Controle Respiratório

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Capítulo 24 Controle da Respiração 471
C A P Í T U L O 24
 471
Respiramos sem pensar, e podemos modifi car nos-so padrão de respiração e, até mesmo, prender a respiração. O controle ventilatório, discutido nes-
te capítulo, inclui a geração e a regulação do ritmo da 
respiração, pelo centro respiratório do tronco cerebral, 
e sua modifi cação pela informação gerada pelos cen-
tros cerebrais superiores e receptores sistêmicos. A 
função da respiração, do ponto de vista mecânico, é 
minimizar o trabalho, e do ponto de vista fi siológico, é 
a manutenção dos gases sanguíneos e, mais especifi ca-
mente, regular a PCO2 arterial. Outra função da respira-
ção é a de manter o balanço ácido-básico no cérebro 
pela regulação da PCO2 arterial. A respiração automática 
começa ao nascimento. No útero, a placenta, e não os 
pulmões, é o órgão responsável pela troca de gases do 
feto. Suas microvilosidades interdigitam com a circula-
ção uterina materna, e o transporte de O2 e a remoção 
de CO2 do feto ocorrem por difusão passiva, por meio 
da circulação materna.
CONTROLE VENTILATÓRIO: VISÃO 
GERAL
Existem quatro principais sítios de controle da ventila-
ção: (1) o centro do controle respiratório, (2) os qui-
miorreceptores centrais, (3) os quimiorreceptores 
periféricos e (4) os receptores mecânicos pulmonares/ 
nervos sensoriais. O centro do controle respiratório 
está situado no bulbo (medula oblongata) do tronco 
cerebral, e é composto de múltiplos núcleos que geram 
e modifi cam o ritmo ventilatório básico. O centro con-
siste em duas partes principais: (1) o gerador de padrão 
ventilatório, que gera o padrão rítmico, e (2) o integra-
dor, que controla a geração do padrão, processa as in-
formações geradas por centros cerebrais superiores e 
pelos quimiorreceptores e controla a frequência e a am-
plitude do padrão ventilatório. Essas informações, che-
gadas ao integrador, geradas por centros cerebrais 
superiores, incluem o córtex cerebral, o hipotálamo, a 
amídala, o sistema límbico e o cerebelo.
Os quimiorreceptores centrais estão situados, no 
sistema nervoso central, logo abaixo da superfície ven-
trolateral do bulbo. Esses quimiorreceptores centrais 
detectam a variação da PCO2 e do pH dos fl uidos inters-
ticiais, no tronco cerebral, e modulam a ventilação. 
Quimiorreceptores periféricos estão localizados em cé-
lulas especializadas do arco aórtico (corpos aórticos)
e da bifurcação das artérias carótidas internas e exter-
nas (corpos carotídeos), no pescoço. Os quimiorrecep-
tores periféricos detectam a PO2, a PCO2 e o pH do sangue 
arterial, e enviam essa informação para o núcleo inte-
grador do bulbo pelos nervos vago e pelos nervos do 
seio carotídeo, ramos do nervo glossofaríngeo. A esti-
mulação dos mecanorreceptores pulmonares e dos ner-
vos sensoriais, em resposta ao insufl ar dos pulmões ou 
às substâncias irritantes ou à liberação de mediadores 
locais, nas vias aéreas, modifi ca o padrão ventilatório.
Os feixes nervosos que vão do centro do controle 
respiratório até neurônios motores, localizados no cor-
no anterior da medula espinal, controlam os músculos 
da respiração e determinam o padrão rítmico automá-
tico respiratório. Neurônios motores, localizados na 
região cervical da medula, controlam a atividade do 
diafragma pelos nervos frênicos, enquanto outros neu-
rônios motores, localizados na região torácica da me-
dula, controlam os músculos intercostais e acessórios 
da respiração.
Em contraste com a respiração automática, a respi-
ração voluntária não passa pelo centro do controle 
respiratório no tronco cerebral. A atividade neural, res-
ponsável pelo controle da respiração voluntária, se 
origina no córtex motor e vai diretamente para os neu-
rônios motores na coluna espinal pelos tratos córtico-
espinais. Os neurônios motores para os músculos 
respiratórios constituem o último nível de integração 
para o controle da respiração voluntária (trato córtico-
espinal) e automático (tratos ventro-laterais). O contro-
le voluntário desses músculos compete com as 
infl uências automáticas no nível dos neurônios moto-
res espinhais, e essa competição pode ser demonstra-
da quando se prende a respiração. No início, o controle 
voluntário governa os neurônios motores espinais. Po-
rém, ao se continuar prendendo a respiração o controle 
ventilatório automático eventualmente se sobrepõe ao 
esforço voluntário e limita sua duração. Os neurônios 
motores também inervam músculos da via aérea supe-
rior por meio dos nervos cranianos. Esses neurônios 
estão localizados no bulbo (medula oblongata), próxi-
mos ao centro do controle respiratório. Quando ativa-
dos, dilatam a faringe e as grandes vias aéreas no início 
da respiração.
