Физиология глотания

Пищевод — простой полый орган, всегда остающийся пустым, несмотря на прием пищи и рефлюкс. В процесс продвижения пищи до пищевода вовлекаются ротовая полость, глотка и гортань, при этом попадание пищи в воздухоносные пути невозможно (рис. 2-1). Стенки верхних отделов глотки имеют три группы конст­рикторных мышц — верхнюю, среднюю и нижнюю. Данные констрикторы совмес­тно с мышцами гортани предназначены для поднятия гортани от входа в пищевод, при этом мышцы средней и нижней части глотки сокращаются в заднепереднем направлении. Эти мышцы имеют плотную иннервацию, аналогичную по степени плотности иннервации окологлазных мышц (отношение нервных волокон к мы­шечным составляет от 1 : 2 до 1 : 6), что обеспечивает исключительно хорошую ре­гуляцию. Центральный контроль и рефлекторная активация нейронов определяет последовательность мышечных сокращений и акт глотания.

Глотание — нейромышечная реакция с произвольным и непроизвольным ком­понентом (рис. 2-2). В среднем человек глотает 600 раз в сутки (200 раз во время еды, 50 раз во время сна, 350 раз в остальное время), преимущественно бессозна­тельно. Наличие жидкой или твердой пищи в ротовой полости очень важно для процесса глотания, поскольку трудно глотать при совершенно пустой ротовой по­лости. Процесс глотания можно разделить на две фазы: ротовую и глоточную. Ро­товая фаза преимущественно произвольная. Полость рта закрывается спереди гу­бами, по центру языка формируется пищевой комок, и далее происходит его про­талкивание назад до твердого неба. При этом в процессе глотания язык обеспечива­ет до 80 % энергии, требуемой для транспорта пищевого комка до пищевода. С зад­ней поверхности языка пищевым комком запускается рефлекторный ответ глотки и последующие движения являются преимущественно непроизвольными. Рефлек

Рис.2-1. Анатомия глотки. Глотка условно делится на три сегмента. (1) Носоглотка, которая не явля­ется частью пищеварительного тракта. М. levator veli palatini и m. tensor veli palatini закрывают глотку для предотвращения регургитации при глотании. (2) Верхняя часть глотки, где начинается пищевари­тельный и респираторный тракт. Ее основное предназначение — смещение глотки вверх и вперед. (3) Нижняя часть глотки наиболее важна в проталкивании пищевого комка и для движения его через верхний пищеводный сфинктер (rn. cricopharyngeus и m. constrictor pharyngeus inferior). (По: Yamada Т., Alpers D. H., Ovvyang С., Powell D. W., Silverstein F. E., eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995: 160.)

торный ответ глотки состоит из 5 фаз и происходит в течение 1 с. Первая фаза — закрытие носоглотки в результате сокращения мягкого неба. Это предотвращает попадание комка в носовую полость и способствует его эффективному продвиже­нию в нижние отделы глотки. Вторая фаза — передневерхнее смещение гортани, что предупреждает аспирацию. Чтобы и далее исключить попадание пищи в гор­тань, последняя закрывается надгортанником, истинными и ложными голосовыми связками, образуя форму закрытой чаши (третья фаза). Расслабление верхнего пи­щеводного сфинктера происходит после закрытия и смещения гортани и составля­ет четвертую фазу. Верхний сфинктер пищевода состоит из нижнего участка m. constrictor pharyngeus inferior и m. cricopharyngeus. Эти мышцы постоянно со­кращены за счет непрерывной нервной стимуляции. Прекращение нейрональной активности вызывает снижение мышечного тонуса на 90 % вследствие прекраще­ния нейрональной импульсации (10 % мышечного тонуса составляет базальный мы­шечный тонус). Последней фазой глотания является стимуляция сокращения глотки с последующим пассажем комка в открытый пищевод. Сфинктер прежде всего со­кращается в переднезаднем направлении и образует щелеобразную конфигурацию

Рис.2-2. Координация групп мышц. Мышцы груп­пы А необходимы для защи­ты носоглотки от ретроград­ного пассажа пищевого ком­ка. Мышцы группы В сме­щают гортань вверх от пути прохождения пищевого комка, в то время как груп­пы мышцС, D и Е участву­ют в смещении гортани впе­ред. Эти мышцы являются основными в процессе от­крытия В ПС. Проталкива­ние пищевого комка произ­водится в основном языком, с небольшим участием мышц нижнего отдела глот­ки. (По: YamadaT., А1pers D. H., Owyang С., Роwell D. W., Silverstein F. Е., eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Phila­delphia:.!. B. Lippincott, 1995:123.)

