Fisiologia Respiratória

1. Fisiologia Respiratória Regulação da Respiração

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

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

7. 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

8. 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

9. Centro Inspiratório Ponte Centro Inspiratório Bulbo Cerebelo

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

11. 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 pontemodificam a inspiração e permitem uma transição suave entre a inspiração e a expiração • Papel ainda pouco conhecido

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

13. 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

14. 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

15. Quimioreceptores Centrais Cerebelo Ponte Quimiorecep. N. dorsal Bulbo

16. 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

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

18. 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

19. 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

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

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

22. 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

23. 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

24. 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

25. 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

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

27. 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%

28. 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

29. Quimioreceptores Periféricos: Efeito da pO2

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

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

32. 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

33. 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

34. 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

35. 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

36. Hipoventilação: Preencher com sinais de + ou -

37. Exercício: Preencher com sinais de + ou -

38. 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

39. 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)

40. 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

41. 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

42. Fim