RESPOSTA AO CO2
A ventilação é regulada pela PCO2, pela PO2 e pelo pH do 
sangue arterial. A PCO2 arterial é o mais importante 
desses reguladores. A frequência e a amplitude da res-
piração são controladas para manter a PaCO2 próxima de 
40 mmHg. Em indivíduo hígido e acordado ocorre au-
mento linear da ventilação quando a PCO2 arterial atinge 
ou excede 40 mmHg (Fig. 24-1). As variações da PaCO2
são detectadas por quimiorreceptores periféricos e 
centrais que transmitem a informação para os centros 
respiratórios do bulbo (medula oblongata). Em segui-
da, o centro de controle respiratório regula a ventila-
ção-minuto e, assim, mantém a PCO2 arterial dentro dos 
valores normais. Quando a PAO2 é normal a ventilação 
aumenta, aproximadamente, 3 L/min, para cada milíme-
Controle da Respiração
472 Berne e Levy Fisiologia
tro de aumento da PaCO2. A resposta ao aumento da 
PACO2 fi ca ainda mais aumentada quando a PaO2 é baixa 
(Fig. 24-2). Quando a PaO2 está diminuída a ventilação 
é maior, independentemente do valor da PACO2, e no 
caso de aumento da PACO2 esse aumento da ventilação 
fi ca exacerbado (a curva é mais inclinada).
A curva da resposta ventilação-minuto como função 
do CO2 inspirado é chamada de resposta ventilatória 
ao CO2 e é teste da sensibilidade a esse gás. É impor-
tante reconhecer que essa reação é amplifi cada pelos 
baixos níveis de O2 (Fig. 24-2, B). Ocorre aumento da 
atividade com níveis baixos de O2 porque diferentes 
mecanismos são responsáveis pela detecção dos ní-
veis da PO2 e PCO2 pelos quimiorreceptores periféricos. 
Assim, a ocorrência de hipercapnia ou de hipoxemia 
(normalmente chamada de asfi xia, quando ambas as 
alterações estão presentes) tem efeito aditivo na infor-
mação, enviada por quimiorreceptores, e no estímulo 
ventilatório resultante.
A pulsão ventilatória ou resposta às variações da 
PCO2 pode ser reduzida com a utilização de hiperventi-
lação e também de fármacos como a morfi na, os barbi-
túricos e os agentes anestésicos, que deprimem o 
centro do controle respiratório e diminuem a resposta 
ventilatória ao CO2 e ao O2 (Fig. 24-1). Nessas circuns-
tâncias, o estímulo não consegue ativar adequadamen-
te os neurônios motores que inervam os músculos da 
respiração. Ela também é deprimida durante o sono.
Além disso, a resposta ventilatória às mudanças da 
PCO2 fi ca diminuída e o trabalho respiratório aumenta, 
o que pode ocorrer em indivíduos portadores de doen-
ça obstrutiva pulmonária crônica (DOPC) (Fig. 24-1). 
Isso ocorre, principalmente, porque o estímulo neural 
enviado pelo centro respiratório é menos efi ciente em 
promover a ventilação, devido à limitação mecânica 
própria da ventilação.
CONTROLE VENTILATÓRIO: DETALHES
O Centro de Controle Respiratório
Quando o encéfalo é experimentalmente seccionado 
em um ponto entre o bulbo e a ponte a periodicidade 
respiratória é mantida, demonstrando que a ritmicida-
de inerente à respiração é originada no bulbo. Apesar 
de nenhum grupo específi co de neurônios no bulbo ter 
sido identifi cado como o “marca-passo” respiratório, 
dois núcleos distintos estão envolvidos na geração do 
padrãorespiratório (Fig. 24-3). Um deles é o grupo 
respiratório dorsal (GRD), composto de células do nú-
cleo do trato solitário, localizado na região dorsome-
dial do bulbo. Células do GRD recebem aferentes do 9o
e 10o nervos cranianos, originados nas vias aéreas e no 
pulmão, e acredita-se que constituem a estação de pro-
cessamento intracraniano inicial desses estímulos afe-
rentes. O segundo grupo de células bulbadas é o grupo 
respiratório ventral (GRV), localizado na região ven-
trolateral do bulbo. O GRV é composto de células de 
três núcleos: da porção rostral do núcleo retrofacial,
da porção caudal do núcleo retroambíguo e do nú-
cleo para-ambíguo. O GRV contém neurônios inspira-
tórios e expiratórios. O núcleo retrofacial e as células
caudais do núcleo retroambíguo estão ativos durante 
a expiração, enquanto as células rostrais do núcleo 
retroambíguo estão ativas durante a inspiração. O 
núcleo para-ambíguo tem neurônios inspiratórios e ex-
piratórios que, por meio do nervo vago, inervam os 
músculos laríngeos e faríngeos. Estímulos originados 
nessas células têm efeito excitatório em algumas célu-
las e inibitório em outras.
No nível do centro de controle respiratório a inspi-
ração e a expiração ocorrem em três fases — uma ins-
piratória e duas expiratórias (Fig. 24-4). A inspiração 
começa com aumento repentino da descarga das célu-
las do núcleo do trato solitário, do núcleo retroambí-
guo e do núcleo para-ambíguo, seguido por aumento 
uniforme em rampa da frequência das descargas duran-
te a inspiração. Isso leva à contração progressiva dos 
músculos respiratórios durante a respiração automáti-
ca. Ao fi nal da inspiração, evento de desligamento (off-
switch) resulta em diminuição acentuada da descarga 
neuronal, e começa a expiração. No início da expiração 
(fase I da expiração), um aumento paradoxal da descar-
ga neuronal inspiratória diminui a velocidade da fase 
expiratória ao aumentar o tônus dos músculos inspira-
tórios e a descarga neuronal expiratória. Essa descarga 
15
10
5
0
25 35 45 55 65
PaCO2 (mmHg)
Ve
nt
ila
çã
o 
al
ve
ol
ar
 (L
/m
in)
Acidose metabólica Indivíduo hígido acordado
Durante o sono
Morfina, barbitúricos
DOPC
Agentes anestésicos
! Figura 24-1. A relação entre a PaCO2 e a venti-
lação alveolar em indivíduo hígido acordado, durante 
o sono, após a ingestão de narcóticos, sob anestesia 
geral e na presença de acidose metabólica. Tanto as 
curvas de resposta (sensibilidade) quanto a posição 
das curvas de resposta (limiar, o ponto onde a curva 
cruza o eixo x) estão modifi cadas, indicando alterações 
nas respostas ventilatórias e nos limites da resposta. 
