Fisiologia Respiratória
Regulação da Respiração
1
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

2
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

3
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
4
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

5
Homeostase e Controle da
Respiração
pO2, pCO2 e pH ±
Quimiorecetpres
C.Respiratório
Correção da alteração
inicial
Resposta
Alt.Ventilação
6
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

7
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

8
Centro Inspiratório
Ponte
Centro
Inspiratório
Bulbo
Cerebelo
9
Centro Inspiratório
Descargas
Descargas
Inspiração
2 segundos
Expiração – 3 seg
Centro
N.Frênico
Inspiração
2 segundos
Expiração – 3 seg
Int.Ext.
N.Interc.
Diafragma
10
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
ponte modificam a inspiração e permitem uma
transição suave entre a inspiração e a expiração

Papel ainda pouco conhecido
11
Outros Componentes do Centro
Respiraório
Cerebelo
N. dorsal
Ponte
Núcleo ventral
Bulbo
12
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
13
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

14
Quimioreceptores Centrais
Cerebelo
Quimiorecep.
Ponte
N. dorsal
Bulbo
15
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

16
Quimioreceptores Periféricos
N.glossof.
Quimiorec.
N.vagos
Carótidas
Quimiorec.
17
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

18
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
19
Quimioreceptores Centrais:
Efeito da pCO2
CO2 H2O
H2CO3
H
HCO3
Quimior.
Sangue
Líquor
Assoalho
20
Feedback
+
+
-
+
Redução
Da pCO2
Correção
Da alteração
+
+
+
+
+
21
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

22
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

23
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

24
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

25
Feedback
+
+
Diminuição
Da pCO2
Desvio da
Reação para
A esquerda
-
+
+
+
+
+
26
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%

27
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

28
Quimioreceptores Periféricos:
Efeito da pO2
29
Feedback
- O2
Aumento do
O2 no sangue
Com correção
De seus níveis
+
+
+
+
+
30
Hiperventilação
Aumento da pCO2 e correção
-
-
-
+
-
-
31
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
32
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
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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

34
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

35
Hipoventilação: Preencher com
sinais de + ou -
36
Exercício: Preencher com sinais de
+ ou -
37
Outros Fatores que Alteram a
Respiração
1.
2.
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
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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)
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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:
1.
Resposta por aprendizado prévio: provavelmente
em anatecipação ao exercício, por conhecimento
prévio
40
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
41
Fim
42