Sistema nervoso enterico: com’è strutturato il “secondo cervello”

L’apparato digerente è deputato alla digestione, all’assorbimento e all’assimilazione delle sostanze nutritive introdotte con l’alimentazione, indispensabili per sostenere il metabolismo energetico del corpo umano e tutte le funzioni necessarie per la crescita, la sopravvivenza e la riproduzione.

In questo compito complesso, sono coinvolti numerosi organi: la bocca e le ghiandole salivari, l’esofago, lo stomaco, l’intestino tenue e l’intestino crasso, il fegato, la cistifellea e le vie biliari, il pancreas e tutte le ghiandole presenti nei diversi tratti della mucosa gastrointestinale, che contribuiscono alla scomposizione dei cibi (attraverso la produzione di acido cloridrico ed enzimi digestivi) e alla regolazione delle varie fasi della digestione, nonché a supportare l’attività del sistema nervoso enterico (ENS, Enteric Nervous System), corrispondente all’insieme delle strutture nervose presenti nella parete intestinale e che fanno parte del cosiddetto “sistema nervoso metasimpatico”.

Sistema nervoso e intestino: un’interazione complessa

Il sistema nervoso umano è costituito da milioni di neuroni, come per esempio i neuroni sensitivi e motori, che regolano rispettivamente le funzioni sensoriali e le funzioni motorie. Attraverso le fibre nervose periferiche, il sistema nervoso può controllare anche la secrezione di sostanze da parte delle ghiandole distribuite nei diversi tessuti del corpo, in funzione delle necessità o in risposta a stimoli meccanici e/o chimici specifici.

Per esempio, nell’apparato digerente, la produzione di saliva e muco intestinale, così come quella dei succhi gastrici, viene modulata dal sistema nervoso in risposta alla vista, al profumo e all’assunzione di cibo. Le “postazioni di comando” di tutte queste funzioni sono localizzate nel sistema nervoso centrale (SNC), composto da cervello e midollo spinale, collegati tra loro da cervelletto e tronco encefalico.

L’anatomia cerebrale permette di assegnare a ogni porzione del SNC una funzione ben precisa, pur nel contesto di un’attività estremamente interconnessa e coordinata tra le varie parti.  Dal tronco encefalico partono 13 coppie di nervi cranici (I-XIII), che hanno il compito di raccogliere gli stimoli provenienti dagli organi di senso (occhi, naso, orecchio, lingua), dal volto e dal cranio e di controllare i movimenti dei muscoli lisci e striati (i primi responsabili dei movimenti involontari e i secondi dei movimenti che si possono effettuare in modo consapevole).

Il X nervo cranico, detto nervo vago, oltre a controllare alcune parti della bocca e dell’orecchio, ha terminazioni sensitive e motorie che si spingono più in basso, arrivando a innervare anche:

• la laringe, che permette all’aria di arrivare nella trachea e nei bronchi
• l’esofago
• il cuore
• lo stomaco e l’intestino.

In aggiunta, il nervo vago è coinvolto nel controllo nervoso della sudorazione indotta da fattori psicoemotivi e dallo stress, influenzando l’attività delle ghiandole sudoripare annesse ai follicoli piliferi presenti nella cute.

Le fibre del nervo vago che regolano la motilità intestinale sono dette “parasimpatiche”: esercitano un’azione di inibizione, favorendo il rilassamento della muscolatura liscia degli organi addominali e dei vasi sanguigni e il corretto svolgimento della digestione, assecondata dal rallentamento della frequenza cardiaca e dalla respirazione regolare. Il nervo vago favorisce anche l’apertura del piloro (lo sfintere che separa la parte inferiore dello stomaco dall’intestino tenue), facilitando il passaggio del cibo in fase di digestione.

Viceversa, le fibre nervose “simpatiche” partono da motoneuroni eccitatori che sollecitano la contrazione del tubo digerente e riducono la motilità intestinale, aumentano la frequenza cardiaca (rispetto a quella di base impostata da cellule cardiache chiamate “cellule del pacemaker”) e inducono vasocostrizione: tutti meccanismi che ostacolano la digestione.

La comunicazione tra sistema nervoso simpatico/parasimpatico e gli organi periferici prevede sempre il coinvolgimento di due neuroni in successione che si scambiano informazioni a livello di una struttura nervosa intermedia chiamata “ganglio”, anch’essa costituita da cellule nervose. I neuroni del tronco encefalico e del midollo spinale inviano i segnali a una determinata coppia di gangli (posti uno nella parte destra e uno nella parte sinistra del corpo) attraverso le “fibre pregangliari”, mentre dai gangli partono le informazioni dirette agli “organi bersaglio” attraverso le “fibre postgangliari”. I messaggi tra i neuroni e i gangli sono veicolati sotto forma di neurotrasmettitori (sostanze chimiche prodotte dalle stesse cellule nervose).

