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FISIOLOGIA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Introduzione

 

L’accumulo e l’espulsione dell’urina avvengono tramite il meccanismo della continenza e della minzione. Gli organi coinvolti sono la vescica e l’uretra, insieme con il meccanismo sfinteriale. Tutto questo sistema funziona nell’adulto normale come un unico sistema coordinato dal sistema nervoso.

Il meccanismo della continenza e della minzione può essere paragonato come un sistema ‘on-off’. Quando uno funziona, l’altro smette di funzionare.

 

Definizione della Continenza

 

Dal punto di vista comportamentale, la continenza urinaria può essere definita come il controllo volontario della minzione. In genere si considera normale continenza la capacità di immagazzinare l'urina senza perdite per almeno due ore da svegli, e interrompere il sonno notturno non più di una volta (<65 anni) o due volte (> 65 anni di età).

La persona continente dovrebbe essere in grado di impegnarsi in una moderata o intensa attività fisica senza perdere urine e di rinviare la minzione nonostante il desiderio di urinare.

Dal punto di vista anatomico e fisiologico, la continenza urinaria è definita come il controllo del detrusore, la competenza del meccanismo sfinteriale e l’integrità anatomica del tratto urinario in modo che l'urina fuoriesca dal sistema soltanto durante la minzione volontaria (Gray, 2006).

Dal punto di vista idrodinamico, la continenza urinaria è un equilibrio tra resistenza uretrale e le forze intravescicali che meccanicamente determinano i riempimento e lo svuotamento. (Yang e Huang, 2003).

 

Continenza e Minzione

 

L’accumulo e l’espulsione dell’urina equivalgono rispettivamente alle seguenti due fasi:

 

1) La Fase di Riempimento Vescicale

Realizzata grazie alla distensibilità della vescica che funziona come serbatoio e grazie ai meccanismi della continenza.

2) La Fase di Svuotamento Vescicale.

La fase di svuotamento rappresenta la minzione e avviene tramite la contrazione della vescica e il rilasciamento degli sfinteri.

 

Le componenti del meccanismo continenza - minzione sono:

 

1. Vescica

2. Sistema Sfinterico

3. Regolazione Nervosa

 

1. Il Ruolo della Vescica

 

La vescica ha una struttura che le permette di funzionare sia come serbatoio durante il riempimento sia come organo espulsore dell’urina durante la minzione. Le componenti strutturali che le permettono questa duplice funzione sono le miocellule lisce del detrusore e lo stroma connettivale.

 

A) Fase di Riempimento

 

Complicance Vescicale - Legge di Laplace - Stress Relaxation

 

La parete vescicale durante l’arrivo della vescica si distende. Questa distensione si basa alle proprietà viscoelastiche della vescica e permettono alla parete di distendersi senza un aumento eccessivo della pressione all’interno della vescica (inferiore a 10 cmH2O). Contemporaneamente lo spessore della parete, essendo distensibile, si assottiglia.

La capacità delle vescica di mantenere bassa la pressione all’interno del suo lume con l’aumentare del suo volume durante il riempimento viene chiamata ‘compliance’. La vescica ha una alta compliance, ossia una alta distensibilità.

L’equazione che descrive la compliance è la seguente:

 

C = ΔV / ΔP

 

ove ΔV è la variazione di volume e ΔP la variazione della pressione.

Un’alta variazione di pressione determina una bassa compliance. Un’alta variazione di volume e basse variazioni di pressione determina un’alta compliance, come succede in una vescica normale. Questa proprietà meccanica della vescica ha soprattutto tre finalità: evita che una pressione eccessiva comporti l’assorbimento di urina da parte della parete vescicale, evita il reflusso di urina e la trasmissione di pressione nel rene, fenomeno potenzialmente dannoso, e abbassa la probabilità di rottura della vescica.

