FISIOLOGA DE LA RESPIRACIN(Regulacin y Control)

Fabiola Len-VelardeDpto. De Ciencias Biolgicas y Fisiolgicas

CONTROL DE VENTILACIN

CONTROL CENTRAL input output

SENSORES EFECTORESQuimioreceptores M. Respiratorios:Recep. Pulmonares -diafragma -intercostales - abdominales PO2 y PCO2 constantes. TRONCO ENCEFALICOVOLUNTARIO

CONTROLADORES DEL TRONCO ENCEFALICOCentro Medular (rea rtmica):- Grupo Dorsal inspiracin - Grupo Ventral inspiracin y espiracin (ejercicio)Centro Neumotxico:- Inhibe la inspiracinCentro Apnustico: - Estimula la inspiracinAmbos modifican la actividad del rea rtmica.

CONTROLADORES DEL TRONCO ENCEFALICO (hacia los efectores)Centro Medular (rea rtmica):- Grupo Dorsal ncleo del fascculo solitario (NFS) - Grupo Ventral ncleo ambiguo y retroambiguoCentro Neumotxico: ncleo parabraquial medio

Vas nerviosasVas ascendentesDe los quimioreceptores, ramas para-simpticas del nervio vago y glosofaringeo se dirigen al rea rtmica.Vas descendentesAxones de las neuronas del ncleo del fascculo solitario (se dirigen a las motoneuronas del nervio frnico) y las del ncleo ambiguo y retroambigo (a las neuronas motoras de los msculos resp. y accesorios de la respiracin).

GV

CICE- R. de estiramiento pulmonar- Propioceptores de la pared torxicaControlador del Tronco EnceflicoGD

CINEUMOTAPNEPBM(-)(-)(-)(+)- msculos accesorios de la resp.- Quimioreceptores- Diafragma- Msculos intercostales

Neuronas respiratorias:CerebeloNTS : ncleo del tracto solitarioNcleo ambiguoNcleo retroambiguoGrupo dorsal (inspiracin) (aferentes: vago y glosofarg.)Grupo ventralCentro neumotxico (-)Centro apnustico (+)

Quimioreceptores centrales, zona rtmica y premotora.(vista parasagital en la rata)zona ventrolateralmedular- Premotoneunoras neuro-espinales hacia: motoneuronasfrnicas, intercostales y abdom. msculos de la respiracin.

PreBtC (y pre-I), zona rtmica y quimiosensora.

Quimiorecep. central

FN, N. FastigialLC, locus ceruleusNTS, N. del tracto solitarioVII, N. facialrVRG, grupo ventral (rostral)NA, N. ambiguoLRN, N. lateral reticularRTN, N. retrotrapezoidalBtC, complejo Btzinger

Quimioreceptores centrales, zona rtmica y premotora.(vista transversal a nivel caudal del N. facial VII-)Quimiorecep. central

NTS, sinapsis aferentes hacialos cuerpos carotdeosrVRG, recibe proyecciones de Los ncleos

NTS y RTN, receptores deGlutamato (NMDA).

rea Rtmica Controla el ritmo bsico de la respiracin.Existen neuronas espiratorias e inspiratorias.Impulsos inspiratorios (2seg) alcanzan al diafragma por medio de los nervios frnicos y los intercostales externos.Los impulsos espiratorios (3seg) provocan la contraccin de los msculos intercostales internos y de los abdominales, disminuyendo la cavidad torcica, y dando lugar a una espiracin forzada.

rea NeumotxicaSe ubica en la parte superior de la protuberancia.Su funcin es limitar la inspiracin, transmitiendo impulsos inhibidores continuos al rea inspiratoria.Desconecta el rea inspiratoria antes que entre demasiado aire en los pulmones.Cuando el rea neumotxica es ms activa, la velocidad respiratoria es mayor.

El rea Apnusica

Ubicada en la parte inferior de la protuberancia.Coordina la transicin entre inspiracin y espiracin.Su funcin es inhibir la espiracin y estimular la inspiracin.Prolonga la inspiracin y por lo tanto la FR.

QUIMIORECEPTORES

PerifricosCentrales

QUIMIORECEPTORESPERIFERICOSEn cuerpos carotdeos = bifurcacin de arterias cartidas. Responden a cambios de PO2 y en menor grado a cambios PCO2 y pH. En cuerpos articos = encima y debajo del arco artico. Responden a cambios de PO2. CENTRALESEn la superficie ventral del tronco enceflico. Responden a cambios de PCO2 y de la [H+] arterial.

Transduccin sensorial en el cuerpo carotdeoShirahata & Sham 1999?Ca2+Ca2+K+Nervio del CCarotdeo/vagoClula Tipo IAumento de la descarga de las fibras aferentes*

Caractersticas fisiolgicas de los cuerpos carotdeos

Alto flujo sanguneo por gramo de tejido.Alto consumo de oxgeno.Pequea diferencia arterio - venosa.

