LA MEDICINA BIOLOGICA M.L. Primo THERAPEUTICS RIASSUNTO Nella storia della medicina l’intestino è considerato una semplice cloaca deputata a svolgere funzioni, se non marginali, sicuramente secondarie rispetto ad organi “nobili” come il cervello ed il cuore. Solo la Medicina Tradizionale Cinese promuove l’intestino a Ministro delle dismissioni, ma sempre e comunque come organo di secondaria importanza. La scoperta che l’intestino è sede indipendente di integrazione ed elaborazione neurale costituisce una innovazione con implicazioni rilevanti circa la valutazione delle relazioni organismo-intestino-microbiota, in cui l’intestino possiede, rispetto al cervello, un ordine “altro”; un altro tipo di strutturazione, ma non per questo meno chiaro ed ordinato. Le ricerche di neuroanatomofisiologia hanno posto l’accento sulla presenza di un cervello viscerale che indica l’importanza dell’intestino nella vita organica ed emozionale. L’Apparato gastrointestinale dei Mammiferi possiede la peculiare proprietà di essere dotato di un Sistema Nervoso intrinseco (Sistema Nervoso Enterico, SNE, definito anche come secondo cervello o cervello viscerale) in grado di regolare autonomamente tutte le funzioni digestive. GENNAIO - MARZO 2015 THE GUT BRAIN MICROBE AXIS: IL CERVELLO VISCERALE – NEUROLOGIA E NEUROBIOPATOLOGIA DELL’APPARATO DIGERENTE PRIMA PARTE THE GUT BRAIN MICROBE AXIS: THE VISCERAL BRAIN – NEUROLOGY AND NEUROBIOPATHOLOGY OF THE DIGESTIVE SYSTEM FIRST PART Generazioni di medici sono stati indottrinati secondo i paradigmi del “corpo” da un lato e della “mente-psiche” dall’altro, come i cavalli divergenti di Platone, generando incompatibilità di pensiero, attualmente non più ammissibili e storicamente superate. Leonello Milani La Medicina Biologica, 2005/4; 46. PAROLE CHIAVE CERVELLO VISCERALE, NEUROBIOPATOLOGIA, MICROBIOMA, LOW DOSE, -HOMACCORD®, ENTEROSGEL® SUMMARY: In the history of medicine the intestine has always been considered a simple sewer appointed to perform functions, if not marginal, certainly less important than those of the “noble” organs, such as the brain and the heart. Only Traditional Chinese Medicine promotes it, considering it the Minister of disposals, but still a “second line” organ. The discovery that the intestine is the independent seat of neural integration and processing, constitutes an innovation with relevant implications regarding the evaluation of the body-gut-microbiota relationship, in which the intestine has, compared to the brain, “another” order, another type of structure, but not lacking in clarity and order. The neuroanatomic-physiologic research has focused on a visceral brain that indicates the importance of the intestine relating to organic and emotional life. The Gastrointestinal Apparatus of Mammals has the peculiar property of being equipped with an intrinsic Nervous System (Enteric Nervous System, ENS also called second or visceral brain), able to adjust independently all digestive functions. KEY WORDS: VISCERAL BRAIN, NEUROBIOPATHOLOGY, MICROBIOME, LOW ® ® DOSE, -HOMACCORD , ENTEROSGEL INTRODUZIONE Storicamente la pratica medica si è basata sulla relazione lineare e causale tra malattia e lesione di un organo. – In Medicina, fatta eccezione per alcune condizioni che si manifestano acutamente (es. le infezioni), non è sempre possibile stabilire questa relazione diretta di causa-effetto che possa dare ragione dei sintomi. In Gastroenterologia, in oltre il 40% dei casi, non si è in grado di riconoscere la causa dei disturbi, che vengono per questo definiti “funzionali” (DFGI) e ge- neralmente interpretati come conseguenza di un’alterazione della funzione dei visceri e/o della psiche. Questi disturbi colpiscono elettivamente il genere femminile. – Secondo recenti dati epidemiologici rilevati negli Stati Uniti e nel Regno Unito, questi rappresentano il 25-50% delle visite di Medicina generale e la metà di quelle gastro-enterologiche. Studi osservazionali su gruppi familiari hanno identificato un clustering per le malattie funzionali dell’Apparato digerente, per le quali sono importanti sia i fattori ereditari sia il polimorfismo dei 27 LA MEDICINA BIOLOGICA GENNAIO - MARZO 2015 recettori adrenergici, oppioidi e serotoninergici. La serotonina (5 idrossitriptamina 5HT), fondamentale per la peristalsi intestinale, è presente con sette tipi di recettori: in particolare il recettore 5HT tipo 3 è responsabile della motilità intestinale post-prandiale. – In pazienti affetti da colon irritabile la stimolazione del recettore 5HT tipo 3 provoca crampi, diarrea e borborigmi. In Letteratura sono segnalate famiglie i cui membri sono colpiti con frequenza statisticamente significativa da Sindrome del colon irritabile, dolore cronico ricorrente, dispepsia e reflusso gastroesofageo. – Si ritiene che le infezioni acute del Tratto gastrointestinale e la flogosi della mucosa possano essere fattori scatenanti una cascata di eventi che determinano le manifestazioni cliniche dei DFGI, per i quali il polimorfismo dei geni immunomodulanti e neuromodulanti potrebbe svolgere