Secondo la legge di Laplace, la tensione (τ) della parete di un contenitore sferico è proporzionale alla pressione(P) all’interno del lume e al suo raggio (r) e inversamente proporzionale allo spessore della parete. Lo spessore della parete vescicale riempita è trascurabile quindi l’equazione diventa:

 

τ = P x R ovvero P = τ / R

 

Nella fase di riempimento il diametro del lume vescicale aumenta. Per la particolari proprietà della parete, la tensione rimane bassa e di conseguenza anche la pressione. In una parete vescicale alterata, incapace di mantenere una bassa tensione di parete, il riempimento produce anche un aumento di pressione (bassa compliance).

Durante la fase di riempimento gli orifizi ureterali e l’uretere intravescicale si chiudono in modo che l’urina continui ad arrivare in vescica ma senza che l’urina risalga verso i reni (meccanismo antireflusso). Se la pressione dentro la vescica risultasse molto alta si verificherebbe un reflusso vescico-ureterale dal momento che l’aumento pressorio vincerebbe la resistenza del meccanismo anti-reflusso.

Ci sono due componenti che conferiscono alla vescica le sue proprietà viscoelastiche e quindi la sua compliance bassa: la componente neuromuscolare, costituita dal detrusore e dalle terminazioni nervose che lo innervano, e la componente meccanica, costituita dallo stroma.

I fasci muscolari del detrusore hanno un tono di base, di tensione, regolata dai nervi autonomi, da ormoni, da sostanze locali (NO: protossido di azoto, vari metaboliti) e dalla temperatura. Questo tono rende le fibre muscolari ‘toniche’, ossia pronte a contrarsi.

Una caratteristica unica di queste fibre è un fenomeno chiamato ‘stress relaxation’: le fibre muscolari del detrusore riescono a ridurre la tensione che si crea durante la loro distensione. Questo permette alla vescica, contrariamente a quanto accade per il muscolo scheletrico, di contrarsi efficacemente anche quando si distende.

Nella fase di riempimento la vescica si distende. Questo presuppone un rilasciamento del detrusore che non deve contrarsi. Questo controllo è dovuto al sistema nervoso.

 

B) Fase di Svuotamento - Minzione

Nella fase di svuotamento la vescica espelle l’urina. Questo avviene tramite la contrazione del detrusore. Questo fenomeno è sotto il controllo del sistema nervoso.

La minzione si basa sulla contrazione del detrusore che aumenta la pressione (Pdet). Durante la contrazione aumenta la pressione dentro la vescica (Pves). Siccome la vescica si trova dentro l’addome, la pressione addominale (Padd) può trasmettersi alla vescica e contribuire alla pressione vescicale durante la minzione. Quindi:

 

Pves = Pdet + Padd

 

Normalmente la minzione dovrebbe avvenire soprattutto grazie alla contrazione del detrusore, con un minimo contributo della pressione addominale. In certe situazioni patologiche, come nell’ipertrofia prostatica, esiste un’aumentata resistenza allo svuotamento. In questi casi il detrusore è in difficoltà e non può aumentare più di tanto la pressione, per cui la spinta addominale, aumentando la pressione intraddominale, permette di aumentare la pressione vescicale e di compiere l’atto minzionale.

 

1. Il Ruolo degli Sfinteri

 

Gli sfinteri urinari schematicamente possono essere raggruppati in due unità:

•0.0. Il Meccanismo Sfinterico Intrinseco

- lo sfintere urinario prossimale o interno o liscio o involontario

Situato al livello del collo vescicale e della prima parte dell’uretra

- lo sfintere urinario distale o esterno o striato o volontario

Situato nell’uomo al livello dell’uretra membranosa e superficie

anteriore della prostata, nella donna al livello dell’uretra prossimale e

media avvolgendo anche la vagina. E’ costituito da fibre muscolari prevalentemente striate, anche se esiste una piccola componente striata. Le fibre muscolari sono soprattutto di tipo a contrazione lenta. Queste fibre permettono una contrazione più lenta ma più duratura e sostenuta.

