Control químico y nervioso de la respiración

La respiración es un proceso muy controlado en el cual interfieren varios mecanismos reguladores. Los centros encargados de esta regulación pueden dividirse en: 1)Quimioreceptores, 2)Mecanoreceptores 3)Centros de la respiración del tronco encefálico y 4) Músculos respiratorios. En conjunto, todos los centros se encargan de mantener una concentración parcial de O2 y CO2 óptima y estable para el correcto metabolismo del cuerpo. Además, también existe cierto control voluntario ejercido por la corteza cerebral que afecta la frecuencia respiratoria y el volumen de aire tanto inspirado como espirado. Este control voluntario es que nos permite contener la respiración o desarrollar un estado de hiperventilación voluntaria.

Control de la respiración por parte del tronco encefálico

El control involuntario de la respiración está dado por el bulbo raquídeo y la protuberancia del tronco encefálico. Dentro de ellos encontramos tres centros los cuales son: Centro respiratorio medular, centro apnéustico y el centro neumotáxico

Centro respiratorio medular: 
A su vez compuesto por dos grupos de neuronas en diferentes localizaciones: el centro inspiratorio o grupo respiratorio dorsal y el centro espiratorio o grupo respiratorio ventral:

1. Centro inspiratorio: Se encuentra en el grupo respiratorio dorsal y controla la respiración mediante el establecimiento de la frecuencia respiratoria. Este centro recibe información por parte del nervio vago y glosofaringeo y envía una respuesta motora a través del nervio frénico al diafragma para aumentar o disminuir la frecuencia respiratoria. 
2. Centro espiratorio: En este centro se encuentran los cuerpos respiratorios ventrales. A pesar de
   
   que la espiración es un proceso pasivo, los cuerpos ventrales pueden mandar impulsos a los músculos accesorios de la respiración (como los intercostales internos) durante el ejercicio o en estrés, lo cual ayuda al proceso de la espiración. 

Centro apnéustico:

Se encarga de controlar un tipo de patrón respiratorio llamado apnéusis, caracterizado por espiraciones espasmódicas y prolongadas seguidas por un breve movimiento inspiratorio.

Centro neumotáxico 

Inactiva la inspiración inhibiendo los potenciales de acción del nervio frénico. Este centro es el encargado de controlar el volumen inspirado y de manera secundaria, regula la frecuencia respiratoria. 

Corteza cerebral 

Los impulsos de la corteza cerebral pueden anular temporalmente el control de los centros respiratorios del tronco medular. Esto nos permite realizar hiper o hipoventilaciones voluntarias así como mantener la respiración. Estos procesos tienen cierto límite, ya que el desequilibro de pH ocasionado por la disminución o aumento del CO2 respectivamente puede causar la inconsciencia del paciente y en ese momento, el tronco cerebral retoma el control de la respiración.

Quimioreceptores 

El tronco encefálico controla la respiración mediante señales eferentes y aferentes. Las señales aferentes son impulsos sensoriales y las señales eferentes son impulsos motores.  La información sensorial más importante que llega al tronco encefálico es la presión parcial de O2 y CO2 además del pH sanguíneo. Las señas eferentes que se producen como consecuencia se encargan de aumentar o disminuir la frecuencia respiratoria según se requiera para regresar los valores a sus rangos normales.

• Quimioreceptores centrales: Se encuentran en el mismo tronco encefálico y controlan la respiración minuto a minuto. Estos quimioreceptores detectan principalmente cambios en el pH del líquido cefaloraquideo. Cuando el pH disminuye (acidosis), se aumenta la frecuencia respiratoria y cuando aumenta (alcalosis), la FR disminuye. El CO2 interviene en la regulación del pH porque está molécula es capaz de unirse con una molécula de agua para formar ácido carbónico gracias a una enzima llama anhidrasa carbónica. El ácido carbónico (H2CO3), rápidamente se disocia en iones bicarbonato (HCO3) y iones hidrógeno (H+), siendo estos últimos los que condicionan el aumento del pH. El CO2 cruza fácilmente la barrera hematoencefálica y en el LCR ocurre la conversión a HCO3 y H+. Los quimoreceptores centrales detectan el aumento de H+ y causan un aumento en la FR

• Quimioreceptores periféricos: Se encuentran en los cuerpos carotideos y aorticos, en las arterias del mismo nombre. Estos quimoreceptores se encargan de detectar cambios en la concentración de O2, CO2 y H+ en la sangre arterial. 

1. Cambios en la PO2: Los cambios en la presión parcial de oxigeno (PO2) en la sangre son detectados por los quimioreceptores periféricos. Los valores normales son de 100mmHg en la sangre arterial. Cuando este valor desciende por abajo de 60mmHg, los quimiorepetores mandan señales al tronco encefálico a través de los nervios vago y glosofaringeo para aumentar la FR
2. Cambios en la PCO2: Los quimioreceptores periféricos también son sensibles a aumentos del CO2,. A pesar de esto, el principal control de los niveles de CO2 es dado por los quimioreceptores centrales más que por los periféricos 
3. Disminución del pH arterial: Esta dado por los iones H+ y es independiente de las concentraciones de CO2, cuando se detecta una baja en el pH, se estimula al tronco encefálico para aumentar la FR. 

Otros receptores 

• Receptores de estiramiento pulmonar: Se encuentran en el músculo liso de las vías aéreas y detectan la distensión pulmonar durante la inspiración. Disminuyen la frecuencia cardiaca al aumentar el tiempo espiratorio 
• Receptores de articulaciones y músculos: Durante el ejercicio, los músculos requieren más oxigeno que en reposo, debido a esto, un aumento en demandas metabólicas puede causar un aumento en la frecuencia respiratoria 
• Receptores a irritantes: Se encuentran dentro de las vías áreas e inician un reflejo de tos, bronco constricción y aumento de la FR cuando sustancias nocivas entran en contacto con el epitelio respiratorio. 

Bibliografía:

• Linda S. Costanzo. (2014). Fisiologia . Barcelona : ELSEVIER.