regulação da respiração

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Regulação da Respiração 
O sistema nervoso ajusta a intensidade da ventilação alveolar de forma quase precisa às exigências corporais, 
de modo que as pressões parciais do oxigênio (Po2) e do dióxido de carbono (Pco2 ) no sangue arterial pouco 
se variem, mesmo durante atividade física intensa e muitos outros tipos de estresse respiratório. 
 
CENTRO RESPIRATÓRIO 
O centro respiratório se compõe por diversos grupos de neurônios localizados bilateralmente no bulbo e na 
ponte do tronco cerebral. Dividido em três: 
(1) o grupo respiratório dorsal, situado na porção dorsal do bulbo, responsável principalmente pela 
inspiração (tranquila e forçada- auxiliado pelo GRV); 
(2) o grupo respiratório ventral, localizado na parte ventrolateral do bulbo, encarregado basicamente da 
expiração forçada e inspiração forçada auxiliando o GRD; 
(3) o centro pneumotáxico, encontrado na porção dorsal superior da ponte, incumbido, essencialmente, do 
controle da frequência e da amplitude respiratória. 
Centro apnêustico (?- Guyton não se sabe muito sobre esse centro): trabalham em situações de apneia 
(patológica ou fisiológica), ausência de inspiração. 
 
 
GRUPO RESPIRATÓRIO DORSAL DE NEURÔNIOS — SEU CONTROLE NA INSPIRAÇÃO E NO RITMO 
RESPIRATÓRIO 
Se situa no interior do núcleo do trato solitário (NTS) e desempenha um importante papel na respiração. O NTS 
corresponde à terminação sensorial dos nervos vago e glossofaríngeo, que transmitem sinais sensoriais para o centro 
respiratório a partir de (1) quimiorreceptores periféricos; (2) barorreceptores; e (3) vários tipos de receptores nos 
pulmões. 
 
 
Descargas Inspiratórias Rítmicas do Grupo Respiratório Dorsal. 
 O ritmo básico respiratório é gerado, principalmente, no grupo respiratório dorsal de neurônios. Esse grupo 
de neurônios ainda gera surtos repetitivos de potenciais de ação neuronais inspiratórios. Ex: quando você 
faz carinho em um cachorro, logo em seguida ele vai coçar aquela área que você estimulou(fez carinho), isso 
acontece devido a uma excitação dos neurônios e esses vão geras descargas rítmicas, analogicamente 
acontece com o sistema respiratório, porém não tem ninguém encostando no tronco encefálico. 
 
Sinal Inspiratório em “Rampa” 
Na respiração normal o sinal nervoso transmitido ao diafragma exibe início débil com elevação constante, na forma 
de rampa por cerca de 2 segundos. Então, o sinal apresenta interrupção abrupta durante aproximadamente os 3 
segundos seguintes, o que desativa a excitação do diafragma e permite a retração elástica dos pulmões e da parede 
torácica, produzindo a expiração. 
Respiração tranquila Respiração forçada 
 
 
 
 
 
 
 
Duas formas de controlar a rampa: 
1. Controle da velocidade do aumento do sinal em rampa, de modo que durante respiração mais intensa 
a rampa aumenta com rapidez e, dessa forma, promova a rápida expansão dos pulmões. 
 
 
 
 
2. Controle do ponto limítrofe da interrupção 
súbita da rampa, que é o método usual de 
controle da frequência respiratória; ou seja, 
quanto mais precocemente a rampa for 
interrompida, menor será a duração da 
inspiração. Isso também reduz a duração da 
expiração. Por conseguinte, há aumento da 
frequência respiratória. 
 
 
 
O CENTRO PNEUMOTÁXICO LIMITA A DURAÇÃO DA INSPIRAÇÃO E AUMENTA A FREQUÊNCIA 
RESPIRATÓRIA 
O efeito primário desse centro é o de controlar o ponto de “desligamento” da rampa inspiratória, 
controlando, assim, a duração da fase de expansão do ciclo pulmonar. 
Quando o sinal pneumotáxico é intenso, a inspiração pode durar até 0,5 segundo, promovendo apenas leve 
expansão dos pulmões; por sua vez, quando esse sinal é fraco, a inspiração pode prosseguir por 5 segundos 
ou mais, enchendo os pulmões com excesso de ar. 
 