 Capítulo 24 Controle da Respiração 473
inspiratória diminui até cessar completamente na fase 
II da expiração. Apesar de diferentes neurônios do GRD 
e GRV estarem envolvidos na ventilação, cada tipo ce-
lular parece ter função específi ca. Por exemplo, o refl e-
xo de Hering-Breuer é um refl exo inspiratório inibitório 
originado em receptores de estiramento aferentes, lo-
calizados nos músculos lisos das vias aéreas. O aumen-
to da insufl ação do pulmão estimula esses receptores 
de estiramento e resulta em expiração precoce pela 
estimulação dos neurônios associados à fase de desli-
gamento inibitório do controle dos músculos inspirató-
rios. Assim, a respiração rítmica depende de controle 
respiratório contínuo (tônico), mediado pelo GRD, e de 
controle expiratório intermitente (dividido em fases) 
realizado pelo cérebro, tálamo, nervos craniais e tratos 
sensoriais ascendentes da medula espinal.
Quimiorreceptores Centrais
O quimiorreceptor é um receptor que responde à varia-
ção da composição química do sangue ou de qualquer 
outro fl uido a seu redor. Quimiorreceptores centrais 
são células especializadas na superfície ventrolateral 
do bulbo. Os quimiorreceptores são sensíveis ao pH do 
fl uido extracelular que os banha. Como o fl uido extra-
celular está em contato com o líquido cérebro-espinal 
PaCO2 (mmHg)
A
Ve
n
til
aç
ão
 (L
/m
in)
PaCO2 (mmHg)
B
Ve
n
til
aç
ão
 (L
/m
in)
PaO250
70
100
PaCO2 55
35
45
Núcleo do
trato solitário
Quarto
ventrículo
Núcleo
retroambíguo
C1
Centro pneumotáxicoPonte
Bulbo
Receptores
vagais de
estiramento Músculos
respiratórios
+
–
+
+
+
+
Quimiorreceptores
centrais e
periféricos
C
A
B
! Figura 24-4. O diagrama do circuito básico do controla-
dor ventilatório do tronco cerebral. Os sinais nos principais 
estímulos enviados (setas) pelos grupos neuronais indicam se o 
estímulo é excitatório (+) ou inibitório (–). O grupo A envia 
estímulos inspiratórios tônicos para os músculos da respiração. 
O grupo B é estimulado pelo grupo A e envia estímulos adicio-
nais aos músculos da respiração, e o grupo B estimula o grupo 
C. Outros grupos cerebrais estimulam o grupo C (estímulo 
inibitório inspiratório), que envia impulsos inibitórios para o 
grupo A. Informação aferente (feedback) de vários sensores 
atua em diferentes locais: quimiorreceptores atuam no grupo 
A e fi bras sensoriais intrapulmonares atuam, via nervo vago, no 
grupo B. O centro pneumotáxico na região anterior da ponte 
recebe informação do córtex cerebral e modula o grupo C. 
! Figura 24-2. Os efeitos da hipóxia (A) e da hipercapnia 
(B) na ventilação, enquanto a pressão parcial do outro gás 
respiratório varia. A, Sob qualquer PaCO2 a ventilação aumenta 
cada vez mais, quando a PaO2 cai. Quando a PaCO2 pode dimi-
nuir (como em condições normais) durante a hipóxia a respi-
ração é pouco estimulada até a PO2 atingir menos que 60 
mmHg. A resposta à hipóxia é mediada pelos quimiorrecepto-
res dos corpos carotídeos. B, A sensibilidade da resposta ven-
tilatória ao CO2 é aumentada pela hipóxia. 
! Figura 24-3. O centro de controle respiratório está 
situado no bulbo (a porção mais primitiva do cérebro). Os 
neurônios ocorrem principalmente em duas áreas, chamadas 
de núcleo do trato solitário e núcleo retroambíguo. 
474 Berne e Levy Fisiologia
(FCE), as variações do pH do FCE afetam a ventilação 
por atuarem nesses receptores.
O FCE é um ultrafi ltrado do plasma secretado conti-
nuamente pelo plexo coroide e reabsorvido pelas vilo-
sidades aracnoides. Por estar em contato com o fl uido 
extracelular cerebral sua composição é infl uenciada 
pela atividade metabólica das células a seu redor e pela 
composição sanguínea. Apesar de o FCE ter origem no 
plasma suas composições não são iguais, devido à exis-
tência da barreira hemato-encefálica entre os dois (Fig. 
24-5). A barreira hemato-encefálica é composta de cé-
lulas endoteliais, por músculo liso e pelas membranas
pia-máter e aracnoide, e ela regula a troca de íons entre 
o sangue e o FCE. Além disso, o plexo coroide também 
determina a composição iônica do CFE pelo transporte 
de íons para dentro e para fora deste. A barreira hema-
to-encefálica é relativamente impermeável aos íons H+
e HCO3–, mas é muito permeável ao CO2. Assim, a PCO2
no FCE é diretamente proporcional à tensão da PCO2
arterial. O CO2 também é produto metabólico das célu-
las cerebrais. Consequentemente, a PCO2 do FCE em 
geral é alguns mmHg maior do que a do sangue arterial, 
e seu pH é pouco mais ácido (7,33) que o do plasma 
(Tabela 24-1).
