Parte 1

Motilidad gastrointestinal

Capítulo 1.1.      Estructura muscular y nerviosa del aparato digestivo Capítulo 1.2.      Control nervioso y hormonal del tubo digestivo Capítulo 1.3.      Función sensitiva del tubo digestivo

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Capítulo 1.1

Estructura muscular y nerviosa del aparato digestivo A. Álvarez Sánchez y M. Díaz-Rubio

El estudio de la motilidad gastrointestinal, tanto fisiológica como patológica, requiere un acercamiento global a la morfología del tubo digestivo. Lejos de comportarse como una “vía de paso”, el tubo digestivo posee funciones específicas. Dado que éste es una estructura muscular básicamente en toda su longitud, es necesario un estudio detallado de las características y de la disposición de la estructura muscular a lo largo del mismo. Esta disposición, si bien mantiene una estructura básica, tiene diferentes connotaciones en cada segmento del tubo digestivo. El conocimiento de dichas características especiales permitirá una mejor comprensión de los trastornos motores digestivos. ◨  D  isposición histológica general del tubo digestivo

El tracto gastrointestinal embrionario es un tubo epitelial procedente casi exclusivamente del endodermo que termina en dos fondos de saco, caudal y craneal de origen ectodérmico, que posteriormente formarán la cavidad bucal y la anal. A partir de la pared epitelial del esbozo embrionario se formará la mucosa, con capacidad secretora y de absorción, junto a diversos tipos glandulares. El mesodermo origina las diferentes paredes del tubo digestivo, incluidas las de revestimiento seroso del mismo y el tejido de sostén vascularizado.

mientras que la externa es longitudinal. La función de la muscularis mucosae está en relación con la facilitación de los movimientos localizados de la mucosa. La capa submucosa está constituida por tejido conectivo laxo y elástico en cuyo interior están plexos sanguíneos y de fibras nerviosas (plexo de Meissner). Su función principal es la de unir la mucosa con la capa muscular. La capa muscular está formada por dos capas de fibras ­musculares lisas. La capa más interna tiene una disposición circular y posee mayor anchura que la externa, que a su vez tiene una disposición longitudinal. Esta estructura muscular es la responsable de la mayor parte de la propulsión del contenido digestivo a lo largo del tracto gastrointestinal. La serosa o adventicia, formada por tejido mesotelial, se funde con el tejido conectivo de las estructuras adyacentes o mantenido libre en suspensión por los mesenterios.

Al nacimiento, la pared del tubo digestivo está constituida por cuatro capas fundamentales: mucosa, submucosa, muscular y serosa. La mucosa presenta a su vez tres capas claramente diferenciadas: epitelio, lámina propia –tejido conectivo de soporte– y muscularis mucosae. Esta última es su capa más externa y habitualmente está formada por dos grupos finos de fibras musculares lisas intercaladas por tejido conectivo en cantidad variable (Fig. 1). La capa interna de este músculo es circular,

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Figura 1.  Detalle de la pared intestinal (segunda porción duodenal), en la que se aprecian: muscularis mucosae (mm), capa circular (C) y capa longitudinal (L) (tinción con hematoxilina-eosina. Preparación cortesía de I. Carrión. Servicio de Anatomía Patológica. Hospital Clínico San Carlos. Madrid).

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Trastornos Motores del Aparato Digestivo

◨  Esófago

◮  Músculo estriado

El esófago es un tubo muscular de aproximadamente 25 cm de longitud, casi recto, en la mayor parte de su trayecto, salvo los 2 a 4 cm distales de localización intratorácica. Sus funciones son básicamente mecánicas: permitir el paso del bolo alimenticio al estómago.

La musculatura estriada faríngea y la esofágica superior son una excepción a la constante general sobre la voluntariedad de la contracción en el músculo estriado. Ya que la inervación del músculo esofágico es a partir principalmente de fibras parasimpáticas vagales (sistema nervioso autónomo), la deglución es en parte un acto involuntario reflejo. Se inicia de forma voluntaria con la musculatura estriada de la cavidad oral y se continúa de forma involuntaria a pesar del predominio de músculo estriado en la zona faríngea y esofágica superior. El esfínter esofágico superior mantiene una contracción tónica, demostrada manométricamente por una zona de alta presión de 2 a 4,5 cm aproximadamente2. Correlacionando datos radiológicos, esta zona de alta presión es producida por el músculo cricofaríngeo junto a la porción caudal del constrictor inferior de la faringe y por las fibras circulares del cuerpo superior del esófago3. El músculo estriado esofágico comienza en la parte más distal del músculo cricofaríngeo. Existen dos capas: una externa orientada longitudinalmente y otra más delgada e interna de orientación circular (Fig. 2). Este menor grosor a la altura de la capa circular en comparación con la longitudinal es un dato característico de la estructura muscular esofágica que no coincide con el resto del tubo digestivo. Los haces musculares de estas capas siguen un curso espiral y/u oblicuo4, 5. Fibras musculares de orientación longitudinal y con origen en la zona posterolateral del músculo cricofaríngeo siguen un curso oblicuo posterior y se unen a 3 cm de la región posterior del cartílago cricoides. Estas inserciones forman el triángulo de Laimer, que es un área del cuerpo esofágico desprovista en su totalidad de fibras musculares de orientación longitudinal. Microscópicamente (Fig. 3), la musculatura estriada esofágica consta de fibras de gran diámetro en el esófago alto y más pequeñas en su porción distal5. La célula muscular estriada es alargada y multinucleada. Existe abundante tejido conjuntivo de soporte que permite también la unión entre las diferentes fibras musculares. La mayoría de las fibras musculares estriadas son de tipo 2, es decir, de contracción rápida, siendo este dato confirmado con técnicas manométricas convencionales2.