 

0. Il Meccanismo Sfinterico Estrinseco

Costituito dal muscolo pubococcigeo (o pubouretrale) del m. elevatore

dell’ano, il quale dà sostegno al meccanismo intrinseco. E’ costituito

da fibre muscolari striate miste, ossia sia di tipo lento (circa 65%) sia

di tipo veloce. Le fibre veloci permettono una contrazione rapida e

forte ma non duratura nel tempo.

 

L’attività sfinterica è regolata in base alla fase di riempimento o di svuotamento:

 

•0.A) Fase di Riempimento

 

Durante la fase di riempimento vescicale gli sfinteri della componente intrinseca sono contratti in modo tonico e chiudono quindi il collo vescicale, l’uretra prossimale e l’uretra membranosa nell’uomo e l’uretra media nella donna. Durante bruschi aumenti della pressione intraddominale (sforzi, starnuti, tosse, riso) aumenta bruscamente anche la pressione intravescicale. In queste situazioni gli sfinteri si contraggono in modo veloce e in entità maggiore ma per breve per la breve durata dell’aumento pressorio addominale.

 

1. Il Ruolo del Sistema Nervoso

 

Il sistema nervoso definisce e controlla il funzionamento delle basse vie urinarie e dell’apparato genitale maschile. Le tre funzioni regolate sono:

•0.I. Minzione e Continenza

•0.II. Erezione

•0.III. Eiaculazione

 

Organizzazione generale del Sistema Nervoso

 

Il controllo delle funzioni sovradescritte avviene tramite una complessa rete di vie nervose, plessi nervosi e nervi, con molte interconnessioni e riflessi sotto il controllo dei centri del sistema nervoso centrale al livello del cervello. I tre sistemi nervosi coinvolti sono:

 

•0.0. Sistema Nervoso Centrale: cervello e ponte al livello del tronco

•0.0.(i) Centri Nervosi Superiori: localizzati al livello del cervello. Localizzati sopratutto a destra, includono la parte inferiore della corteccia prefrontale, il sistema limbico, il talamo. Al livello del tronco encefalico esiste una area al livelo bulbopontino denominata centro della minzione. Nell’ambito di questa area esiste un nucleo mediale, chiamato nucleo di Barrington o nucleo ‘M’ e un nucleo laterale chiamato nucleo ‘L’.

I centri corticali superiori sono i principali modulatori della minzione e continenza e esercitano una azione prevalentemente inibitoria sui centri inferiori, riflessi, della minzione. I centri corticali inferiori al livello pontino fanno parte del riflesso principale della minzione. L’area M è più importante e stimola la minzione. L’area L stimola la fase di riempimento.

•0.0. Sistema Nervoso Periferico

Rappresenta il midollo spinale e i nervi. Trasporta gli stimoli efferenti, ossia le fibre che contraggono o rilasciano i muscoli e gli stimoli afferenti, ossia gli stimoli relativi alla sensibilità degli organi innervati.

 

•0.0.(i) Sistema Nervoso Somatico: nervo pudendo. Controlla i muscoli striati e le azioni volontarie. Le fibre nervose arrivano giungono a contatto con il muscolo attraverso le giunzioni neuromuscolari. Il neurotrasmettitore secreto è l’acetilcolina. Il nucleo da dove originano i motoneuroni del nervo pudendo si trova al livello del corno anteriore del modollo sacrale S2-3-4, e si chiama nucleo di Onuf.

 

•0.0.(i) Sistema Nervoso Autonomo (neurovegetativo): controlla il funzionamento involontario (autonomo) degli organi pelvici e della muscolatura liscia, per esempio la secrezione delle ghiandole, i vasi sanguigni, il tono muscolare etc. E’ suddiviso in due parti antagoniste:

- Sistema Simpatico: coinvolto principalmente nell’immagazzinamento delle secrezioni e nel preparare l’organismo in una situazione di difesa o di fuga. Il principale neurotrasmettitore coinvolto è la noradrenalina (per questo viene chiamato anche sistema adrenergico). I recettori bersaglio delle fibre nervose sono di due tipi: alfa (α) e beta (β). Prende origine dal midollo spinale toracico e lombare, tra i segmenti T10 - L2 e forma la colonna del simpatico lungo la colona vertebrale. Da questa colonna partono fibre che formano il plesso ipogastrico superiore al livello della biforcazione dell’aorta. Discende poi come i due nervi ipogastrici e forma il plesso ipogastrico inferiore o pelvico.

