El documento describe la regulación de la respiración a través de tres mecanismos: 1) Control nervioso central en el tronco encefálico, 2) Sensores químicos periféricos como los quimiorreceptores, y 3) Retroalimentación del nivel de oxígeno, dióxido de carbono e hidrogeniones en la sangre. La respiración se regula para mantener la homeostasis a través de estos mecanismos integrados.

1. Universidad Privada Antenor Orrego
FACULTAD DE MEDICINA HUMANA
Fisiología Respiratoria
Dr. Edgar Yan Quiroz
Médico Cirujano
Docente del Curso de Morfofisiología II
Trujillo – Perú
2008

2. Regulación de la respiración
• Respiración espontánea se produce por descargas rítmicas
de las neuronas motoras que inervan los músculos
respiratorios
• Reguladas por modificaciones de PO2, PCO2 y [H+]
• Control Nervioso
• Control Químico
Dr. Edgar Yan Quiroz

3. Elementos esenciales del sistema de control respiratorio
Controlador central
Controlador central
Protuberancia, bulbo,
otras partes del encéfalo
Entrada Salida
Sensores Efectores
Efectores
Sensores
Quimiorreceptores, receptores Músculos respiratorios
pulmonares y otros receptores
Dr. Edgar Yan Quiroz

4. Regulación de la respiración: Control central
TRONCO ENCEFÁLICO
Periodicidad de la inspiración y la
espiración es regida por neuronas que
se encuentran en la protuberancia y el
bulbo.
a) Centro respiratorio bulbar
Que se halla en la formación reticular
del bulbo raquídeo, por debajo del
piso de IV ventrículo.
•Grupo respiratorio dorsal:
responsables del ritmo básico de
la ventilación.
•Grupo respiratorio ventral:
inactiva durante la respiración
tranquila.
Dr. Edgar Yan Quiroz

5. Regulación de la respiración: Control central
TRONCO ENCEFÁLICO
b) Centro apnéustico
• Protuberancia inferior.
c) Centro neumotáxico
• Protuberancia superior.
• Parece “cortar” o inhibir la inspiración, regulando así el volumen
inspiratorio y, en forma secundaria, la frecuencia respiratoria.
Dr. Edgar Yan Quiroz

6. Regulación de la respiración: Control central
En condiciones normales el centro
Cuando las neuronas inspiratorias del
Centro Neumotáxico Grupo Respiratorio centro respiratorio
apneústico excita al Dorsal se activan,
Protuberancia Superior
envían una señal al Centro Neumotáxico
PROTUBERANCIA
Protuberancia Inferior El Centro Neumotáxico envía una señal
Centro Apneústico inhibitoria hacia el Centro Apnéustico.
El Centro Neumotáxico también envía una señal
Los nervios vagos ejercen una doble acción
excitadora hacia el Grupo Respiratorio Ventral
sobre la respiración: Durante la inspiración
(encargada de la espiración)
tranquila, un efecto inhibidor directo sobre el
G. Respiratorio Dorsal Esto hace posible la espiración consiguiente.
Grupo Respiratorio Dorsal
Como el las características de envíasu Dorsalgenera
Posteriormente, de virtud del de las vez, envía
El Grupo tiempo el activación así inhibido, deja las
Al mismo umbral enGrupo Respiratorio neuronas del
Una de Respiratorio Dorsal, su automatismo, de
Grupo Respiratorio Dorsal Grupo Respiratorio
Ventral, a impulsos a el
BULBO Grupo Respiratorioestimulantes vuelve a músculos
impulsos activadoresventral centro a inspiratorioa que
enviar es inhibidoresaldel (Centro espiratorio) los
Neuronas Motoras Somáticases decir de Ventral.
Respiratorio Dorsal Respiratorio generar
Dorsal impulsos Grupo que los
su automatismo, es
inervanmanera
RAQUÍDEO alto, los inspiratoriosnervios parten rítmicamente,
Por otra estímulos que vagos, en el Grupo
parte, los del asi se
impulsos genera impulsos la inspiración y su
detienen transitoriamente produciendo
inspiratorios inspiratorios, inspiratorios.
músculos
automática repitiéndose Grupo
X G. Respiratorio Ventral Respiratorio al ciclo respiratorio normal. generación
Respiratorio Dorsal, intensifican la
dando lugar Dorsal que es pasiva
produce la espiraciónalcanzan sólo después de un
contracción
de impulsos que estimulan al Grupo
cierto tiempo la intensidad necesaria para excitar al
Respiratorio Ventral (espiratorio).
centro espiratorio.
El efecto final del vago: disminución de la
frecuencia y de la amplitud de las inspiraciones
Si ritmicidad de del respiración se debe
La bien las neuronas la centro neumotáxico
descargan impulsos inhibidores durante la
Receptores fundamentalmente, a la actividad intrínseca de
inspiración, la intensidad (frecuencia) de estos
pulmonares de los centros bulbares
estiramiento impulsos no es suficiente para suprimir la
actividad del centro inspiratorio bulbar
Inspiración
Ventilación
Dr. Edgar Yan Quiroz http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/steinera/parte03/05.html