Histológicamente (Fig. 2) presenta la disposición general de todo el tubo digestivo con algunas variaciones debidas a la función especial que posee1. Al no estar recubierto de peritoneo, en lugar de serosa propiamente dicha la capa más externa es una adventicia cuya función es la unión con las estructuras vecinas. ◨  Estructura muscular esofágica

Las especiales características de la motilidad esofágica y sus implicaciones fisiopatológicas están íntimamente relacionadas con la naturaleza de la musculatura que presenta dicho órgano en toda su longitud. La capa muscular esofágica tiene un grosor aproximado de 0,5 a 2,5 mm. La faringe, el esfínter esofágico superior y una longitud no constante del cuerpo esofágico por debajo de este último están compuestos de músculo estriado. Aproximadamente entre 2 y 4 cm del esófago superior están básicamente compuestos de musculatura estriada. Desde esa distancia hasta el esfínter esofágico inferior la capa muscular esofágica está constituida básicamente por músculo liso. Los dos tipos musculares se mezclan en una porción no constante del esófago medio.

◮  Músculo liso Figura 2.  Imagen a bajo aumento del tercio superior de esófago. C: capa circular y L: capa longitudinal (tinción con hematoxilina-eosina. Preparación cortesía de I. Carrión. Servicio de Anatomía Patológica. Hospital Clínico San Carlos. Madrid).

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Al igual que con el músculo estriado, las fibras musculares lisas se disponen en el esófago con una capa externa longitudinal y otra interna circular.

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Estructura muscular y nerviosa del aparato digestivo

Figura 3.  Detalle a mayor aumento de las fibras musculares estriadas a la altura del tercio superior del esófago (tinción con hematoxilina-eosina. Preparación cortesía de I. Carrión. Servicio de Anatomía Patológica. Hospital Clínico San Carlos. Madrid).

Asimismo siguen el mismo tipo de disposición en espiral. Los miocitos están aislados y se conectan gracias a la orientación de los haces de fibras; éstos a su vez están separados del tejido conectivo (Fig. 4). La presencia del esfínter esofágico inferior ha sido discutida durante mucho tiempo por muchos autores. El estudio clásico de Liebermann-Meffert et al.1 de la anatomía muscular del esófago demostró la presencia de un grueso anillo gastroesofágico de músculo oblicuo desde la curvatura menor hasta la mayor, con un grosor de hasta 3 cm. Este anillo coincide con la transición de los pliegues gástricos transversales con los pliegues longitudinales esofágicos.



Las fibras musculares de la capa circular interna no forman anillos pero sí brazaletes cortos semilunares transversos que se entrecruzan con otras fibras en la cara anterior y posterior de la pared esofágica. Esta descripción anatómica coincide con hallazgos manométricos y endoscópicos1, 3. Microscópicamente, el músculo liso está compuesto por células fusiformes de un solo núcleo. Las células musculares lisas están ordenadas unas con otras de forma que la porción media (más gruesa) se complementa con los extremos delgados de las células colaterales1. El sarcoplasma muscular liso es muy rico en mitocondrias, que están dispuestas, sobre todo, cerca de los polos de los núcleos. Las fibras musculares lisas son en su mayoría de contracción lenta (tipo 1)6. ◨  Estómago

A diferencia del esófago, que tiene funciones principalmente mecánicas, el estómago tiene funciones más complejas (almacenamiento y preparación del bolo alimentario para su posterior absorción intestinal), lo que condiciona unas características especiales del tejido muscular gástrico. El estómago es un órgano sacular con una capacidad de 1.500 a 2.000 cm. Está dividido en varias regiones anatómi­ cas: cardias, fundus, cuerpo, antro o porción distal y píloro o canal pilórico. Las curvaturas mayor y menor tienen más importancia que la puramente descriptiva: la primera casi carece de fijaciones con los tejidos vecinos, lo que posibilita una mayor movilidad, y la segunda es la zona de entrada de los grandes vasos y nervios al estómago. ◮  Estructura muscular gástrica

Figura 4.  Delimitación de la capa muscular en el tercio inferior del esófago. Fibras circulares (C) y fibras longitudinales (L) (tinción con hematoxilina-eosina. Preparación cortesía de I. Carrión. Servicio de Anatomía Patológica. Hospital Clínico San Carlos. Madrid).

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Durante el desarrollo embrionario las capas musculares gástricas se ordenan según la norma general de todo el aparato digestivo, es decir: musculatura circular, musculatura longitudinal y muscularis mucosae. El estómago presenta, en contraste con otros segmentos del tracto gastrointestinal, una capa de fibras musculares oblicuas6. En el momento del nacimiento, el grosor de la capa muscular gástrica varía según la región anatómica del estómago de la que se trate. Así, en la proximidad del píloro suele estar en torno a 4 mm, mientras que en la parte más alta del fundus gástrico sólo presenta 0,25-0,40 mm. Las fibras longitudinales son la continuación de las de la pared esofágica y están justo por debajo de la serosa. Están dirigidas paralelamente al eje del estómago. Forman una cubierta continua pero no uniforme. A la altura de cardias y píloro

