Fisiologia respiratoria parte 3 biologia controle ventilação

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Fisiologia Respiratória:
CONTROLE DA VENTILAÇÃO
maria.souza@ufms.br
Introdução
processo automático, involuntário
pressões parciais O2 / CO2
sangue / alvéolos
adaptação padrão ventilatório
fatores nervosos
fatores químicos
Introdução
frequência, profundidade, padrão
quimiorreceptores O2 e CO2
mecanorreceptores pulmões e articulações
centro controle respiratório: tronco cerebral 
músculos respiratórios
Regulação fisiológica: freqUência, profundidade, padrão respiratório
integração de informações x SNC 
quimiorreceptores centrais e periféricos
receptores neurais pulmonares
mecanorreceptores pele e vias aéreas
receptores torácicos
nervos cranianos: glossofaríngeo, vago
Controle da ventilação
centro respiratório (tronco cerebral)
modificações por informações
centros cerebrais superiores
receptores sistêmicos
geração e regulação respiração periódica
Elementos básicos no sistema de controle respiratório
sensores: captam / enviam informações
controlador central: coordena / envia impulsos
efetores: ventilação
Geração de movimentos respiratórios adequados
SNC  ritmo periódico
motoneurônios respiratórios
adaptação a ajustes no padrão
ventilação alveolar adequada
equilíbrio ácido-básico
integração com outras atividades
expansão / retração tórax
ponte
grupo respiratório
pontino
diafragma
músculos intercostais 
externos
bulbo
GRD
GRV
centro
repirat.
bulbar
músc. intercostais
internos
Sistemas de controle da respiração
tronco cerebral
padrão ventilatório rítmico básico
integrador: frequência / amplitude
ponte e bulbo: centros respiratórios
centro respiratório bulbar
centro apnêustico
centro pneumotáxico
alças de feedback
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Centro respiratório bulbar
sozinho: ritmo irregular
núcleo do trato solitário (NTS): GRD (centro inspiratório)
núcleo retroambigual (NRA) + núcleo ambíguo (NA): GRV (centro expiratório)
Centro respiratório bulbar: núcleo trato solitário (NTS)
região ventrolateral 
neurônios inspiratórios
grupo respiratório dorsal (GRD)
axônios  medula cervical contralateral
nervo frênico  diafragma
nervos intercostais  músc. intercostais externos
ritmo ventilatório básico: frequência inspiração
Centro respiratório bulbar: núcleo trato solitário (NTS)
C3 – C4: motoneurônios respiratórios
porção caudal núcleo ambíguo (NA)
núcleo retro-ambigual (NRA)
Centro respiratório bulbar: núcleos ambíguo (NA) e retroambigual (NRA)
grupo respiratório ventral (GRV)
nervo vago (NA)  músc. acessórios
núcleos rostrais NRA: inspiratórios
núcleos caudais NRA: expiratórios
expiração ativa; exagerar inspiração 
Ciclo respiratório
centro respiratório bulbar
			 padrão
	neurônios motores inspiratórios
(1 fase inspiratória + 2 expiratórias)
Ciclo respiratório: fase inspiratória
 frequência descargas
 constante  rampa no restante da inspiração (sinal em rampa)
respiração automática = contração músc. inspiratórios
final da inspiração = desligamento
 ritmo de estímulos
Ciclo respiratório: fase expiratória I
início da expiração
 atividade neurônios motores inspiratórios
 velocidade fase inicial expiração
 tônus músc. inspiratórios
“freio” da expiração
Ciclo respiratório: fase expiratória II
ausência atividade inspiratória
eliminação do ar
exercício: 
	-  ventilação
	- estimulação ativa músc. expiratórios
Centro respiratório
bulbo: gênese neural da respiração
ponte: modificações da respiração
centro expiratório
centro inspiratório
centro pneumotáxico
centro apnêustico
músc. intercostais internos
músc. intercostais externos
diafragma
ponte
bulbo
CENTROS DE CONTROLE
RESPIRATÓRIO
Centro respiratório pontino
centro pneumotáxico: porção superior
centro apnêustico: porção inferior
Centro respiratório pontino: centro pneumotáxico
regulação volume inspiratório
regulação frequência respiratória (secundária)
inibição da inspiração
Centro respiratório pontino: centro apnêustico
efeito excitatório sobre área inspiratória bulbar
prolonga potenciais de ação em ascensão
facilita inspiração
 
