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Regulación Respiratoria

Las células humanas dependen del metabolismo aeróbico. Obtener O2 del medio ambiente y transportarlo a los tejidos mientras se excreta el subproducto de la respiración celular (CO2) son procesos clave para la supervivencia y deben estar estrechamente regulados. Los quimiorreceptores en los pulmones y los tejidos detectan los cambios en la concentración de los gases respiratorios y envían mensajes al sistema nervioso central (SNC), que, a su vez, modifica los parámetros respiratorios, como la frecuencia respiratoria o el volumen corriente, para compensar cualquier desequilibrio. La interrupción de este mecanismo de control puede ser causada por una enfermedad grave y también dar como resultado una enfermedad grave.

Última actualización: Abr 8, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Centros Respiratorios

Los centros respiratorios son grupos de neuronas especializadas ubicadas en el bulbo raquídeo. Regulan 2 parámetros respiratorios en respuesta a demandas cambiantes:

  • Frecuencia respiratoria (tasa): determinada por el tiempo que el centro respiratorio está activo
  • Profundidad de la respiración (volumen corriente): determinado por cómo el centro respiratorio estimula los músculos respiratorios

Anatomía

  • Neuronas del grupo respiratorio dorsal
  • Neuronas del grupo respiratorio ventral
  • Centro neumotáxico
  • Centro de apnea
  • Complejo Pre-Bötzinger

Grupos respiratorios

  • Grupo respiratorio dorsal:
    • Establece el ritmo y la frecuencia de la inhalación y, por lo tanto, también la frecuencia respiratoria (durante la respiración tranquila, la exhalación es pasiva y no requiere estímulo)
    • Oscilador intrínseco:
      • Envía espontáneamente señales repetitivas
      • Induce la contracción repetitiva del diafragma, creando presión pleural negativa e inflación del alvéolo
  • Grupo respiratorio ventral:
    • No se usa durante la respiración tranquila normal, solo se usa en la exhalación forzada
    • Estimula los músculos abdominales para exhalar forzadamente durante el aumento de la necesidad respiratoria
  • Centro neumotáxico:
    • Desactiva la señal inspiratoria producida por el grupo respiratorio dorsal
    • Limita la duración de la inspiración, estableciendo la profundidad y determinando la tasa de respiración
  • Otros centros respiratorios:
    • Corteza cerebral: anulación consciente del control autónomo de la respiración
    • Hipotálamo y sistema límbico: anulan el ciclo de respiración durante el miedo o la excitación
Centros de control respiratorio regulación respiratoria

Centros de control respiratorio

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Regulación de los Centros Respiratorios

Los centros respiratorios establecen el ritmo y la profundidad de la respiración. Los cambios en las concentraciones de O₂, CO₂ e H+ son detectados por quimiorreceptores centrales y periféricos, que regulan la actividad de los centros respiratorios para satisfacer las necesidades metabólicas y situacionales.

Regulación de los centros respiratorios por quimiorreceptores centrales

Los quimiorreceptores centrales se encuentran en el bulbo raquídeo y regulan la actividad del centro respiratorio en función de los cambios en los gases sanguíneos.

  • PCO₂:
    • Aumento → aumento de H+ en el cerebro (acción de la anhidrasa carbónica sobre el CO₂ que atraviesa la barrera hematoencefálica) → estimulación de los quimiorreceptores centrales → estimulación de los centros respiratorios → aumento de la profundidad y la frecuencia respiratoria → disminución de la PCO₂
    • Disminución → disminución de la frecuencia respiratoria o incluso apnea
  • Presión parcial de O₂ (PO₂): sin efecto directo sobre los centros respiratorios
  • Una disminución del pH arterial puede aumentar la ventilación incluso si la PO₂ y la PCO₂ son normales.

Regulación de los centros respiratorios por quimiorreceptores periféricos

Los quimiorreceptores periféricos se encuentran en los cuerpos carotídeos y aórticos y responden más a los gases sanguíneos que los quimiorreceptores centrales.

  • PCO₂:
    • Detectado directa e indirectamente como H+ por quimiorreceptores periféricos
    • Tiene efectos similares en los centros respiratorios como los quimiorreceptores centrales
    • Estímulo mucho menos potente que la estimulación directa de los quimiorreceptores centrales
  • PO₂:
    • Disminución → despolarización de células tipo I (del glomus) → activación de canales de calcioacoplamiento y fusión de neurotransmisores por calcio intracelular → captado por aferentes y envían una señal al cerebro → aumento en la frecuencia respiratoria
    • Tiene un efecto moderado sobre la ventilación, principalmente cuando la PO₂ es de 30–60 mm Hg

Regulación de los centros respiratorios por otros receptores en los pulmones

  • Receptores irritantes:
    • Detectan:
      • Polvo
      • Aire frío
      • Irritantes químicos
    • Causan:
      • Tos
      • Broncoconstricción
  • Receptores musculares y articulares:
    • Detectan la posición de la pared torácica durante la respiración
    • Proporcionan retroalimentación sobre la idoneidad de la frecuencia y la profundidad de la respiración
  • Receptores de estiramiento:
    • Detectan la extensión de la inflación del parénquima pulmonar
    • Terminan la inspiración antes de que se dañen los pulmones
  • Receptores J:
    • Detectan edema pulmonar
    • Causan respiración superficial
Receptores a lo largo del tracto respiratorio

Receptores a lo largo del tracto respiratorio y en los músculos y articulaciones del tórax

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Referencias

  1. Hall, J.E., Hall, M.E. (2021). Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology (14th ed.). Elsevier.
  2. Powers, K.A., Dhamoon, A.S. Physiology, pulmonary ventilation, and perfusion (2021). StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  3. J. Gordon Betts et al. Anatomy and Physiology. Retrieved April 26, 2021, from https://openstax.org/details/books/anatomy-and-physiology

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