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Trastornos Motores del Aparato Digestivo

tienen mayor grosor, pero van adelgazándose progresivamente en tanto se alejan de ambas referencias anatómicas. Por debajo de las fibras longitudinales aparecen las fibras circulares, que sí forman una capa completa y uniforme. Esta capa de fibras musculares es una continuación de la capa homónima de la pared esofágica. Las fibras aumentan en número conforme se acercan a la región pilórica para formar el esfínter pilórico, de estructura anular con proyección dentro de la cavidad7. La capa circular, debido a su uniformidad y grosor, es la más importante de toda la estructura muscular gástrica. Más internamente aparecen fibras oblicuas, que, al igual que las longitudinales, tampoco forman una capa completa en toda la cavidad gástrica. Estas fibras son más numerosas a la altura del cardias (Fig. 5) y disminuyendo progresivamente a medida que se dirigen caudalmente en bandas anchas pa­

ralelas hasta la región pilórica. Su ausencia es constante a la altura de curvatura menor1. Se ha destacado la importancia de estas fibras oblicuas cardiales como parte integral del esfínter esofágico inferior10. ◨  Intestino delgado

El intestino delgado tiene una estructura tubular de 4 a 6 m de longitud. Se divide macroscópicamente en duodeno, yeyuno e íleon. El calibre del intestino delgado disminuye distalmente de forma progresiva. El duodeno tiene una longitud aproximada de 20 a 25 cm y salvo los primeros centímetros está fijo alrededor del páncreas. Se continúa con el yeyuno para seguir con el íleon, que abarca los tres quintos distales del intestino delgado. Los tres segmentos tienen la misma estructura básica, con las cuatro capas comunes a todo el tubo digestivo, siendo la mucosa la más importante y especializada, dado que la función básica de este segmento digestivo es la absorción de los productos finales de la digestión, así como completarla. ◮  Estructura muscular del intestino delgado

La estructura muscular del intestino delgado posee una gran importancia, ya que es la responsable de mantener el relieve adecuado de la capa mucosa, la distribución fina del quimo, la propulsión y la mezcla del contenido intestinal mediante los movimientos peristálticos2. La muscularis mucosae tiene en el intestino delgado más importancia que en otros segmentos del tubo digestivo. Posee más grosor en promedio (Fig. 1) y está formada por redes de fibras elásticas con dos capas musculares: una de orientación circular y otra de orientación longitudinal8. Su contracción aumenta la altura de los pliegues de la mucosa y por ello la superficie de absorción, con lo que participa activamente en el mezclado del contenido intestinal.

Figura 5.  Sección de la pared gástrica adyacente al cardias donde se observa la aparición de fibras musculares en disposición oblicua (tinción con hemoxilina-eosina. Preparación cortesía de I. Carrión. Servicio de Anatomía Patológica. Hospital Clínico San Carlos. Madrid).

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La capa muscular intestinal está formada por una capa interna circular y otra externa longitudinal. Entre las dos hay una capa de tejido conjuntivo donde aparece el plexo mientérico. La capa longitudinal es más delgada que la circular y ésta es a su vez más fina a medida que se acerca al colon. La capa circular se dispone en forma de anillos que se superponen y al contraerse producen estrangulaciones. Éstas inician los movimientos peristálticos, coincidiendo con un acortamiento de la musculatura longitudinal. En la porción distal del íleon, la capa muscular se engrosa y forma el esfínter ileocecal, que la mayoría del tiempo perma­ nece parcialmente contraído. Anatómicamente, la válvula ileo-

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Estructura muscular y nerviosa del aparato digestivo

cecal es una hendidura de aproximadamente 1 cm de longitud y limitada por dos labios, uno superior y otro inferior, unidos ambos por sus extremos anterior y posterior. La válvula ileocecal es el resultado de una “invaginación embrionaria parcial” del intestino delgado en el ciego. Cada uno de los labios o valvas está constituido por dos capas superpuestas: una central dependiente del íleon y otra periférica perteneciente al ciego. Estas valvas carecen de serosa y de fibras musculares de disposición longitudinal. Las fibras longitudinales procedentes del íleon al aproximarse a la válvula se proyectan en 90° para continuarse con las fibras longitudinales del colon. A su vez, la serosa pasa directamente del íleon al ciego sin tomar parte en la formación de la válvula ileocecal. Esta singular disposición anatómica permite cumplir a la válvula ileocecal su doble función: dejar paso al contenido digestivo del intestino delgado al colon e impedir el movimiento retrógrado. ◨  Intestino grueso

El intestino grueso se extiende desde el ciego hasta el ano, mide 1,4 a 1,8 m y su diámetro disminuye progresivamente. Su pared tiene una estructura más simple que el resto del tubo digestivo. Su función principal es la reabsorción de agua y electrólitos y la eliminación final del contenido digestivo. La estructura histológica básica es similar a la del resto de segmentos del tubo digestivo, con la característica fundamental y diferenciadora de ausencia de vellosidades intestinales en la mucosa y formación de grandes pliegues. Del mismo modo, la muscularis mucosae del intestino grueso está más desarrollada que la del intestino delgado7. Está dispuesta en una capa interna circular y una externa cuyas fibras son mixtas: es decir, longitudinales y oblicuas. Algunos fascículos de fibras procedentes de la muscularis mucosae pasan a la submucosa en ciego y recto8.