un ruolo fondamentale. L’anomalo riconoscimento di segnali sensitivi afferenti e l’ipersensibilità viscerale potrebbero essere fattori deter- FIG. 1 minanti i DFGI, mentre lo stress ed i disturbi psichiatrici, anche se hanno un ruolo importante nella comorbidità, non sono l’unica causa dei sintomi. – Attualmente i DFGI sono classificati come patologie psicosomatiche e come tali identificate esclusivamente dai sintomi. Tuttavia, crescenti evidenze sperimentali sembrano dimostrare che i DFGI possano essere patologie organiche e multifattoriali nelle quali il Sistema Nervoso, il microbioma e le sue differenti componenti svolgono un ruolo fisiopatologico fondamentale. ... LA RI-SCOPERTA È POSITIVA TANTO QUANTO LA SCOPERTA Nel 1833 il chirurgo americano William Beaumont (1785 -1853) aveva osservato gli effetti del Sistema Nervoso Enterico (SNE) in un soldato portatore di una profonda ferita addominale mal rimarginata (FIG. 1). – Beaumont studiò attentamente il paziente osservando direttamente il suo stomaco, e notò che l’arrossamento della parete gastrica e la secrezione di succhi gastrici erano correlati all’umore del malato: quando il pz. era di pessimo umore lo stomaco appariva molle; nei momenti di gioia era ben irrorato, mentre nei momenti di rabbia il viscere appariva molto teso. Queste attente osservazioni avrebbero trovato riscontri clinici nel quotidiano, costituendo i cosiddetti disturbi funzionali, tanto fastidiosi quanto muti alle indagini diagnostiche e strumentali. – Al tempo non se ne colse la rilevanza e tali osservazioni caddero nell’oblio. Il concetto di “secondo cervello” come entità a sé stante vide effettivamente la luce quando i ricercatori stabilirono e dimostrarono l’esistenza di un secondo cervello nell’intestino, con gli studi sui cani di Bayliss e Starling nel Regno Unito (XIX secolo). I due ricercatori isolarono un’ansa intestinale in animali anestetizzati e studiarono gli effetti della stimolazione dell’intestino dall’interno della sua cavità per poi mimare le conseguenze esercitate dai normali contenuti intestinali sulle pareti del canale. I due ricercatori osservarono che, aumentando la pressione all’interno di un segmento intestinale, quest’ultimo rispondeva con un comportamento stereotipato, ovvero evidenziava movimenti muscolari che avevano come conseguenza la spinta dei contenuti del canale in una sola direzione. – I movimenti propulsivi consistevano in un’onda discendente coordinata di contrazione a monte e rilasciamento a valle che spingeva il contenuto intestinale verso il retto. Definirono questa risposta come la “legge dell’intestino”, oggi conosciuta come riflesso peristaltico, e la associarono correttamente ai nervi. M.L. Primo, 2014 28 – Quando sezionarono tutti i nervi delle anse intestinali in entrata ed in uscita fecero un’importante scoperta che dava credito a tale legge; erano consci che se LA MEDICINA BIOLOGICA avessero tagliato tutti i nervi correlati agli altri organi i riflessi sarebbero stati aboliti perché il comportamento dei riflessi, tranne che nell’intestino, comporta ovunque la partecipazione del cervello o del midollo spinale. 왘 Nell’intestino il taglio non pregiudicava l’onda peristaltica: se i nervi estrinseci non erano necessari, allora dovevano essere quelli intrinseci a fare il lavoro, ovvero valeva quello che essi definirono il “meccanismo nervoso locale”. – Bayliss e Starling ritenevano ragionevole concludere che i nervi intrinseci fossero i responsabili della “legge dell’intestino” poiché sapevano, ancor prima di iniziare i propri studi, che nelle pareti di questo viscere era presente un complicato Sistema Nervoso (plesso di neuroni e fibre nervose) scoperto dal ricercatore tedesco Auerbach. Questo plesso, indovato tra i due strati della muscolatura che circonda l’intestino, è il Plesso di Auerbach (plesso mienterico). Successivamente fu descritto un altro Plesso di dimensioni minori nella sottomucosa, il Plesso di Meissner (plesso sottomucoso). – Diciotto anni dopo la divulgazione della “legge dell’intestino”, nel 1917, Trendelemburg fissò un’ansa intestinale isolata di cavia su un tubo cavo a forma di “J”: sospese l’intestino sul suo sostegno tubolare ad una provetta da test contenente una soluzione nutriente calda che veniva ossigenata. L’intestino sopravvisse in tale ambiente artificiale. Quando il ricercatore soffiò attraverso il tubo a J nell’intestino, questo rispose mimando lo stesso comportamento riflesso come secondo la “legge dell’intestino”. L’espressione attuale di riflesso peristaltico fu introdotta da Trendelemburg per descrivere l’attività propulsiva dell’intestino indotta dalla pressione. Affinché in un sistema che non contie- ne altro se non intestino parta il riflesso, occorre che tutti gli elementi necessari siano intrinseci alle sue pareti; questo sistema neurale non esiste in alcun altro organo. Nel 1921 Langley pubblica il volume “Il sistema nervoso autonomo”. Secondo l’aut. cit. il Sistema Nervoso Autonomo (SNA) ha solo vie a senso unico verso gli organi periferici. Molti testi affermano il