GRUPO RESPIRATÓRIO VENTRAL DE NEURÔNIOS — FUNÇÕES TANTO NA INSPIRAÇÃO QUANTO NA 
EXPIRAÇÃO 
1. Os neurônios do grupo respiratório ventral permanecem quase totalmente inativos durante a respiração normal 
e tranquila (ex: colega que não faz nada enquanto os outros trabalham). 
2. Os neurônios respiratórios ventrais parecem não participar da oscilação rítmica básica responsável pelo controle 
da respiração. 
3. Quando o impulso respiratório tende para que o aumento na ventilação pulmonar fique acima da normal, os 
sinais respiratórios se propagam para os neurônios respiratórios ventrais, do mecanismo oscilatório básico da área 
respiratória dorsal. Como consequência, a área respiratória ventral também contribui para o controle respiratório 
extra (aquele colega que não tava trabalhando começa a ajudar). 
4. A estimulação elétrica de alguns dos neurônios no grupo ventral provoca inspiração, enquanto a estimulação 
de outros leva à expiração. 
 
Todos os grupos se comunicam, segue esquema: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SINAIS DE INSUFLAÇÃO PULMONAR LIMITAM A INSPIRAÇÃO — O REFLEXO DE INSUFLAÇÃO DE 
HERING-BREUER 
Os sinais sensoriais neurais provenientes dos pulmões também ajudam a controlar a respiração. Também 
chamados de receptores de estiramento ou mecanorreceptores, situados nas porções musculares das 
paredes dos brônquios e dos bronquíolos, em todo o parênquima pulmonar, responsáveis pela transmissão 
de sinais pelos nervos vagos para o grupo respiratório dorsal de neurônios, quando os pulmões são 
excessivamente distendidos. 
Conforme os pulmões se estiram, sinais vão sendo enviados para o cérebro de forma que bloqueiam os 
neurônios responsáveis por desencadear a inspiração, esse mecanismo recebe o nome de reflexo de 
insuflação de Hering-Breuer. Portanto, esse reflexo parece ser, sobretudo, além de aumentar a frequência 
respiratória, é um mecanismo protetor para evitar a insuflação pulmonar excessiva, e não componente 
importante no controle normal da ventilação. 
 
CONTROLE QUÍMICO DA RESPIRAÇÃO 
Manter concentrações apropriadas de O2, de CO2 e de íons hidrogênio nos tecidos. O excesso de CO2 ou de 
íons hidrogênio no sangue atua basicamente de forma direta sobre o centro respiratório, gerando grande 
aumento da intensidade dos sinais motores inspiratórios e expiratórios para os músculos respiratórios. O O2 
, por sua vez, não apresenta efeito direto significativo sobre o centro respiratório no controle da respiração. 
 
Área Quimiossensível 
Essa área é muito sensível às alterações sanguíneas da Pco2 ou da concentração dos íons hidrogênio. Tal 
área, por sua vez, estimula outras porções do centro respiratório. 
Os neurônios sensoriais na área quimiossensível são particularmente estimulados pelos íons hidrogênio; na 
verdade, acredita-se que esses íons possam representar o único estímulo direto relevante para esses 
neurônios. 
Contudo, os íons hidrogênio não atravessam a barreira hematoencefálica com facilidade. 
 
O CO2 estimula a área quimiossensível 
Embora o CO2 apresente pequeno efeito direto sobre a estimulação dos neurônios na área quimiossensível, 
ele tem efeito indireto potente. 
Tal função ocorre mediante reação com a água dos tecidos, de modo a formar o ácido carbônico que se 
dissocia em íons hidrogênio e íons bicarbonato; os íons hidrogênio, então, exercem intenso efeito 
estimulatório direto sobre a respiração. 
Por que o CO2 sanguíneo tem efeito mais potente na estimulação dos neurônios quimiossensíveis em comparação com os 
íons hidrogênio sanguíneos? 
Isso se deve à baixa permeabilidade da barreira hematoencefálica aos íons hidrogênio e à alta 
permeabilidade ao CO2 que atravessa a barreira como se ela não existisse. 
Portanto, sempre que a Pco2 sanguínea aumenta, também a Pco2 se eleva no líquido intersticial do bulbo e 
no líquido cefalorraquidiano. 
Em resumo: age diretamente e não atravessa a barreira hematoencefálica: H+, age indiretamente e não 
atravessa: CO2. 
 
Efeitos Quantitativos da Pco2 do Sangue e da 
Concentração Sanguínea dos Íons Hidrogênio sobre a 
VentilaçãoAlveolar 
Aumento bastante acentuado da ventilação, causado por 
elevação da Pco2, no limite normal, entre 35 e 75 mmHg, 
o que demonstra o extraordinário efeito das alterações do 
CO2 sobre o controle da respiração. 
Alteração da respiração no limite normal do pH sanguíneo 
entre 7,3 e 7,5 é menor. 
 