tras, que son verdaderos sacos. Internamente, las “haustras” se separan entre sí por pliegues semilunares de orientación transversal originados por la contracción de la capa circular y la muscularis mucosae. En la disposición de la musculatura circular se encuentra una novedad anatómica que permite que el intestino grueso, a diferencia del delgado, pueda desarrollar movimientos tanto anterógrados como retrógrados: la musculatura circular del intestino grueso está segmentada por septos radiales oblicuos y no tienen la formación de anillos superpuestos del intestino delgado (Fig. 6). En el recto la capa de fibras longitudinales, dispuestas en tres cintas en el resto del intestino grueso, se ensanchan y establecen contacto entre sí formando una sola capa que ocupa toda la circunferencia, que en las zonas laterales es algo más delgada. La capa de fibras circulares carece de un desarrollo uniforme en toda la pared rectal. Así, en la ampolla rectal es más delgada que en el resto. Por debajo de la misma vuelve a engrosarse formando el esfínter interno. Este esfínter, formado por músculo liso, está bajo control involuntario y tiene una contracción tónica que mantiene parcialmente cerrado el canal anal. En el ano existen tres capas de fibras musculares: una capa circular (músculo liso) situada externamente a la capa mucosa, otra capa circular (músculo estriado) que forma el esfínter anal externo y unas fibras musculares lisas dispues­ tas longitudinalmente que descienden entre los dos esfínteres y acaban en el tejido subcutáneo anal. El esfínter interno, básicamente constituido por fibras longitudinales lisas, es re­

◮  Estructura muscular del intestino grueso

La pared del intestino grueso se compone de dos capas: circular interna y longitudinal externa. La capa muscular del intestino grueso difiere de la del intestino delgado en la disposición especial de la capa de fibras longitudinales, que, a excepción del apéndice y recto, no forman una túnica uniforme y continua, sino tres cintas longitudinales equidistantes denominadas “tenias”, visibles macroscópicamente en la superficie externa del colon. La contracción de las tenias acorta el intestino grueso y facilita los movimientos anterógrados. Entre las tenias, la pared intestinal forma las denominadas haus-

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Figura 6.  Zona de transición entre recto (R) y canal anal (A). Se observa la disposición oblicua de la capa muscular circular (C) (tinción con hematoxilina-eosina. Preparación cortesía de I. Carrión. Servicio de Anatomía Patológica. Hospital Clínico San Carlos. Madrid).

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Trastornos Motores del Aparato Digestivo

forzado con fascículos (lisos y estriados) procedentes del sacro (músculo retractor anal), la uretra (músculo rectouretral) y el elevador del ano. La contracción del músculo elevador del ano permite la contracción del esfínter anal externo. En la continencia anal tiene un papel fundamental la estructura muscular del suelo pélvico. Está formado por el músculo elevador del ano (con un fascículo a cada lado del recto), de características estriadas y por tanto de carácter voluntario. Este músculo está compuesto por fibras puborrectales, pubococcígeas e ileococcígeas que se juntan en la zona posterior por el pequeño músculo coccígeo.

tos se complementan por plexos secundarios y terciarios con una distribución por toda la pared del tubo digestivo pero de forma desigual. Así, en el esófago el plexo submucoso es casi inexistente, en el estómago escaso y en el intestino delgado y grueso más denso. Los plexos nerviosos secundarios y terciarios están poco desarrollados en el esófago aumentan su concentración a partir del antro gástrico para llegar a una concentración máxima en el intestino y finalmente en el recto su desarrollo resulta mínimo.

◮  Estructura nerviosa general del tubo digestivo

1. Liebermann-Meffert D, Allgower M, Schmid P, et al. Muscular equivalent of the lower oesophageal sphincter. Gastroenterology. 1979; 76:31-8.

De forma general, en la inervación del tubo digestivo participan dos componentes. En primer lugar, una estructura intrínseca formada por los plexos submucosos y mientéricos, y después una estructura extrínseca constituida por el sistema nervioso autónomo (simpático y parasimpático)6. La inervación parasimpática se extiende por sus vías craneal y sacra. A su vez, la vía craneal comprende el nervio glosofaríngeo y el nervio vago; la inervación de ambos llega hasta el colon derecho. La vía sacra procede del plexo pélvico e inerva junto a los nervios pudendos (encargados de inervar las estructuras del suelo pélvico) el resto del colon y el recto. El sistema simpático se inicia a nivel toracolumbar y a través de los nervios esplácnicos llega a los ganglios celíaco y mesentérico superior e inferior. La base de la inervación intrínseca del tubo digestivo reside en los denominados “plexos submucosos y mientéricos”. És­

2. Álvarez Sánchez A, Rey Díaz-Rubio E, Díaz-Rubio M. El esófago. En: Treguerres JAF, editor. Fisiología Humana. Madrid: McGraw-Hill Interamericana; 2005. p. 688-93.

1.ª prueba

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◮  Bibliografía

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Capítulo 1.2

Control nervioso y hormonal del tubo digestivo E. Rey Díaz-Rubio, M. Díaz-Rubio y Á. Álvarez Sánchez

El aparato digestivo cumple numerosas funciones, pero su misión última es la incorporación de agua, electrólitos y nutrientes. El agua y los electrólitos se absorben fácilmente, pero la mayoría de los nutrientes necesitan ser previamente procesados para que puedan ser absorbidos; este proceso requiere la acción de determinadas secreciones del tubo digestivo y de los movimientos que posibilitan la mezcla, el triturado y el transporte. El objeto de la motilidad digestiva es generar los movimientos que dan lugar a la mezcla, la trituración y el transporte de los alimentos mediante patrones de contracción y relajación de los músculos de la pared del tubo digestivo. Para que estos movimientos resulten eficientes es necesario que se adecúen a la función requerida en cada momento y que sean coordinados. Para ello es preciso un sistema de control que se encargue de la selección del patrón motor y la coordinación.

◨  Control miógeno

En el control de la motilidad digestiva intervienen el sistema nervioso central (SNC), el sistema nervioso propio del tubo digestivo –sistema nervioso entérico (SNE)– y algunos péptidos hormonales. Se trata de un sistema de control jerarquizado en diferentes niveles que, aunque están estrechamente interrelacionados, mantienen un importante grado de autonomía.

