Tema 18. Control de la ventilació pulmonar. Resposta a l'exercici. Resposta a ambients especials. (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Pompeu Fabra (UPF)
Grado Medicina - 2º curso
Asignatura Fisiologia Humana
Año del apunte 2015
Páginas 6
Fecha de subida 23/02/2015
Descargas 20
Subido por

Vista previa del texto

Tema 18. Control de la ventilació pulmonar. Resposta a l’exercici.
Resposta a ambients especials.
Per motius ètics que impedeixen la realització de determinats experiments, la informació sobre la ventilació en humans és escassa. De manera general el control de la ventilació es realitza a través d’unes aferències que transmeten informació sobre la ventilació al SNC, que actua com a centre integrador i emet una resposta que és duta a terme pels efectors, els músculs respiratoris.
Mecanoreceptors Aferències Baroreceptors Quimioreceptors Bulb raquidi CONTROL RESPIRACIÓ Grups o centres neuronals respiratoris Pont o protuberància Centres superiors (còrtex) Efectors Músculs ventilatoris (ins - esp) 1. ESTIMULACIÓ DELS RECEPTORS QUÍMICS L’estimulació dels receptors és realitzada pel diòxid de carboni CO2 i els hidrogenions H+ que estimulen un àrea quimiosensible del SNC que transmetrà la informació als grups neuronals respiratoris. L’oxigen O2, en canvi, no estimula el SNC sinó que actua per quimioreceptors perifèrics.
L’estimulació dels quimioreceptors de la part anterior del tronc de l’encèfal per part del CO2 és possible gràcies a la seva capacitat de difusió a través de la barrera hematoencefàlica, a diferència de l’oxigen i els protons. El motiu pel qual els hidrogenions tenen un efecte sobre els quimioreceptors del sistema nerviós central no és per la seva entrada sinó per la seva formació en la reacció del diòxid de carboni amb l’aigua.
La pressió parcial del diòxid de carboni i la ventilació estan inversament relacionades (balança), així doncs, una hiperventilació implica una hipocàpnia i un augment del pH mentre que una hipoventilació provoca hipercàpnia i un pH àcid.
2. MECANISMES D’ADAPTACIÓ Adaptació al diòxid de carboni L’adaptació a l’augment de la concentració de diòxid de carboni depèn de si l’exposició és aguda o crònica.
A la part anterior del tronc encefàlic hi ha una zona quimiosensible que respon al CO2 però sobretot als hidrogenions resultat de la reacció del diòxid de carboni amb l’aigua.
Quan es produeix un augment del diòxid de carboni o hipercàpnia per exemple a causa d’una hiperventilació el pH cau produint-se una acidosi respiratòria. Per contrarestar aquesta situació els ronyons retenen bicarbonat i tant aquest com l’anió bicarbonat resultat de la seva dissociació travessen la barrera hematoencefalica i tamponen el pH. Aquesta resposta va disminuint en intensitat i en 1-2 dies baixa al 20%.
Adaptació a l’oxigen Els receptors d’oxigen perifèrics es localitzen a les principals artèries (principalment caròtides i callat aòrtic), detecten variacions en la pressió parcial d’oxigen, especialment per sota de 60 mm Hg i envien la informació a través dels nervis glosofaringi i vague al grup respiratori dorsal del tronc encefàlic. Aquests receptors detecten també alteracions al CO2 i emeten una resposta ràpida però dèbil.
Els quimioceptors del cos carotidi són receptors d’oxigen lligats a canals de potassi que s’activen quan la pressió arterial cau per sota de 60 mm Hg i provoquen hiperventilació per restablir els nivells d’oxigen. Això pot ser un mecanisme adaptatiu a la hipòxia crònica ja que augmenta la freqüència respiratòria.
3. RESPOSTES INTEGRADES Per estudiar si la pressió parcial d’oxigen i la pressió parcial de diòxid de carboni efectuen algun tipus de control sobre l’altre es realitzen dos experiments basats en el subministrament de determinats gasos a una persona.
Experiment 1.
Al disminuir la pressió parcial d’oxigen de manera continuada s’esperaria un augment de la ventilació alveolar per mantenir els nivells d’oxigen, no obstant, al realitzar l’experiment s’observa que l’augment és molt petit. Això es deu a que la hiperventilació provoca una disminució de la pressió parcial de diòxid de carboni.
Per comprovar que el diòxid de carboni controla la pressió parcial d’oxigen es realitza el mateix experiment mantenint la pressió parcial de diòxid constant i s’observa que ara si puja de manera dràstica la ventilació alveolar per evitar l’hipoxèmia.
Experiment 2.
En aquest cas s’estudia la resposta ventilatòria en situació d’hipercàpnia i s’observa que a diferents pressions parcials d’oxigen hi ha hiperventilació, per tant la pressió parcial d’oxigen no controla la pressió parcial de carboni.
4. AFERÈNCIES. MECANORECEPTORS .
Els mecanoreceptors se situen a diferents punts de les vies respiratòries i presenten diferents funcions.
 Via aèria superior o Nassals Per la via dels parells I i V (olfactori i trigemin) provoquen esternuts, apnea i bradicàrdia o Epifaringis Provoquen esnifades o Laringis Per la via del nervi laringi superior provoquen broncospasmes i un augment de la tensió arterial a través de quimioceptors de CO2.
