Trzewia otrzymują podwójne unerwienie czuciowe. Większość trzewnych włókien czuciowych kończy się w rdzeniu kręgowym, ale włókna czuciowe zawarte w nerwach błędnym i miednicznym, które kończą się odpowiednio w pniu mózgu i rdzeniu kręgowym lędźwiowo-krzyżowym, również unerwiają te same narządy trzewne. Rycina 1 ilustruje ten unikalny schemat unerwienia przewodu pokarmowego, klasycznie określany jako współczulny i przywspółczulny, ale bardziej właściwie oznaczany przez nazwę nerwu (na przykład nerw podżołądkowy, nerw miedniczny).
Przedstawienie trzewnego unerwienia czuciowego przewodu pokarmowego. Po lewej stronie przedstawiono unerwienie czuciowe, które anatomicznie istnieje w powiązaniu ze współczulnym układem nerwowym. Te rdzeniowe włókna czuciowe trzewne przechodzą zarówno przez zwoje przedkręgowe (CG, zwoje trzewne, IMG, zwoje krezkowe dolne, SMG, zwoje krezkowe górne), jak i zwoje kręgowe w drodze do rdzenia kręgowego. Po prawej stronie przedstawiono unerwienie nerwu miednicznego i błędnego odpowiednio do rdzenia kręgowego krzyżowego i pnia mózgu. (Zmodyfikowano na podstawie Sengupta i Gebhart.1)
Trzewne aksony czuciowe to prawie wyłącznie cienko mielinizowane włókna Aδ i niemielinizowane włókna C. Aktywność w większości trzewnych neuronów czuciowych, czy to w wagalnych włóknach dośrodkowych, czy w rdzeniowych włóknach dośrodkowych, nie dociera do świadomości. Na przykład, istnieje regularne wejście do centralnego układu nerwowego z chemoreceptorów żołądka i wątroby, baroreceptorów aorty, itp., które nie są postrzegane.
Zdrowotne unerwienie przewodu pokarmowego obejmuje wszystkie warstwy trzewi (błona śluzowa, mięśnie i błona surowicza), a receptory trzewne wykazują chemoczułość, termoczułość i mechanoczułość. Receptory trzewne mają charakter polimodalny (tzn. reagują na wiele modalności stymulacji). Ciała komórkowe trzewnych neuronów dośrodkowych, podobnie jak ciała komórkowe somatycznych neuronów dośrodkowych, znajdują się w zwojach korzeni grzbietowych (z wyjątkiem zwojów węzłowych, które zawierają ciała komórkowe neuronów czuciowych błędnych). Jednakże droga trzewnych neuronów dośrodkowych do rdzenia kręgowego zazwyczaj obejmuje przejście przez lub w pobliżu zwojów przedkręgowych (gdzie mogą one oddawać aksony boczne, aby wpływać na ciała komórek zwojów autonomicznych i, odpowiednio, na funkcje wydzielnicze i ruchowe) oraz zwojów przykręgowych (patrz ryc. 1).
W przeciwieństwie do włókien dośrodkowych pochodzących ze struktur somatycznych, liczbę trzewnych włókien dośrodkowych rdzenia kręgowego szacuje się na mniej niż 10% całkowitego dopływu trzewnego ze wszystkich źródeł. Pewna kompensacja tego względnego niedoboru trzewnych włókien dośrodkowych jest zapewniona przez znacznie większe rostrokaudalne wewnątrzrdzeniowe rozprzestrzenienie trzewnych zakończeń włókien dośrodkowych. Stwierdzono, że trzewne włókna C mają o wiele więcej końcowych zgrubień (sugerujących synapsy) i obszarów końcowych, a także wykazują rostrokaudalne rozmieszczenie w kilku segmentach rdzenia kręgowego.
