Что регулирует перистальтику: клетки Кахаля
Для нашего сознания сам процесс потребления пищи сводится к поиску пищи (сейчас это сходить в магазин), приготовлению ее, заправке готового блюда в рот и проглатыванию (причем сознанием мы контролируем только самый начальный процесс глотания). Дальше все происходит само.
Желудочно-кишечный тракт — это трубка от рта до ануса, образованная в виде ряда дискретных органов: ротоглотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника. Эти органы выполняют функцию хранения, пищеварения (усвоения с помощью ферментов), поглощения питательных веществ и защиты от пищеварительных агентов и патогенов.
Содержимое перемещается путем перистальтики — координированного сокращения гладкой мускулатуры стенки органа. Этот механизм имеет фундаментальное значение для здоровой работы всей пищеварительной системы.
Перистальтика регулируется несколькими механизмами, включая нейронные и гормональные системы. Ну и, конечно, биоэлектрической активностью внутри кишки. Эта активность обязана особым клеткам в кишечной стенке: интерстициальным клеткам Кахаля (interstitial cells Kajal). Именно о них и пойдет речь в статье.
Кто такие пейсмекеры
Самый «ритмичный» наш орган — сердце, с глубокой древности привлекал внимание человека. Сердце всегда было окутано тайной, считали даже, что в нем хранится душа человека. Прекращалось биение сердца — прекращалась и жизнь. По ритму его сокращения (пульсу) судили о здоровье человека (и сейчас, в китайской медицине есть целые направления). В принципе, эти факты известны многим. А вот то, что заставляет его ритмично сокращаться — это известно, в основном, медикам. Пейсмекеры. Или водители ритма. Группа клеток, которые приблизительно через равные промежутки времени самовозбуждаются и запускают сердечные сокращения. Всем известная электрокардиограмма — это и есть запись этой биоэлектрической активности.
Так вот. В кишечнике тоже есть подобные клетки. Их называют интерстициальными клетками Кахаля. Все же более уместная ассоциация — «энтеростимулятор», так как эти клеточки генерируют медленные пульсовые волны. Эти волновые сокращения непосредственно регулируют все фазовые сокращения стенок кишечной трубки. В здоровом желудке медленные волны возникают с частотой 3 раза в минуту и распространяются в направлении двенадцатиперстной кишки. В тонком кишечнике такие «биения» имеют более высокую частоту — 12 сокращений в минуту. Непосредственно у входа в толстую кишку (ссылка) частота волн сокращается до 8-9. В толстой кишке как и в желудке — волна идет 3-4 раза в минуту.
Клетки Кахаля имеют несколько разных популяций, в зависимости от отдела ЖКТ. Располагаются эти клетки в разных слоях кишечной стенки, но самый основной и стабильный слой — между двумя мышечными слоями кишки — между продольным и циркулярным мышечным слоем.
Клеточки эти имеют веретеновидную форму, размером примерно 0,4*40 мкм. Но намного превосходят размер клетки ее отростки: их длина может достигать нескольких сотен микрометров. При переплетении отростков соседних клеток формируется сеть, или, как говорят гистологи — синцитий.
Названы клетки в честь испанского невролога и патолога — Сантьяго Рамон и Кахаля, который получил Нобелевскую премию в 1906 году (кстати, первая вообще Нобелевская премия для Испании) за вклад в изучение нервной системы.
Потрясающий художник, его превосходные изображения нейронных структур до сих пор используются для наглядных и учебных целей. Эту фамилию знает каждый невролог.
Итак, клетки Кахаля формируют сетеобразную структуру и являются посредниками в передаче нервного импульса от симпатической и парасимпатической нервной системы к гладкомышечной клетке
Нагляднее вот так ):
Вообще, у симпатической и парасимпатической нервной системы взаимно противоположные эффекты, оказываемые на мотонейрон, но влияние на гладкую мускулатуру оказывается через сеть интерстициальных клеток.
Возбудимость клеток Кахаля меняется при растяжении стенки органа. Предполагают, что они играют важную роль в т.н. гастроколитическом рефлексе. После приема пищи при растяжении желудка через 30-40 минут может возникнуть позыв к дефекации. Растянутая желудочная стенка приводит к возникновению медленных перистальтических волн.
Клиническое значение
Поскольку интерстициальные клетки играют решающую роль в нормальной перистальтике, имеется сильная зависимость между потерей этих клеток и заболеваниями моторики.
Дальнейшие исследования в области интерстициальных клеток Кахаля и вообще нервно-мышечной передачи вполне возможно будут иметь эффект разорвавшейся бомбы, в плане понимания этиологии заболеваний желудочно-кишечного тракта.
Болезни пищевода
Ахалазия кардии — заболевание, связанное с повышением тонуса пищеводного сфинктера и неспособностью его нормально расслабиться, а также отсутствие нормальных перистальтических сокращений нижней части пищевода. По одной из гипотез — имеется аутоиммунный механизм, поражающий интерстициальные клетки.
Гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь. Или сокращенно — ГЭРБ. Очень частая проблема. Здесь наоборот — снижение тонуса сфинктера в нижней части пищевода приводит к постоянному забросу пищи и жидкости в пищевод. Желудочный сок вызывает воспаление стенки пищевода, чем усугубляется процесс за счет поражения клеток Кахаля.
Желудок
Гастропарез («вялый желудок»). Это состояние нередко встречается при резекции желудка, есть исследования о влиянии токсинов вирусов (например — энтеровирусы) на наши «энтеростимуляторы». А еще есть редкое, но очень тяжелое неотложное состояние — синдром острого расширения желудка, когда он резко расслабляется и растягивается до очень больших размеров (до 5 литров). Это тоже может быть следствием нарушения нервно-мышечной передачи.
Тонкий и толстый кишечник
Те болезни, при которых поражение клеток Кахаля доказано: диабетическая гастроэнтеропатия (Kashyap and Farrugia, 2010) и хроническая кишечная псевдообструкция (He et al, 2000).
Поражение кишечника у больных с сахарным диабетом встречается довольно часто и проявляется болями в животе, тошноте, запоре (или, наоборот, диарее). Причина — поражение интерстициальных клеток.
Хроническая кишечная псевдообструкция характеризуется симптомами непроходимости кишечника при отсутствии каких-либо повреждений.
Болезнь Гиршпрунга. При болезни Гиршпрунга в кишечнике на определенных участках отсутствуют нервные клетки (аганглиоз). Кишечник в этой области не может полноценно сокращаться и сильно растягивается.
Клетки-трансформеры
Есть еще важные исследования, которые показывают высокую степень пластичности интерстициальных клеток. Потеря клеток Кахаля при различных нарушениях не всегда означает смерть этих клеток. Ряд экспериментов показал способность их к трансдифференцировке. То есть клетка способна трансформироваться при неблагоприятных условиях в другой тип клеток (например, фибробласты или гладкомышечные клетки) и возвращаться в исходное состояние после удаления вредного фактора. Клетки Кахаля родственны гладкомышечным клеткам, а не нервным (хотя с ними и плотно взаимодействуют).
В заключение
Хочется представить то вероятное будущее, когда при многих кишечных заболеваниях, связанных нарушением этой сложной координированной работы по причине поражения сети интерстициальных клеток, будет возможно влиять на перистальтику с помощью искусственных водителей ритма. И слово «энтеростимулятор» не будет ассоциативным словом — это будет медицинский термин.