REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO Resumo

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REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO
Ao longo das várias atividades cotidianas, a ventilação pulmonar necessita sofrer ajustes constantes para manter adequada a oxigenação dos tecidos e deles retirar o CO2 produzido. De uma forma ampla, pode ser dito que o centro respiratório, localizado no tronco cerebral, gera o ritmo respiratório, que é modificado por uma série de reflexos originados em receptores diversos, tanto a nível periférico como central. Além disso, outros centros controladores podem atuar sobre o ritmo respiratório fundamental, alterando-o. De qualquer forma, o produto final é a contração ordenada dos músculos envolvidos com a ventilação, ou seja, os efetores.
 
RECEPTORES
Vários são os receptores envolvidos com o controle da ventilação. Com características bastante diversas, podem responder a estímulos químicos, mecânicos e outros. Vejamos os mais importantes.
QUIMIORRECEPTORES
Os quimiorreceptores são aqueles receptores envolvidos com a percepção dos teores de O2 e CO2, e H+. São subdivididos quanto à localização anatômica em periféricos e centrais.
Os quimiorreceptores periféricos, por sua vez, são subdivididos anatomicamente em carotídeos e aórticos, embora fisiologicamente desempenhem a mesma função.
Os quimiorreceptores periféricos são formações altamente vascularizadas (têm o maior
fluxo sanguíneo por grama de tecido em todo o organismo), localizadas justo no exterior de grandes artérias. Os carotídeos situam-se bilateralmente na bifurcação da artéria carótida comum em seus ramos interno e externo, ao passo que os aórticos estão
localizados ao redor das porções iniciais da aorta. Há evidências da existência de quimiorreceptores em outros locais do organismo, porém precisam ser comprovadas definitivamente.
Os quimiorreceptores carotideos enviam informações ao centro respiratório por meio de potenciais de ação que trafegam bilateralmente ao longo dos nervos glossofaríngeos (IX par craniano), ao passo que os aórticos mandam suas mensagens aferentes através dos nervos vagos (X par craniano).
Os quimiorreceptores periféricos são sensíveis às variações de P02, PC02 e pH no sangue arterial. São compostos por dois tipos celulares: a célula tipo I e tipo II. A célula tipo I apresenta grande quantidade de mitocôndrias e retículo sarcoplasmático, além de
vesículas que apresentam grande variedade de neurotransmissares (dopamina, aceti1colina, norepinefrina e neuropeptídeos, dentre outros). Próximo a essas células há um grande número de capilares, garantindo um fluxo sanguíneo adequado aos quimiorreceptores. As células de sustentação (tipo II) envolvem tanto as células tipo I como os capilares. Logo, as células tipo I seriam os verdadeiros quimiorreceptores e informariam ao Sistema Nervoso Central as eventuais mudanças nas pressões parciais dos gases e do pH.
Os quimiorreceptores centrais estão localizados bilateralmente na face ventral do bulbo e são banhados pelo líquido cefalorraquidiano.
Acredita-se que existam duas zonas quimiossensíveis organizadas. Uma zona é localizada rostralmente (R) e a outra, caudalmente (C). Uma área intermediária (I) entre essas duas zonas também participa do controle químico central, mas sua exata função persiste controversa. Embora a região ventral do bulbo tenha sido inicialmente considerada a única área de quimiorrecepção central, estudos recentes indicam que neurônios em outros sítios cerebrais, como locus ceruleus, núcleo fastigial,
núcleo do trato solitário, rafe medular e núcleo retrotrapezóide, também atuariam como quimiorreceptores funcionais. Esses dados indicam que a quimiorrecepção central possa estar organizada de forma hierárquica, tornando-se progressivamente mais complexa durante a evolução a fim de possibilitar um sistema de controle mais sofisticado.
A sensibilidade dos quimiorreceptores centrais ainda é um ponto em estudo, Certamente não são sensíveis às variações de concentração de O2. Respondem, entretanto, às alterações nos níveis liquóricos tanto de CO2 como de pH.
Da ação dos quimiorreceptores sabe-se que: (1) quando cai a P02 arterial há aumento da ventilação em resposta à hipóxia. A hipóxia acarreta liberação de neurotransmissores capazes de modificar os padrões ventilatórios; (2) A hipóxia acarreta queda nos níveis de ATP intracelular com conseqüente despolarização e liberação de neurotransmissores capazes de modificar os padrões ventilatórios; (3) a elevação dos teores de CO2 do organismo estimula a ventilação, sendo verdadeira a recíproca; e (4) a queda do pH eleva a ventilação, ao passo que a elevação deste a inibe.