Doświadczalnie, rozciąganie balonu jest najbardziej wiarygodnym bodźcem dla pustych narządów trzewnych i jest najszerzej stosowanym bodźcem zarówno w doświadczeniach na ludziach, jak i na zwierzętach.2 W związku z tym, wiemy najwięcej o właściwościach odpowiedzi mechanowrażliwych trzewnych włókien dośrodkowych, zwykle tych unerwiających warstwę mięśniową. Wydrążone trzewia są unerwione przez dwie populacje mechanowrażliwych włókien dośrodkowych: większa grupa (70-80%) włókien ma niski próg odpowiedzi, a mniejsza grupa (20-30%) włókien dośrodkowych ma wysoki próg odpowiedzi (na przykład >30 mm Hg ciśnienia dystalnego) (ryc. 2).
Mechanosensytywne włókna czuciowe nerwu miednicznego, które unerwiają pęcherz moczowy lub dystalną część okrężnicy mają niskie (<5 mm Hg) lub wysokie (>30 mm Hg) progi odpowiedzi na dystocję. Zarówno włókna czuciowe o niskim (LT), jak i wysokim (HT) progu kodują ciśnienie rozpierające daleko w zakresie szkodliwym (>40 mm Hg). (Zmodyfikowane z Sengupta i Gebhart.3)
Mechanoreceptory trzewne, które mają niski próg odpowiedzi (na przykład <5 mm Hg) odpowiadają w zakresie fizjologicznym. Co ciekawe, jak pokazano na ryc. 2, te włókna dośrodkowe reagują również na ciśnienie rozciągające w zakresie szkodliwym (>30 mm Hg) i dość dobrze kodują intensywność bodźca. Należy również zauważyć, że wielkość odpowiedzi w zakresie szkodliwym jest zwykle większa niż wielkość odpowiedzi włókien wysokoprogowych przy tym samym ciśnieniu rozciągającym. Mechanoreceptory trzewne, które mają wysoki próg odpowiedzi, nie zaczynają reagować do momentu, gdy ciśnienie rozpierające jest na poziomie lub przekracza ciśnienie, które prawdopodobnie jest szkodliwe.
Jak zmieniają się odpowiedzi trzewnych włókien czuciowych w odpowiedzi na zapalenie trzewi? Jak to zwykle bywa, obserwacje kliniczne doprowadziły do zmian w sposobie traktowania bólu trzewnego. W 1973 r. Ritchie4 udokumentował, że pacjenci z zespołem jelita drażliwego (IBS) zgłaszali ból przy mniejszej objętości balonowego rozszerzania okrężnicy niż osoby zdrowe (ryc. 3).
Ilustracja obecności hiperalgezji trzewnej u pacjentów z zespołem jelita drażliwego (IBS). (Zmodyfikowano na podstawie Ritchie.5)
Jak pokazano na ilustracji, mniej niż 10% osób zdrowych zgłaszało ból przy objętości wypieracza około 60 ml, podczas gdy ponad 50% pacjentów z IBS zgłaszało ból przy tej samej objętości wypieracza. To przesunięcie w lewo w funkcji psychofizycznej u pacjentów z IBS sugeruje obecność hiperalgezji w IBS. Jakościowo podobne wyniki zostały następnie potwierdzone przez innych i rozszerzone na inne puste trzewia u pacjentów z innymi tzw. czynnościowymi zaburzeniami jelitowymi (niesercowy ból w klatce piersiowej, dyspepsja nie wrzodowa i IBS). W związku z tym uważa się, że zmienione odczucia (wzdęcia, dyskomfort i ból brzucha) towarzyszące tym zaburzeniom czynnościowym stanowią hiperalgezję trzewną.6 Jeśli ta hipoteza jest poprawna, to trzewne włókna dośrodkowe powinny wykazywać sensytyzację, a neurony rdzeniowe, na których się kończą, powinny ulegać zmianie pobudliwości, co stanowi mechanizmy odpowiednio hiperalgezji pierwotnej i wtórnej (patrz dyskusja w Mayer i Gebhart6).
