Fisiología de la Respiración

 FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN

CENTRO RESPIRATORIO

• Localizado en el bulbo y protuberancia 

• Está dividido en 3 principales grupos de neuronas

• Grupo respiratorio dorsal (porción ventral del bulbo-inspiración)

• Grupo respiratorio ventral (porción ventrolateral del bulbo-espiración)

• Centro neumotáxico (porción superior de la protuberancia-frecuencia y profundidad respiración)

Grupo respiratorio dorsal

• Controla la inspiración y el ritmo respiratorio 

• La mayor parte de las neuronas están en el núcleo del tracto solitario (NTS) y otras en la sustancia reticular adyacente del bulbo

• El IX y X transmiten las señales hacia el centro resp. Desde:

• Quimiorreceptores periféricos

• Barorreceptores

• Diversos tipos de receptores de los pulmones

• Controla el ritmo mediante descargas repetitivas de potenciales de acción neuronales inspiratorios

• Señal “rampa” inspiratoria:

• Proceso

1. Señal inspiratoria

2. Respiración normal comienza débilmente

3. Aumenta progresivamente a modo de rampa durante aprox. 2s

4. Luego se interrumpe súbitamente durante aprox. Los 3s siguientes 🡪 inactiva excitación del diafragma 🡪 permite retroceso elástico de los pulmones y pared torácica 🡪 espiración 🡪 nueva señal inspiratoria

• Se controlan 2 caract. De la rampa inspiratoria

• Control de la velocidad de aumento de la señal en rampa

• Control del punto donde se interrumpe súbitamente la rampa

Centro neumotáxico

• Localizado en el núcleo parabraquial de la protuberancia 

• Función: limitar la inspiración 🡪 acorta la espiración

• Efecto secundario: Aumenta FR

• Envía señales hacia la zona inspiratoria 🡪 desconexión de la rampa inspiratoria

• Señal neumotáxica intensa: inspiración = 0,5s, pulmones se llenan ligeramente, FR 30 a 40xmin

• Señal neumotáxica débil: inspiración = 5s ò +, pulmones se llenan mucho, FR 3 a 5xmin 

Grupo respiratorio ventral

• Se encuentra

• Rostralmente en el núcleo ambiguo

• Caudalmente en el núcleo retroambiguo

• Aspectos importantes:

• Sus neuronas permanecen casi totalmente inactivas durante la respiración normal 

• Sus neuronas no parecen participar en la oscilación rítmica básica que controla la resp.

• Contribuye al impulso respiratorio adicional

• Esta zona actúa como mecanismo de sobreestimulación cuando son necesarios altos niveles de ventilación pulmonar (ejercicio)

• Durante espiración intensa suministran señales respiratorias potentes a los músculos abdominales

Señales de insuflación pulmonar limitan la inspiración: el reflejo de insuflación de Hering-Breuer

• Porciones musculares de las paredes de los bronquios y bronquiolos poseen receptores de distensión que transmiten señales a través de los X 🡪 grupo respiratorio dorsal, cuando los pulmones están distendidos 🡪 desconexión de la rampa respiratoria 🡪 interrupción de la inspiración adicional

• Este reflejo 

• Es un mecanismo protector para impedir la insuflación pulmonar excesiva

• También aumenta la FR

• En el ser humano, este reflejo tal vez se active cuando el VC aumenta más de 3 veces (1,5L por respiración)

Control de la actividad global del centro respiratorio

• Durante ejercicio: utilización de oxígeno y formación del anhídrido carbónico aumenta hasta x20

CONTROL QUÍMICO DE LA RESPIRACIÓN

• Exceso de CO2 o iones H actúan directamente sobre el centro respiratorio

• El oxígeno actúa mediante quimiorreceptores periféricos en los cuerpos carotídeos y aórticos que transmiten hacia el centro respiratorio 

Zona quimiosensible del centro respiratorio 

• Se encuentra bilateralmente, a 0,2 mm debajo de la superficie ventral del bulbo

• Es sensible a cambios de PCO2 sanguínea como [] de iones H 🡪 excita a las porciones del centro respiratorio 

Excitación de las neuronas quimiosensibles por iones H

• Efecto estimulador directo de los iones H > CO2 sanguíneo 

• Pero: Iones H no atraviesan fácil la barrera hematoencefálica 🡪 su efecto estimulador indirecto es < que las modificaciones del CO2 sanguíneo