concetto che le attività controllate dal SNA sono involontarie e che vi sono nervi autonomi che rilevano quello che accade in periferia, e quindi informano il cervello. – Benché sia vero che le attività comandate dal SNA non siano solitamente sotto il controllo cosciente e che un altro Sistema di nervi motori controlli i movimenti dei muscoli scheletrici attivati volontariamente, questa differenza non è assoluta. – Alcuni individui sono in grado, attraverso un allenamento specifico, di modificare autonomamente il proprio battito cardiaco, mentre nessuno è in grado di far contrarre a proprio piacimento alcuni muscoli scheletrici – come per esempio quelli dell’orecchio medio – che si attivano solo come risposta involontaria riflessa al rumore. Nonostante gli studi citati, il concetto che il SNA sia un’entità composta da tre parti fu abbandonato, messo in ombra dalla scoperta dei neurotrasmettitori, il che spiegava gli effetti dello stimolo dei nervi simpatici e parasimpatici (similmente toccò all’Immunità innata messa in ombra dalla scoperta degli anticorpi); il Sistema Nervoso Enterico (SNE) era considerato parasimpatico. Esisteva una ragione logica, seppur imperfetta: il nervo vago, che innerva l’intero Apparato gastrointestinale dall’esofago a metà colon, è un nervo cranico. Laddove termina il suo territorio di distribuzione subentrano i nervi sacrali. GENNAIO - MARZO 2015 Bisogna – tuttavia – considerare che la maggior parte dei neuroni enterici non sono innervati direttamente né dalle fibre del vago, né dai nervi sacrali. La muscolatura liscia e le ghiandole intestinali sono caratterizzate da complessi circuiti neurali enterici intrinseci che possono coinvolgere molti neuroni, per cui le fibre vagali e sacrali possono essere irrilevanti per molti dei compartimenti intestinali. Nel 1981 il SNE è stato ri-scoperto e riaccettato fornendo respiro ad un nuovo campo di ricerca: la neuro-gastroenterologia. UN INTESTINO PIÚ CORTO PER UN CERVELLO PIÚ GRANDE I vantaggi per l’uomo di possedere un cervello più grande è evidente, ma ad alto prezzo. In termini metabolici il cervello è uno degli organi più costosi; anche se corrisponde solo a circa il 2% del peso corporeo, consuma circa il 25% di tutta l’energia fornita dal cibo. Questo dato presenta implicazioni importanti sull’economia corporea complessiva a partire dall’Apparato digerente. È probabile che l’ampio addome delle nostre antenate Australopitecine contenesse un grande Apparato digerente (in netto contrasto con gli esseri umani attuali) di notevole impegno energetico, quasi quanto il cervello (per ottenere una quota sufficiente di calorie i Primati non umani devono alimentarsi quasi in continuazione). Homo sapiens infatti, oltre che dal volume del cervello, è ben individuabile anche dagli organi interni, molto piccoli rispetto alla dimensione corporea. È ormai assodato che la riduzione dell’intestino nel corso dell’evoluzione umana sia stata una scelta obbligata per poter sviluppare il cervello ed abbia implicato la necessità di 29 LA MEDICINA BIOLOGICA GENNAIO - MARZO 2015 ectoderma non neurale piastra neurale BMP A doccia neurale piega neurale B C BMP CELLULE DELLA CRESTA NEURALE tubo neurale cresta neurale D www.treccani.it M.L. Primo, 2014 FIG. 2 CRESTA NEURALE Anche la flora batterica intestinale avrebbe avuto (ed ha) un’influenza sullo sviluppo del cervello, e quindi anche sul comportamento: il microbiota con il suo microbioma sarebbe – dunque – l’interfaccia tra alimentazione e genetica dell’evoluzione. – Nel 2011 si è scoperto che topi di laboratorio privi di batteri intestinali sono più curiosi e meno timorosi delle specie con una colonizzazione intestinale normale. I ricercatori hanno – inoltre – verificato che il fattore di crescita nervoso BDNF (Brain Derived Neurotrophic Factor) si accumula nell’ippocampo di topi allevati ad hoc e che nel contempo varia la composizione dei recettori nell’amigdala, il principale centro cerebrale della paura. Per indurre le molteplici reazioni chimiche che convertono un pasto in energia fruibile, l’ambiente interno dell’intestino deve essere regolato, il contenuto mescolato e gli enzimi digestivi devono essere presenti nelle concentrazioni e nelle tempistiche ottimali. Ectoderma Cellule migranti della cresta neurale È necessario – dunque – disporre di un sistema di sensori in grado di rilevare il progredire della digestione e valutare le condizioni presenti nell’intestino in ogni momento. Le informazioni ottenute devono poi essere coordinate per garantire che l’ambiente interno dell’intestino favorisca l’assorbimento dei nutrienti. Tubo neurale Notocorda Ectoderma Mesoderma Cellule Osteoblasti muscolari lisce Osteoclasti Adipociti Condrociti Melanociti Cellule di Schwann Neuroni M.L. Primo, 2014 FIG. 3 una dieta di alta qualità, diversa dalla precedente, quasi esclusivamente a base vegetale. Così, quando i nostri antenati erano soltanto al principio della fase di espansione cerebrale, la riduzione dell’Apparato digerente potrebbe aver imposto la dipendenza da cibi molto ricchi di energia, quali proteine e grassi animali. 