Quando ocorrem variações da PCO2 arterial devido à 
modifi cação do pH mecanismos de homeostasia são 
ativados, fazendo com que o valor do pH volte ao nor-
mal. A barreira hemato-encefálica regula o pH do FCE 
pelo ajuste da composição iônica e da [HCO3–] do FCE. 
Porém, essas variações na [HCO3–] do FCE ocorrem len-
tamente, em período de várias horas, enquanto as mo-
difi cações da PCO2 do FCE podem ocorrer em minutos. 
Portanto, para compensar inteiramente as variações do 
pH do FCE são necessárias horas.
Quimiorreceptores PeriféricosOs corpos aórticos e carotídeos são quimiorreceptores 
periféricos que respondem às variações da PO2 (e não à 
quantidade de O2) da PCO2 e do pH arteriais, e transmi-
tem informação aferente para o centro de controle res-
piratório. Os quimiorreceptores periféricos são os 
únicos que respondem às alterações da PO2. Eles tam-
bém são responsáveis por aproximadamente 40% da 
resposta ventilatória ao CO2. Esses quimiorreceptores 
são estruturas pequenas e muito vascularizadas. Eles 
consistem em células tipo I (glomus), ricas em mitocôn-
drias e retículo endoplasmático. Também contêm vários 
tipos de grânulos citoplasmáticos (vesículas sinápti-
cas), com diferentes neurotransmissores, incluindo do-
pamina, acetilcolina, norepinefrina e neuropeptídeos. 
Fibras nervosas aferentes fazem sinapses com as célu-
las do tipo I e transmitem informação ao tronco cerebral 
por meio do nervo do seio carotídeo (corpo carotídeo) 
e do nervo vago (corpo aórtico). Células do tipo I são 
as responsáveis, principalmente, pela detecção da PO2,
do PCO2 e do pH. Em resposta às baixas da PO2 (mesmo 
que pequenas), ocorre aumento da descarga do qui-
miorreceptor, o que aumenta a respiração. A resposta é 
HCO3 HCO3(horas)
H+
H+
CO2
CO2
CO2 CO2 CO2
CO2 CO2
FCE Crânio
Músculo
liso
Músculo
liso
Ba
rre
ira
 h
em
at
oe
nc
ef
ál
ica
Ba
rre
ira
 h
em
at
oe
nc
ef
ál
ica
 
Tecido
cerebral
Tecido
cerebral
Sangue
arterial
Dilatação
CO2
metabólico
Quimior-
receptor
central
(Lentamente)
CO2
metabólico
Sangue
venoso
–
–
! Figura 24-5. CO2 e a barreira hemato-encefálica. O CO2 
arterial atravessa a barreira hemato-encefálica e é rapidamente 
equilibrado com o CO2 do FCE. Íons H
+ e HCO3– atravessam a 
barreira lentamente. O CO2 arterial se combina com o CO2 
metabólico para dilatar os músculos lisos. Quando comparado 
com o sangue arterial, o pH do FCE é mais baixo e a PCO2 é 
mais alta, e ocorre pouco tamponamento por proteínas. 
!"NO NÍVEL CELULAR
A equação de Henderson-Hasselbalch relaciona o 
pH do FCE à [HCO3–]:
pH = pK + log [HCO3
–]
 α.P
CO2
onde α é o coefi ciente de solubilidade (0,03 mmol/L/
mmHg) e pK é o logaritmo negativo da constante de 
dissociação do ácido carbônico (6,1). A equação de 
Henderson-Hasselbalch demonstra que o aumento 
da PCO2 do FCE irá diminuir o pH do FCE em qualquer 
[HCO3–]. A queda do pH irá estimular os quimiorre-
ceptores centrais e, assim, aumentar a ventilação. 
Portanto, o CO2 sanguíneo regula a ventilação por 
meio de seus efeitos no pH do FCE. A hiperventilação 
resultante reduz a PCO2 do sangue, assim como a do 
FCE, e o seu pH retorna ao valor normal. Além disso, 
a vasodilatação cerebral acompanha o aumento da 
PCO2 arterial, o que aumenta a difusão de CO2 para o 
FCE. Em contraste, o aumento na [HCO3–] do FCE vai 
aumentar o pH do FCE em qualquer PCO2.
! Tabela 24-1. Valores Normais da 
Composição do Fluido Cérebro-Ventricular e 
do Sangue Arterial
FCE Arterial
pH 7,33 7,40
PCO2 (mmHg) 44 40
HCO3
– (mEq/L) 22 24
 Capítulo 24 Controle da Respiração 475
grande quando o valor da PO2 arterial atinge 75 mmHg 
ou menos. Assim, a ventilação é regulada pelas varia-
ções no pH arterial e no FCE pelos efeitos que causa nos 
quimiorreceptores periféricos e contrais (Fig. 24-6).
Mecanorreceptores Pulmonares
Parede Torácica e Refl exos Pulmonares
Muitos refl exos originados na parede torácica e nos 
pulmões afetam a ventilação e os padrões ventilatórios 
(Tabela 24-2). O refl exo inibitório-inspiratório de He-
ring-Breuer é estimulado pelo aumento do volume pul-
monar, especialmente os associados a um aumento da 
frequência ventilatória e do volume corrente. O refl exo 
de estiramento é mediado por fi bras vagais, e quando 
ocorre produz o término da inspiração pela estimulação
de neurônios inibitórios no bulbo. Esse refl exo é inati-
vado durante a respiração calma e parece ser muito 
importante em recém-nascidos. A estimulação de re-
ceptores nasais ou faciais com água fria inicia o refl exo 
do mergulho. Quando ele é induzido ocorre apneia, ou 
cessação da respiração, e bradicardia. Esse refl exo im-
pede que a água seja aspirada durante os estágios ini-
ciais do afogamento. A ativação de receptores no nariz 
é responsável pelo refl exo do espirro.