Receptores de Estiramento Pulmonar
(Receptores de Adaptação Lenta)
Os receptores de adaptação lenta são termi nais nervosos mielinizados localizados na musculatura lisa das vias aéreas, desde a traquéia até os bronquíolos. Esses receptores informam ao centro respiratório o grau de insuflação pulmonar. À medida que os pulmões se enchem, aumentam os disparos desses receptores, que chegam ao centro respiratório bilateralmente por meio dos nervos vagos. Este reflexo, também chamado de reflexo de insuflação de Breuer-Hering, aj udaria na determinação do término da inspiração.
Receptores de Irritação
(Receptores de Adaptação Rápida)
Os receptores de adaptação rápida são terminais nervosos mielinizados que diferem dos receptores de adaptação lenta por se adaptarem mais rapidamente ao estímulo. Os mecanorreceptores subepiteliais se localizam na traquéia, nos brônquios e nos bronquíolos. Os processos celulares dos receptores se estendem entre as células epiteliais até atingir a camada ciliar. Aparentemente destinam-se à detecção de pequenas deformações da superfície das vias aéreas. São estimulados por partículas inertes e corpos estranhos, bem como por gases e vapores irritantes, além da histamina. Quando estimulados, produzem tosse ou taquipnéia e broncoconstrição reflexa. Os impulsos aferentes provenientes desses receptores ascenderiam ao centro respiratório por meio
das menores fibras vagais do tipo A.
Receptores "J"
Ainda em discussão, acredita-se que esses receptores se encontrem no tecido intersticial entre os capilares pulmonares e os alvéolos, daí decorrendo a denominação "J", de justacapilar. Acredita-se que sejam estimulados pela congestão capilar, hipertensão
capilar e edema de parede alveolar. Os receptores "J" seriam responsáveis pela taquipnéia durante a congestão ou o edema pulmonar. Seus impulsos aferentes chegariam ao centro respiratório por meio de fibras vagais do tipo C.
Fibras C
As fibras C são fibras aferentes não-mielinizadas, sensitivas, finas e de condução lenta que estão amplamente distribuídas ao longo do epitélio das vias aéreas, vasos, gânglios e musculatura brônquica. Essas fibras contêm neuropeptídeos sensoriais tais como substância P e neurocinina A.
OUTROS RECEPTORES
RECEPTORES DO NARIZ E VIAS AÉREAS SUPERIORES
No nariz, faringe e laringe há receptores que respondem à estimulação mecânica e química. Podem ser encarados como extensão dos receptores de irritação antes descritos. Dentre as respostas reflexas à sua estimulação podem ser citados: tosse, espirro e broncoconstrição, além de espasmo da laringe.
RECEPTORES ARTICULARES
Acredita-se que impulsos aferentes oriundos da movimentação articular estimulem a ventilação durante o exercício, especialmente em seus estágios iniciais. Logo, durante um exercício, mesmo antes que o metabolismo anaeróbico acarrete a liberação de ácido lático e queda do pH, e esses desencadeiem uma resposta advinda dos quimiorreceptores, a movimentação articular estimula a ventilação.
SISTEMA GAMA
OS músculos respiratórios, como diversos outros músculos esqueléticos, possuem fusos musculares (em particular os músculos intercostais; o diafragma é pobre em fusos) que
percebem o estiramento muscular. Esta informação é utilizada para controlar reflexamente a força de contração. Esses receptores podem estar envolvidos na sensação de dispnéia, que ocorre em presençade esforços musculares excessivamente poderosos
para movimentar um sistema respiratório mecanicamente comprometido.
PRESSORRECEPTORES ARTERIAIS
Sabe-se que o aumento da pressão arterial pode provocar hipoventilação e a hipotensão geralmente estimula a ventilação. Embora essas respostas reflexas se originem nos pressorreceptores arteriais, suas vias centrais ainda são desconhecidas.
NOCICEPTORES
A dor provocada subitamente em qualquer local do organismo freqüentemente acarreta apnéia seguida de hiperventilação. O aumento da temperatura corporal resulta em hiperventilação, talvez envolvendo mecanismo homeostásico de manutenção da temperatura interna, ao passo que a exposição súbita ao frio redunda em apnéia.