30 Prima dell’evoluzione in cacciatoriraccoglitori, gli Ominidi si cibavano probabilmente di carogne animali, del midollo contenuto nelle ossa fratturate e – nei casi più fortuiti – dei visceri e del loro contenuto batterico: è possibile che parte della nostra attuale flora eubiotica si sia sviluppata al tempo grazie a questi contatti tra specie simbiotiche. – Oltre alla nutrizione vera e propria l’intestino deve anche difendere se stesso e – per estensione – il resto del corpo da una invasione di germi ostili, xenobiotici, farmaci, etc., continuamente sul punto di creare danni se quest’organo “abbassa la guardia”. – Per far funzionare correttamente l’intestino occorre una potenza nervosa talmente grande che l’evoluzione ha spinto verso un “cervello” nell’organo stesso. Sono stati coinvolti così tanti neuroni che se tutti questi dovessero essere con- LA MEDICINA BIOLOGICA trollati a livello centrale, lo spessore delle fibre nervose di collegamento sarebbe enorme. Inoltre, queste vie sarebbero in grave pericolo in caso di eventuale recisione. ORIGINE DEL SNE L’intestino è il solo organo a contenere un Sistema Nervoso intrinseco (SNE), in grado di mediare i riflessi in completa assenza di input cerebrali o spinali. Un SNE è stato presente in ciascuno dei nostri predecessori (c.d. Cordati) nel corso dei milioni di anni di evoluzione. Quando i primi Vertebrati acquisirono una colonna vertebrale, svilupparono un cervello nel capo ed un intestino con un’intelligenza propria. In tal modo, mentre il cervello sviluppava la cognizione, l’intestino si occupava della digestione e dell’assorbimento; non era necessario dedicare la preziosa energia cerebrale a faccende relative ai visceri, poichè questi erano autonomi. – L’organismo, se sano, funziona in perfetto silenzio funzionale tanto che ci si ricorda dei propri visceri solo quando questi sono disfunzionali. Poche cose sono penose come un intestino inefficiente dotato di sensibilità; il cervello intestinale si è evoluto in contemporaneità a quello endocranico. GENNAIO - MARZO 2015 lule che compare accanto alla struttura che diventerà il cervello ed il midollo spinale di tutti gli embrioni dei Vertebrati e che in seguito scompare. a svilupparsi mediante NT3 (Guna-NT3 4CH-15CH-30CH, 20 gtt. 2 volte/die) ne diventano dipendenti, così da morire se esso non viene più secreto. Il SNE è formato dalle cellule della cresta neurale che migrano verso l’intestino provenienti solo da tre regioni molto specifiche della cresta stessa ed in particolare dal punto della cresta localizzato sotto l’area dove si svilupperanno i padiglioni auricolari dell’embrione. La più potente neurotrofina (derivata dalla linea gliale cellulare) è il GDNF. Questo favorisce lo sviluppo e la sopravvivenza in coltura di cellule di mesencefalo (che contengono dopamina), oltre che delle cellule del SNE. – La degenerazione di queste cellule causa il morbo di Parkinson non solo nel cervello cranico ma anche nel cervello enterico dove si repertano le classiche lesioni (corpi di Lewy). – Questo livello è definito regione vagale della cresta. Le cellule della cresta neurale migrano dalla regione vagale verso l’intestino lungo un percorso seguito successivamente dai 2 nervi vaghi. Le cellule della cresta vagale colonizzano il Sotto Apparato intestinale per tutta la sua estensione oro-anale; il microambiente intestinale fetale è fondamentale per la loro migrazione, sia per quanto riguarda la matrice connettivale (in particolare la laminina), sia per quanto riguarda i fattori trofici (neurotrofine). L’NT3 favorisce lo sviluppo delle cellule derivate dalla cresta neurale e le mantiene in vita: le cellule nervose indotte Se ne deduce che il SNE può contenere almeno alcune cellule correlate alle cellule nervose contenenti dopamina nel mesencefalo. Il GDNF potrebbe – così – tenere sotto controllo anche le cellule nervose dell’intestino. Anche se è ovvio che la vita stessa dipende dall’avere un SNE efficiente, al momento della nascita questo non ha ancora raggiunto la piena maturità; dopo la nascita lo sviluppo continua, così come accade per il SNC. FIG. 4 Uno dei grandi problemi sulle origini del SNE è legato al fatto che le cellule che lo originano non fanno parte dell’intestino al momento della formazione dell’Apparato gastrointestinale. Solo nel 1954 si fece luce sull’argomento grazie a Yntema and Hammond che – utilizzando embrioni di pollo – fornirono la prova che il SNE, come la maggior parte del Sistema Nervoso Periferico, deriva dalla cresta neurale (FIGG. 2 , 3). La cresta neurale – che si origina al termine delle terza settimana di gestazione – è un aggregato temporaneo di cel- MUSCOLARIS EXTERNA MUSCOLARIS MUCOSAE M.L. Primo, 2014 31 LA MEDICINA BIOLOGICA GENNAIO - MARZO 2015 Nel topo le cellule nervose enteriche continuano a svilupparsi nel primo mese di vita. Non è stato ancora determinato per quanto tempo dopo la nascita l’uomo continui ad aggiungere cellule nervose enteriche ma, data la differenza di ciclo vitale, un mese di vita di un topo