7. Regulación de la respiración: Control central
Centro Neumotáxico Si se lesiona la protuberancia superior la
respiración se conserva porque el centro
apneústico es inhibido por la acción del nervio
vago
Centro Apneústico
Pero si lesiona el centro neumotáxico y se
seccionan los vagos, la RITMICIDAD DE LA
RESPIRACIÓN se MANTIENE (porque es más de
acción bulbar), pero en esta predomina la
G. Respiratorio Dorsal INSPIRACIÓN ya que el centro apneústico se
encuentra libre de influencia inhibitoria
X G. Respiratorio Ventral
Esa respiración se denomina RESPIRACIÓN
APNEÚSTICA
Receptores
pulmonares de
estiramiento
Inspiración
Ventilación
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8. Intacto Corte
Centro
Neumotáxico
IV
ventrículo inhibe
Centro
Apneústico
Grupo
Respiratorio Grupo
Dorsal Respiratorio
Ventral
Prolonga la inspiración y por lo tanto la FR.
Dr. Edgar Yan Quiroz

9. Regulación de la respiración: Control central
CORTEZA
• La respiración se encuentra bajo control voluntario en una
medida considerable y la corteza puede pasar por alto la función
del tronco encefálico.
OTRAS PARTES DEL ENCEFALO
• Sístema límbico y el hipotálamo.
Dr. Edgar Yan Quiroz

10. Regulación de la respiración: Sensores
QUIMIORRECEPTORES PERIFÉRICOS
• Quimiorreceptor es un órgano receptor que responde a algún
cambio que experimente la composición química de la sangre o
de otro líquido que lo rodea.
• Se hallan localizados en los cuerpos carotídeos, situados en las
bifurcaciones de ambas arterias carótidas primitivas, y en los
cuerpos aórticos, por encima y por debajo del cayado de la aorta.
Dr. Edgar Yan Quiroz

11. Regulación de la respiración: Sensores
QUIMIORRECEPTORES PERIFÉRICOS
• Responden a las reducciones de la PCO2 y el pH arteriales, y a
los aumentos de la PCO2 arterial
• Son responsables de todo aumento de la ventilación que ocurre
en el ser humano como respuesta a la hipoxemia arterial.
Dr. Edgar Yan Quiroz

12. Regulación de la respiración
• Grupo respiratorio dorsal – Inspiración
• Grupo respiratorio ventral – Respiración forzada
Dr. Edgar Yan Quiroz

13. Túnica media delgada
Túnica adventicia gruesa (Barorreceptores)
Seno Carotídeo
Arteria Carótida Interna
Tamaño real del cuerpo carotídeo (3mm de ancho x
6 mm de alto)
Dr. Edgar Yan Quiroz

14. Dr. Edgar Yan Quiroz

15. Regulación de la respiración: Quimioreceptor periférico
O2
Luz del Vaso
sanguíneo
Célula tipo I
(Glomosa)
Célula tipo II
(Glomosa)
Axón aferente
del IX par
Dr. Edgar Yan Quiroz

16. Regulación de la respiración: Quimioreceptor periférico
Vaso sanguíneo
• Cuerpos carotideos
& aorticos: K+ K+
receptores; O2, CO2
K+
& H+
PO2
Canales de K+
• Receptor CO2
medular
K+
Célula tipo I
(Glomosa)
Canales de Ca+
voltaje dependientes
Vesículas de tipo L
dopaminérgicas
Ca+
Ca+ Ca+
Receptor de dopanima
en el axon aferente
de la neurona sensorial
Dr. Edgar Yan Quiroz (IX Par)