O refl exo de fungar ou de aspiração pode ocorrer 
pela estimulação de receptores mecânicos na nasofa-
ringe e na faringe. É um esforço inspiratório forte e de 
curta duração que leva o conteúdo da nasofaringe para 
a faringe, onde pode ser deglutido ou expelido. Os re-
ceptores mecânicos responsáveis pelo refl exo de fungar
também são importantes na deglutição pela inibição 
da respiração, causando o fechamento da laringe. So-
mente recém-nascidos podem respirar e deglutir si-
multaneamente, o que permite ingestão mais rápida de 
nutrientes.
A laringe contém receptores superfi ciais e profun-
dos. A ativação dos receptores superfi ciais resulta em 
apneia, tosse e movimentos expiratórios que impedem 
que o trato respiratório inferior aspire conteúdo estra-
nho. Os receptores profundos estão localizados nos 
NA CLÍNICA
Imagine que você está em um avião, voando de Nova 
Iorque para Denver. A pressão barométrica em Nova 
Iorque é aproximadamente de 760 mmHg, enquanto 
nas montanhas que rodeiam Denver, no Colorado, é 
de 600 mmHg. A PO2 do sangue arterial, no nível do 
mar, é de cerca de 95 mmHg (utilizando a equação 
do ar alveolar [Capítulo 22], a PAO2 = [(760 – 47) × 
0,21] – [40/0,8] = 100 mmHg. Se a diferença da PO2 
alvéolo-arterial [AaDO2] é de 5 mmHg; a PaO2 = 100 
– 5 = 95 mmHg). No FCE o pH seria de cerca de 7,33, 
a PCO2 seria de 44 mmHg (PCO2 arterial + CO2 produ-
zido pelo metabolismo das células cerebrais) e o 
HCO3– seria aproximadamente de 22 mEq/L. 
Quando você chega às montanhas ocorre queda 
abrupta da PIO2 (PIO2 = [600 – 47] × 0,21 = 116 
mmHg) e diminuição do O2 alveolar e arterial (PAO2 = 
116 – [40/0,8] = 66 mmHg; PaO2 = 61 mmHg, pre-
sumindo que não ocorreu alteração da AaDO2). Essa 
queda no O2 arterial estimula os quimiorreceptores 
periféricos e, assim, aumenta a ventilação. Esse 
aumento da ventilação diminui a PCO2 e eleva o pH 
arterial. O resultado desse aumento na ventilação é 
o de minimizar a hipoxemia, pelo aumento da PAO2. 
(Por exemplo, admita que o valor da PACO2 diminua 
para 30 mmHg. Logo, PAO2 = [(600 – 47) × 0,21] – 
[30/0,8] = 78 mmHg, aumento de 12 mmHg da 
PAO2.)
A queda da PCO2 arterial também diminui a PCO2 
do FCE. Já que a [HCO3–] não se altera, o pH do FCE 
aumenta. Esse aumento do pH do FCE atenua a fre-
quência das descargas provenientes dos quimiorre-
ceptores centrais e diminui sua contribuição para o 
controle ventilatório. Durante as próximas 12 a 36 
horas a [HCO3–] no FCE diminui devido à atuação de 
proteínas transportadoras ácido-básicas na barreira 
hemato-encefálica. Consequentemente, o pH do FCE 
volta ao normal. Os estímulos vindos dos quimiorre-
ceptores centrais aumentam, bem como a ventilação-
minuto. Ao mesmo tempo em que a [HCO3–] no FCE 
diminui, o HCO3– é gradualmente excretado pelos 
rins. Isso resulta em retorno gradual do pH arterial ao 
normal. A estimulação de quimiorreceptores periféri-
cos aumenta à medida que o pH arterial volta ao 
normal (quimiorreceptores periféricos são inibidos 
pelos altos valores do pH arterial). Enfi m, dentro de 
36 horas da sua chegada nas montanhas a ventila-
ção-minuto aumenta signifi cativamente. Essa respos-
ta “lenta” é mais intensa do que o efeito imediato 
da hipoxemia na ventilação. Esse aumento adicional 
da ventilação ocorre devido à atuação dos quimior-
receptores centrais e periféricos. Assim, ao término 
do fi nal de semana tanto o pH arterial quanto o do 
FCE estão próximos de seus níveis normais; a ventila-
ção-minutoestá aumentada, e as PO2 e PCO2 arteriais 
estão diminuídas.
Agora você está voltando para Nova Iorque. Ao 
pousar, a PO2 inspirada retorna ao normal e o estímulo 
hipóxico à ventilação é removido. A PO2 arterial volta 
ao normal, e a estimulação dos quimiorreceptores 
periféricos à ventilação diminui. Isso aumenta a [CO2] 
arterial até níveis normais, o que, por sua vez, aumenta 
a [CO2] do FCE. Esse aumento está associado à queda 
do pH do FCE, já que sua [HCO3–] diminui e a venti-
lação é aumentada. Durante as próximas 12 a 36 
horas, transportadores ácido-básicos, na barreira he-
mato-encefálica, carreiam HCO3– para o FCE, e o pH 
desse fl uido gradualmente retorna ao normal. Para-
lelamente, o pH sanguíneo diminui enquanto a PCO2 
arterial aumenta, porque a [HCO3–] arterial diminui. 