equivale a circa tre anni di un uomo. L’acquisizione post-natale di nuove cellule nervose enteriche indica che il SNE di un neonato è plastico ed in via di sviluppo, così come il suo SNC. Pertanto è plausibile che le prime esperienze di un intestino giovane possano influire sulla “personalità” del cervello enterico che matura al proprio interno. – È esperienza nota che frequentemente i bambini sofferenti di coliche intestinali diventino adulti con Sindrome del colon irritabile o – comunque – con disfunzionalità del crasso: si ha ragione di ritenere che ciò che accade all’intestino durante l’infanzia possa influire sul tipo di Apparato intestinale che esso diventerà. – Il primo sviluppo di cellule nervose enteriche secernenti serotonina (GunaSerotonin 4CH-15CH-30CH, 20 gtt. 2 volte/die) solleva la possibilità che questo messaggero possa essere un fattore di crescita, oltre che un neurotrasmettitore. 왘 ORGANIZZAZIONE MORFO-FUNZIONALE DEL SNE L’attività intestinale è controllata da centinaia di milioni di cellule nervose che costituiscono il cervello addominale, il SNE come definito dai neuro-gastroenterologi. Il SNE è il più voluminoso agglomerato di cellule nervose esterno al cervello, superando il numero di tutti i neuroni del midollo spinale (FIG. 4). Nell’intestino tenue sono presenti più di cento milioni di neuroni, un numero circa uguale a quello dei neuroni che costituiscono il midollo spinale. – Aggiungendo i neuroni dello stomaco, dell’esofago e del crasso si supera di molto quelli del midollo spinale: vi sono più neuroni nel SNE che in tutto il resto del SNP. Il SNE è anche un grande deposito di neurotrasmettitori, serotonina in primis, e questo suggerisce che la lingua parlata dalle cellule del SNE sia ricca ed articolata come quella del cervello. Il cervello addominale è responsabile di molte funzioni, tra cui le più importanti sono il trasporto di sostanze attraverso la mucosa intestinale ed il controllo della peristalsi e del flusso sanguigno della parete intestinale. – Se necessario sceglie tra diversi pro- Durante il sonno il cervello addominale induce ritmici movimenti ondulatori nell’intestino simili ai rapidi movimenti oculari della fase REM. Il cervello addominale coopera con il SNA orto- e parasimpatico, ossia con quel complesso di cellule nervose che regolano le funzioni organiche fondamentali e che non sono controllate dalla coscienza e dalla volontà. Il SNE per molti aspetti anatomici ricorda il SNC. Qui si ritrovano – infatti – tre tipi di cellule: i neuroni sensoriali, gli interneuroni che dirigono l’attività di altre cellule nervose (sorta di stazione intermedia) ed i motoneuroni che attivano i movimenti degli organi digestivi. Gli interneuroni sono cellule che aggiungono strati di complessità e sofisticazione che distinguono il SNC e il SNE dai gangli periferici localizzati al di fuori dell’intestino. Grazie agli interneuroni il SNE può modulare ed elaborare le informazioni ricevute usando come trasmettitore la serotonina, lingua madre delle “chiacchierate” tra neuroni per le “lunghe distanze” e la sostanza P per il “pettegolezzo locale”. CELLULE INTERSTIZIALI DI CAJAL E NEUROTRASMISSIONE ENTERICA FIG. 5 LE CELLULE INTERSTIZIALI DI CAJAL MEDIANO LA NEUROTRASMISSIONE ENTERICA RIGONFIAMENTO Interstitial cell of Cajal: What are they and why should you care? http://liferaftgroup.org/2009/06/interstitial-cells-of-cajal-what-are-they-and-why-should-you-care 32 grammi, ad esempio per le varie fasi digestive o prescrivendo all’intestino una fase di riposo. Le cellule interstiziali di Cajal (ICC, Interstitial Cajal Cells) sono cellule situate nello spazio interstiziale. – Svolgono l’importante funzione di pacemaker dell’Apparato gastrointestinale, in quanto la loro depolarizzazione provoca la contrazione della tonaca muscolare liscia dello stomaco e dell’intestino alla base dei movimenti peristaltici, fondamentali per il mescolamento e la progressione del contenuto gastro-enterico. Studi recenti suggeriscono che le ICC LA MEDICINA BIOLOGICA siano molto più che semplici pacemaker della muscolatura (FIG. 5). Sembra che le ICC ricevano anche messaggi dai nervi e che li trasmettano alla muscolatura, esattamente come aveva ipotizzato Cajal. – Infatti, quando si tratta del neurotrasmettitore inibitore che determina il rilassamento del muscolo, le ICC agiscono da amplificatori, non solo trasmettendo il messaggio dei nervi, ma anche potenziandolo. – Una delle molecole più importanti che i nervi utilizzano per il rilassamento della muscolatura intestinale è un gas: l’ossido nitrico. Utilizzare un gas per questo scopo è complesso perché i neuroni non sono in grado di immagazzinarlo e di trattenerlo per utilizzarlo quando necessario. – I nervi devono produrre ossido nitrico fresco ogni volta che questo deve essere utilizzato. Quando ciò accade l’ossido nitrico diffonde dai nervi segnalando alle ICC di imitarli e di produrne ulteriormente. Anche altri neurotrasmettitori come il VIP (peptide intestinale vasoattivo) possono stimolare le ICC affinchè formino e rilascino ossido