17. Regulación de la respiración: Quimioreceptor periférico
Vaso sanguíneo
Canales de K+
1 PO2 2
3 Célula
se despolariza
Canales de Ca+
Vesículas 5 Ca+ voltaje dependientes
dopaminérgicas de tipo L
Ca +
4 Ca+ Ca+
6
Receptor de dopamina
7 Potencial de en el axon aferente
acción de la neurona sensorial
(IX Par)
Dr. Edgar Yan Quiroz

18. Regulación de la respiración: Sensores
QUIMIORRECEPTORES CENTRALES
• Los receptores más importantes se encuentran situados en la
proximidad de la superficie ventral del bulbo, cerca de la salida
de los pares craneales IX y X.
• Responden a los cambios de la concentración de H +
en el
líquido extracelular del encéfalo.
Dr. Edgar Yan Quiroz

19. ↑ CO2 O2
Vía Vía Intercambio I:
aérea aérea De la atmósfera
al pulmón
Alvéolo de Alvéolo de
Los pulmones Los pulmones
↑ CO2 CO2 O2
Intercambio II:
↑ CO2 O2 Del pulmón a la sangre
CO2
Circulación Circulación
pulmonar pulmonar
Transporte de gases
en la sangre
Circulación Circulación
sistémica sistémica
Corazón Corazón
↑ CO2 ↑ CO2 CO2 O2
CO2 CO2 O2 Intercambio III:
De la sangre
Respiración Respiración
célular célular
a las células
ATP ATP Nutrientes
Células Células
Dr. Edgar Yan Quiroz

20. Regulación de la respiración: Quimioreceptor central
BULBO RAQUÍDEO
Grupo PCO2
respiratorio
dorsal
Área
Quimiorreceptora AC
sensible
Capilar
Barrera cerebral
Líquido hematoencefálica
Cefalorraquídeo
Neuronas
motoras
somáticas
Diafragma Intercostales Esternocleidomastoideo
Externos Escalenos
Ventilación
Dr. Edgar Yan Quiroz

21. Regulación de la respiración: Centro pontino
Dr. Edgar Yan Quiroz

22. Resumen de la Regulación respiratoria
-
↑ PCO2 en LCR ↑ PCO2 Arterial
↑ CO2 en LCR ↑ H+ + ↑ HCO 3
- ↑ CO2 ↑ H+ en plasma + ↑ HCO 3
-
Quimiorreceptor Quimiorreceptor
central periférico
-
Estímulo
Receptor
Respuesta sistémica
↑ Plasma PO2
Retroalimentación negativa
↓ Plasma PCO2
Dr. Edgar Yan Quiroz

23. Regulación de la respiración: Control nervioso y químico
Dr. Edgar Yan Quiroz

24. Corteza
cerebral
Emociones y
Sistema Control voluntario CO2 O2 y pH
límbico
Grupo
Respiratorio
Dorsal Grupo
Respiratorio Centros Quimiorreceptores Quimiorreceptores
Ventral cerebrales medulares aórticos y carotídeos
superiores
Sistema Neuronas sensoriales
límbico aferentes
Centro Patrón Generador
Bulbo raquídeo
Puente Grupo Grupo
Respiratorio Respiratorio
Dorsal Ventral
Neuronas Neuronas
Diafragma motoras motoras
somáticas somáticas
(Inspiración) (Espiración)
Escalenos y Intercostales Diafragma Intercostales Músculos
Esternocleiodmastoideos externos internos abdominales
Inspiración Espiración