GRD
NÚCLEO DO TRATO SOLITÁRIO (NTS)
inervar diafragma (nervo frênico)
musculatura intercostal ext. (nervos intercostais
Gera: RITMICIDADE VENTILATÓRIA BÁSICA
padrão rítmico irregular
GRD: axônios inspiratórios  C3 C4
NÚCLEO AMBÍGUO (NA): vago  músculos acessórios
NÚCLEO RETRO-AMBIGUAL (NRA)
 
núcleos rostrais inspiratórios núcleos caudais expiratórios
 
diafragma, intercostais ext. musculatura expiratória 
GRV
GRV:
exagerar inspiração
causar expiração ativa
centro pneumotáxico
centro apnêustico
nervos glossofaríngeo (IX)/ vago (X)
ponte
bulbo
nervo frênico
quimioR e baroR arco aórtico
e seio carotídeo
mecanoR
pulmões
GRD
GRV
centros de ritmicidade
respiratória
neurônios
motores 1
neurônios motores 1
controle diafragma
neurônios motores 2
neurônios motores 2
controle outros músc.
respiratórios
diafragma
quimioR LCR
centros superiores: córtex cerebral, 
sist. límbico, hipotálamo
GRUPO RESPIRATÓRIO PONTINO
CENTRO PNEUMOTÁXICO
CENTRO APNÊUSTICO
inibição inspiração
regulação volume inspiratório
excitação inspiração
prolonga potenciais de ação 
em expansão = facilita inspiração
Transmissão de informações sobre ciclo respiratório
quimiorreceptores periféricos
arco aórtico / bifurcação carotídea
PO2, PCO2, pH (sangue arterial)
retroalimentação com bulbo
nervos cranianos
Regulação química da respiração: quimiorreceptores periféricos
arco aórtico 
corpúsculos carotídeos (cél. glômicas)
alta vascularização
 pH, PO2 arterial
 PCO2 arterial
cél. glômicas: quimiorrecepção
VIAS QUIMIORRECEPTORAS PERIFÉRICAS
artéria carótida comum
aorta
coração
corpúsculos aórticos
corpos carotídeos
fibra nervosa sensorial
(no nervo vago)
fibra nervosa sensorial
(no nervo glossofaríngeo)
Transmissão de informações sobre ciclo respiratório
quimiorreceptores centrais
abaixo superfície ventrolateral bulbo, saída IX e X
PCO2, pH (líquido intersticial tronco cerebral)
controle min.-min.
gerador de padrões
 volume corrente
 frequência ventilação
Regulação química da respiração: quimiorreceptores centrais
bulbo: pH líquido extracelular [H+]
O2
 H+   ventilação
H+   ventilação
barreira hematoencefálica
impermeabilidade (H+, HCO3-) 
permeabilidade CO2
Regulação química da respiração: quimiorreceptores centrais
composição LCR:
pH = 7,32
poucas proteínas (tampões)
 PCO2: difusão cerebral CO2
vasodilatação
hiperventilação: compensação
PCO2  pH
CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3-
bulbo
fluido cerebro-
espinhal
barreira
hematoencefálica
capilares
sanguíneos
neurônios
quimioR
COMO O CO2 SANGUÍNEO
AFETA OS QUIMIORRECEPTORES
NO BULBO
Transmissão de informações sobre ciclo respiratório
mecanorreceptores (insuflação): músc. liso vias aéreas
mecanorreceptores músc. / articulações   FR
receptores a agentes irritantes: cél. epiteliais vias aéreas  vago  constrição reflexa músc. liso brônquios   FR
Receptores pulmonares e de vias aéreas superiores
receptores J (justacapilares): parede alvéolos;  capilares pulmonares sangue e/ou volume líq. intersticial   FR
reflexos: tosse e espirro
quimioR
centrais
quimioR
periféricos
R músc. e
articulações
R a
irritantes
R distensão
pulmões
centros respiratórios
(bulbo e ponte)
centros cerebrais superiores
(córtex cerebral: controle 
voluntário)
outros R (dor) e estímulos
emocionais atuando via
hipotálamo
Reflexo de Hering-Breuer (insuflação pulmonar)
reflexo protetor: sinais sensoriais neurais pulmonares x estiramento excessivo
R estiramento músc. liso (brônquios/bronquíolos)  nervo vago  GRD
GRD + centro pneumotáxico  desativa sinal em rampa  parada inspiratória  feedback (-) sobre inspiração
VC 3x > normal: acima 1.500mL
Controle voluntário da respiração
córtex cerebral
prender respiração, hiperventilação voluntária
  PCO2   pH
sobrepujar tronco cerebral (temporário)
hipotálamo, sistema límbico, cerebelo
estímulos visuais, emocionais, dolorosos, motores voluntários
impulso ventilatório x adaptação