спрацьовувати, оскільки механорецептори не реєструють напруги стінки навіть при розтягнутій кишці. Однак патологічна гіперактивність збудливої системи призводить до прискореного транспорту і може спричинити діарею.
Багато захворювань, симптоми яких супроводжуються функціональною обструкцією, засновані на дегенераціях нейронів різного ступеня. При генералізованій дегенерації впливають гальмівні та збудливі популяції клітин. Несправність гальмуючих нервів є більш серйозною, оскільки, як описано вище, вони підтримують фізіологічний "гальмівний ефект". Тому виникаючі розлади зазвичай можна пояснити відсутністю гальмівного тонусу. Такі захворювання, як ахалазія, стеноз сфінктера або хвороба Гіршпрунга можуть бути спричинені місцевим агангліозом. Гіпогангліоз призводить до псевдообструкції кишечника або клубової кишки і є причиною дисфункції при хворобі Шагаса або цитомегаловірусні інфекції. Цукровий діабет також пов'язаний з дисфункцією кишково-кишкової схеми, що особливо відображається на гастропарезі (уповільнення спорожнення шлунка).
Аналогічно перистальтичному рефлексу, рефлекси також постулюються при регуляції функцій слизової оболонки, але їх взаємозв'язок досі не з'ясований до кінця. Відомо, що ацетилхолін і VIP мають просекреторну дію і є основними передавачами збудливих секреторно-рухових нейронів. Нейропептид Y та соматостатин вивільняються інгібуючими секреторно-моторними нейронами та пригнічують секрецію. Активація секреторно-моторних нейронів відбувається за допомогою різних механізмів, заснованих на двонаправлених взаємодіях між кишково-кишковою нервовою системою та клітинами епітелію, власними клітинами пластинки або гормонами. Клітини Lamina propria відіграють певну роль, особливо у запальних процесах, активуючи секреторно-рухові нейрони, вивільняючи гістамін та простагландини. В епітеліальних клітинах роль відіграють клітини ентерохромафіну, які після активації вивільняють серотонін і гуанілін.
Нейро-імунні взаємодії в кишечнику
Патофізіологія кишкової нервової системи
Багато розладів у шлунково-кишковому тракті пов’язані із збоями в роботі ЕНС або навіть причинно пов’язані з ними. Це стосується запальних, структурних та функціональних захворювань [Р.К. Гоял та І. Хірано, N. Engl. J. Med. 334 (1996) 1106-1115]. Зміни ЕНС при різних захворюваннях варіюються від дегенеративних змін до змін експресії передавача певних популяцій клітин ЕНС. Цікаво, що типові зміни мозку, які відбуваються при багатьох розладах ЦНС, також можуть бути виявлені в ЕНС. Порушення роботи дофамінергічних нервових клітин у пацієнтів з Паркінсоном також можна продемонструвати в ЕНС.
Взаємодія між центральною нервовою системою (ЦНС) та ЕНС
Кишкова нервова система: Рис. 1. ENS впливає на різні функції шлунково-кишкового тракту. Кишкова нервова система
Кишкова нервова система: Рис. 2. Взаємозв’язки та передавальна апаратура сенсорних нервових клітин, інтернейронів та рухових нейронів у кишково-кишковій нервовій системі. Ах = ацетилхолін; SP = речовина P; 5-HT = серотонін; SOM = соматостатин; АТФ = аденозинтрифосфат; NO = оксид азоту; VIP = вазоактивний кишковий пептид; PACAP = активація аденилатциклази гіпофіза; NPY = нейропептид Y. Кишкова нервова система