- Sistema Parasimpatico: coinvolto principalmente nel meccanismo di espulsione e di perilstasi, ossia del movimento ritmico dei visceri. E’ responsabile della contrazione della vescica e quindi della minzione. Il neurotrasmettitore coinvolto è l’acetilcolina che stimola i recettori muscarinici (per questo viene chiamato anche sistema colinergico). Al livello degllo sfintere liscio il parasimpatico secerne anche protossido di azoto (NO) il quale ha un effetto rilasciante. Origina dai nuclei dei nervi cranici e dai nuclei del midollo spinale spinale, tra i segmenti S2-S3-S4. Questa è la parte diretta ai visceri pelvici e quindi alla vescica. Dopo l’origine fa parte dei nervi pelvici splancnici, detti erigentes perchè responsabili anche dell’erezione, i quali si dirigono verso il plesso pelvico e ne fanno parte.

 

Il Plesso Pelvico è una ricca e complessa rete di fibre nervose e di gangli formato per la maggior parte da nervi del sistema autonomo (nervi ipogastrici del simpatico e nervi pelvici dei parasimpatico sacrale) e in minor parte da fibre provenienti dal sistema nervoso somatico provenienti dalle radici sacrali del midollo spinale. Dal plesso pelvico originano i nervi erigentes che innervano i visceri pelvici e perineali (vescica, uretra, pene, retto etc). E’ collocato al livello della parete anterolaterale del retto. Il suo limite inferiore si trova al livello dell’apice delle vescichette seminali.

 

Il sistema nervoso periferico veicola anche le stimolazioni afferenti, ossia trasporta la sensibilità proveniente dalla cute dei genitali e del perineo e dai visceri pelvici. Le fibre nascono da recettori al livello sia dell’endotelio vescicale sia del detrusore. Queste fibre, dette sensitive, giungono sia al livello del midollo spinale formando archi riflessi con le fibre motorie sia al livello dei centri superiori al livello del sistema nervoso centrale (tronco e cervello). Le varie informazioni quindi vengono integrate e interpretate dal cervello in modo da sentire per esempio lo stimolo minzionale, ossia la distensione vescicale, il dolore, la sensibilità cutanea durante i rapporti sessuali etc.

 

Il ruolo di neurotrasmettitori Centrali

Indagini recenti hanno scoperto che esistono alcuni neurotrasmettitori che giocano un ruolo importante nella regolazione dei centri della minzione (GABA, noradrenalina, serotonina etc).

La via serotoninergica inibisce il parasimpatico e aumenta l’attività del simpatico e del pudendo al livello urinario, agendo al nucleo di Onuf. Quindi farmaci che stimolano la produzione di serotonina possono avere effetti negativi sulla minzione ma positivi nei casi di incontinenza urinaria.

 

Controllo Nervoso della Continenza e della Minzione

 

Schematicamente si possono distinguere alcuni circuiti nervosi, chiamati riflessi, che attivano la minzione o attivano la fase di riempimento. Questi riflessi sono sotto controllo e sotto coordinamento del sistema nervoso centrale, ossia del nostro cervello. Il meccanismo nel suo insieme quindi è volontario e funziona come un interruttore ‘on - off’.

 

Fase di Riempimento

La vescica durante il riempimento si rilascia e si distende inviando al midollo spinale e al cervello stimolazioni che vengono percepite dopo una certa quantità come stimolo minzionale di grado crescente. Il nostro cervello quindi invia ordini alla vescica di non contrarsi e contemporaneamente mantiene chiusi gli sfinteri, garantendo la continenza.