25. Regulación de la Respiración durante el ascenso rápido a la altura
Pero cuando se asciende rápidamente, la
En condiciones normales a nivel del mar: atmosférica disminuye (en este
presión
caso disminuye de 760 a 740) al igual que la
PO2 y presión atmosférica es de 760 mm Hg
La de CO2
Aire espirado
PCO2 = 28.0 mmHg
32.0 Observamos que la diferencia de presiones
Observamos que la diferencia de presiones entre el
OXIGENOOXIGENO atmosférico (160 mmHg) y el
entre el atmosférico (155 mmHg) y el OXÍGENO
ALVEOLAR (104 mmHg) es de 51 mmHg, es decir 56
OXÍGENO ALVEOLAR (104 mmHg) es de ha
DISMINUIDO la diferencia de presiones y el FLUJO
mmHg
DE OXIGENO de afuera hacia dentro disminuye
CO2 =38
=40
O2 = 100
104 Presión Atm. = 740 mmHg
760
PO2 = 155 mmHg
2 160
ALVEÓLO
Observamos que la diferencia de presiones
Observamos que la diferencia de presiones entre el
CO2 ALVEOLAR (40 mmHg) mmHg) yelel CO2
entre el CO2 ALVEOLAR (40 y el CO2
CO2 =45 O = 40 ATMOSFÉRICO (28 mmHg) es es de 8 mmHg decir
ATMOSFÉRICO (32 mmHg) de 51 mmHg, es
2
ha AUMENTADO la diferencia de presiones y el
FLUJO DE CO2 de afuera hacia dentro AUMENTA
Circulación
pulmonar
Entonces el Oque laseste presiones alveolares
De tal ascenso 2 que las en alveolo se verá
En el manera rápido, presiones alveolares de
de O2 y se el poco flujo que pero MANTIENEN
O2 y CO2 de CO2 disminuyen le llega
reducido por encontrarán disminuidos de afuera
una 2 en el alveolo presiones con el medio
El COdiferencia de también será reducido pero
atmosférico saliendo conamás frecuencia por se
porque esta superior que cuando la
encontraban a nivel del mar
gran diferencia de presiones que tiene en
comparación con el atmosférico que lo impulsa
a salir del alveolo
Dr. Edgar Yan Quiroz

26. Regulación de la Respiración durante el ascenso rápido a la altura
Recordemos que las presiones alveolares de CO2 y O2
de a nivel del mar eran de 40 y 104 mmHg
respectivamente
Aire espirado
PCO2 = 28.0 mmHg
CO2 =38
O2 = 100 Presión Atm. = 740 mmHg
PO2 = 155 mmHg
ALVEÓLO
Este tal ascenso de FLUJO altura la2 diferencia las
De el aumento rápido a la DE CO hacia fuera
En manera que a nivel mar como vimos de
presiones: ALVEOLARES
disminuirá la PCO2 arterial DE O2 y CO2 DISMINUYEN
PRESIONES
CO2 =42 O = 38
2 =45 40 Esta disminución del(sangrese DE O2[45 en ladentro
Entre la PCO2 arterial FLUJOvenosa) hacia figura.
levemente a los valores que muestran mmHg] y la
2
2 PCO2 alveolar[40 mmHg] eslo siguiente
De tal manera que ocurrirá de 5 mmHg
disminuirá la PO2 arterial
Entre la PO2 arterial (sangre venosa) [40 mmHg] y la
PO2 alveolar[104 mmHg] es de 40 mmHg
Circulación
pulmonar
Dr. Edgar Yan Quiroz

27. Regulación de la Respiración durante el ascenso rápido a la altura
La disminución de la PCO2 plasmático ocasionará activación
de los Quimiorreceptores centrales para que se produzca
HIPOVENTILACIÓN y así aumentar los niveles plasmáticos
de PCO2 que están descendidos
↓ PCO2 Por otro lado, la disminución de la PO2 plasmático ocasionará
ALVEÓLO activación de los Quimiorreceptores Periféricos para que se
↓ PO2 produzca HIPERVENTILACIÓN y así aumentar los niveles
plasmáticos de PO2 que están descendidos
De tal manera que ambos estímulos se anulan y no se
↓ PCO2 ↓ PO2 produce aumento de la frecuencia respiratoria lo que
ocasiona EL MAL DE ALTURA
Circulación
pulmonar
Dr. Edgar Yan Quiroz

28. Carlos Monge fue quien descubrió el síndrome clínico del mal de
montaña o soroche crónico. Fue, asimismo, el primero en describir su
sintomatología y patogenia. En 1928 publicó el resultado de sus
investigaciones y de sus colaboradores en el libro titulado La
enfermedad de los andes, un valioso aporte al campo de la Medicina.
Dr. Edgar Yan Quiroz

29. …No todo lo que puede ser
contado cuenta, y no todo lo
que cuenta puede ser contado
Albert Einstein
Muchas Gracias
Dr. Edgar Yan Quiroz