3 Lower Esophageal Sphincter Failure
LESの間欠的不全は、飲み込む間(ベリングや嘔吐を除く)の不適切または病的弛緩に起因するが、胃内容物の胸部食道への経食道逆流に関わる重大イベントである。
腹部LESが完全に破壊されていないLES損傷患者の場合、LES不全の主なメカニズムは “一過性下部食道括約筋弛緩(tLESR)”と呼ばれるものである。 このような患者では、空腹時にはLESは十分に機能しているが、食後の胃の過膨張時に起こる動的短縮により、次第に機能しなくなる(図9.6)
Figure 9.6. 腹部下部食道括約筋(LES)の損傷が20mmある人(腹部LES残存長15mm)。 この人はベースラインでLESが有能(腹部長>10mm)である。 しかし、重い食事に伴う動的短縮時には、腹部LES長が<10mmとなり(この図では、8mmの動的短縮により機能的腹部LES長が7mmとなる)、LES不全(一過性LES弛緩)の可能性がある。GEJ, gastroesophageal junction; SCJ, squamocolumnar junction.
Dent 博士を含む国際研究グループ11が、嚥下によって引き起こされないLES緩和に関する初期の研究の多くを生み出すのに貢献した。 このレビューの序文で、彼らはこう書いている。 「伝統的な見解では、胃食道逆流はLESが持続的に弱いことが原因であるとされていた。 しかし、リクライニングした被験者で逆流時の食道運動量を測定したところ、健常者、逆流性食道炎患者ともに、ほとんどの逆流はLESの緊張が持続しているためではなく、短い間欠的なLES弛緩時に起こっていることがわかった。 この発見は、逆流性食道炎を引き起こす主要な欠陥、すなわち逆流が異常に頻繁に起こるということについて、考えを改めさせるものであった。 TLESRの存在は、LES静止圧が正常な患者の大半で逆流が起こることを説明し、逆流性疾患におけるLES機能障害の概念をLES強度からLES制御へと変えたのです」
Sudden LES failure (tLESR) is the single most common mechanism underlying gastroesophageal reflux. 健常者では、逆流エピソードの大部分 (70%-100%) は tLESR の間に起こる。 その他の推定される逆流原因は、一次蠕動運動の失敗または不完全に伴う嚥下誘発性LES弛緩、LES基礎圧の持続的欠如、深呼吸による緊張、および腹腔内圧の上昇であるが、あまり文献に記載されていない。
一般に、tLESRに起因する逆流エピソードの割合は、逆流症の重症度に反比例して変化するが、これはおそらくGERDの重症度が増すにつれてLESの欠陥の可能性が高くなるためと考えられる。tLESRは一般に嚥下に伴うLES弛緩よりも持続時間が長い(>10秒)が、これは嚥下に伴うものである。 著者らは、LES圧が胃内圧のレベルまで急激に低下することを特徴とする。
著者らは、tLESRが神経機構によって媒介されていると説明しようとしている。”
胃の膨張がtLESRの強力な刺激であることはよく知られていたので、著者らは、胃の膨張が胃近位部、特に胃底部の緊張受容体の刺激を通じてtLESRを誘発することを示唆している。 彼らは、胃の膨張を知らせる求心性インパルスが孤束核に投射され、次に迷走神経背側運動核に投射され、LESに投射する迷走神経放出神経の細胞体を含み、弛緩を引き起こすと示唆している。
このレビューで引用された多くの研究は、胃食道逆流を引き起こす神経メカニズムの存在を証明する確固たる証拠はほとんどないことを示唆している。 Schoemanら12は、10人の健康な被験者(男性9人、女性1人、年齢中央値22歳、範囲18~30歳)を対象に、さまざまなタイプの身体活動時の逆流メカニズムを研究した。 彼らは、中程度の運動、休息と睡眠、標準化された食事、標準化された運動を含む24時間の間、LES圧、胃、食道、咽頭の圧力、LESから5cm上のpHを記録した。 すべての被験者で食道運動機能は正常であり、LESの圧力は18.7 ± 4.0mmHgであった。
すべての被験者で逆流が発生したが、各被験者の逆流エピソードの記録数は3から22と大きな幅があった。 逆流の大部分(81/123、66%)は食後3時間に発生し、残り(34%)は空腹時に発生した。 5704>