Gli elementi del sistema nervoso enterico (ENS)

La parete del tubo digerente è costituita da vari strati sovrapposti. I principali sono:

• una mucosa costituita da uno strato continuo di cellule epiteliali che si affaccia verso il lume intestinale, deputata all’assorbimento dell’acqua e delle sostanze nutrienti e alla produzione del muco protettivo che la riveste
• una zona sottomucosa, nella quale sono presenti le terminazioni dei neuroni del sistema nervoso periferico ed enterico, ma anche cellule linfatiche e tessuto connettivo con funzioni di sostegno
• uno strato di muscolatura liscia (detto “tonaca muscolare”) responsabile della peristalsi intestinale e delle contrazioni concentriche del tubo digerente, necessarie per rimescolare il contenuto del lume e farlo procedere verso il colon e il retto.

Nella mucosa intestinale sono comprese anche ghiandole endocrine in grado di liberare diversi ormoni, in risposta a stimoli meccanici e chimici. Questi ormoni possono entrare nel circolo sanguigno e influenzare l’attività di organi distanti (per esempio, il fegato, il pancreas o il cervello) o di altri tipi di cellule presenti nell’intestino oppure di interagire con le terminazioni del sistema nervoso periferico o enterico.

I gangli del sistema nervoso enterico localizzati nella zona sottomucosa sono connessi, attraverso interneuroni, a strutture chiamate “plesso sottomucoso di Meissner” e “plesso mioenterico di Auerbach” (talvolta chiamato erroneamente “plesso mienterico”).

Il plesso sottomucoso innerva la mucosa assorbente, mentre il plesso mioenterico controlla la contrazione della muscolatura liscia e la peristalsi dell’intestino. Il plesso mioenterico contiene anche neuroni sensoriali ed è, quindi, in grado di raccogliere e trasferire al cervello e al midollo spinale messaggi nervosi provenienti dalla parete intestinale.

La comunicazione tra il sistema nervoso enterico, la muscolatura della parete intestinale, la mucosa e le ghiandole secernenti presenti al suo interno è mediata da oltre 50 molecole e proteine che agiscono da neurotrasmettitori o neuromodulatori. Le principali sono:

• l’acetilcolina, la sostanza P (coinvolta anche nel dolore) e la neurochinina A, dotate di azione eccitatoria (inducono la contrazione della muscolatura liscia)
• l’ossido d’azoto (NO), il polipeptide intestinale vasoattivo (VIP), un altro polipeptide chiamato PACAP (Pituitary-Adenilate Cyclase Activating Polypeptide) e l’ATP, dotati di azione inibitoria (inducono il rilassamento della muscolatura liscia).

Asse intestino-cervello

Il sistema nervoso enterico è quello che in inglese viene definito “brain in the gut”, ossia il “cervello nell’intestino” o “secondo cervello”, facendo riferimento alla capillare rete di neuroni enterici e cellule nervose di supporto (astrociti) che regolano e coordinano le funzioni e la motilità intestinale.

Le attività del sistema nervoso enterico, periferico e centrale sono strettamente interconnesse tra loro. Infatti, come evidenziato in modelli animali di malattie infiammatorie croniche intestinali (IBD, Inflammatory Bowel Disease), sindrome dell’intestino irritabile (IBS, Irritable Bowel Syndrome) e celiachia (malattia causata da una reazione anomala del sistema immunitario in seguito all’ingestione di glutine), l’infiammazione della parete intestinale si associa a non soltanto a tipici disturbi gastrointestinali (come dolori e gonfiore addominali, stipsi/diarrea ecc.), ma anche a sintomi psicologici come stress, ansia e depressione, che si ritengono essere almeno in parte mediati dal sistema nervoso enterico.

In questa complessa rete di comunicazione, è coinvolto anche il microbiota intestinale, attraverso diversi tipi di molecole e proteine prodotte dai batteri intestinali in grado di agire a livello locale o di essere trasportate nel sistema nervoso centrale attraverso le fibre del nervo vago o il circolo sanguigno.

Questo trasporto di sostanze tra intestino e sistema nervoso centrale è stato verificato, per esempio, nel caso della a-sinucleina: una proteina che può essere prodotta da alcuni tipi di microrganismi intestinali (abbondanti in presenza di disbiosi) e trasportata nel cervello, dove tende a formare aggregati ritenuti coinvolti nell’insorgenza della malattia di Parkinson.

Studi di biologia in modelli animali indicano che alcuni segnali modulati dal microbiota potrebbero essere coinvolti anche nel controllo del peso corporeo e nello sviluppo dell’obesità.