El músculo liso del tracto digestivo es intrínsecamente activo y aislado mantiene una actividad motora espontánea que depende de un ciclo lento de actividad eléctrica continua. Durante este ciclo la membrana se despolariza y repolariza lentamente, dando lugar a una variación cíclica de la diferencia de potencial transmembrana que se denomina “ritmo eléctrico basal” (REB) o “ciclo de ondas lentas”.

El primer nivel, o control miógeno, lo ejerce la propia actividad eléctrica intrínseca de las células musculares lisas de la pared del tubo digestivo y está determinado por el ritmo eléctrico basal. El control neurógeno, segundo nivel, es el que ejercen, por una parte, las neuronas del plexo mientérico y, por otra, el SNC, que influye sobre estas neuronas. Existen dos niveles de control adicionales, endocrino y paracrino, que dependen de la acción de péptidos sintetizados en la proximidad de las células donde ejercen su acción –paracrino– o a distancia –endocrino– (Fig. 1).

Las ondas lentas se originan en diferentes grupos celulares a lo largo del tubo digestivo. Por ejemplo, existe un grupo de células musculares lisas localizadas en la parte superior de la curvatura mayor del estómago y que constituyen el marcapasos gástrico; de hecho a las ondas lentas también se las conoce como “ondas marcapaso” (Fig. 2). Una característica importante del REB es que se propaga de unas células a otras, a través de zonas de contacto intercelular de menor resistencia eléctrica (gap junctions), en sentido oral-aboral.

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En reposo, las células del músculo liso del tubo digestivo son células alargadas con grandes núcleos centrales organizadas en forma de haces de aproximadamente 1 mm que actúan como unidades motoras1. Las células musculares, especialmente en la capa muscular circular, están fuertemente unidas entre sí por uniones estrechas (gap junctions) que no sólo mantienen físicamente unidas las células, sino que poseen canales que permiten el intercambio rápido de iones y pequeñas moléculas. De esta forma, el conjunto de células que forman cada capa se comporta como un sincitio funcional en el que los potenciales eléctricos se propagan muy rápidamente en todas direcciones. ◮  Ritmo eléctrico basal

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Trastornos Motores del Aparato Digestivo

SNC

SN parasimpático

Hormonas

SN simpático

Sistema nervioso entérico Control neurógeno

CIC Músculo liso Control miógeno

Control hormonal

Figura 1.  Esquema del control de la motilidad digestiva (CIC = células intersticiales de Cajal).

La frecuencia de estas ondas lentas no es la misma en todo el tubo digestivo2. En el esófago y en el estómago proximal no se registran ondas lentas. La frecuencia en el estómago distal es de tres ondas por minuto. En el intestino delgado la frecuencia del REB es decreciente en sentido distal. El intervalo de frecuencia a esta altura, está comprendido entre las

1 2

2 mV

3 4 1 minuto 1. Contracciones lentas sostenidas 2.  Marcapasos 3.  Píloro 4.  Contracciones peristálticas

Figura 2.  Estómago y actividad eléctrica registrada en cuatro regiones diferentes. Se observa la existencia de áreas sin actividad eléctrica (por ejemplo, fundus) y otras eléctricamente activas.

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11 ondas por minuto en el duodeno y las ocho que se registran en el íleon. En el colon, la frecuencia está comprendida entre tres y seis ondas por minuto. El REB no induce necesariamente la contracción del músculo liso porque la despolarización de la membrana no alcanza normalmente el umbral necesario para desencadenar una contracción muscular3. Para que ocurra la contracción es necesario que aumente la concentración de calcio intracelular, lo que se consigue con la apertura de los canales de calcio voltaje-dependientes. La apertura de estos canales se produce cuando la despolarización alcanza un determinado valor, que es la diferencia de potencial necesaria para la apertura de canales del calcio voltaje-dependientes. Una vez abiertos los canales, el calcio del espacio extracelular entra en la célula, ya que hay un importante gradiente de concentración a ambos lados de la membrana celular, y se desen­ cadenan los mecanismos que dan lugar a la contracción del músculo. El REB ejerce su función de marcapasos al determinar la frecuencia máxima con la que pueden ocurrir las contracciones, ya que una secuencia de potenciales originada, por ejemplo, por la descarga de neurotransmisores sólo puede inducir la

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Control nervioso y hormonal del tubo digestivo

contracción durante la fase del ciclo en la que la despolarización es máxima. Durante la fase de hiperpolarización el efecto aditivo no supera el umbral, por lo que no da lugar a contracción. De esta forma, las contracciones del músculo del tubo digestivo se sincronizan “en fase” con el REB, por lo que también se denominan “contracciones fásicas” (Fig. 3). Resumiendo, el REB actúa como el marcapasos del músculo liso digestivo y es el factor que determina la frecuencia máxima a la que se pueden producir las contracciones y que éstas sean coordinadas. El mecanismo último es la sincronización de las contracciones con los ciclos del REB, también conocido como “ciclo de ondas lentas”. ◮  Células intersticiales de Cajal (CIC)

Han recibido una gran atención a lo largo de la última década y actualmente casi nadie duda de que son las responsables de la actividad contráctil espontánea de la musculatura intestinal4, 5 y probablemente participan en facilitar la propagación de los potenciales eléctricos en la neurotransmisión y actúan como mecanorreceptores6. Actualmente se piensa que existen tres redes de CIC funcionalmente diferentes. La primera se encuentra localizada entre las dos capas musculares, en el plexo mientérico, y corresponde a la denominada CIC-MY. Una segunda red se encuentra en la propia capa muscular (CIC-IM) y se encuentra directamente inervada por neuronas entéricas efectoras. En el intestino

