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Fisiologia RespiratóriaFisiologia Respiratória

Regulação da RespiraçãoRegulação da Respiração

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IntroduçãoIntrodução

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

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ObjetivosObjetivos

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

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Homeostase e Controle da Homeostase e Controle da RespiraçãoRespiração

O corpo mantem a homeostase através de mecanismos de controle que têm 3 componentes básicos:1. Receptores

2. Centros de controle

3. Efetores

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Homeostase e Controle da Homeostase e Controle da RespiraçãoRespiração

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

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Homeostase e Controle da Homeostase e Controle da RespiraçãoRespiração

pO2, pCO2 e pH ±

Quimiorecetpres

C.Respiratório

Resposta

Alt.Ventilação

Correção da alteraçãoinicial

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Centro InspiratórioCentro 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

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Centro InspiratórioCentro Inspiratório

Em seguida os neurônios cessam o estímulo nos próximos 3 segundos

Os músculos relaxamA elasticidade toracopulmonar promove a

expiraçãoEsta seqüência ocorre entre 12 e 15

vezes por minuto

99

Centro InspiratórioCentro Inspiratório

CerebeloBulbo

CentroInspiratório

Ponte

1010

Centro InspiratórioCentro Inspiratório

Centro

N.Frênico

Diafragma

N.Interc.

Int.Ext.

Descargas

Inspiração2 segundos

Expiração – 3 seg

Descargas

Inspiração2 segundos

Expiração – 3 seg

1111

Outros Componentes do Centro Outros Componentes do Centro RespiraórioRespiraório

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 ponte modificam a inspiração e permitem uma transição suave entre a inspiração e a expiração Papel ainda pouco conhecido

1212

Outros Componentes do Centro Outros Componentes do Centro RespiraórioRespiraório

Ponte

Bulbo

Núcleo ventralN. dorsal

Cerebelo

1313

Localização dos QuimioreceptoresLocalização dos Quimioreceptores

Modificam o ritmo respiratório básico estabelecido pelo centro respiratórioCentrais e Periféricos

Respondem as modificações de PCO2, pH, e PO2 no sangue arterialSão os fatores mais importantes

1414

Quimioreceptores CentraisQuimioreceptores 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

1515

Quimioreceptores CentraisQuimioreceptores Centrais

Cerebelo

Quimiorecep.

N. dorsal

Bulbo

Ponte

1616

Quimioreceptores PeriféricosQuimioreceptores 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

1717

Quimioreceptores PeriféricosQuimioreceptores Periféricos

N.glossof.

Quimiorec.

N.vagos

Carótidas

Quimiorec.

1818

Quimioreceptores Centrais:Quimioreceptores Centrais:Efeito da pCOEfeito da pCO22

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

1919

Quimioreceptores Centrais:Quimioreceptores Centrais:Efeito da pCOEfeito da pCO22

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

2020

Quimioreceptores Centrais:Quimioreceptores Centrais:Efeito da pCOEfeito da pCO22

CO2 H2O H2CO3 H HCO3

SangueLíquor Assoalho

Quimior.

2121

FeedbackFeedback

+

+

+ -

+

+

+

+

+

ReduçãoDa pCO2

CorreçãoDa alteração

2222

Receptores Periféricos: Efeitos das Receptores Periféricos: Efeitos das Mudanças no pHMudanças 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

2323

Receptores Periféricos: Efeitos das Receptores Periféricos: Efeitos das Mudanças no pHMudanças no pH

Maior número de impulsos para o centro respiratório

Maior estímulo dos músculos respiratóriosAumento da ventilaçãoEliminação de CO2, com regularização

dos níveis sanguíneosRegularização do pH

2424

Receptores Periféricos: Efeitos das Receptores Periféricos: Efeitos das Mudanças no pHMudanças 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

2525

Receptores Periféricos: Efeitos das Receptores Periféricos: Efeitos das Mudanças no pHMudanças no pH

Que estimula os músculos respiratóriosQue aumentam a ventilaçãoEliminação de CO2 diminuindo o seu nível

no sangueDesvio da reação para a esquerda,

diminuindo os níveis de hidrogênio

2626

FeedbackFeedback

++ -

+

+

+

+

+

DiminuiçãoDa pCO2Desvio daReação paraA esquerda

2727

Quimioreceptores Periféricos: Quimioreceptores Periféricos: Efeito da pOEfeito da pO22

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%

2828

Quimioreceptores Periféricos: Quimioreceptores Periféricos: Efeito da pO2Efeito 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

2929

Quimioreceptores Periféricos: Quimioreceptores Periféricos: Efeito da pO2Efeito da pO2

3030

FeedbackFeedback

- O2

+

+

+

+

+

Aumento doO2 no sangueCom correçãoDe seus níveis

3131

HiperventilaçãoHiperventilação

- +

- -

-

-

-

-

Aumento da pCO2 e correção

3232

HiperventilaçãoHiperventilação

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

3333

HipoventilaçãoHipoventilação

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

3434

HipoventilaçãoHipoventilação

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 respiratóriosAumento da ventilação

3535

HipoventilaçãoHipoventilação

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

3636

Hipoventilação: Preencher com Hipoventilação: Preencher com sinais de + ou -sinais de + ou -

3737

Exercício: Preencher com sinais de Exercício: Preencher com sinais de + ou -+ ou -

3838

Outros Fatores que Alteram a Outros Fatores que Alteram a RespiraçãoRespiração

1. 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

2. Dor e emoções: dor, medo, e ansiedade, agem pelo hipotálamo, estimulando ou inibindo o centro respiratório. Rir e chorar também modificam a respiração

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Outros Fatores que Alteram a Outros Fatores que Alteram a RespiraçãoRespiração

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)

4040

Respiração no ExercícioRespiração 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:1. Resposta por aprendizado prévio: provavelmente

em anatecipação ao exercício, por conhecimento prévio

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Respiração no ExercícioRespiração 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

4242

FimFim