LESの上5cmに設置したpH電極で検出した食道酸曝露量は、pH < 4が正常範囲にあった時間の割合で表した(全グループで0.71±0.23)。 pH < 4の時間の割合は、運動時の最低値0.16(±0.13)から外来時の最高値1.65±0.98まで幅があった。 1時間あたりの逆流エピソードは、これらの健康な被験者ではすべて正常範囲内であり(グループで0.57 ± 0.09)、仰臥位での低い0.08 ± 0.06から外来相での高い3.30 ± 1.69までとなった
LES基礎圧力は研究中に大きく変動し、患者が仰臥位のときと空腹時のほうが著しく高くなることがわかった。 逆流の発生は、基礎LES圧とは無関係であった。 逆流発生時のLES圧は79%で消失(<3mmH2O)していた。逆流のメカニズムは82%でtLESRであり、13%は嚥下によるLES弛緩で、緊張(2%)は主要因でなかった。 緊張の主な影響は、tLESR中に緊張が存在する場合、逆流の可能性が高くなることであった。 逆流エピソードの2%は、基礎LES圧が>3mmH2Oの間に発生し、1件はLES圧が持続的にない間に発生した。 tLESRは197/584(34%)の事象において逆流を伴っていた。 tLESRの発生は必ずしも逆流が起こることを意味しない。 このことは、tLESRエピソードの66%にしか胃食道共通腔が発生しないという知見と関連している。 そのため、LESはtLESRの定義に用いられる圧力(3mmH2O)まで弛緩しても、まだ閉じたままである。 空腹時と比較して食後状態の方が、tLESRの回数と時間が有意に多いという彼らの発見は、胃拡張がtLESRの重要な促進因子であることを裏付けているようだ。
また、tLESRが基礎LES圧に関係しないという彼らの発見は、LES圧とtLESRの間に良い関係がないことを裏付けている。
この論文は、「正常な」若者の逆流量に関する優れたデータを提供しています。 10人の健康なボランティアのこのグループにおける24時間の全体的な酸への暴露(pH < 4の時間のパーセントとして表される)は、0.71 ± 0.23であった。 「正常な人はほとんど逆流しない。 GERDの症状がないことを前提にした「正常」「健康」には、新しい病理学的評価によってLESに重大な損傷を受けた人が含まれることを示しておこう。 このように酸への曝露が少ないことから、LESの損傷がない真の正常者とは、食道内の酸への曝露がゼロであると定義できるのかという疑問が生じる。
Kahrilasら13は、LESの長さを測定しながら胃を空気で膨張させ、LES上5cmに置いたpH電極で測定して逆流の発生を探っている。 これにより、LESの長さの変化、胃の膨張、逆流が及ぼす影響を客観的に定義することができる。
序文で、著者らはその目的を述べている。 「数多くのマノメトリック研究により、tLESRがしばしば逆流の主要なメカニズムであるという説得力のある証拠が得られている。 同様に、胃の膨張は、おそらく近位胃、特に胃心膜の張力受容体の活性化を通じて、tLESRを誘発する強力な刺激であることが確立されている」
最後の文における事実と教義の巧妙な並置に注目することが重要である。 胃の膨張がtLESRにとって強力な刺激であることを示す優れた証拠がある。 しかし、胃の膨張による胃近位部の張力受容体の活性化がtLESRを誘発するという事実は、確たる証拠によって裏付けられてはいないのです。 見てわかるように、著者自身が議論(下記参照)で示唆しているように、この論文で作成されたデータによってさえもサポートされていない。 「食道裂孔ヘルニアでは、tLESRs を誘発するためのこれらの張力受容体を含む胃の心臓は、おそらく近位に移動しています。 したがって、この解剖学的異常がtLESRを誘発するためのこれらの張力受容体の感度を変えるかもしれないという仮説を立てるのは妥当である。” 心膜の張力受容体によって媒介される神経機構は、一見すると既成事実化しているように見えますが、実際はどうなのでしょうか。 “この研究の目的は、食道裂孔ヘルニアが、胃の空気膨張に挑戦したGERD患者の胃食道逆流に対する脆弱性とtLESRsに影響を与えるかどうか、どのように影響を与えるかを明らかにすることでした。”