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delgado, esta capa se concentra en la superficie interna de la capa circular y recibe la denominación de CIC-DMP; se considera una red especializada de la CIC-IM. Finalmente, hay una tercera capa situada en la submucosa denominada CIC-SM7. No hay dudas de que las CIC son las responsables de la generación del REB, ya que las áreas marcapasos se corresponden con zonas que contienen numerosas CIC y la inactivación química de las CIC conlleva la desaparición del REB6. Las CIC no sólo tienen un importante papel como marcapasos, sino también como mediadoras de la neurotransmisión al músculo. Hoy en día existen múltiples evidencias para sostener la teoría de Cajal de que las CIC actúan como intermediarias en la neurotransmisión: los neurotransmisores liberados por la neurona entérica se unirían a receptores específicos en las CIC y éstas transmitirían a las células musculares las señales activadoras o inhibidoras a través de las gap junction 8. Se ha apreciado también que las CIC son capaces de transformar las fuerzas mecánicas en corrientes eléctricas9, capacidad que las haría comportarse como verdaderos mecanorreceptores al transferir señales a las terminaciones nerviosas10, acción que posiblemente se relaciona con la regulación de la actividad motora en respuesta a la distensión11, aunque su actividad no resulta indispensable para ello12. ◨  Control neurógeno

mV

Ritmo eléctrico basal (REB)

t

Potenciales en aguja sobre el REB

t

mV

Tono basal Actividad muscular

t

Figura 3.  Potenciales de acción y contracciones físicas. Las contracciones del músculo liso digestivo ocurren cuando los potenciales coinciden con la máxima despolarización durante el ciclo del REB.

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El control miógeno determina con qué frecuencia máxima y en qué sentido se pueden producir las contracciones del músculo liso digestivo, aunque no induce actividad motora por sí mismo. Como se ha señalado, para que el REB se acompañe de actividad motora, resulta necesaria la aparición de potenciales de acción que están desencadenados, entre otros, por neurotransmisores que liberan las neuronas del plexo mientérico. Esto último es precisamente el objetivo del control neurógeno. El control neurógeno se ejerce desde dos niveles: uno superior, constituido por el SNC, y el otro local, el SNE. El SNE controla directamente la motilidad digestiva a través de programas que determinan los distintos patrones motores. En el hombre hay 5.000.000 de neuronas, una cantidad superior a la de la médula espinal. Esta relación de 1 a 10.000 da una idea del grado de autonomía del SNE. La acción del SNC consiste en modular o seleccionar la actividad motora digestiva que está programada en el SNE.

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Trastornos Motores del Aparato Digestivo

◮  Sistema nervioso entérico

El SNE controla la mayoría de las funciones del tubo digestivo con un alto grado de especialización y autonomía; tanto es así, que coloquialmente se habla de “cerebro digestivo” para referirse al SNE, ya que controla, coordina, programa y organiza las funciones digestivas de todo el tubo digestivo y de las estructuras accesorias. Además, el comportamiento básico, tanto eléctrico como sináptico, es equivalente al del cerebro. Incluso desde el punto de vista funcional, el SNE se comporta como si de un centro superior se tratase, ya que procesa la información sensorial que recibe y elabora respuestas motoras o secretoras in situ.

SNC

SN autónomo

Neuronas aferentes

Quimiorreceptores Mecanorreceptores Otros receptores

Interneuronas

Neuronas motoras

Músculo liso

Figura 4.  Tipos de neuronas del SNE.

◐  Plexos

El SNE está organizado en plexos, diferenciándose clásicamente el plexo mientérico (de Auerbach) y el plexo submucoso. Este último consiste en realidad en tres plexos separados: el plexo submucoso interno (de Meissner), situado inmediatamente por debajo de la muscularis mucosae, el plexo submucoso externo (de Henle), situado inmediatamente adyacente a la capa muscular circular, y un plexo intermedio13. Funcional­ mente, su localización se corresponde bastante con la actividad esperada, ya que el plexo mientérico se encarga fundamentalmente de la regulación de las funciones motoras, mientras que el plexo submucoso se relaciona con la actividad de la mucosa. No obstante, actualmente se considera que el plexo submucoso externo participa en la regulación de la actividad motora.

interneuronas tienen proyecciones axonales de hasta 38 mm proximalmente y hasta 68 mm distalmente, cubriendo por tanto segmentos intestinales de hasta 10 cm15. ◐  Neurotransmisores del sistema nervioso entérico

◐  Neuronas

Existen un gran número de neurotransmisores en el SNE. Los principales neurotransmisores excitatorios de la actividad motora son la acetilcolina y la sustancia P, mientras que para la actividad secretora son la acetilcolina y el VIP. Por el contrario, los principales neurotransmisores inhibitorios de la actividad motora son el óxido nítrico, el ATP, el VIP y el PACAP. Sin embargo, existen otras sustancias (tanto peptídicas como no peptídicas) que tienen una gran participación en la regulación de la actividad motora, como serotonina, GABA, neuroquininas o el GRF.