в форме "С" вокруг перстневидного хряща гортани. Тонус верхнего пищеводного сфинктера (ВПС) снижается во время сна и в этот период поддерживается только базальным мышечным тонусом, чтобы сфинктер находился в закрытом состоянии. Однако ВПС моментально реагирует на дыхание, фонацию, положение головы, ра­стяжение, стимуляцию и напряжение, что защищает пищевод и воздухоносные пути.

Все стадии глотания зависят от характера пищевого комка. Для твердого пи­щевого комка требуется большее открытие ВПС и более сильное сокращение глот­ки. Для жидкой пищи — меньшее открытие ВПС и меньшая степень сокращения глотки. Кроме того, от размера и консистенции пищевого комка зависит продол­жительность открытия ВПС. Для прохождения большого и твердого комка необ­ходимо большее время открытия. Закрытие сфинктера совпадает с распростране­нием сокращения по глотке, и тонус ВПС после глотка больше, чем его базальный тонус, что предотвращает ретроградный пассаж комка. Ретроградный выход газов (отрыжка) запускает расслабление ВПС растяжением тела пищевода, и продол­жительность расслабления соответствует времени полного прохождения газов. Рас­тяжение пищевода газом или баллоном вызывает расслабление ВПС, аналогичное естественному при отрыжке.

Пищевод представляет собой 20—22-сантиметровую мышечную трубку, стен­ки которой состоят из гладкой и поперечнополосатой мускулатуры: проксималь­ный отдел пищевода (5 %) состоит только из поперечнополосатой мускулатуры, в то время как средний его участок (35—40 %) содержит оба типа мышц; 50—60 % пищевода — дистальная часть, включая нижний пищеводный сфинктер (НПС), имеет только гладкую мускулатуру. В отличие от других отделов желудочно-ки­шечного тракта, пищевод не имеет серозной оболочки. Внешняя иннервация пи­щевода осуществляется через блуждающий нерв. Тела мотонейронов для попереч­нополосатой мускулатуры пищевода находятся в n. ambiguus, в то время как тела нейронов, иннервирующих гладкую мускулатуру, находятся в задних двигатель­ных ядрах n. vagus. Эти нейроны связаны с собственными нервными сплетениями пищевода, находящимися между продольным и циркулярным мышечными слоя­ми. Данные сплетения более многочисленны в отделах пищевода с гладкой муску­латурой, чем с поперечнополосатой, но в целом их меньше в пищеводе, чем в дру­гих отделах желудочно-кишечного тракта. Нервные сплетения в подслизистом слое (сплетение Мейснера) в пищеводе почти не встречаются.

Перистальтика пищевода возникает сразу после того, как сокращение, начина­ющееся с глотки, пройдет через ВПС. Средняя скорость перистальтики — 2—4 см/с. Первичная перистальтика стимулируется глотанием, в то время как вто­ричная — запускается растяжением пищевода дистальнее области растяжения. Пе­ристальтика в отсутствии внешней иннервации называется автономной, предпола­гая тем самым, что она может инициироваться только на интрамуральном уровне.

Другая особенность механизма перистальтики — способность угнетаться при глотании. Второй глоток полностью угнетает прохождение первого, если начина­ется до того, как первый глоток проходит часть пищевода, имеющую поперечнопо­лосатую мускулатуру. Если первый глоток достигает дистальных отделов пищево­да в момент второго глотка, то перистальтика первого глотка угнетается только частично. Короткие повторные глотательные движения вызывают полное угнете­ние пищевода с расслаблением НПС. Нормальная перистальтика возможна лишь при медленных глотках и полном освобождении пищевода от предыдущего пище­вого комка.

Механику перистальтики можно наблюдать в виде четких волн при бариевом исследовании пищевода. Продвижение бария по пищеводу происходит со скорос­тью, соответствующей манометрически измеренной скорости сокращения. Давле­ние в пищеводе, необходимое для его эффективного опустошения, повышается по мере приближения комка к дистальному отделу пищевода. Кроме того, для эффек­тивного прохождения твердого пищевого комка необходимо более высокое давле­ние. И хотя жидкости в дистальных отделах пищевода проходят преимущественно под действием силы тяжести, для нормального пассажа любого пищевого комка требуется интактная перистальтическая функция.