nitrico. Tutto questo gas rilasciato intorno alla muscolatura liscia, così come i segnali elettrici delle ICC, passa sulle cellule della muscolatura ed aiuta a portare la muscolatura sotto il controllo inibitorio. – Quando i neuroni decidono che la muscolatura si debba rilassare, allora i nervi e le ICC si assicurano che ciò accada. I neuroni prendono le grandi decisioni che determinano le azioni finali della muscolatura intestinale; le ICC ricevono il messaggio e lo amplificano aiutando a mantenere sotto controllo la massa muscolare. – Per l’evoluzione è stato probabilmente più economico ideare una cellula inter- media (che può moltiplicarsi ed essere sostituita) anziché aumentare il numero dei neuroni che sono insostituibili. Il ruolo delle ICC nella patogenesi di molti tipi di malattie intestinali è oggetto di studio in numerosi laboratori di ricerca. Tra le possibili condizioni legate ad anomalie delle ICC vi sono sicuramente le varie forme di pseudo-ostruzione. L’intestino può smettere di funzionare anche quando i neuroni sono presenti e la muscolatura appare normale: il danno è nelle ICC. Nel cervello addominale sono anche presenti centri nervosi simili alle interconnessioni del cervello cranico e del midollo spinale capaci di integrare e di elaborare le informazioni. I collegamenti tra SNC e SNE sono innumerevoli. Circa il 90% delle vie nervose si dirige verso il cranio trasmettendo segnali originati nell’Apparato digerente che molto raramente percepiamo coscientemente. È probabile che questi stimoli generino un “rumore di fondo emozionale” che si riflette in stati d’animo positivi o negativi. È probabile che il SNE faccia parte dell’inconscio in senso freudiano. Esistono anche collegamenti nervosi che viaggiano in direzione opposta, dal cervello all’intestino: il cervello dunque influisce sulla digestione nonostante questa avvenga svincolata dal cervello. – Stress emotivi, eventi traumatici, difficoltà ambientali con sensazione di allerta possono causare disturbi funzionali gastrointestinali quali nausea, vomito, diarrea e crampi. Se è vero che il cervello può influenzare il comportamento dell’intestino, quest’ultimo può anche gestirsi autonomamente senza ulteriori istruzioni dall’alto. – Solo 1000-2000 fibre nervose collegano il cervello al centinaio di milioni di neuroni presenti nell’intestino tenue; GENNAIO - MARZO 2015 questi ultimi svolgono il proprio compito anche quando si interrompe ogni connessione con il cervello: tuttavia solo da poco tempo i ricercatori hanno cominciato a ritenere che possa essere possibile che le malattie intestinali insorgano direttamente all’interno dell’intestino e che possa esistere una sorta di psiconevrosi degli organi gastrointestinali. Il disfunzionamento del SNE potrebbe essere resistente alle terapie mirate alla psiche. Lo sfregamento della mucosa intestinale [una delle azioni di Enterosgel® (idrogel idrofobico inerte del silicio)] favorisce la secrezione della mucosa stessa: questo è un riflesso nervoso che coinvolge la stimolazione dei neuroni sensitivi intrinseci del plesso sottomucoso. I neuroni sensitivi inviano il segnale a quelli secretomotori e questi – a propria volta – fanno sì che le cellule delle cripte del rivestimento intestinale secernano cloruri ed acqua nel lume intestinale. Il trasmettitore dei nervi secretomotori è l’acetilcolina o il VIP. – Lo sfregamento della mucosa provoca anche la secrezione di serotonina da parte delle cellule enterocromaffini (EC). – Queste sono le cellule che congiuntamente producono e contengono oltre il 95% della serotonina dell’organismo. L’aumento di pressione all’interno del lume intestinale che attiva la secrezione intestinale è lo stimolo naturale che viene imitato sperimentalmente irritando la superficie della parte di colon isolata. Le cellule EC sembrano essere recettori sensoriali: la stimolazione meccanica, lo sfregamento e la deformazione da pressione attivano la secrezione di serotonina che viene immessa non nel lume intestinale, ma nella parete sotto l’epitelio, dove è in contatto con i vasi sanguigni e le fibre nervose. Parte della serotonina entra nel flusso sanguigno dove viene rapidamente 33 LA MEDICINA BIOLOGICA GENNAIO - MARZO 2015 PREGANGLIARE CORTO PREGANGLIARE LUNGO GUAINA MIELINICA FIBRE NERVOSE CON GUAINA DI PROTEZIONE: RISPOSTE PIÙ VELOCI E PRECISE DI QUELLE SIMPATICHE POSTGANGLIARE LUNGO FIBRE NERVOSE SENZA GUAINA MIELINICA CHE CONVOGLIANO LENTAMENTE: RISPOSTE LENTE E DISPERSIVE POSTGANGLIARE CORTO M.L. Primo, 2014 gangliare perché i suoi processi vanno dai gangli agli effettori. – Le conseguenze di tale organizzazione hanno risvolti importanti: un segnale che parta dal SNC e sia diretto ad un muscolo scheletrico vi giunge intatto ed immutato (o non viene ricevuto), per cui rientra nel fenomeno del tutto o nulla, bianco o nero. Al contrario, un segnale che parta dal SNC per raggiungere il cuore, una ghiandola, etc., può essere amplificato, indebolito o modulato diversamente dai processi che si verificano nelle sinapsi del SNA. L’attivazione degli effettori del