Los plexos del SNE están formados por varios tipos de neuronas, que se pueden clasificar atendiendo a criterios morfológicos, eléctricos, químicos o funcionales. Teniendo en cuenta todas las características, existen múltiples tipos de neuronas, aunque sólo 14 son funcionalmente importantes14 y pueden clasificarse en tres grandes grupos (Fig. 4): las neuronas aferentes, encargadas de transmitir información desde receptores localizados en la pared del tubo digestivo hasta el SNC y el SNE; las interneuronas, que integran las señales que llegan del SNC y del propio sistema entérico para desencadenar el tipo de actividad motora que debe llevarse a cabo; y las neuronas motoras, que pueden ser excitadoras o inhibidoras y constituyen el enlace entre las interneuronas del SNE y el músculo liso digestivo. Este papel de las interneuronas es evidente sólo comparando la longitud de las proyecciones axonales: mientras que las neuronas motoras se proyectan como mucho 16 mm, las

Los neurotransmisores se sintetizan en los ribosomas de los cuerpos de las neuronas y son almacenados en pequeñas vesículas en las terminales presinápticas desde donde se liberan a la hendidura sináptica. La liberación de los neurotransmisores se produce cuando un potencial de acción llega a la terminal sináptica e induce la apertura de canales del calcio voltaje-dependientes. La cantidad de neurotransmisor liberada es directamente proporcional a la concentración de calcio en el citosol de la neurona presináptica. Los neurotransmisores actúan en receptores de la célula postsináptica y pueden producir cambios en el potencial de membrana, en segundos mensajeros intracelulares (AMP y GMP) o variaciones en la concentración intracelular de calcio. Estos cambios no son necesariamente excluyentes, sino que con frecuencia están interrelacionados. En muchos casos no se conoce bien la función específica de un determinado neurotransmisor;

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de hecho la acción de cada uno de ellos depende más del subtipo de receptor en el que actúa que del neurotransmisor mismo. La acetilcolina en la mayoría de los casos aumenta la actividad gastrointestinal y provoca una activación de la motilidad; por el contrario, las catecolaminas, como la dopamina, inhiben de forma importante la actividad motora. El papel de la serotonina (5-HT) es mucho más complejo, ya que actúa en subtipos de receptores muy diferentes. En el caso de la motilidad gastrointestinal la acción agonista de la serotonina sobre los receptores presinápticos 5-HT4 induce la liberación de acetilcolina a la altura de las neuronas del plexo mientérico, lo que resulta en un aumento de la actividad motora. ◐  Reflejos intrínsecos

El tubo digestivo aislado es capaz de producir una actividad motora coordinada que depende del SNE. De estos reflejos intrínsecos, el mejor conocido es el reflejo peristáltico, que sirve como paradigma para la complicada estructura de conexiones del SNE. El reflejo peristáltico es iniciado por la estimulación química o mecánica (Fig. 5). Esto produce la liberación de serotonina, que estimula neuronas aferentes cuyo cuerpo celular está en el plexo mientérico y que sinapta con interneuronas tanto ascendentes como descendentes. La interneurona ascendente conecta con neuronas motoras produciendo la contracción muscular, vía cuyo neurotransmisor principal es la acetilcolina, aunque también coexpresan estas neuronas la sustancia P y taquiquininas. Las interneuronas descendentes son fundamentalmente colinérgicas y excitan neuronas motoras inhibitorias, cuyos neurotransmisores fundamentales son el óxido nítrico, VIP y PACAP 2, 16. Ach

Ach CGRP

Plexo mientérico

CGRP ON, VIP PACAP

Ach Sustancia P

Capa muscular circular

5-HT

Luz intestinal Oral

Distensión Estímulo químico

Figura 5.  Esquema del reflejo peristáltico.

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Mucosa

Anal

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◮  Sistema nervioso central

El SNC modula la motilidad digestiva a través del sistema nervioso autónomo, tanto simpático como parasimpático, y a través de los arcos reflejo cuyas sinapsis están localizadas en los ganglios prevertebrales, celíaco y mesentéricos superior e inferior. ◐  Sistema nervioso parasimpático (nervio vago)

El nervio vago constituye el principal punto de conexión entre el cerebro y el aparato digestivo y tiene un papel fundamental para modular la actividad motora que está previamente programada en las neuronas del plexo mientérico17, que ejerce fundamentalmente a través de reflejos vago-vagales. Las fibras vagales aferentes, mucho más numerosas que las eferentes, recogen información del tubo digestivo y la envían al cerebro18. Esta circunstancia hace que el número de fibras eferentes sea demasiado pequeño para inervar directamente todas las neuronas motoras del SNE, por lo que muy difícilmente puede depender del vago el control total de la motilidad digestiva. Las aferentes vagales están distribuidas de forma desigual, con un mayor número de ellas en esófago, estómago e intestino delgado y un menor número en el colon19. El origen de estas fibras aferentes se encuentra en receptores, fundamentalmente mecanorreceptores y quimiorreceptores, aunque se han descrito otros tipos de receptores (p. ej., ter­ morreceptores). La mayoría de estos receptores son de bajo umbral y responden a las señales mecánicas y químicas rela­cionadas con el movimiento y la digestión de los nutrientes20. La información de las fibras aferentes es llevada hasta el núcleo del tracto solitario, donde mantiene una organización viscerotópica21. Desde el núcleo del tracto solitario se envía la información al núcleo motor dorsal del vago y una copia de la misma hacia la protuberancia y el diencéfalo22. Del núcleo motor dorsal del vago proceden las eferentes vehiculazadas por el nervio vago hacia el aparato digestivo. Las motoneuronas del núcleo dorsal del vago son fundamentalmente de dos tipos: una vía colinérgica (nicotínica y muscarínica), de naturaleza excitatoria, y una vía no adrenérgica no colinérgica (NANC), cuyos mediadores son ATP, óxido nítrico y VIP, fundamentalmente inhibitoria23. La densidad de esta inervación eferente vagal decrece en general en sentido distal, con un 100% de los ganglios mientéricos inervados por el vago, frente a sólo un 16% en el colon descendente24.