Физиологические механизмы контроля за сокращением поперечнополосатой мускулатуры пищевода осуществляются главным образом возбуждающим действи­ем блуждающего нерва; последовательная иннервация стимулирует нормальный процесс перистальтики (рис. 2-3). Экспериментальные исследования, в которых использовалась перерезка блуждающего нерва и реанастомоз дистального сегмен­та нерва с эфферентными нервами поперечнополосатой мускулатуры, показали последовательные спайк-разряды во время перистальтики поперечнополосатых отделов мышц пищевода. При прохождении через пищевод большого или твердого пищевого комка афферентные волокна, идущие от пищевода, повышают активность блуждающего нерва. Эти данные подтверждают, что поперечнополосатый мышеч­ный слой пищевода управляется центральными нервными структурами аналогич­но мускулатуре верхних отделов глотки.

Перистальтика гладкой мускулатуры пищевода отличается от перистальтики поперечнополосатой за счет различий в иннервации для каждой группы мышц. В основном поперечнополосатые мышцы иннервируются блуждающим нервом без участия регуляции интрамуральными сплетениями. Регуляция сокращения попе­речнополосатых мышц берет начало в центральных структурах нервной системы. Хотя центральный механизм присутствует и в регуляции гладких мышц, полная центральная денервация не прекращает перистальтику. Вагусная регуляция явля­ется важной для изменения реакции через чувствительные окончания, вызывая более сильные перистальтические волны, если пищевой комок большой или плот

Рис.2-3. Поперечнополосатые мышцы пищевода имеют регулируемую центральными отделами не­рвной системы последовательность сокращений от проксимального отдела к дистальному. Этот цент­ральный ответ хорошо виден, когда вагусная стимуляция без учета центральной нервной системы вы­зывает одновременное сокращение всей поперечнополосатой мускулатуры пищевода. После прекра­щения вагусной стимуляции, гладкая мускулатура начинает перистальтировать. Эти данные говорят о начальном угнетении интрамуральных нейронов вагусным влиянием, за чем следует перистальтика, стимулированная либо нервами, либо мышцами, активность которых отсрочена. (По: Yamada Т., Alpers D. H., Owyang С., Powell D. W., Silverstein F. E., eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia:

J. B. Lippincott, 1995: 129.)

ный. Вторичная перистальтика вызывается растяжением пищевода и регулирует­ся с помощью афферентной регуляции через блуждающий нерв, поэтому при его перерезке этот вид перистальтики нарушается.

Внутренний контроль перистальтики гладкой мускулатуры осуществляется разветвленной интрамуральной сетью. Участие интрамуральной сети в регуляции перистальтики подтверждается тем, что после перерезки блуждающего нерва пе­ристальтика сохраняется. Эта сеть содержит как возбуждающие, так и угнетающие нейроны. Возбуждающие нейроны стимулируют сокращение продольных и цир­кулярных мышечных слоев через холинергические М2-рецепторы. Ингибирующие нейроны преимущественно локализуются в циркулярном мышечном слое и угне­тают сокращение через нехолинергические и неадренергические нейротранс­миттеры. Основными тормозными нейротрансмиттерами считаются вазоактивный интестинальный пептид и оксид азота. Холинергическая стимуляция возбуждаю­щих нейронов происходит через никотиновые рецепторы, в то время как нехоли­нергическое и неадренергическое возбуждение может осуществляться через нико­тиновые и мускариновые (m1 ) рецепторы. Оба типа нейронов иннервируют тело пищевода и нижний эзофагальный сфинктер. Более тонкие механизмы, ответственные за перистальтику пищевода, до сих пор неизвестны. Выявлено, что электричес­кая стимуляция пищевода вызывает вначале угнетение всей мускулатуры пищево­да с последующим выраженным сокращением, напоминающим перистальтическую волну, после прекращения стимуляции. Перистальтика вызывается последователь­ной деполяризацией интрамуральных нейронов, распространяющейся вниз по пи­щеводу. Перистальтика пищевода, вызванная электрической стимуляцией, не иден­тична физиологической перистальтике, инициированной глотанием. При элект­рической стимуляции отсутствует обязательная центральная регуляция гладкой мускулатуры пищевода через блуждающий нерв, которая вызывает последователь­ное сокращение мускулатуры пищевода от проксимального отдела к дистальному.