El CO2 estimula la zona quimiosensible

• CO2 tiene un efecto indirecto potente

• Esto se da ya que CO2 atraviesa la barrera h. como si no existiera, por eso:

• Aumenta Pco2 sanguínea 🡪 aumenta Pco2 del líquido intersticial del bulbo y LCR

• CO2 reacciona con H2O 🡪 anhídrido carbónico, se disocia 🡪 H + bicarbonato 🡪 iones H estimulan potente la zona quimiosensible

Disminución del efecto estimulador del CO2 después de 1 a 2 días

• Efecto del CO2 es intenso en las primeras horas de la elevación del CO2 sanguíneo 🡪 disminuye gradualmente a lo largo de 1 a 2 días hasta 1/5 del efecto inicial.

• Disminución del efecto se debe 

• Reajuste renal de la [] de iones H en sangre hacia niveles normales. Lo hacen aumentando el bicarbonato sanguíneo, que se une a los iones H en sangre y LCR para recudir sus [].

• Al pasar las horas los iones bicarbonato también difunden lentamente a través de las barreras hematoencefálica y sangre-LCR  🡪 se combinan iones H adyacentes a las neuronas respiratorias 🡪 reduciendo los iones hidrógeno de nuevo hacia concentraciones casi normales.

• Por tanto, aumento de [] sanguínea de CO2 tiene

• Efecto agudo potente en el control del impulso respiratorio

• Efecto crónico débil

Efectos cuantitativos de la Pco2 sanguínea y de la [] de iones H sobre la ventilación alveolar

• Aumento Pco2 entre 35 y 75 mmHg 🡪 aumento marcado de la ventilación alveolar

• Ligero aumento a modificación de pH sanguíneo entre 7,3 y 7,5 (< 1/10 parte)

Cambios en el oxígeno tienen efecto directo pequeño sobre el centro resp.

• Quimiorreceptores periféricos se estimulan cuando Po2 cae por debajo de 70 mmHg

FUNCIÓN DEL OXÍGENO EN EL CONTROL RESPIRATORIO: QUIMIORRECEPTORES

• Cuerpos carotídeos 🡪nervios de Hering 🡪 IX 🡪 zona respiratoria dorsal del bulbo

• Cuerpos aórticos 🡪 X 🡪 zona respiratoria dorsal del bulbo

• Flujo sanguíneo a través de estos cuerpos es de 20 veces su peso xmin

• Los quimiorreceptores están expuestos en todo momento a la sangre arterial, su Po2 son las Po2 arteriales

Disminución del oxígeno arterial estimula los quimiorreceptores

• Quimiorreceptores son sensibles a la modificación de la Po2 arterial en el intervalo 60 a 30 mmHg, intervalo en el que la saturación de la hemoglobina con oxígeno disminuye rápidamente.

Aumento de la [] CO2 e iones H estimula los quimiorreceptores

• Efectos directos de CO2 e iones H (x7) > efectos sobre los quimiorreceptores

• Estimulación de los quimiorreceptores por CO2 es 5 veces más rápida que la estimulación central (aumento de la rapidez de respuesta al CO2 al comienzo del ejercicio)

Mecanismo básico de estimulación de los quimiorreceptores por la deficiencia del oxigeno

• Posiblemente:

• Po2 baja estimula células glómicas (actúan como quimiorreceptores) de los cuerpos carotídeos y aórticos 🡪 excitan las terminaciones nerviosas

• Propias TN son sensibles directamente a Po2 baja

Efecto de una Po2 cuando CO2 arterial y [] de H son normales

• Po2 disminuye a 60 mmHg 🡪 ventilación aumenta aprox. X2 

• Po2 muy bajas 🡪 ventilación aumenta hasta x5

La respiración crónica de cantidades bajas de oxígeno estimula aún más la respiración: fenómeno de “aclimatación”

• En un plazo de 2 a 3 días: centro respiratorio pierde aprox. 4/5 de su sensibilidad a modificaciones de la Pco2 e iones H 🡪 Deja de producirse eliminación excesiva de CO2 con la ventilación que normalmente inhibiría el aumento de la respiración 🡪 oxigeno bajo puede activar el sistema respiratorio

• Exposición aguda a oxigeno bajo 🡪 aumento del 70% de la ventilación

Exposición por 2 a 3 días de oxigeno bajo 🡪 aumento del 400-500% de la ventilación alveolar

Te dejo un video útil: