FISIOLOGA DE LA RESPIRACIN Regulacin y Control

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FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN(Regulación y
Control)

• Fabiola León-Velarde
• Dpto. De Ciencias Biológicas y Fisiológicas

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CONTROL DE VENTILACIÓN

• CONTROL CENTRAL
• input output
• SENSORES
  EFECTORES
• Quimioreceptores M. Respiratorios
• Recep. Pulmonares - diafragma
• - intercostales
  - abdominales PO2 y PCO2 constantes.

VOLUNTARIO
TRONCO ENCEFALICO
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CONTROLADORES DEL TRONCO ENCEFALICO

• Centro Medular (área rítmica)
• - Grupo Dorsal ? inspiración
• - Grupo Ventral ? inspiración y espiración
  (ejercicio)
• Centro Neumotáxico
• - Inhibe la inspiración
• Centro Apnéustico
• - Estimula la inspiración
• Ambos modifican la actividad del área rítmica.

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CONTROLADORES DEL TRONCO ENCEFALICO (hacia los
efectores)

• Centro Medular (área rítmica)
• - Grupo Dorsal ?
• núcleo del fascículo solitario (NFS)
• - Grupo Ventral ?
• núcleo ambiguo y retroambiguo
• Centro Neumotáxico
• núcleo parabraquial medio

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Vías nerviosas

• Vías ascendentes
• De los quimioreceptores, ramas para-simpáticas
  del nervio vago y glosofaringeo se dirigen al
  área rítmica.
• Vías descendentes
• Axones de las neuronas del núcleo del fascículo
  solitario (se dirigen a las motoneuronas del
  nervio frénico) y las del núcleo ambiguo y
  retroambigüo (a las neuronas motoras de los
  músculos resp. y accesorios de la respiración).

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Controlador del Tronco Encefálico
NEUMOT
P
(-)
APNE
(-)
()
B
(-)
- Quimioreceptores
GD CI
GV CI CE
- Diafragma - Músculos intercostales
M
- músculos accesorios de la resp.
- R. de estiramiento pulmonar - Propioceptores de
la pared toráxica
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Neuronas respiratorias
Grupo dorsal (inspiración) (aferentes vago y
glosofarg.)
Grupo ventral
Centro neumotáxico (-)
Cerebelo
Centro apnéustico ()
Núcleo ambiguo
NTS núcleo del tracto solitario
Núcleo retroambiguo
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Quimioreceptores centrales, zona rítmica y
premotora. (vista parasagital en la rata)

• - Premotoneunoras neuro-
• espinales hacia motoneuronas
• frénicas, intercostales y abdom.
• ? músculos de la respiración.
• PreBötC (y pre-I), zona rítmica y
• quimiosensora.
• Quimiorecep. central
• FN, N. Fastigial
• LC, locus ceruleus
• NTS, N. del tracto solitario
• VII, N. facial
• rVRG, grupo ventral (rostral)
• NA, N. ambiguo
• LRN, N. lateral reticular
• RTN, N. retrotrapezoidal
• BötC, complejo Bötzinger

zona ventrolateral medular
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Quimioreceptores centrales, zona rítmica y
premotora. (vista transversal a nivel caudal del
N. facial VII-)
Quimiorecep. central NTS, sinapsis aferentes
hacia los cuerpos carotídeos rVRG, recibe
proyecciones de Los núcleos NTS y RTN,
receptores de Glutamato (NMDA).
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Área Rítmica

• Controla el ritmo básico de la respiración.
• Existen neuronas espiratorias e inspiratorias.
• Impulsos inspiratorios (2seg) alcanzan al
  diafragma por medio de los nervios frénicos y los
  intercostales externos.
• Los impulsos espiratorios (3seg) provocan la
  contracción de los músculos intercostales
  internos y de los abdominales, disminuyendo la
  cavidad torácica, y dando lugar a una espiración
  forzada.

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Área Neumotáxica

• Se ubica en la parte superior de la
  protuberancia.
• Su función es limitar la inspiración,
  transmitiendo impulsos inhibidores continuos al
  área inspiratoria.
• Desconecta el área inspiratoria antes que entre
  demasiado aire en los pulmones.
• Cuando el área neumotáxica es más activa, la
  velocidad respiratoria es mayor.

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El Área Apnéusica

• Ubicada en la parte inferior de la protuberancia.
• Coordina la transición entre inspiración y
  espiración.
• Su función es inhibir la espiración y estimular
• la inspiración.
• Prolonga la inspiración y por lo tanto la FR.

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• QUIMIORECEPTORES
• Periféricos
• Centrales

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QUIMIORECEPTORES

• PERIFERICOS
• En cuerpos carotídeos bifurcación de arterias
  carótidas. Responden a cambios de PO2 y en menor
  grado a cambios PCO2 y pH.
• En cuerpos aórticos encima y debajo del arco
  aórtico. Responden a cambios de PO2.
• CENTRALES
• En la superficie ventral del tronco encefálico.
  Responden a cambios de PCO2 y de la H arterial.

15
(No Transcript)
16
Transducción sensorial en el cuerpo carotídeo
Célula Tipo I

Nervio del CCarotídeo/vago
K
Ca2
Aumento de la descarga de las fibras aferentes
Ca2
?
Shirahata Sham 1999
17
Características fisiológicas de los cuerpos
carotídeos

• Alto flujo sanguíneo por gramo de tejido.
• Alto consumo de oxígeno.
• Pequeña diferencia arterio - venosa.

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SANGRE CAPILAR
19
Resumen de los reflejos regulatorios de la
ventilación
PCO2 plasma
PCO2 LCR
PCO2 arterial
CO2 ? H HCO3- CO2 ? H HCO3-
PO2 plasma lt 60 mmHg
Estímulo QR Estímulo QR centrales
periféricos
Ventilación
PO2 plasma PCO2 plasma
20
(No Transcript)
21
Neurotrasmisores principales de los
quimioreceptores centrales

• En la médula ventral anterior
• neuronas serotoninérgicas
• glutamato
• Receptores muscarínicos
• GABA
• respuesta al CO2

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Mecanismos de quimiomotransducción proteinas
sensibles a cambios de pH

• Uniones celulares de baja resistencia
• Canales TASK (poros selectivos abiertos al K)
• Canales de inK (inward rectifier)
• Proteinas de membrana transportadoras de iones
  (i.e., intercambiador Na/H)

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Respuestas integradas de los QUIMIORECETORES
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RESPUESTAS INTEGRADAS DE LOS SENSORES AL CO2

• Controla la presión normal
• PACO2 3 mm Hg
• Vent
• Para un valor dado de PAO2 mm Hg
• PACO2 , la ventilación 37
• aumenta cuando la 40 47
• PACO2 disminuye. 110 ó más
• 20
• 20 30 40 50 PACO2

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RESPUESTAS INTEGRADAS DE LOS SENSORES AL O2

• Para un valor dado de
• PAO2 lt 100 mm Hg, Vent
• la ventilación aumenta
• sólo cuando el PACO2 50 PACO2 mm Hg
• es mayor que lo normal
• El efecto combinado de 30 de ambos
  estímulos es 48
• mayor que cada uno por 43
• separado. 10 36
• 40 60 80 100 120 PAO2

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Regulación de la ventilaciónControlador central
- ESTíMULO

• O2 y pH
• Quimioreceptores periféricos (carotídeos,
  aórticos)
• Neuronas sensoriales aferentes
• CO2
• Quimioreceptores centrales
• Emociones y control voluntario
• Centros respiratorios superiores
• Sistema límbico
• Grupo Dorsal (inspiración)
• Grupo Ventral (espiración)

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Regulación de la ventilaciónControlador central
- RESPUESTA