Wykazano, że doświadczalne zapalenie narządów wewnętrznych uwrażliwia odpowiedzi mechanoczułych trzewnych włókien czuciowych i budzi tzw. nieme włókna dośrodkowe. Przez uwrażliwienie rozumie się wzrost wielkości odpowiedzi na bodźce dystrakcyjne, czasami związany z obniżeniem progu odpowiedzi i/lub wzrostem aktywności spontanicznej. To znaczy, pobudliwość neuronu czuciowego jest zwiększona, jak zilustrowano (ryc. 4) dla wysokoprogowego mechanowrażliwego włókna nerwu miednicznego unerwiającego okrężnicę szczura.
Wewnętrzne włókna czuciowe uwrażliwiają się na eksperymentalne zapalenie narządów. W tym przykładzie, odpowiedzi wysokoprogowego włókna czuciowego nerwu miednicznego są pokazane przed (kontrola) i 30 minut po wewnątrzjelitowym podaniu 2,5% kwasu octowego (stan zapalny). Należy zauważyć, że wielkość odpowiedzi na odkształcenie (na dole) wzrasta po zapaleniu i że próg odpowiedzi zmniejsza się od około 30 do 10 mm Hg.
W tym przykładzie próg odpowiedzi zmniejsza się od 30 do 10 mm Hg, a wielkość odpowiedzi wzrasta dla wszystkich ciśnień odkształcających. To włókno czuciowe nie miało spontanicznej aktywności, a stan zapalny nie wywołał żadnej zmiany w aktywności spoczynkowej. Inną konsekwencją zapalenia trzewi jest obudzenie się tzw. cichych nocyceptorów, które są w rzeczywistości mechanicznie niewrażliwymi włóknami aferentnymi, które nabywają wrażliwość na mechanikę po zapaleniu trzewi. Takie ciche lub uśpione aferenty są obecne we wszystkich badanych tkankach (w tym w ludzkiej skórze), normalnie nie reagują na ostrą, szkodliwą stymulację i uważa się, że stanowią uzupełnienie zapory aferentnej odbieranej przez ośrodkowy układ nerwowy, gdy tkanka jest uszkodzona. Przykład cichego włókna dośrodkowego unerwiającego okrężnicę szczura jest zilustrowany powyżej. Włókno to nie reagowało ani na wysokiej intensywności dystensję jelita grubego (CRD), ani na dystensję pęcherza moczowego, głównych narządów unerwianych przez nerw miedniczny. Po śródwięzadłowym podaniu oleju musztardowego, czynnika pobudzającego włókno C, włókno stało się aktywne i wrażliwe na bodźce mechaniczne (ryc. 5).
Przykład niewrażliwego mechanicznie (niemego) włókna czuciowego nerwu miednicznego. Przed wewnątrzkolonijnym podaniem oleju musztardowego pobudzającego włókno C, włókno to nie reagowało na 100 mm Hg dystocji okrężnicy (CRD) (nie pokazano). Po leczeniu olejem musztardowym, włókno zaczęło się rozładowywać i nabyło wrażliwość na CRD. (Zmodyfikowane z Sengupta i Gebhart.1)
- ↵
- Johnson LR
- Sengupta JN,
- Gebhart GF
(1994) Gastrointestinal afferent fibers and sensation. in Physiology of the gastrointestinal tract. ed Johnson LR (Raven Press, New York), pp 483-519.
- ↵
- Ness TJ,
- Gebhart GF
(1990) Visceral pain: a review of experimental studies. Pain 41:167-234.
- Gebhart GF
- Sengupta JN,
- Gebhart GF
(1995) Mechanosensitive afferent fibers in the gastrointestinal and lower urinary tracts. in Visceral pain. Progress in Pain Research and Management, vol. 5. ed Gebhart GF (IASP Press, Seattle), pp 75-98.
- Ritchie J
(1973) Pain from distension of the pelvic colon by inflating a balloon in the irritable colon syndrome. Gut 14:125-132.
- Read N
- Ritchie J
(1985) Mechanisms of pain in the irritable bowel syndrome. in Irritable bowel syndrome. ed Read N (Grune and Stratton, New York), pp 163-171.
- Mayer EA,
- Gebhart GF
(1994) Basic and clinical aspects of visceral hyperalgesia. Gastroenterology 107:271-293.