Isso estimula quimiorreceptores periféricos, e a venti-
lação-minuto continua aumentada. Dentro das próxi-
mas 12 a 36 horas o rim aumenta a [HCO3–] sanguí-
nea (Capítulo 36), e o pH arterial volta ao normal, 
bem como a ventilação-minuto.
476 Berne e Levy Fisiologia
músculos esqueléticos da laringe e controlam a ativa-
ção de fi bras musculares, bem como outros músculos 
esqueléticos.
Receptores Sensoriais e Refl exos
Existem três tipos principais de receptores sensoriais 
situados na árvore traqueo-brônquica. Eles respondem 
a vários estímulos e resultam em alteração das proprie-
dades mecânicas pulmonares, alterações no padrão 
respiratório e no desenvolvimento de sintomas respi-
ratórios. Receptores de irritação na traqueia e nas 
grandes vias aéreas são estimulados pela inalação de 
pó, de gases nocivos ou de fumaça de cigarro. Eles 
transmitem informações por meio de fi bras aferentes 
vagais mielinizadas. A estimulação desses receptores 
resulta em aumento da resistência das vias aéreas, ap-
neia refl exa e tosse. Eles também são conhecidos como 
receptores de estiramento pulmonares de adaptação 
rápida. Os receptores de estiramento pulmonares de 
adaptação lenta respondem a estímulos mecânicos, e 
são ativados pela insufl ação pulmonar. Eles também 
transmitem informação pelas fi bras aferentes vagais 
mielinizadas. O aumento do volume pulmonar, em indi-
víduos com doença pulmonária obstrutiva, estimula 
esses receptores de estiramento pulmonares e retarda 
o início do próximo esforço inspiratório. Isso explica o 
longo e demorado esforço expiratório em pessoas que 
têm a doença. É essencial minimizar a compressão das 
vias aéreas expiratórias nesses pacientes. Por fi m, re-
ceptores sensoriais especializados, localizados no pa-
rênquima pulmonar, respondem a estímulos químicos 
ou mecânicos no interstício do pulmão. Esses recepto-
res são chamados de justamedulares ou receptores J.
Eles transmitem seus impulsos aferentes por fi bras va-
gais C não-mielinizadas. Podem ser responsáveis pela 
sensação de dispneia (perda de fôlego anormal) e pe-
los padrões ventilatórios breves e superfi ciais que 
ocorrem quando existe edema intersticial pulmonar ou 
em alguns casos de infl amação pulmonar.
Os receptores somáticos também estão situados nos 
músculos intercostais, nas articulações das costelas,
nos músculos acessórios da respiração e nos tendões, 
e respondem a variações do comprimento e da tensão 
dos músculos respiratórios. Apesar de não controlarem 
diretamente a respiração, coletam informações a res-
peito do volume pulmonar e participam do término da 
inspiração. São especialmente importantes em indiví-
duos com aumento da resistência das vias aéreas e 
diminuição da fl exibilidade pulmonar, já que podem 
aumentar a força muscular durante a inspiração ou a 
expiração. Receptores somáticos também ajudam a mi-
nimizar a distorção da parede torácica em recém-nas-
cidos, cuja caixa torácica é muito fl exível.
EXERCÍCIO
A capacidade de se exercitar depende da capacidade 
dos sistemas cardíaco e respiratório de aumentar a 
entrega de O2 aos tecidos e da retirada de CO2 do organis-
mo. A ventilação aumenta imediatamente após o início 
Ve
nt
ila
çã
o 
(L/
mi
n)
PaCO2 (mmHg)
QuedaAumento
FCE
[H+]
! Figura 24-6. A resposta ventilatória à PCO2 é afetada pela 
[H+] no FCE e no fl uido intersticial do tronco cerebral. Durante 
acidose metabólica crônica (p. ex., cetoacidose diabética) a 
[H+] no FCE está aumentada e a resposta ventilatória à PCO2 
também (curva mais íngreme). Inversamente, durante a alca-
lose metabólica (condição relativamente incomum) a [H+] no 
FCE está diminuída, e a resposta ventilatória à PCO2 também 
(curva reduzida). As posições das linhas de resposta também 
estão alteradas, indicando limiares alterados da resposta. 
! Tabela 24-2. Refl exos e Nervos Sensoriais no Trato Respiratório
Refl exo Estímulos Localização do Órgão-Alvo Tipo de Receptor
Refl exo de insufl ação de Hering-Breuer
Refl exo de desinsufl ação de Hering-Breuer
Broncodilatação
Taquicardia
Hiperpneia
Insufl ação do pulmão Células do músculo liso das vias aéreas
Receptor vagal, mielinizado, de 
adaptação lenta
Tosse
Secreção de muco
Broncoconstrição
Refl exo de desinsufl ação de Hering-Breuer
Hiperinsufl ação do pulmão
Agentes endógenos e exógenos
Histamina
Prostaglandinas
Células epiteliais entre as vias aéreas
Receptores vagais mielinizados, 
de adaptação rápida (receptores 
irritantes)
Apneia seguida de taquipneia
Broncoconstrição
Bradicardia
Hipotensão
Secreção de muco
Hiperinsufl ação exacerbada
Agentes endógenos e exógenos
Capsaicina
Fenilbiguanida
Histamina
Bradicinina
Serotonina
Prostaglandinas
Espaço intersticial pulmonar
Próximo à circulação pulmonar
Próximo à circulação brônquica
Receptores vagais não-mielinizados, 
com término em fi bras C 
(receptores J)
 Capítulo 24 Controle da Respiração 477
do exercício, e esse aumento da ventilação-minuto é 
quase igual ao aumento de consumo de O2 e da produ-
ção de CO2 que ocorre no exercício (Fig. 24-7). A venti-
lação está linearmente relacionada com a produção de 
CO2 e com o consumo de O2 em níveis baixos a mode-
rados de exercício (Fig. 24-7). Durante um exercício 
muito intenso o indivíduo em forma pode atingir con-
sumo de O2 de 4 L/min com volume-minuto de 120 L/
min, quase 15 vezes mais do que no repouso.