• Grupo Dorsal (inspiración)
• Neuronas somatico motoras
• Escaleno y esternomastoideo
• Intercostales externos
• diafragma
• Grupo Ventral (espiración)
• Neuronas somatico motoras
• Intercostales internos
• Músculos abdominales

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Tiempo de la respiración

• La respiración es un evento cinético. La duración
  de cada respiración (Ttot) depende de la
  frecuencia respiratoria. La fuerza de contracción
  del músculo inspiratorio y la duración de la
  inspiración (TI) controlan el volumen tidal (VT).
  La espiración normalmente es pasiva durante el
  tiempo disponible (TE).

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RECEPTORES PULMONARES

• RECEPTORES DE ESTIRAMIENTO PULMONAR
• Responden a la distención pulmonar, aumenta el
  tiempo espiratorio y disminuye la frecuencia.
• Lentos (SAR) En músculo liso. ? tiempo
  espiratorio (se detiene la resp). ? FR. Reflejo
  Hering-Breuer (INSP. OFF) Mecanoreceptores,
  quimioreceptores.
• Rápidos (RAR) En células epiteliales. ? FR.
  Reflejo de deflación (INSP. ON).
  Mecanoreceptores, quimioreceptores.

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RECEPTORES DEL SISTEMA RESP.

• YUXTACAPILARES ó YUXTALVEOLARES (J)
• - Responden a la congestión pulmonar.
• - En paredes capilares y alveolares.
• - Taquipnea, Disnea.
• IRRITANTES
• - Responden a poluantes y a temperatura.
• - En células epiteliales de vías superiores.
• - Hiperpnea, Broncoconstricción.
• SUPERIORES
• - Responden a estímulos mecánicos y químicos.
• - En células epiteliales de vías superiores.
• - Tos, Broncoespasmo, estornudo

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Sistema Gamma

• Son receptores que miden la elongación muscular.
• Forman parte de muchos músculos (intercostales,
  diafragma)
• Esta información se usa para controlar la
  potencia de la contracción muscular.
• Participan en la sensación de disnea (sed de
  aire) en los esfuerzos respiratorios.

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Barorreceptores Arteriales.

• La estimulación de los barorreceptores de la
  aorta y de los senos carotídeos por el aumento de
  la presión arterial puede causar hipoventilación
  o apnea refleja.
• Una disminución de la presión arterial puede
  causar una hiperventilación.
• Duración muy breve.

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Dolor y Temperatura

• La estimulación de los nervios aferentes causan
  un cambio en la respiración.
• El dolor causa apnea e hiperventilación
• El calentamiento de la piel produce
  hiperventilación.
• El descenso de la temperatura corporal produce
  una disminución de la FR
• La hiperventilación en la fiebre se debería
• a la estimulación de termorreceptores
  hipotalámicos.

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CONTROL DE LA RESPIRACIÓN
NEUMOTÁXICO (-)
(-) APNÉUSTICO (-) ()
CI CE
VAGO
(-) ()
t. potencial de acción
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Desórdenes del control de la respiración

• CHEYNES-STOKES Vt y FR irregular con periodos de
  apneas. Causas hipoxia, sobredosis de drogas,
  insuficiencia cardiaca.
• BIOT ? Vt ? FR con periodos de apnea. Causa
  daño cerebral (Ej. meningitis).
• KUSSMAUL ? Vt ? FR . Causa acidosis metabólica.
• ONDINA se pierde el control autónomo. Sólo queda
  el voluntario o el respirador.

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Desórdenes del control de la respiración

• APNEAS DE SUEñO
• Obstructivas la insp. se encuentra limitada por
  obstrucción de vías respiratorias (orofaringe -
  tejidos de la base de la lengua).
• Síndrome de Pickwick (apnea de sueño asociada a
  la obesidad).
• Central disfunción de los centros de control
  resp. o ? de la sensibilidad de los QR.