CONTROLADORES
Para que seja mantida a homeostase do organismo, o ato da respiração requer o movimento coordenado da musculatura esquelética. Para tal propósito, o sistema nervoso central (SNC) precisa integrar a atividade de neurônios individuais ou populações de neurônios e produzir os movimentos respiratórios apropriados.
Assim: (a) o SNC precisa produzir um ritmo que gere periodicamente a expansão e a retração do sistema respiratório; (b) este ritmo precisa ser traduzido em um padrão de descarga precisamente coordenado para as várias populações de motoneurónios a inervar os músculos respiratórios; (c) o SNC precisa adaptar e ajustar este padrão de modo que seja mantida uma adequada ventilação alveolar e, conseqüentemente, a homeostase do transporte de gases pelo sangue e do estado ácido-base; e (d) o SNC precisa integrar os movimentos respiratórios com outras atividades corporais, tais como a fala, as mudanças posturais, a locomoção, a mastigação e a deglutição. Naturalmente, a adaptação, o ajuste e a integração dos movimentos respiratórios se baseiam em informações obtidas dos diversos receptores antes descritos e são realizados em vários níveis do SNC.
Centro Respiratório
A natureza periódica do ciclo respiratório é controlada por neurônios localizados no tronco cerebral a nível de ponte e bulbo. Esse conjunto de neurônios foi chamado de centro respiratório. Ainda não existe um consenso acerca de uma hipótese única para explicar o funcionamento do centro respiratório. Por muitos anos perdurou a noção de que o centro respiratório era constituído por subcentros bulbares (inspiratório e expiratório) e pelos subcentros pontinos. Deste conceito evoluiu-se para os denominados grupos respiratórios, pois foi verificado que há diversos núcleos neuronais relativamente agrupados envolvidos com a respiração. Atualmente, busca-se o gerador do ritmo respiratório, aparentemente não pertencente aos grupos respiratórios originalmente descritos. Fica obviamente claro que as interconexões entre essas diversas áreas do SNC estão longe de serem elucidadas.
GRUPOS RESPIRATÓRIOS BULBARES
O bulbo parece ser o responsável pela respiração espontânea por duas razões: ( 1 ) após a transecção cerebral entre a ponte e o bulbo continua a existir uma certa ritmicidade da respiração, embora o padrão ventilatório se mostre alterado e até mesmo anárquico. Isto indica que os centros superiores ao bulbo não são necessários para a manutenção da ventilação automática.
Ademais, a transecção entre o bulbo e a medula abole os movimentos respiratórios. (2) A maioria dos neurónios que apresentam periodicidade respiratória está localizada no bulbo. Há bilateralmente dois conjuntos de neurônios respiratórios, os denominados grupo respiratório dorsal (GRD) e grupo respiratório ventral (GRV).
O GRD é composto por um grupo de células ativas durante a inspiração (neurônios inspiratórios). Esses neurónios inspiratórios podem ser divididos em dois subtipos: neurónios Iα e Iβ.
Enquanto as células do tipo Iα são inibidas durante a insuflação pulmonar, as do tipo 1β são estimuladas por ela. Logo, as células 1β inibiriam a atividade da Iα, sendo esse grupamento responsável pelo reflexo de Breuer-Hering. O GRD está localizado no núcleo do trato solitário (NTS).
Esses neurónios recebem conexões aferentes do IX e do X pares de nervos cranianos, que trazem ao centro respiratório informações oriundas dos pulmões, faringe, laringe e quimiorreceptores periféricos. Há também projeções da medula diretamente para o NTS.
As conexões eferentes dos neurônios respiratórios no GRD também estão parcialmente esclarecidas. Axônios de células nos subnúcleos ventral e ventrolateral do NTS projetam-se principalmente contralateralmente para motoneurônios espinhais, em particular para os nervos frênicos.
A segunda região bulbar com grande concentração de neurônios envolvidos com a respiração é o GRV, que está associado com os núcleos retroambigual (NRA), ambíguo (NA) e paraambigua (NPA). No GRV encontram-se neurónios envolvidos
tanto com a inspiração quanto com a expiração.
Embora tanto o GRD quanto o GRV venham tornando-se cada vez mais bem conhecidos, ainda não foi apresentada nenhuma evidência de que qualquer dessas regiões gere o ritmo respiratório fundamental.