 Via aèria inferior o Nociceptors de les fibres C Petita via aèria i interstici.
o Receptors d’adaptació lenta Reflex de Hering-Breuer o Receptors d’adaptació ràpida Via aèria, broncoespasmes i tos.
 Musculars o Músculs respiratoris i músculs perifèrics El reflex de Hering i Breuer és iniciat pels receptors d’estirament de lenta adaptació i respon als canvis en el volum pulmonar. Quan es detecta una inflació sostinguda del pulmó els receptors pulmonars de distensió envien eferències al grup respiratori dorsal a través del nervi vague i aquest centre s’encarrega d’inhibir l’estímul en la propera inspiració.
5. TEORIA CLÀSSICA I ACTUAL DEL CONTROL DE LA RESPIRACIÓ Iniciació de la respiració La teoria clàssica general del control de la ventilació es basa en la presència de diferents centres respiratoris. El nucli respiratori dorsal, innervat per les aferències del vague i el glossofaringi, controlaria la inspiració.
Amb els avenços de les tècniques d’imatge s’ha determinat la presència del complex PreBötzinger a la part anterior del tronc encefàlic. Aquest centre actua com a iniciador de la respiració enviant senyals de manera periòdica, mentre que el grup respiratori dorsal queda relegat a una funció moduladora. Tots dos reben senyals dels quimioceptors per realitzar les seves funcions.
Grup respiratori ventral Clàssicament es creia que el grup respiratori ventral era inactiu en la inspiració normal i que s’activava en l’esforç ventilatori.
El grup respiratori ventral pot dividir-se en dues parts, una caudal i una cranial. Clàssicament es creia que aquest centre participava en l’espiració únicament a través de la seva part caudal i que la part cranial s’activaria amb l’exercici.
Actualment, però, es considera aquest nucli està format per una part cranial i una part caudal amb funcions diferenciades. La part cranial transmet els trens inspiratoris al músculs mentre que la part caudal és inactiva en la inspiració normal i s’activa en l’esforç ventilatori per actuar com a modulador de la inspiració i l’espiració.
Altres nuclis Trobem també el nucli solitari que rep estímuls del pulmó, el bronqui i les vies aèries superiors i transmet la informació al nucli dorsal.
En animals s’han localitzat també el centre pneumotàxic, que limita la inspiració, i el nucli apneustic. Encara no se sap si aquests nuclis existeixen en humans.
6. EFECTORS DE LA RESPIRACIÓ Els principals efectors de la respiració són els músculs respiratoris, que ja s’han vist, i la musculatura de la via aèria superior. És important tenir en compte que aquests músculs han d’actuar de manera coordinada perquè la respiració sigui possible.
7. EXPLORACIÓ DEL CONTROL DE LA VENTILACIÓ Per explorar el funcionament del control de la ventilació cal realitzar estímuls que poden tenir diferents formes:    Estimulació amb barreges de gasos Generació d’un estímul hipòxic o hipercàpnic.
S’utilitza el sac de Douglas.
Estimulació elèctrica A nivell cortical, cervical, de nervi (frènic per exemple) o de múscul Magnètica A nivell cortical o cervical Pel que fa a les respostes poden estudiar-se les respostes mecàniques (pressions, patró ventilatori) i elèctriques (EMG, ENG).
L’estimulació elèctrica és una mica dolorosa i per això es realitza l’estimulació magnètica.
Aquesta consisteix en l’estimulació a nivell cervical o cortical i la mesura de la resposta mecànica en forma de pressions respiratòria màxima.
La pressió d’oclusió és la pressió bucal dels primers 100 mseg i avalua la intensitat de l’impuls neuromuscular. Es considera que en aquests primers milisegons la resposta no està modulada i s’emet tal i com surt del nucli de pre-Bötzinguer 8. RESPIRACIÓ EN CIRCUMSTÀNCIES ESPECIALS Exercici L’exercici implica el funcionament forçat dels sistemes respiratori i cardiocirculatori. Les gràfiques següents mostren que a mida que augmenta la càrrega augmenta el consum d’oxigen, de manera que cal que augmenti la ventilació i la perfusió.
L’element limitador en l’exercici és el cor, doncs la perfusió s’apropa molt més al seu nivell màxim.
En l’exercici tant a nivell del múscul perifèric com al pulmó s’obren molts capil·lars que estaven tancats permetent un augment de la superfície de contacte per la difusió de gasos però disminuint alhora el temps de trànsit. Els músculs en contracció contrauen els capil·lars, de manera que només hi ha perfusió quan el múscul està relaxat.
Grans alçades A gran altitud la fracció d’oxigen és del 21%, igual que a nivell del mar, però la pressió atmosfèrica és menor de manera que la pressió alveolar i la saturació disminueixen provocant hipoxèmia. Els mecanismes de resposta de l’organisme en aquesta situació són els següents:    Acomodació Mecanisme agut consistent en l’augment de la freqüència cardíaca Aclimatació Mecanisme a mig termini Adaptació Mecanisme a llarg terk9j9, poblacions que viuen en grans alçades s’han adaptat amb un hematòcrit major.
Els avions en els vols es pressuritzen, és a dir, agafen aire i el comprimeixen. A la cabina la pressió és superior a la de fora, fa menys fred, hi ha menys radiacions còsmiques (relacionades amb el càncer), menys ozó i l’aire és recirculat i sec. En aquesta situació patim una hipòxia hipobàrica equivalent a una concentració d’oxigen del 15%.
...