A atividade física é impressionante devido à não-
ocorrência de alterações signifi cativas dos níveis dos 
gases sanguíneos. Exceto no exercício muito intenso, 
alterações da PCO2 e PO2 arteriais, durante a atividade 
física, são mínimas. O pH arterial se mantém em níveis 
normais durante o exercício moderado. Durante o exer-
cício intenso o pH arterial começa a diminuir, à medida 
que o ácido láctico é liberado pelos músculos devido 
ao metabolismo anaeróbico. Essa queda do pH arterial 
estimula a ventilação, que estava desproporcional à 
intensidade do exercício. O nível de exercício em que 
a acidose (láctica) metabólica sustentada tem início é 
chamado de limiar anaeróbico (Fig. 24-7).
ANORMALIDADES DO CONTROLE DA 
RESPIRAÇÃO
Alterações do padrão respiratório podem ocorrer por 
causas primárias e secundárias. Durante o sono apro-
ximadamente um terço dos indivíduos normais tem 
breves episódios de apneia ou de hipoventilação, que 
não têm efeitos signifi cativos na PO2 ou na PCO2 arterial. 
A apneia normalmente dura menos que 10 segundos e 
ocorre nos estágios mais leves de sono de ondas lentas 
e de movimentos rápidos dos olhos (REM, rapid eye 
movement). Nas síndromes de apneia do sono a dura-
NA CLÍNICA
A história clínica de pessoas com apneia obstrutiva 
no sono (AOS) é muito semelhante em todos os 
pacientes. O cônjuge usualmente relata que o pacien-
te ronca. Esse roncar aumenta, progressivamente, de 
intensidade e, de repente, para, enquanto o paciente 
continua a realizar esforços respiratórios vigorosos 
(Fig. 24-8). O paciente, então, acorda e volta a dormir, 
continuando esse processo, repetitivamente,por toda 
a noite. As pessoas com AOS acordam quando a hi-
poxemia e a hipercapnia arteriais estimulam os qui-
miorreceptores centrais e periféricos; a respiração é 
restaurada, por pouco tempo, até que ocorra novo 
episódio apneico. As pessoas com AOS podem ter 
centenas desses episódios a cada noite, que interrom-
pem o sono. As complicações da AOS incluem a 
privação do sono, policitemia, falência cardíaca direita 
(cor pulmonale) e hipertensão pulmonar secundária 
aos episódios hipóxicos recorrentes. A AOS é comum 
em pessoas obesas e nas com complacência excessiva 
da hipofaringe, edema e com anormalidades estrutu-
rais, das vias aéreas superiores
VO2 (L/min)
.
1 1,5 2
VCO2
.
PaCO2
pH
Ventilação
PaO2
Lactato
A
Apneia do sono central
Apneia obstrutiva do sono
Fluxo
de ar
Fluxo
de ar
Pressão
pleural
B
Pressão
pleural
! Figura 24-8. Os dois principais tipos de apneia do sono. 
A, Na apneia obstrutiva do sono as oscilações na pressão 
pleural crescem enquanto o nível de CO2 aumenta. Isso indica 
que a resistência ao fl uxo de ar está alta, como resultado de 
obstrução nas vias aéreas superiores. B, A apneia do sono 
central é caracterizada por não ocorrer tentativa de respirar, 
como demonstra a falta de oscilações na pressão pleural. 
! Figura 24-7. Consumo de O2 (V
.
O2) como função das 
alterações metabólicas que ocorrem durante o exercício. O 
limiar anaeróbico (seta) é o ponto onde as variáveis ilustradas 
se alteram devido à acidose láctica. 
ção da apneia é anormalmente prolongada, e modifi ca 
a PO2 e a PCO2 arteriais. Existem duas principais catego-
rias de apneia do sono (Fig. 24-8). A primeira é a apneia
478 Berne e Levy Fisiologia
obstrutiva do sono (ASO). É a mais comum das síndro-
mes de apneia do sono e ocorre quando a via aérea 
superior (normalmente, a hipofaringe) fecha durante a 
inspiração. Apesar de ser processo similar ao que acon-
tece durante o ronco, é mais grave, obstrui a via aérea 
e causa a parada do fl uxo de ar.
A segunda síndrome de apneia do sono é chamada 
de apneia do sono central. Essa variante da apneia 
ocorre quando o controle ventilatório dos neurônios 
motores respiratórios diminui. Os indivíduos com ap-
neia do sono central têm episódios repetidos de ap-
neia a cada noite, durante os quais não realizam 
qualquer esforço respiratório (Fig. 24-8). O grau de 
hipercapnia e hipoxemia em indivíduos com apneia do 
sono central é menor do que o de indivíduos com ASO, 
mas as mesmas complicações (policitemia etc.) po-
dem ocorrer quando a apneia do sono central é recor-
rente e grave.