SNA è molto più precisa di quella del muscolo scheletrico in quanto sono ammesse anche tutte le tonalità del grigio. FIG. 6 inattivata dalle cellule ematiche e dal fegato. Ogni volta che si applica serotonina sulla superficie intestinale qualcosa accade: sette recettori differenti rispondono alla serotonina scatenando una varietà di risposte. I nervi stimolati dalla serotonina sono sensitivi e motori. I nervi motori sono stimolatori della secrezione a livello delle cripte. I sensitivi intrinseci avviano movimenti peristaltici ed i riflessi di secrezione. I sensitivi estrinseci collegati al SNC sono responsabili della nausea e, se la stimolazione è sufficientemente forte, di crampi e vomito. Il rilascio mucosale di serotonina è importante non solo per il segnale inviato all’intestino di avvio dei riflessi peristaltici e secretori, ma anche per l’invio di messaggi dall’intestino al cervello, tramite le fibre sensitive vagali. Il contenuto di informazioni dirette al cervello, benchè non del tutto noto, potrebbe includere quel tipo di input che viene percepito come senso di fastidio, poi di nausea e di completo malessere, 34 spesso riferito dai pazienti. Un tempo questo tipo di segnale probabilmente aveva una valenza di sopravvivenza e si è conservato sino ad oggi. Un intestino infiammato va sicuramente mantenuto libero dagli alimenti, come ben si osserva negli animali e nei piccoli lattanti. DIFFERENZA TRA I NERVI DIRETTI AI MUSCOLI SCHELETRICI ED I NERVI AUTONOMI Tutti i nervi destinati alla muscolatura volontaria vanno direttamente dal SNC ai muscoli scheletrici. I nervi autonomi non possiedono linee dirette, ma sempre interrotte almeno da una sinapsi. – Un segnale autonomo proveniente dal cervello viene trasportato da due o più neuroni. Il primo neurone della catena si trova all’interno del cervello o del midollo spinale. Questo neurone passa le istruzioni ad un secondo neurone localizzato in un ganglio, perciò definito pregangliare. Il secondo neurone si definisce post- Questa precisione raggiunge un crescendo nell’intestino: non solo il segnale è perfetto, ma permette un adattamento immediato qui e ora alle circostanze che continuamente si modificano. È questo il motivo per cui i medicinali low dose complessi della serie Homaccord® producono brillanti risultati nelle patologie disfunzionali: l’accordo di potenza rispetta il meccanismo fisiologico di base legato alla sfumatura del messaggio, potendo – a propria volta – modulare, amplificare od indebolire il segnale con le basse, medie ed alte diluizioni. Langley, agli inizi del 1900, aveva capito che poteva usare la sede dei nervi pregangliari per definire due sezioni del SNA, osservando che era possibile reperire le fibre nervose pregangliari in alcuni dei nervi cranici. I gangli obiettivo di tali fibre nervose tendevano a trovarsi negli organi da essi innervati o comunque in stretta prossimità; notò, inoltre, che non vi erano fibre nervose pregangliari a partenza dal midollo spinale nella regione del collo, ma che ai livelli toracico-lombare e sacrale tali nervi erano di nuovamente presenti. LA MEDICINA BIOLOGICA – Sorprendentemente, le fibre pregangliari della regione toracica e lombare erano diverse da quelle situate nei nervi cranici. – I gangli obiettivo degli emissari toracico e lombare dei nervi pregangliari non erano localizzati negli organi da essi innervati e neppure in loro prossimità. Al contrario, erano situati in prossimità della colonna vertebrale ad una distanza considerevole dai loro effettori. A livello sacrale le fibre assomigliavano nuovamente a quelle del cervello, in quanto i gangli erano ancora una volta posti lontano dal SNC, vicino agli effettori. È ancora Langley che usò la somiglianza degli emissari cranici e sacrali per definire questa parte Sistema Parasimpatico e quello degli emissari toracico e lombare Sistema Simpatico. A differenza dei ben definiti gangli simpatici paravertebrali, i gangli parasimpatici sono difficili da individuare anatomicamente perché collocati all’interno o appena all’esterno dell’organo che innervano. Di conseguenza i nervi pregangliari diretti ai nervi parasimpatici sono lunghi, mentre i nervi post gangliari sono corti. È l’opposto della catena simpatica in cui i nervi pregangliari sono corti e quelli post gangliari lunghi. Tale differenza anatomica ha importanti significati funzionali. – Sia nel Sistema Simpatico che in quello Parasimpatico i nervi pregangliari sono protetti da una guaina mielinica e conducono rapidamente, mentre i nervi postgangliari non sono rivestiti da mielina e conducono lentamente; le risposte parasimpatiche perciò tendono ad essere più rapide e precise di quelle simpatiche che solitamente sono più lente e dispersive (FIG. 6). Pertanto le risposte parasimpatiche tendono ad essere limitate ad un unico or- GENNAIO - MARZO 2015 gano, al contrario delle simpatiche alla base di risposte come il battito cardiaco accelerato associato allo stress. – Data l’importanza che Langley dava all’origine dei nervi pregangliari, trovò evidente che il SNE non potesse essere considerato nè Simpatico né Parasimpatico. e, se arriva lo stimolo, può fare tutto da solo, anche se le fibre vagali sono recise. Quando il SNE non funziona bene si palesano le patologie disfunzionali, la disbiosi ed i disturbi dell’umore. Il ricercatore si era reso conto – inoltre – che in confronto al numero di neuroni presenti nell’intestino, il numero di fibre nervose motorie che collegavano il cervello o il midollo spinale all’intestino era esiguo. 