Fisiologia Respiratória Regulação da Respiração

Introdução O ritmo básico da respiração é controlado por centros respiratórios localizados no tronco cerebral Este ritmo pode ser modificado por sinais provenientes de receptores sensoriais e de outras regiões do cérebro

Objetivos Compreender como o centro respiratório controla a respiração e mantem a homeostase Compreender como PCO2, pH, PO2, e outros fatores afetam a respiração Compreender a relação entre respiração e pH Compreender os fatores que estimulam a respiração no exercício

Homeostase e Controle da Respiração O corpo mantem a homeostase através de mecanismos de controle que têm 3 componentes básicos: 1. Receptores 2. Centros de controle 3. Efetores

Homeostase e Controle da Respiração Os principais fatores que controlam a respiração são as alterações químicas: Alterações de PCO2, PO2 e pH arteriais são monitorados por receptores chamados quimioreceptores Sinais sensoriais são enviados para o centro respiratório no tronco cerebral Ocorre uma resposta modificando frequência e profundidade da respiração, para a correção das alterações iniciais

Homeostase e Controle da Respiração pO2, pCO2 e pH ± Quimiorecetpres C.Respiratório Correção da alteração inicial Resposta Alt.Ventilação

Centro Inspiratório Um par de grupamentos de neurônios chamados grupo respiratório dorsal, localizados no tronco cerebral, dita o ritmo básico e automático da respiração, iniciando a inspiração O centro inspiratório envia impulsos pelos nervos frênicos para o diafragma, e pelos nervos intercostais para os músculos intercostais externos, fazendo a contração durante 2 segundos

Centro Inspiratório Em seguida os neurônios cessam o estímulo nos próximos 3 segundos Os músculos relaxam A elasticidade toracopulmonar promove a expiração Esta seqüência ocorre entre 12 e 15 vezes por minuto

Centro Inspiratório Ponte Centro Inspiratório Bulbo Cerebelo

Centro Inspiratório Descargas Descargas Inspiração 2 segundos Expiração – 3 seg N.Frênico Expiração – 3 seg Int.Ext. N.Interc. Diafragma

Outros Componentes do Centro Respiraório Um segundo grupo de neurônios na medula, o centro expiratório ou grupo respiratório ventral, funciona principalmente na expiração forçada, estimulando os intercostais internos e os músculos abdominais Outros centros respiratórios localizados na ponte modificam a inspiração e permitem uma transição suave entre a inspiração e a expiração Papel ainda pouco conhecido

Outros Componentes do Centro Respiraório Cerebelo Ponte Núcleo ventral N. dorsal Bulbo

Localização dos Quimioreceptores Modificam o ritmo respiratório básico estabelecido pelo centro respiratório Centrais e Periféricos Respondem as modificações de PCO2, pH, e PO2 no sangue arterial São os fatores mais importantes

Quimioreceptores Centrais Localizados na medula, no assoalho do quarto ventrículo, monitoram o pH associado com os níveis de CO2 no líquor Fazem sinapses diretamente com o centro respiratório

Quimioreceptores Centrais Cerebelo Ponte Quimiorecep. N. dorsal Bulbo

Quimioreceptores Periféricos Localizados na crossa da aorta e bifurcação das carótidas, monitoram PCO2, pH e PO2 no sangue arterial A informação vai ao centro respiratório via nervos vagos e glossofaríngeos

Quimioreceptores Periféricos N.glossof. Quimiorec. N.vagos Carótidas Quimiorec.

Quimioreceptores Centrais: Efeito da pCO2 O fator mais importante no controle da frequência e profundidade da respiração é o efeito da pCO2 nos quimioreceptores centrais CO2 difunde facilmente do sangue para o líquor, no quarto ventrículo CO2 combina com água e forma ácido carbônico, que se dissocia em hidrogênio e bicarbonato

Quimioreceptores Centrais: Efeito da pCO2 A maior parte do hidrogênio no líquor é derivado da reação: O hidrogênio estimula os quimioreceptores centrais, que enviam impulsos para o centro respiratório na medula

Quimioreceptores Centrais: Efeito da pCO2 HCO3 CO2 H2O H2CO3 H Quimior. Sangue Líquor Assoalho

Feedback + + - + Redução Da pCO2 Correção Da alteração + + + + +

Receptores Periféricos: Efeitos das Mudanças no pH Os quimioreceptores periféricos também respondem às modificações no pH causadas pelas modificações na PCO2 Monitoram diretamento o sangue e não o líquor CO2 aumentado, diminui o pH, que estimula os quimioreceptores periféricos