A ventilação de Cheyne-Stokes é outra anormalida-
de do controle ventilatório caracterizada pela variação 
do volume corrente e da frequência ventilatória (Fig. 
24-9). Após período de apneia, o volume corrente e a 
frequência respiratória aumentam progressivamente 
durante muitos esforços respiratórios e, depois, dimi-
nuem progressivamente até a ocorrência da apneia. 
Esse padrão respiratório irregular é observado em al-
guns indivíduos portadores de doenças do sistema ner-
voso central que tiveram traumatismo craniano e 
aumento de pressão intracraniana. Também ocorre, 
ocasionalmente, em indivíduos normais dormindo em 
grandes altitudes. O mecanismo da respiração de Chey-
ne-Stokes não é conhecido. Em alguns pacientes parece 
ser causado por uma lentifi cação do fl uxo sanguíneo 
cerebral, associado a períodos de grande aumento e 
diminuição do esforço respiratório que ocorrem devido 
às respostas às alterações da PCO2.
A respiração apnêustica é outro padrão respiratório 
anormal caracterizado por longos períodos de inspira-
ção separados por breves períodos de expiração (Fig. 
24-10, C). O mecanismo desse padrão ventilatório pare-
ce ser a perda das atividades inibitórias da inspiração, 
resultando no aumento da pulsão inspiratória. O pa-
drão ocorre, ocasionalmente, em indivíduos com le-
sões do sistema nervoso central.
Volume
PaCO2
PaO2
Tempo
Vo
lu
m
e 
pu
lm
on
ar
Tempo
Remoção dos estímulos provenientes
do córtex, tálamo e nervos vagos
Respiração normal
A
B
C
Remoção dos estímulos
sensoriais originados no pulmão
! Figura 24-9. Na respiração de Cheyne-Stokes o volume 
corrente e consequentemente os gases do sangue arterial 
oscilam. Em geral a respiração de Cheyne-Stokes é sinal de 
insta bilidade vasomotora, particularmente de baixo débito 
cardíaco. 
! Figura 24-10. Alguns padrões da respiração. A, Respi-
ração normal (aproximadamente 15 ciclos respiratórios/min). 
B, O efeito da remoção dos estímulos sensoriais vindos de 
diversos receptores pulmonares (principalmente de estira-
mento) é o prolongamento da duração de cada ciclo respira-
tório e o aumento do volume corrente para que a ventilação 
alveolar não seja afetada signifi cativamente. C, Quando estí-
mulos do córtex cerebral e do tálamo também são eliminados 
junto com um bloqueio vagal o resultado é a atividade inspi-
ratória prolongada, interrompida após muitos segundos por 
expirações curtas (apneuse). 
NA CLÍNICA
Hipoventilação alveolar central (HAC), também 
conhecida como maldição de Ondina, é uma condi-
ção rara na qual a respiração voluntária está intacta, 
mas existem anormalidades na respiração automáti-
ca. É a mais grave das síndromes de apneia do sono 
central. Como resultado, os portadores de HAC con-
seguem respirar enquanto estiverem acordados. Para 
esses indivíduos a ventilação mecânica ou, mais re-
centemente, o marca-passo diafragmático bilateral 
(parecido com o marca-passo cardíaco) pode salvar 
suas vidas.
 Capítulo 24 Controle da Respiração 479
# CONCEITOS-CHAVE
1. O controle ventilatório é composto do centro de con-
trole respiratório, de quimiorreceptores centrais, 
quimiorreceptores periféricos e mecanor recep tores 
pulmonares/nervos sensoriais. O prin ci pal fator 
que infl uencia a ventilação é a PCO2 arterial.
2. O centro do controle respiratório é composto pelo 
grupo respiratório dorsal e pelo grupo respiratório 
ventral. A respiração rítmica depende de estímulo 
inspiratório (tônico) contínuo, proveniente do 
grupo respiratório dorsal, e de estímulo expirató-
rio (dividido em fases) intermitente proveniente do 
cérebro, do tálamo, dos nervos cranianos e dos 
tratos sensoriais da medula espinal ascendente. Os 
quimiorreceptores centrais e periféricos respon-
dem às alterações da PCO2 e do pH. Os quimiorre-
ceptores periféricos (corpos carotídeos e aórticos) 
são os únicos quimiorreceptores que respondem 
às variações da PO2.
3. Hipóxia aguda e hipóxia crônica afetam a respira-
ção de modo diferente, porque na hipóxia crônica 
os ajustes mais lentos da [H+] do FCE alteram a 
sensibilidade ao CO2.
4. Receptores de irritação protegem o trato respirató-
rio inferior de partículas, vapores químicos e fatores 
físicos principalmente pela indução de tosse. Recep-
tores J das fi bras C, nas unidades respiratórias ter-
minais, são estimulados pela distorção das paredes 
alveolares (por congestão pulmonar ou edema).
5. As duas anormalidades respiratórias mais impor-
tantes são a apneia do sono obstrutiva e a apneia 
do sono central.
NA CLÍNICA
A síndrome da morte súbita infantil (SMSI) é a 
causa mais comum de morte infantil, no primeiro ano 
de vida, após o período perinatal. Apesar de sua causa 
ser desconhecida, anormalidades do controle ventila-
tório, particularmente da responsividade ao CO2, são 
implicadas na doença. Fazer com que as crianças 
durmam em decúbito dorsal (diminuindo o potencial 
de reinspiração do CO2 expirado) diminuiu dramati-
camente (mas não extinguiu) a incidência de morta-
lidade dessa síndrome.