왘 IL SNE DEL COLON, OLTRE CHE PILOTARE SE STESSO AUTONOMAMENTE, INVIA ASSONI ANCHE AL DI FUORI DELL’INTESTINO Negli esseri umani vi sono circa 2.000 fibre nervose pregangliari nel vago (il grande nervo cranico che collega il cervello all’Apparato gastrointestinale) nel passaggio addominale. – Di contro, vi sono oltre un centinaio di milioni di neuroni nell’intestino tenue umano; la disparità tra il numero di neuroni presenti nell’intestino e quello delle fibre nervose disponibili ad offrire loro innervazione pregangliare è impressionante. Oggi si sa che tali fibre si sfioccano in un numero sufficiente di diramazioni, prendendo contatto con gran parte dei neuroni intestinali e – soprattutto – con il microbiota (Gut Brain Microbe Axis). Tuttavia, migliaia di terminazioni nervose sono poca cosa rispetto alle centinaia di milioni di fibre nervose intrinseche che i neuroni intestinali producono per comunicare tra loro. – Di certo la voce del cervello viene udita dall’intestino, ma non su una linea diretta a ciascun membro della congrega enterica. – Il SNE differisce dal Sistema SimpaticoParasimpatico per quanto riguarda la sua indipendenza anatomica e funzionale da cervello e midollo spinale: non esegue necessariamente i comandi che riceve, né rimanda le informazioni ricevute. Il SNE è sito indipendente di integrazione e di elaborazione neurale. Fa funzionare il suo organo, l’intestino, I neuroni presenti nel Plesso mienterico del colon innervano il ganglio mesenterico inferiore che fornisce l’innervazione simpatica alla parte terminale di colon e retto. L’intestino, attraverso il SNE, può cancellare i messaggi provenienti dal cervello che non vuole inviare ai nervi simpatici. Può pilotare anche un organo limitrofo, come la colecisti che deriva – come fegato e pancreas – da una evaginazione dell’intestino primitivo: molecole traccianti iniettate nella colecisti di cavia compaiono subito dopo nei neuroni duodenali (trasporto assonale retrogrado). – Studi successivi hanno dimostrato che le proprietà strutturali e chimiche dei gangli della colecisti sono simili a quelle del SNE e diverse dai gangli reperiti in altre sedi del SNP. Questo tipo di struttura comune si osserva solo nell’intestino e nella colecisti. – Il Tessuto connettivo presente nei nervi periferici e che ne costituisce il supporto, è assente nei gangli della colecisti e dell’intestino. Analogamente al cervello, i gangli dell’intestino e della colecisti non sono tenuti insieme da collagene, bensì da cellule specializzate, la neuroglia, un collante nervoso: la conclusione è che i gangli colecistici possono essere considerati un’estensione del SNE a tutto diritto. – Sempre tramite traccianti è stata anche dimostrata un’innervazione entero- 35 LA MEDICINA BIOLOGICA GENNAIO - MARZO 2015 pancreatica, ancora in fase di studio. Al momento si è stabilito che, mettendo glucosio nel lume del duodeno o aumentando la pressione all’interno dell’organo, si attivano i neuroni enteropancreatici (acetilcolina come neurotrasmettitore eccitatorio e serotonina come inibitorio) ed il bersaglio sono i neuroni dei gangli pancreatici. I nervi entero-pancreatici secernenenti serotonina non stimolano tanto le cellule pancreatiche, ma piuttosto si oppongono alla loro attivazione da parte dell’acetilcolina, trovandosi direttamente sulle terminazioni nervose contenenti acetilcolina. Una volta stimolati, i recettori della serotonina diminuiscono il rilascio dell’acetilcolina abbassando – così – l’effetto dei nervi eccitatori. L’input finale è la produzione degli enzimi digestivi in modo molto rapido. La conoscenza del messaggio inviato all’intestino potrà sicuramente aiutare il clinico nella terapia della pancreatite. – Se l’intestino può dire “no” al pancreas, questo messaggio mimato da un farmaco potrebbe essere molto utile nella cura della pancreatite. Poichè le estensioni dei neuroni entero-pancreatici si reperiscono anche nello stomaco, è possibile che l’intestino possa prevedere la propria funzione; il pancreas può essere attivato dallo stomaco prima dell’arrivo dei prodotti della digestione e degli acidi gastrici al duodeno, preparandosi in anticipo a gestire qualsiasi cosa lo stomaco abbia 쏔 digerito. La Seconda Parte dell’articolo sarà pubblicata in La Medicina Biologica 2015/2. Letteratura 1. 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Biol., 2015/1; 27-37. autore Dott.ssa Maria Letizia Primo – Specialista in Psichiatria e Medicina legale – Docente al Percorso Formativo Permanente Triennale di Omeopatia, Omotossicologia e Discipline Integrate Via Pergolesi, 21 I – 10154 Torino 37