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Regulação Respiratória

Regulação Respiratória

As células humanas dependem do metabolismo aeróbico. Obter O2 do meio ambiente e transportá-lo para os tecidos enquanto excreta o subproduto da respiração celular (CO2) são processos fundamentais para a sobrevivência e devem ser rigorosamente regulados. Os quimiorrecetores nos pulmões e tecidos detetam mudanças na concentração de gases respiratórios e enviam mensagens ao SNC, que, por sua vez, modifica parâmetros respiratórios, como frequência respiratória ou volume corrente, para compensar qualquer desequilíbrio. A interrupção desse mecanismo de controlo pode ser causada por doença grave e também resultar em doença grave.

Última atualização: May 4, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Conteúdo

Centros Respiratórios

Os centros respiratórios são aglomerados de neurónios especializados localizados na medula oblongata. Regulam 2 parâmetros respiratórios em resposta às alterações nas necessidades:

  • Frequência respiratória (frequência): determinada por quanto tempo o centro respiratório está ativo
  • Profundidade da respiração (volume corrente): determinada pela forma como o centro respiratório estimula os músculos respiratórios

Anatomia

  • Neurónios do grupo respiratório dorsal (DRG, pela sigla em inglês)
  • Neurónios do grupo respiratório ventral (VRG, pela sigla em inglês)
  • Centro Pneumotáxico
  • Centro de apneia
  • Complexo Pré-Bötzinger

Grupos respiratórios

  • DRG:
    • Define o ritmo e a frequência da inspiração e, portanto, também a frequência respiratória (durante a respiração tranquila, a expiração é passiva e não requer estímulo)
    • Oscilador intrínseco:
      • Envia espontaneamente sinais repetitivos
      • Induz a contração repetitiva do diafragma, criando uma pressão pleural negativa e a insuflação do alvéolo
  • VRG:
    • Não usado durante a respiração normal tranquila, apenas envolvido na expiração forçada
    • Estimula os músculos abdominais a exalar com força durante o aumento da necessidade respiratória
  • Centro Pneumotáxico:
    • Desliga o sinal inspiratório produzido pelo DRG
    • Limita a duração da inspiração definindo a profundidade da respiração e determinando a taxa de respiração
  • Outros centros respiratórios:
    • Córtex cerebral: substituição consciente do controlo autónomo da respiração
    • Hipotálamo e sistema límbico: anulam o ciclo respiratório durante o medo ou excitação
Centros de controle respiratório regulação respiratória

Centros de controlo respiratório

Imagem por Lecturio. Licença: CC BY-NC-SA 4.0

Vídeos recomendados

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Engineering Control Systems Approach – Control & Regulation of Breathing
1:45
Introduction – Control & Regulation of Breathing

Regulação dos Centros Respiratórios

Os centros respiratórios definem a frequência e a profundidade da respiração. Alterações nas concentrações de O₂, CO₂ e H + são detetadas por quimiorrecetores centrais e periféricos, que regulam a atividade dos centros respiratórios para corresponder às necessidades metabólicas e situacionais.

Regulação dos centros respiratórios pelos quimiorrecetores centrais

Os quimiorrecetores centrais estão localizados na medula oblongata e regulam a atividade do centro respiratório com base nas alterações nos gases sanguíneos.

  • PCO₂:
    • Aumento → aumento de H + no cérebro (ação da anidrase carbónica no CO₂ que permeabiliza a barreira hematoencefálica) → estimulação dos quimiorrecetores centrais → estimulação dos centros respiratórios → aumento da profundidade e da frequência respiratória → diminuição da PCO₂
    • Diminuição → diminuição da frequência respiratória ou mesmo apneia
  • Pressão parcial de O₂ (PO₂): sem efeito direto nos centros respiratórios
  • Uma diminuição do pH arterial pode aumentar a ventilação mesmo se a PO₂ e a PCO₂ estiverem normais.
Diagram of the stimulation of central chemoreceptors respiratory regulation

Diagrama da estimulação dos quimiorreceptores centrais por H + :
uma vez que o H + não pode entrar no SNC, esão produzidos como resultado da reação da anidrase carbónica usando CO 2 . H + é um indicador indireto para os quimiorrecetores centrais que retrata a quantidade de CO 2 na circulação sistémica.