GRUPO RESPIRATÓRIO PONTINO
Assim como no bulbo, também foram identificados neurônios na ponte relacionados com a atividade respiratória, formando o grupo respiratório pontino. Os neurônios respiratórios pontinos apresentam atividade tanto inspiratória quanto expiratória e acredita-se que têm como função a modulação do padrão básico gerado no bulbo, suavizando a transição entre as fases do ciclo respiratório. Todavia, a ponte não é essencial para a gênese da respiração.
Se for realizada uma transecção cirúrgica logo acima dos pedúndulos cerebelares, surge um padrão respiratório típico, a respiração apnêustica. Esta consiste em inspirações prolongadas, interrompidas por expirações curtas. Aparentemente, os potenciais de ação gerados nessa região do tronco cerebral produzem um efeito excitatório sobre os neurônios inspiratórios bulbares.
Em contraste marcante com os demais sítios relacionados com a respiração, nessa região até agora não foram encontrados grupamentos neuronais precisamente delimitados. Os neurônios, cuja estimulação tende a produzir a resposta apnêustica, estão espalhados por toda a porção caudal da ponte.
O centro respiratório ainda é em grande parte desconhecido. As interconexões de seus diversos componentes não estão completamente esclarecidas, bem como a rede de neurônios excitatórios e inibitórios atuando em seus variados níveis. Esse grande grau de complexidade pode ser estimado pelos diferentes padrões de descarga de neurônios encontrados no tronco cerebral relacionados com a respiração.
CENTROS SUPERIORES
O controle voluntário ou comportamental da ventilação reside no córtex cerebral e outras regiões, embora os sítios ativos exatos não estejam totalmente identificados. Interessantemente, as vias que conduzem os impulsos do córtex para os motoneurônios
que inervam os músculos respiratórios são distintas daqueles tratos relacionados com a respiração automática. A importância do controle voluntário ou comportamental da ventilação não deve ser subestimada, visto que, tradicionalmente, grande ênfase é dada ao automatismo respiratório. Por exemplo, um indivíduo sadio pode aumentar, ou até mesmo interromper, sua ventilação por um determinado período de tempo. Similarmente, o padrão ventilatório é alterado voluntariamente durante a fonação e o canto. Os estímulos nervosos oriundos de diversos sítios superiores do sistema nervoso central relacionados com a emoção (choro, riso, soluços), a postura, o sistema nervoso
autônomo (tremor, regulação térmica, vômito), os sentidos especiais (olfato) ou até mesmo com a mastigação e a deglutição também podem sobrepujar totalmente o controle automático, que responde principalmente aos estímulos químicos e à insuflação
pulmonar. Por exemplo, durante a fonação a sensibilidade ao CO2 cai substancialmente.
Outro estímulo à ventilação é o estado de vigília, que, por sua vez, é reflexo da excitação pelo sistema ativador reticular. Esses neurônios localizam-sena substância reticular ascendente, que se estende na porção medial do tronco cerebral, da medula cervical superior até o diencéfalo.
MEDULA
Os axônios que emergem do GRD, GRV, córtex e outros sítios supramedulares descendem pela substância branca da medula até formarem sinapses com os motoneurônios que inervam os músculos respirat6rios. Há evidências de que os tratos descendentes que se originam no córtex e controlam a ventilação voluntária são independentes daqueles oriundos do tronco cerebral e envolvidos na respiração involuntária. Também foi demonstrado que as vias descendentes para reflexos não-rítmicos envolvendo músculos respirat6rios tais como a tosse e o soluço, são diferentes daquelas relacionadas com a ventilação rítmica.
Os impulsos nervosos descendentes são integrados com informações reflexas locais ao nível da medula, da qual emergem motoneurônios segmentares que inervam os músculos respiratórios.
CONTROLE NEURAL DO MÚSCULO LISO DA VIA AÉREA
O sistema nervoso autônomo tem um importante papel na regulação e/ou modulação do calibre das vias aéreas, seja em indivíduos normais ou com doença pulmonar. Além de regular o tônus muscular liso, os nervos autônomos podem influenciar: a secreção de muco pelas glândulas submucosas, o transporte de fluido através do epitélio alveolar, a permeabilidade e o fluxo sanguíneo da circulação brônquica e a liberação de mediadores a partir dos mast6citos e outras células inflamat6rias. A inervação e o controle autonômico das vias aéreas são extremamente complexos. Além dos clássicos nervos adrenérgicos e colinérgicos, existem mecanismos neurais, que não são adrenérgicos nem colinérgicos (sistema não-adrenérgico não-colinérgico, NANC), que participam do controle neural do músculo liso da via aérea.
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