I centri superiori, predominanti, garantiscono il mantenimento del riflesso ‘di guardia’, ossia della continenza che prevale sul sistema della minzione, attivato solo in alcuni momenti, quando dobbiamo urinare. In questo modo le aree corticali inibiscono l’area M bulbo-pontina. L’area L invece è libera a inviare stimolazioni ai centri spinali della minzione, con un effetto inibitorio. In questo modo, al livello periferico, il sistema parasimpatico è bloccato dal sistema simpatico. Il sistema simpatico inoltre stimola i recettori β3 al livello vescicale con un effetto rilasciante e i recettori α1 al livello degli sfinteri lisci del collo e dell’uretra prostatica con un effetto di contrazione. Il nervo pudendo stimola la contrazione e la chiusura dello sfintere esterno.

 

Fase di Svuotamento

Durante questa fase il detrusore si contrae e gli sfinteri si rilasciano, fenomeno chiamato minzione. In questo modo l’organismo ciclicamente espelle l’urina prodotta. In nostro cervello invia stimoli che inibiscono l’area L e stimolano l’area M al livello del centro bulbo-pontino della minzione. Il sistema parasimpatico quindi stimola la contrazione del detrusore e partecipa al rilasciamento degli sfinteri (soprattutto liscio). Il sistema simpatico rilascia gli sfinteri (soprattutto liscio e in parte striato). Il sitema nervoso somatico, attraverso il nervo pudendo, cessa di azionare sullo sfintere esterno, il quale si rilascia. La contrazione quindi della vescica inizia mentre gli sfinteri si rilasciano durante tutta la durata della fase di svuotamento.

 

Cenni di Fisiopatologia

 

Il meccanismo della continenza e della minzione presuppongono l’integrità anatomica di tutte le strutture coinvolte. Esistono patologie che alterano uno o più di queste strutture. Il risultato può essere o una perdita della continenza (incontinenza) o una perdita della capacità di mingere normalmente.

Dal punto di vista funzionale si possono quindi distinguere le seguenti cause di alterato meccanismo minzione - continenza.

 

A) Difetti della fase di riempimento vescicale (incontinenza)

0. Difetti della vescica (per es. malattie neurologiche, fibrosi della parete, infiammazione etc)

0. Difetto sfinterico (per es. malattie neurologiche, alterazioni del supporto uretrale, danno sfinterico diretto)

0. Difetti combinati

A) Difetti della fase di svuotamento (minzione alterata)

0)0)1. Difetti della contrazione vescicale (malattie neurologiche, miogeniche, psicogene etc)

0)0)2. Aumenti della resistenza allo svuotamento (ipertrofia prostatica, stenosi uretrale, malattie neurologiche con dissinergia tra detrusore e sfinteri).

 

 

Bibliografia:

 

1) Physiology and pharmacology of the bladder and urethra. N Yoshimura, M Cancellor. In: Campbell-Walsh Urology, 9th edition, 2007, Editore ‘Saunders Elsevier’, Vol.3, XIV(56), pag 1922-2010

2) Anatomia della vescica, dell’uretra e del pavimento pelvico. JS Dixon, JA Gosling. ‘Urodinamica: Principi, Pratica e Applicazioni. AR Mundy, TP Stephenson, AJ Wein’ Edizione Chirchill Livingston e Momento Medico, Cap.1, pag 2-8

3) An update on the physiology of urinary incontinence. M. Gray. Continence UK Journal, 2007;1(2):28-36

4) An anatomical description of the male and female urethral sphincter complex. S. Yucel, L. Baskin. JUrol 2004;171:1890-1897

5) Neuroanatomy of the male rhabdosphincter. RS. Hollabaugh, RR. Dmochowski, MS. Steiner. Urol 1997;49:426-434

6) Facilitatory Neuromodulative Effect of Duloxetine on Pudendal Motor Neurons Controlling the Urethral Pressure: A Functional Urodynamic Study in Healthy Women. S Boy, Á Reitz, Wirth, PA Knapp, PM. Braun, A Haferkamp, B Schurch. EurUrol, 2006;50:119–125

Riassunto

 

Esistono due fasi che regolano il funzionamento delle basse vie urinarie (vescica e uretra). La fase di riempimento e la fase di svuotamento.