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Trastornos Motores del Aparato Digestivo

◐  Sistema nervioso simpático

Cuando se comenzó a estudiar la inervación autonómica del tubo digestivo, una de las primeras sorpresas fue que la innervación adrenérgica era relativamente escasa y sobre todo apuntaba a la mucosa y a las criptas intestinales, con relativamente pocas fibras dirigiéndose al plexo mientérico y los músculos25. Se considera que las neuronas aferentes del sistema nervioso simpático son las principales encargadas de transmitir la información nociceptiva del tubo digestivo. Tienen su estación de relevo en las astas laterales de la médula, donde convergen con las aferentes somáticas, y se proyectan hacia el SNC26.

Las neuronas eferentes simpáticas que alcanzan la pared digestiva tienen su cuerpo neuronal en los ganglios simpáticos prevertebrales (cadenas celíaca, mesentérica inferior y pélvica). Las proyecciones axonales eferentes motoras se dirigen fundamentalmente a los ganglios mientéricos, aunque algunas lo hacen directamente a la capa muscular, especialmente en las zonas esfinterianas27. La noradrenalina actúa en el SNE uniéndose a receptores a-2 de neuronas colinérgicas, donde inhibe la liberación de acetilcolina, acción opuesta a la que ejerce el vago. También actúa directamente en los receptores b de las fibras musculares lisas, donde produce hiperpolarización que las hace refractarias a otros estímulos. Por tanto, la actividad

Tabla 1.    Principales hormonas activas en el tubo digestivo Gastrina

Proteínas de péptidos y aminoácidos en la luz gástrica Aumenta la secreción ácida gástrica (+) Estimula la contracción gástrica y aumenta el vaciaAcidificación de la luz gástrica (–) mediada paracrina- miento gástrico mente por somatostatina Efecto trófico sobre la mucosa oxíntica Sistema nervioso simpático (–) Sistema nervioso parasimpático (±)

CCK

Ingesta (+) Estimula la secreción pancreática Disminución de niveles de tripsina y quimiotripsina en Contrae la vesícula biliar el duodeno (+) Inhibe el vaciamiento gástrico Bilis en el duodeno (–) Acelera el transporte intestinal

Secretina

Ácido en el duodeno + Nutrientes en el duodeno

Secreta líquido y bicarbonato pancreático Aumenta la secreción biliar Inhibe la secreción ácida

VIP y PACAP

Fundamentalmente neurotransmisor

Inhibe la motilidad

Enteroglucagón y glucagón-like

Tiene un efecto trófico sobre el intestino Inhibe la secreción ácida

Polipéptido pancreático

Ingesta (+), por mecanismo vagal Gastrina, neuromedina, Secretina (+)

Inhibe la secreción exocrina de páncreas Regula la actividad vagal en el núcleo dorsal del vago

Péptido YY

Ingesta de grasa y carbohidratos (+)

Produce vasoconstricción Inhibe la secreción de enzimas pancreáticas (indirectamente) Inhibe la secreción gástrica mediada vagalmente Estimula la contracción gástrica e intestinal

Neuropéptido Y

Fundamentalmente neurotransmisor

Estimula la ingesta Resulta similar al péptido YY

Somatostatina

Acidez gástrica (+)

Inhibición paracrina de la secreción gástrica Inhibe la secreción intestinal Inhibe la motilidad Inhibe la secreción pancreática

Motilina

Ingesta (–)

En ayunas, estimula la contracción intestinal iniciando la fase III de CMM

Neurotensina y neuromedina

Neurotransmisores

Inhibe y/o contrae según el área digestiva

GRP (familia de la bombesina)

Neurotransmisor

Estimula la secreción de péptidos gastrointestinales

Galanina

Neurotransmisor

Inhibe el vaciamiento gástrico

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Control nervioso y hormonal del tubo digestivo

simpática es fundamentalmente inhibitoria sobre la motilidad digestiva. Sin embargo, dada la relativa escasez de fibras adrenérgicas, la acción inhibitoria real del SN simpático depende de la actividad excitatoria que existe en ese momento28.

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◨  CONTROL ENDOCRINO Y PARACRINO

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El tracto digestivo posee un número importante de células endocrinas que se encuentran distribuidas entre las células epiteliales de la mucosa. Las técnicas histoquímicas actuales permiten identificar los péptidos que aparecen en el interior de estas células y en el de algunas neuronas del SNE. También se ha observado que estos péptidos, en principio gastrointestinales, no son exclusivos del tracto digestivo, sino que también están presentes en el SNC. Los péptidos digestivos desempeñan un papel importante en el control de la motilidad y secreción digestiva (Tabla 1), pero también en el flujo sanguíneo y como factores tróficos29. Pueden actuar como verdaderas hormonas, siendo secretadas al torrente circulatorio y actuando a distancia, de forma paracrina, o siendo secretadas al espacio intersticial y actuando localmente sobre un número limitado de células (mecanismo paracrino). También muchos de estos péptidos se comportan como neurotransmisores de neuronas eferentes. ◮  Bibliografía 1. Hansen MB. Neurohumoral control of gastrointestinal motility. Physiol Res. 2003;52:1-30. 2. Olsson C, Holmgren S. The control of gut motility. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2001;128:481-503. 3. Bolton TB, Prestwich SA, Zholos AV, Gordienko DV. Excitation-contraction coupling in gastrointestinal and other smooth muscles. Annu Rev Physiol. 1999;61:85-115. 4. Lee JC, Thuneberg L, Berezin I, Huizinga JD. Generation of slow waves in membrane potential is an intrinsic property of interstitial cells of Cajal. Am J Physiol. 1999;277:G409-23.

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