Receptores Periféricos: Efeitos das Mudanças no pH Maior número de impulsos para o centro respiratório Maior estímulo dos músculos respiratórios Aumento da ventilação Eliminação de CO2, com regularização dos níveis sanguíneos Regularização do pH

Receptores Periféricos: Efeitos das Mudanças no pH Os quimioreceptores periféricos também responde a outros ácidos, como o ácido lático durante o exercício Músculos em atividade produzem ácido lático para o sangue, que libera íons hidrogênio, que diminui o pH, que estimula os receptores periféricos Mais impulsos nervosos para o centro respiratório

Receptores Periféricos: Efeitos das Mudanças no pH Que estimula os músculos respiratórios Que aumentam a ventilação Eliminação de CO2 diminuindo o seu nível no sangue Desvio da reação para a esquerda, diminuindo os níveis de hidrogênio

Feedback + + - Diminuição Da pCO2 Desvio da Reação para A esquerda + +

Quimioreceptores Periféricos: Efeito da pO2 Os quimioreceptores periféricos também monitoram a pO2 arterial, porém esta deve cair abaixo de 60 mmHg para que haja resposta A pO2 alveolar normal é de 100 mmHg, o que resulta em saturação de 98% da hemoglobina Com 60 mmHg a saturação da hemoglobina ainda é de 90%

Quimioreceptores Periféricos: Efeito da pO2 O aumento de ventilação nesta faixa de variação aumenta muito pouco a quantidade de O2 no sangue Nas altitudes muito elevadas a pO2 cai abaixo de 40 mmHg, a hemoglobina ficará apenas 75% saturada Há aumento da ventilação e, Considerável aumento na quantidade de O2 no sangue

Quimioreceptores Periféricos: Efeito da pO2

Feedback - O2 Aumento do O2 no sangue Com correção De seus níveis + +

Hiperventilação Aumento da pCO2 e correção - + - - - - - -

Hiperventilação Normalmente não causa aumento dos níveis de O2 no sangue uma vez que este é pouco solúvel, e normalmente a hemoglobina está quase totalmente saturada de oxigênio

Hipoventilação Ocorre quando a frequência e a profundidade da respiração não é suficiente para manter os níveis normais de gases no sangue Pouco oxigênio é inalado e a pO2 cai, mas não o suficiente para estimular os quimioreceptores periféricos Há acúmulo de CO2 e a reação química se faz da esquerda para a direita, aumentando o hidrogênio e diminuindo o pH

Hipoventilação A pCO2 elevada diminui o pH no líquor e estimula os quimiorecetpres centrais, que estimulam o centro respiratório A pCO2 elevada diminui o pH no sangue e estimula os quimioreceptores periféricos, que estimulam o centro respiratório Estímulo dos músculos respiratórios Aumento da ventilação

Hipoventilação Mais oxigênio é inalado e gás carbônico exalado Desvio da reação química para a esquerda Retorno dos gases arteriais e do pH aos níveis normais

Hipoventilação: Preencher com sinais de + ou -

Exercício: Preencher com sinais de + ou -

Outros Fatores que Alteram a Respiração Controle voluntário: enviando sinais a partir da córtex cerebral para os músculos respiratórios, pode-se mudar a frequência e a profundidade da respiração, prender, falar etc. O estímulo dos quimioreceptores pode se sobrepor à vontade Dor e emoções: dor, medo, e ansiedade, agem pelo hipotálamo, estimulando ou inibindo o centro respiratório. Rir e chorar também modificam a respiração

Outros Fatores que Alteram a Respiração 3. Irritantes pumonares: Poeira, fumaça, gases, excesso de muco e outros irritantes estimulam receptores nas vias aéreas, que iniciam reflexos protetorres de tosse e espirro, para remoção do fator irritante 4. Hiperinsuflação pulmonar: Receptores de estiramente na pleura visceral e vias aéreas mais calibrosas mandam sinais inibitórios ao centro respiratório durante inspirações muito profundas, evitando distensão excessiva (Reflexo de Hering Breuer)

Respiração no Exercício No exercício acentuado a profundidade da respiração aumenta mais do que a frequência As modificações da PCO2 e PO2 não desempenham um papel importante no estímulo da ventilação Os fatores envolvidos provavelmente são: Resposta por aprendizado prévio: provavelmente em anatecipação ao exercício, por conhecimento prévio

Respiração no Exercício 2. Estímulo neural a partir da córtex motora: estímulo dos músculos e do centro respiratório 3. Proprioceptores em músculos e articulações: estimulam o centro respiratório 4. Aumento da temperatura corporal: estimula o centro respiratório 5. Epinefrina e norepinefrina cirdulantes: produzidas pelas adrenais, estimulam o centro respiratório 6. Modificações no pH devido ao ácido lático: é outro estímulo

Fim