SISTEMA QUIMIORRECEPTOR PERIFÉRICO PARA O CONTROLE DA ATIVIDADE RESPIRATÓRIA — O 
PAPEL DO OXIGÊNIO NO CONTROLE RESPIRATÓRIO 
Quimiorreceptores estão situados nos corpos carotídeos e nos 
corpos aórticos. 
Os corpos carotídeos estão localizados, bilateralmente, nas 
bifurcações das artérias carótidas comuns. 
As fibras nervosas aferentes desses corpos cursam pelos 
nervos de Hering e, em seguida, para os nervos glossofaríngeos 
e para a área respiratória dorsal do bulbo. 
Os corpos aórticos estão situados ao longo do arco da aorta; as 
fibras aferentes neurais desses corpos cursam pelos nervos 
vagos, também rumo à área respiratória dorsal do bulbo. 
Cada um dos corpos quimiorreceptores recebe sua própria 
irrigação sanguínea, por meio de artéria diminuta, 
diretamente a partir do tronco arterial adjacente. 
 
Redução do Oxigênio Arterial Estimula os Quimiorreceptores 
Quando a concentração de O2 no sangue arterial baixa até 
menos que a normal, os quimiorreceptores são intensamente 
estimulados. 
A frequência dos impulsos é particularmente sensível às 
alterações da Po2 arterial situadas entre 60 e 30 mmHg. 
Faixa de variação onde a saturação de hemoglobina com o O2 
diminui rapidamente. 
 
Mecanismo Básico de Estimulação dos Quimiorreceptores 
pela Deficiência de O2. 
Corpos têm múltiplas células de tipo altamente glandular-
like características, denominadas células glomosas, que 
fazem sinapse direta ou indireta com as terminações 
nervosas. 
1. As células glomosas (corpos carotídeos e aórticos) 
apresentam canais de potássio sensíveis ao O2 
que são inativados quando os valores sanguíneos 
de Po2 diminuem de forma importante. 
2. Essa inativação provoca a despolarização das 
células, o que, por sua vez, abre os canais de cálcio 
ativados por voltagem e eleva a concentração 
intracelular de íons cálcio. 
3. Esse aumento nos íons cálcio estimula a liberação 
de um neurotransmissor, ativando os neurônios 
aferentes, que enviam sinais ao sistema nervoso 
central e estimulam a respiração 
 
REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO DURANTE O EXERCÍCIO 
A ventilação alveolar costuma aumentar quase que 
proporcionalmente à elevação do nível do metabolismo 
de O2. 
A Po2, a Pco2 e o pH arteriais permanecem quase 
precisamente normais. 
O encéfalo, durante a transmissão de impulsos nervosos 
para os músculos participantes da atividade física, 
transmite ao mesmo tempo impulsos colaterais para o 
tronco cerebral, para estimular o centro respiratório. Essa 
ação é análoga à estimulação do centro vasomotor do 
tronco cerebral durante a atividade física indutora de 
aumento simultâneo na pressão arterial. 
Quando a pessoa começa a se exercitar, grande parte do aumento global da ventilação se inicia, 
imediatamente, com o começo da atividade física, antes que qualquer substância química sanguínea tenha 
tido tempo de se alterar. 
 
 
O fator presumido para que a ventilação tome a dianteira do 
aumento de CO2 sanguíneo está no fato de o sistema nervoso 
central realizar estimulação “antecipatória” da respiração, no 
início da atividade física, provocando ventilação alveolar extra 
antes de ela ser necessária. 
Após cerca de 30 a 40 segundos, a quantidade de CO2 liberada 
no sangue a partir dos músculos ativos se iguala 
aproximadamente ao aumento da frequência da ventilação, e 
a Pco2 arterial retorna basicamente ao normal mesmo com o 
prosseguimento da atividade física 
 
Respiração de Cheyne-Stokes 
O tipo de respiração periódica, a respiração de Cheyne-
Stokes, se caracteriza por movimento respiratório lento 
crescente e decrescente, que ocorre a cada 40 a 60 
segundos. 
Quando a pessoa respira excessivamente, promovendo a 
remoção de grande quantidade do CO2 do sangue 
pulmonar e aumento simultâneo do O2 sanguíneo, levam-
se alguns segundos para que o sangue pulmonar (fruto da 
troca gasosa) possa ser transportado para o cérebro e iniba 
a ventilação excessiva. 
Nesse momento, a pessoa já hiperventilou por alguns segundos adicionais. 
Quando o sangue hiperventilado finalmente chega ao centro respiratório cerebral, esse centro vem a ficar 
muito deprimido, momento no qual, se inicia o ciclo oposto, ou seja, a quantidade do CO2 aumenta e a do 
O2 diminui nos alvéolos. 
Demoram alguns segundos antes que o encéfalo consiga responder a essas novas alterações. 
Quando responde, a pessoa respira, com dificuldade, mais uma vez e o ciclo se repete. 
 
Imagens adicionais: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências bibliográficas 
I. Guyton, AC; Hall, JE. Tratado de fisiologia médica. São Paulo: Elsevier, 13ª edição, 2017. Capítulo: 
42. 
II. TORTORA, G. J. Princípios de anatomia humana. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 12ª, edição, 
2013. Capítulo: 23.