Imagem por Lecturio. Licença: CC BY-NC-SA 4.0
Integration of inspiration and expiration respiratory regulation

Integração dos neurónios do grupo respiratório ventral (VRG) e dos neurónios do grupo respiratório dorsal (DRG) para controle da respiração

Imagem por Lecturio. Licença: CC BY-NC-SA 4.0

Regulação dos centros respiratórios por quimiorrecetores periféricos

Os quimiorrecetores periféricos estão localizados nos corpos carotídeos e nos corpos aórticos e são mais responsivos aos gases sanguíneos do que os quimiorrecetores centrais.

  • PCO₂:
    • Sentido direta e indiretamente como H + por quimiorrecetores periféricos
    • Tem efeitos semelhantes nos centros respiratórios como os quimiorrecetores centrais
    • Estímulo muito menos potente do que a estimulação direta dos quimiorrecetores centrais
  • PO₂:
    • Diminuição → despolarização das células tipo I (glómicas) → ativação dos canais de cálcio → encaixe e fusão de neurotransmissores pelo cálcio intracelular → captado por aferentes e envia um sinal para o cérebro → aumento da taxa de respiração
    • Tem um efeito modesto na ventilação, principalmente quando a PO₂ é de 30 a 60 mmHg
Anatomical location of peripheral chemoreceptors respiratory regulation

Localização anatômica dos quimiorreceptores periféricos

Imagem por Lecturio. Licença: CC BY-NC-SA 4.0
Anatomical location of peripheral chemoreceptors respiratory regulation (2)

Localização anatômica dos quimiorreceptores periféricos
NC: nervo craniano

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Diagram of peripheral chemoreceptors respiratory regulation

Diagrama do efeito da baixa pressão parcial de O 2 (PO 2 ) nas células tipo I (glômicas) de quimiorreceptores periféricos

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Flowchart blood gases chemoreceptors respiratory regulation

Fluxograma dos efeitos dos gases sanguíneos nos quimiorreceptores e, finalmente, na ventilação

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Regulação dos centros respiratórios por outros recetores nos pulmões

  • Recetores irritantes:
    • Sensação:
      • Pó
      • Ar frio
      • Irritantes químicos
    • Causa:
      • Tosse
      • Broncoconstrição
  • Recetores musculares e articulares:
    • Sentem a posição da parede torácica durante a respiração
    • Fornecem feedback sobre a adequação da frequência e profundidade da respiração
  • Recetores de estiramento:
    • Sentem a extensão da inflação do parênquima pulmonar
    • Terminam a inspiração antes que seja causado dano aos pulmões
  • Recetores J:
    • Sentem o edema pulmonar
    • Causam uma respiração superficial
Receptores ao longo do trato respiratório

Recetores ao longo do trato respiratório e nos músculos e articulações do tórax

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Diagram of integration of stimuli respiratory regulation

Diagrama de integração de estímulos pelo centro de controlo respiratório

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Relationship between ventilation and po₂, and pco₂ respiratory regulation

Relação entre ventilação e pressão parcial de O₂ (PO₂) e PCO₂:
Veja como um aumento na PCO₂ ou uma diminuição na PO₂ pode aumentar a quantidade de ar aspirado por minuto (ventilação).

Imagem por Lecturio. Licença: CC BY-NC-SA 4.0
Chart of po₂ (x-axis) and ventilation (y-axis) respiratory regulation

Gráfico de PO 2 (eixo x) e ventilação (eixo y):
Veja a relação inversa entre os 2 componentes.

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Changes of pco₂ and alveolar ventilation relationship respiratory regulation

Alterações da relação PCO 2 e ventilação alveolar em várias condições:
Observe como os agentes farmacológicos atenuam a resposta ventilatória à PCO 2 elevada.
DPOC: doença pulmonar obstrutiva crónica

Imagem por Lecturio. Licença: CC BY-NC-SA 4.0

Vídeos recomendados

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Central Chemoreceptor – Control & Regulation of Breathing
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Peripheral Chemoreceptors – Control & Regulation of Breathing
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Other Sensors With Pulmonary Implications – Control & Regulation of Breathing
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Learning Outcomes – Control & Regulation of Breathing

Referências

  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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