この研究には3グループがありました。 (1)胃腸症状のない、上部消化管手術歴のない健康なボランティア8名(男性5名、女性3名、平均年齢31±2歳)(2)患者7名(男性4名、女性3名、平均年齢31±2歳)。 (2) 症状のある逆流性食道炎で内視鏡検査でBarrett食道を認めず、食道裂孔ヘルニアを認めない7名(男性4名、女性3名、平均年齢32±2歳)、 (3) 症状のある逆流性食道炎で内視鏡検査でBarrett食道を認めず、食道裂孔ヘルニアを認めた8名(男性4名、女性4名、平均年齢37±4歳)。
食道裂孔ヘルニアの定義は、内視鏡検査で扁平上皮接合部(SCJ)にスチールクリップを留置することであった。 横隔膜裂孔の中心とSCJのクリップの位置関係を定義するために、蛍光透視法が用いられた。 食道ヘルニアと診断するための条件は、SCJクリップが少なくとも食道裂孔の1cm近傍にあることであった。
第10章では、これらの基準による食道裂孔ヘルニアの診断に重大な誤りがあることを述べる。 Barrett食道がない場合、SCJが真のGEJであるという仮定は正しくない。ほとんどの健常者において、SCJより遠位には非常に短く拡張した食道があり、GERDの重症度が上がるにつれ、その長さは長くなる。
胃からLESを通り食道まで、17本のルーメンカテーテルと1cm間隔で14個のサイドホール記録部位が設置され、Manometryが施行された。 試験中、カテーテルから胃に15mL/minで120分間空気が注入された。 嚥下は顎下筋電図記録装置でモニターした。 食道酸曝露はLES近位縁から5cm上に設置した電極で記録した。
食道逆流事象は、食道pHが少なくとも5秒間<4まで急激に低下するか、またはpHがすでに<4であった場合にさらに少なくとも5秒間1pH単位で急激に低下するかのどちらかと定義された。 食道胃接合部(EGJ)(LES)圧の基礎値、EGJ(LES)高圧域の長さ、および各逆流事象に関連する圧力活動を特徴付けるために、マノメトリック・トレーシングを分析した。 腹部の緊張、LES圧のスロードリフト、LES弛緩(嚥下誘発性またはtLESR)、食道総腔などの運動事象が記録された。 各逆流事象は、これらの運動事象との時間的関係に基づいて、tLESR関連、嚥下関連、緊張関連、フリーに分類された。
3群は、酸逆流事象数およびベースラインのpH < 4時間の割合に有意差を認めなかった(表9.2)。 空気注入では、ベースライン時と比較して、3群とも酸逆流事象数およびpH < 4の時間割合が有意に増加した。 空気注入による逆流事象の増加は、正常対照群に比べ、両GERD患者群で有意に大きかった。 非ヘルニア性GERD群とヘルニア性GERD群における増加は有意な差はなかった。 有意差がないのは、3群の人数が非常に少ないことを反映している可能性があることに留意すべきである<5704><3996><87>Table 9.2. Number of Acid Reflux Events per Hour and Percent Time With pH < 4 Among the Three Subject Groups
酸の逆流のイベント/時間 | pH<とパーセントの時間.の数; 4 | |||
---|---|---|---|---|
ベースライン | 空気注入 | |||
正常コントロール | 0 (0-2) | 4 (1.8-4.3)a | 0 (0-5.6) | 5.4 (3.1-10.4)a |
非ヘルニアGERD | 0 (0-3) | 6(6.4-10.6)a,b | 0 (0-4.9) | 14.6 (5.6-16.6)a,b |
Hernia-GERD | 1 (0-7) | 12.1 (0-3.3) | 1 (0-4.4)a,b (5.1-16.6)a,b | |
1.8 (0-5.8) | 22.7 (14-24.0).8)a,b |
データは中央値(四分位範囲)で表示。
GERD, 胃食道逆流症。a P < .05 air infusion versus baseline. b P < .05 vs normal controls. c P = .07 vs non-hernia-GERD patients.
p.0.8 (0-58); .05 (0-58); .05 (0-48);.05 (0-48).