La fase del riempimento si completa grazie al meccanismo della continenza. Durante questa fase la vescica si rilascia e si distende mentre gli sfinteri si contraggono. Il sistema simpatico prevale sul parasimpatico con effetto rilasciante della vescica e di contrazione dello sfintere liscio (noradrenalina con recettori alfa negli sfinteri e beta nella vescica). Il nervo pudendo produce la contrazione dello sfintere esterno. Se durante la fase di riempimento gli sfinteri non si contraggono efficacemente, si verifica l’incontinenza urinaria.

La fase dello svuotamento è la minzione. Quando la vescica si riempie oltre una certa quantità (oltre 150-200 ml), stimoli minzionali vengono inviati attraverso le vie nervose afferenti periferiche al midollo spinale e al sistema nervoso centrale (centrale e ronco encefalico). Al livello del cervello gli stimoli si integrano e si interpretano. Si avverte quindi lo stimolo minzionale. Un individuo normale con il sistema nervoso maturo e l’apparato urinario integro può rimandare la minzione a seconda delle situazione sociali in qui si trova. Quando la nostra volontà decide, si avvia la minzione. Questa si espleta tramite la contrazione del muscolo detrusore della vescica e il rilasciamento degli sfinteri. Il parasimpatico prevale sul simpatico (acetilcolina con i recettori colinergici e protossido di azoto).

Il processo della minzione - continenza quindi è un meccanismo ‘on-off’. Quando uno è attivo, l’altro si disattiva. Questo controllo avviene tramite vari riflessi nervosi, ossia connessioni nervose, e tramite il controllo superiore dei riflessi da parte dei centri superiori del nostro cervello.

Il controllo nervoso avviene in vari livelli.

I. Primo livello: riflesso midollo spinale - vescica

Al livello del midollo spinale esiste la prima stazione, ove risiedono i centri nervosi da dove nascono i nervi che innervano la vescica e gli sfinteri (simpatico, parasimpatico, n. pudendo). Questo primo centro costituisce il primo importante riflesso, ove la vescica si svuota appena comincia a riempirsi. Questo centro ovviamente non è sufficiente a dare un controllo di continenza accettabile.

I. Secondo livello: riflesso tronco encefalico - midollo spinale - vescica

Il secondo centro minzionale, molto importante, è quello che risiede al livello del tronco encefalico, appena sotto quindi al cervello (centro bulbo-pontino). Questo centro ha due zone, una controlla la minzione (fase di svuotamento) e uno la continenza (fase di riempimento). La zona della minzione prevale su quello della continenza. Si forma quindi il secondo arco riflesso, centro bulbopontino- midollo spinale - vescica e viceversa, con prevalente azione di svuotamento della vescica. Anche questo quindi ha una azione che favorisce la minzione sulla continenza, e se i centri superiori non funzionano la vescica si svuota non appena comincia a riempirsi.

I. Terzo livello: centri nervosi superiori (corteccia e centri sottocorticali del cervello)

Questo è un processo che avviene con la maturazione. Nella prima infanzia questo controllo all’inizio è assente e gradualmente si sviluppa di pari passo con la maturazione dei centri cerebrali di funzioni superiori. In assenza di questa maturazione o in presenza di certe patologie il controllo dei centri nervosi superiori , il controllo volontario sulla vescica e sugli sfinteri manca. La vescica in queste situazioni quindi si svuota per via riflessa. Non appena quindi si riempie anche a bassi volumi, il detrusore comincia a contrarsi ed a espellere l’urina. La continenza quindi è un meccanismo che si acquista gradualmente nei primi anni di vita. I centri superiori quindi hanno una azione prevalentemente inibitoria sulla minzione, nel senso di un controllo dei riflessi che fanno svuotare autonomamente la vescica.

La fisiologia studia il funzionamento dei vari organi. In questa sezione si spiega il meccanismo della continenza - minzione e dell'erezione - eiaculazione.