Regulación de la Respiración

Regulación Nerviosa

La regulación de la respiración se basa principalmente en centros localizados en el bulbo raquídeo, conocidos como centro respiratorio bulbar, que consta de dos partes:

• Área respiratoria dorsal
• Área respiratoria ventral

A nivel de la protuberancia, existen dos grupos de neuronas: las áreas neumotáxica y apnéustica. Tanto las neuronas del grupo respiratorio ventral como las del dorsal envían prolongaciones a las neuronas motoras del asta anterior de la médula, responsables del movimiento de los músculos respiratorios. A nivel cortical, existe un control voluntario de la respiración durante actividades como la fonación, el canto, la deglución o la tos voluntaria.

Área Respiratoria Dorsal

Este grupo de neuronas se extiende a lo largo del bulbo, principalmente dentro del núcleo del fascículo solitario. Este núcleo recibe señales sensitivas de los quimiorreceptores periféricos, barorreceptores y receptores pulmonares a través de los nervios vago y glosofaríngeo. Las neuronas de este grupo muestran actividad rítmica inspiratoria, y sus descargas son responsables de la contracción diafragmática e intercostal durante la inspiración. La frecuencia de estos impulsos está regulada por:

• Quimiorreceptores y mecanorreceptores del pulmón (información a través del nervio vago).
• Quimiorreceptores periféricos (información a través del nervio glosofaríngeo).
• Centros apnéustico y neumotáxico.

Si se aísla esta zona del resto del sistema nervioso, se siguen generando impulsos respiratorios, aunque de forma atáxica (respiraciones profundas y superficiales sin orden).

Área Respiratoria Ventral

Este grupo de neuronas contiene neuronas inspiratorias y espiratorias. No recibe impulsos de receptores periféricos o centrales, sino de neuronas del grupo respiratorio dorsal. Sus axones inervan los músculos respiratorios a través de la médula espinal, incluyendo los nervios frénicos, intercostales inspiratorios y espiratorios, y la musculatura abdominal. También actúan sobre músculos de la vía aérea superior. Las neuronas de este grupo permanecen inactivas durante la respiración normal tranquila y se activan cuando se necesita mayor ventilación pulmonar.

Centro Neumotáxico

Situado en la parte superior de la protuberancia, transmite señales a la zona inspiratoria. Inhibe al centro apnéustico y estimula el centro respiratorio, regulando la frecuencia y el volumen respiratorio. Su función principal es limitar la inspiración. Una señal neumotáxica fuerte produce una inspiración corta, llenando los pulmones ligeramente, mientras que una señal débil produce inspiraciones más largas. Su inactivación provoca respiración apnéustica, con un aumento del tiempo inspiratorio y una disminución de la fase espiratoria.

Centro Apnéustico

Situado en la parte inferior de la protuberancia, se cree que se asocia con el centro neumotáxico para controlar la profundidad de la inspiración. Envía señales al grupo respiratorio dorsal para alargar la inspiración. Su existencia real aún no está confirmada.

Receptores Pulmonares

Son sensores que informan al sistema nervioso central sobre el estado de los pulmones. Están inervados por el nervio vago e incluyen:

• Receptores de distensión o de adaptación lenta: Situados entre las fibras musculares lisas de las vías aéreas. Su estimulación produce el reflejo de Hering-Breuer, que consiste en el cese de la inspiración, prolongación del tiempo espiratorio y disminución de la frecuencia respiratoria. Inhiben el centro respiratorio en caso de respiración excesiva, evitando daños en el pulmón. No son adaptables y mantienen una respiración eupneica (normal) incluso sin el centro neumotáxico.
• Receptores de irritación o de adaptación rápida: Situados en las grandes vías aéreas. Son estimulados por irritantes químicos y mecánicos (humo, polvo, histamina, amoniaco). Se cree que desencadenan el reflejo de la tos, la broncoconstricción y la producción de moco.
• Receptores J o yuxtacapilares: Situados en los bronquiolos y las paredes alveolares, cerca de los capilares. Son estimulados por sustancias en la circulación pulmonar y por la hiperinflación pulmonar. Responden a situaciones patológicas (como la insuficiencia ventricular izquierda), provocando una respiración rápida y superficial.

Control Voluntario: Corteza Cerebral

La respiración también tiene una regulación voluntaria que permite aumentar o interrumpir la ventilación dentro de ciertos límites. Actividades como el habla, la risa, la defecación o el canto alteran el patrón respiratorio en reposo. Las estructuras implicadas incluyen la corteza cerebral, el sistema límbico y el hipotálamo.

Regulación Humoral

Existen dos tipos de quimiorreceptores:

• Quimiorreceptores centrales: Situados en el bulbo, son sensibles a las variaciones de la PCO2 en la sangre arterial. Su estimulación activa el área respiratoria dorsal, aumentando la ventilación para corregir desviaciones del pH. Las variaciones de la PO2 no les afectan. El centro respiratorio puede adaptarse a valores altos de CO2, pero necesita tiempo. A partir de una PCO2 de 160-180 mmHg, la regulación se vuelve ineficaz.
• Quimiorreceptores periféricos: Se encuentran en el seno carotídeo y el cayado aórtico. Son sensibles a cambios en la PO2, aunque los aumentos de PCO2 o la disminución del pH potencian su respuesta. No actúan hasta que la PO2 disminuye por debajo de 70 mmHg. Los más importantes son los del seno carotídeo (glomus carotideo). Los del cayado aórtico también intervienen y envían información al bulbo a través del nervio vago. Ambos se estimulan en PO2 entre 70 y 30 mmHg. No hay aumento de la ventilación cuando la PO2 es mayor de 70 mmHg porque la hemoglobina está saturada. El estímulo es máximo para PO2 de 40-50 mmHg. Por debajo de 30 mmHg, hay un efecto tóxico que puede detener la respiración.

Influencia del Ejercicio en la Presión de Gases

El oxígeno se absorbe continuamente en la sangre desde los pulmones, y se respira nuevo O2 desde la atmósfera hacia los alveolos. Cuanto más rápido se absorbe el O2, menor es su presión parcial (PO2) en los alveolos. Cuanto más rápido se respira O2, mayor es su PO2 alveolar. Durante el ejercicio físico, la PO2 alveolar disminuye debido al aumento de la demanda de los tejidos, pero se compensa con un aumento de la frecuencia respiratoria. El CO2 se produce continuamente en el organismo y se elimina de los alveolos en la espiración. Durante el ejercicio, aumentan los niveles de CO2 producidos por los tejidos, aumentando la PCO2 alveolar. Sin embargo, el aumento de la frecuencia respiratoria favorece la eliminación del CO2 de los pulmones.