ベースライン時の逆流機序は3群間で有意な差はなかった。 空気注入により、逆流回数が増加すると、3群ともベースラインに比べ有意に増加したメカニズムはtLESRsであった。 また、空気注入期間中の酸曝露量の増加も、tLESRによる逆流に対してのみ有意であった。
ベースライン記録中のtLESRの回数は3群とも同程度であった。 胃の空気注入により、正常対照者と非ヘルニアGERD患者のtLESR頻度の中央値はそれぞれ4.0と4.5/時(P < .05)、ヘルニア患者の中央値は9.5/時(P < .001)の増加であった。 酸逆流事象に関連するtLESRの割合は、グループ間で有意な差はなかった。 このデータは、「これらの被験者群は、胃の膨張に反応してtLESRを誘発する閾値の減少に連続性がある」ことを示唆している。
ピーク基底EGJ(LES)圧は群内変動が大きく、3群に有意差はなかった。 一方、ベースライン記録におけるEGJ(LES)長は、正常対照群では非ヘルニア性GERDおよびヘルニア性GERD患者に比べ有意に長かった(P < .05)。 非ヘルニア性GERD患者もヘルニア患者よりEGJ(LES)が長かった(P < .05)。 空気注入による胃内膨張では、3群ともEGJ(LES)は徐々に短縮し、空気注入開始後20〜30分で有意に短縮した(図9.7)。 ベースラインの下部食道括約筋(LES)全長の長さが徐々に低くなっていることを示すKahrilasらの研究の3群。 15mL/minで胃に空気を送り込んでいる間、LESの動的な短縮が見られるが、これは3群間で同様である。 LESの機能的な全長が20mm(LESの欠陥の基準となる全長)を大きく下回るのは、胃食道逆流症および食道裂孔ヘルニア患者(赤色)である。 このグループでは、健常者(緑)やヘルニアではないGERD患者(オレンジ)に比べてLES不全が有意に高い。
EGJ内に複数の側孔を配置した記録では、より近位の記録部位でtLESRを検出する前に高圧ゾーンが短縮することがしばしば観察された。 この短縮は、記録の基底圧と頭蓋横隔膜成分の振幅の減少によって証明され、遠位EGJがtLESRを誘発する初期イベントとして開かれたことが示唆された。 このパターンが観察された50例では、遠位EGJの「弛緩」はtLESRに4±0.3秒先行した。 このパターンは特に、最も長いEGJ(LES)高圧ゾーンを持つ正常対照者に顕著であった。
胃内空気注入中、胃内圧が徐々に上昇し、それはtLESR後にベースラインに戻されることが確認された。 これは腹鳴の際に通常起こる現象と類似している。 対照群では4.5 ± 0.5、非ヘルニア性GERD群では3.8 ± 0.6、ヘルニア性GERD群では3.8 ± 0.9 mmHgと、TLESR前の胃内圧の上昇は3つの被験者で同様であった
著者らは実際に、胃拡張中に起きることが今知られていることを、計測用語として記述した。 Ayaziらの研究では空気で、Robertsonらの研究では重い食事で胃が膨張すると15、胃の膨張によりLESの最遠位部が消失し、胃の輪郭に取り込まれるため機能的(manometric)LESは短縮する(図 9.8)
Kahrilasらによる研究13は、GERDの病態に関連するLESの臨界変化の二つの要素を明確に示している。 まず、遠位から始まる腹部LESの損傷により、ベースラインのLES長が徐々に減少していく(Fig.9.7)。 これは3群に見られ、”正常 “から非ヘルニア性GERD、ヘルニア性GERDへとGERDの増加の連続性を形成している。 ベースラインにおける3群の平均LES長(論文中のFig.9.5より引用)は、正常群で約3.7cm、非ヘルニア性GERD群で約2.9cm、ヘルニア性GERD群で約2.2cmである。
第二に、胃拡張により残存するLES遠位部がさらに一時的に縮小していることがある。 このLESの動的短縮はLESの永久的短縮と重なっている。 3つのグループの空気注入時に起こる動的な相加的短縮は類似しており、本質的に平行な線を形成している(図9.7)。 このことは、胃膨張に伴って生じる動的短縮は、ベースラインの残存LES長とは無関係であることを示している。
この期間中の任意の時点で、LESの全機能長とは、マノメトリによるベースラインのLES長から胃膨張時のLESの短縮量を引いたものである(Fig. 9.6). 空気注入による胃拡張で、LESの機能的残存長は対照群で約3.7cmから2.8cm、非ヘルニア性GERD群で2.9cmから2.3cm、ヘルニア性GERD群で2.2cmから1.4cmと減少した(Fig. 9.7)。
空気注入により胃膨張を誘発すると、機能的LES長が減少し、3群でtLESR、酸逆流事象、食道酸曝露が有意に増加する。 その増加は、ヘルニア-GERD群で有意に多かった。 このことは、tLESRの発生とベースラインLES長との間に密接な関係があることを示唆している。 胃拡張に伴う同程度の動的LES短縮は、胃拡張開始時のベースラインLES長が短いだけに、ヘルニア-GERD群ではtLESRの発生に他より大きな影響を与える。
その考察で、著者らは、「リクライニング被験者の胃拡張により誘発されるtLESR頻度は横隔膜裂孔中点に対するSCJ軸変位量に直接比例した」ことを示唆している。 彼らは、食道裂孔ヘルニアがGERDの素因となり、逆流を引き起こす主要なメカニズムであるtLESRに対する個人の感受性を高めることを示唆している。 彼らは、食道裂孔ヘルニアの定義づけにはかなりの困難が伴うことを認識しており、この研究では内視鏡検査でSCJにクリップを装着することにより、その問題を解決したことを示唆している。 GERD患者において頭側へ移動したSCJは食道の遠位端ではないため、これは必ずしも正しいとは言えない
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