Исходя из современных, знаний, можно предположить, что перистальтика пищевода регулируется преимущественно нейронально, поскольку эксперимантально выявлено, что воздействие тетродотоксином (ингибитор активности нейронов) нарушает перистальтику, кроме того, перистальтика начинается сверху вниз неза­висимо от того, в какой части пищевода она возникла. Предполагается также воз­можная роль миогенной активности в пищеводе, независимой от нервной стиму­ляции, поскольку в мышечных препаратах, "денервированных" с помощью тетродотоксина, отмечались медленные мышечные сокращения, напоминающие спон­танную перистальтику. Однако высокочастотные стимулы, к которым восприим­чива только мышечная ткань пищевода, вызывают распространение мышечных сокращений как вверх, так и вниз. Поэтому собственная мышечная активность пи­щевода не соответствует перистальтике, стимулированной, например, глотанием. Эти собственные свойства мышц зависят от мембранного потенциала покоя, кон­центрации ионов калия и проницаемости клеточной мембраны для ионов кальция. Очевидно, что спонтанная перистальтика, стимулированная глотанием, зависит как от центральной, так и от интрамуральной нервной регуляции; в свою очередь по­следняя модулируется собственным миогенным тонусом. Как и нервная регуля­ция, миогенная активность способствует более длительному мышечному сокращению гладкой мускулатуры от проксимальных к дистальным отделам пищевода.

Нижний пищеводный сфинктер (НПС) является главным барьером между кислым содержимым желудка и просветом пищевода (преимущественно щелоч­ным). Хотя раньше предполагалось, что НПС является в основном не функцио­нальным, а анатомическим барьером, недавние исследования выявили наличие толстого мышечного кольца, которое направлено косо вверх от малой к большой кривизне желудка. Средняя длина этого кольца составляет 31 мм. Оно соответ­ствует зоне пищевода, в которой давление, измеренное манометрически, достигает максимальных значений. Кроме того, в нижний физиологический барьер пищево­да входит часть правой ножки диафрагмы. Доказано, что сокращение правой нож­ки диафрагмы — главный механизм поддержки тонуса НПС при повышении дав­ления в брюшной полости, что предотвращает обратный рефлюкс.

НПС является сегментом тонически сокращенных гладких мышц в дисталь­ном отделе пищевода длиной 3—4 см. У здоровых людей в состоянии покоя тонус НПС составляет 10—30 мм рт. ст. Минимальное давление НПС определяется пос­ле приема пищи, максимальное — ночью. Тонус НПС преимущественно миоген­ный, так как он не нарушается тетродотоксином. Поскольку тонус НПС снижается под действием атропина, можно говорить и о наличии нейрональной регуляции. Кроме того, при голодании и при приеме пищи на миогенные свойства гладких мышц НПС влияют гормоны и другие вещества.

Базальный тонус НПС угнетается при глотании, когда происходит расслабле­ние всей гладкой мускулатуры пищевода. Расслабление НПС стимулируется блуждающим нервом через преганглионарные холинергические волокна и постгангли­онарные нехолинергические и неадренергические нервные волокна. Механизмы, способствующие расслаблению НПС, идентичны тем, что угнетают всю гладкую мускулатуру пищевода. Нехолинергический и неадренергический нейротрансмит­тер, передающий этот сигнал, еще неизвестен, но предполагается, что им могут быть вазоактивный интестинальный полипептид, пептид гистидинизолейцин и оксид азота. Учитывая, что все три вещества потенциально участвуют во многих меха­низмах, действие каждого из них или их сочетанное действие может быть очень важным. Роль диафрагмы в расслаблении НПС также очень важна, поскольку во время расслабления НПС волокна ножки диафрагмы не проявляют электричес­кую активность, в то время как купол диафрагмы сохраняет свой тонус. Рефлекс угнетения тонуса ножек диафрагмы исчезает при ваготомии.

Другой феномен был выявлен во время исследований механизмов гастро­эзофагального рефлюкса. Dent и соавторы установили, что гастроэзофагальный рефлюкс имеется и при нормальном базальном тонусе НПС у здоровых людей при его транзиторном расслаблении, не связанном с глотанием. У больных с эзофаги­том частота транзиторного расслабления нижнего пищеводного сфинктера, соче­тающегося с кислым рефлюксом, значительно выше, чем у здоровых людей. Пре­ходящие расслабления НПС являются главным механизмом выхода воздуха при отрыжке. Поэтому данный феномен расценивают как физиологический. Растяже­ние желудка сочетается с выраженным расслаблением НПС. Некоторые исследо­ватели рассматривают транзиторное расслабление НПС как проявление неполно­ценного акта глотания. Доминирует точка зрения, что транзиторное расслабление НПС, не связанное с глотанием, имеет важное значение для процесса выхода газов из желудка после приема пищи.