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

Contenido

Centros Respiratorios

Regulación de los Centros Respiratorios

Referencias

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

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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.

Diagram of the stimulation of central chemoreceptors respiratory regulation — Diagrama de la estimulación de quimiorreceptores centrales por H⁺:
dado que los H⁺ no pueden ingresar al SNC, se producen como resultado de la reacción de la anhidrasa carbónica usando CO₂. H⁺ es un indicador indirecto de los quimiorreceptores centrales que representa la cantidad de CO₂ en la circulación sistémica.
Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Integration of inspiration and expiration respiratory regulation — Diagrama de la estimulación de quimiorreceptores centrales por H⁺:
dado que los H⁺ no pueden ingresar al SNC, se producen como resultado de la reacción de la anhidrasa carbónica usando CO₂. H⁺ es un indicador indirecto de los quimiorreceptores centrales que representa la cantidad de CO₂ en la circulación sistémica.
Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

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 calcio → acoplamiento 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

Anatomical location of peripheral chemoreceptors respiratory regulation — Ubicación anatómica de los quimiorreceptores periféricos
Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Anatomical location of peripheral chemoreceptors respiratory regulation (2) — Ubicación anatómica de los quimiorreceptores periféricos
Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

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 y en los músculos y articulaciones del tórax
Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Diagram of integration of stimuli respiratory regulation — Diagrama de integración de estímulos por el centro de control respiratorio
Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Relationship between ventilation and po₂, and pco₂ respiratory regulation — Diagrama de integración de estímulos por el centro de control respiratorio
Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

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Referencias

Hall, J.E., Hall, M.E. (2021). Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology (14th ed.). Elsevier.
Powers, K.A., Dhamoon, A.S. Physiology, pulmonary ventilation, and perfusion (2021). StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
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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