SANGRE CAPILAR

Resumen de los reflejos regulatorios de la ventilacinPCO2 plasma PCO2 LCR PCO2 arterial CO2 H+ + HCO3- CO2 H+ + HCO3- Estmulo QR Estmulo QR centrales perifricos Ventilacin PO2 plasma PCO2 plasma

PO2 plasma < 60 mmHg

Neurotrasmisores principales de los quimioreceptores centralesEn la mdula ventral anterior: neuronas serotoninrgicas glutamato Receptores muscarnicos GABA

respuesta al CO2

Mecanismos de quimiomotransduccin: proteinas sensibles a cambios de pH

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

Respuestas integradas de los

QUIMIORECETORES

RESPUESTAS INTEGRADAS DE LOS SENSORES AL CO2Controla la presin normalPACO2 = + 3 mm Hg VentPara un valor dado de PAO2 mm HgPACO2 , la ventilacin 37aumenta cuando la 40 47PACO2 disminuye. 110 ms 20 20 30 40 50 PACO2

RESPUESTAS INTEGRADAS DE LOS SENSORES AL O2Para un valor dado de PAO2 < 100 mm Hg,Ventla ventilacin aumenta slo cuando el PACO2 50PACO2 mm Hges mayor que lo normal

El efecto combinado de 30 de ambos estmulos es 48mayor que cada uno por 43 separado. 10 36 40 60 80 100 120 PAO2

Regulacin de la ventilacin:Controlador central - ESTMULOO2 y pHQuimioreceptores perifricos (carotdeos, articos)Neuronas sensoriales aferentesCO2Quimioreceptores centralesEmociones y control voluntarioCentros respiratorios superioresSistema lmbicoGrupo Dorsal (inspiracin)Grupo Ventral (espiracin)

Regulacin de la ventilacin:Controlador central - RESPUESTAGrupo Dorsal (inspiracin)Neuronas somatico motorasEscaleno y esternomastoideoIntercostales externosdiafragmaGrupo Ventral (espiracin)Neuronas somatico motorasIntercostales internosMsculos abdominales

Tiempo de la respiracinLa respiracin es un evento cintico. La duracin de cada respiracin (Ttot) depende de la frecuencia respiratoria. La fuerza de contraccin del msculo inspiratorio y la duracin de la inspiracin (TI) controlan el volumen tidal (VT). La espiracin normalmente es pasiva durante el tiempo disponible (TE).

RECEPTORES PULMONARESRECEPTORES DE ESTIRAMIENTO PULMONARResponden a la distencin pulmonar, aumenta el tiempo espiratorio y disminuye la frecuencia.Lentos (SAR) = En msculo liso. tiempo espiratorio (se detiene la resp). FR. Reflejo Hering-Breuer (INSP. OFF) Mecanoreceptores, quimioreceptores.Rpidos (RAR) = En clulas epiteliales. FR. Reflejo de deflacin (INSP. ON). Mecanoreceptores, quimioreceptores.

RECEPTORES DEL SISTEMA RESP.YUXTACAPILARES YUXTALVEOLARES (J)- Responden a la congestin pulmonar.- En paredes capilares y alveolares.- Taquipnea, Disnea.IRRITANTES- Responden a poluantes y a temperatura.- En clulas epiteliales de vas superiores.- Hiperpnea, Broncoconstriccin.SUPERIORES- Responden a estmulos mecnicos y qumicos.- En clulas epiteliales de vas superiores.- Tos, Broncoespasmo, estornudo

Sistema GammaSon receptores que miden la elongacin muscular.Forman parte de muchos msculos (intercostales, diafragma)Esta informacin se usa para controlar la potencia de la contraccin muscular.Participan en la sensacin de disnea (sed de aire) en los esfuerzos respiratorios.

Barorreceptores Arteriales.

La estimulacin de los barorreceptores de la aorta y de los senos carotdeos por el aumento de la presin arterial puede causar hipoventilacin o apnea refleja.Una disminucin de la presin arterial puede causar una hiperventilacin.Duracin muy breve.

Dolor y TemperaturaLa estimulacin de los nervios aferentes causan un cambio en la respiracin.El dolor causa apnea e hiperventilacinEl calentamiento de la piel produce hiperventilacin.El descenso de la temperatura corporal produce una disminucin de la FR La hiperventilacin en la fiebre se debera a la estimulacin de termorreceptores hipotalmicos.

CONTROL DE LA RESPIRACIN VAGONEUMOTXICO(-) (-) APNUSTICO (-) (+)CI

CE

(-) (+)t. potencial de accin

Desrdenes del control de la respiracinCHEYNES-STOKES: Vt y FR irregular con periodos de apneas. Causas: hipoxia, sobredosis de drogas, insuficiencia cardiaca.BIOT: Vt FR con periodos de apnea. Causa: dao cerebral (Ej. meningitis).KUSSMAUL: Vt FR . Causa: acidosis metablica.ONDINA: se pierde el control autnomo. Slo queda el voluntario o el respirador.

Desrdenes del control de la respiracinAPNEAS DE SUEOObstructivas: la insp. se encuentra limitada por obstruccin de vas respiratorias (orofaringe - tejidos de la base de la lengua).Sndrome de Pickwick (apnea de sueo asociada a la obesidad).Central: disfuncin de los centros de control resp. o de la sensibilidad de los QR.