Regulação da Ventilação

O sistema nervoso comanda todos os demais sistemas e tal fato não é nenhuma novidade, porém, muitas pessoas não sabem como ocorre o comando nervoso do sistema respiratório e os componentes autônomos que garantem a ventilação como deve ser, involuntária e contínua, porém responsiva a variações clínicas e gasométricas.

Existem três elementos básicos do sistema de controle respiratório:

• sensores aferentes, que levam informação ao controle central no encéfalo
• controle central bulbo-pontino que coordena a informação e reage com impulsos eferentes
• nervos efetores que atuam na musculatura inspiratória e expiratória, produzindo a ventilação.

Sabendo disto, podemos definir que basicamente os impulsos elétricos ou potenciais de ação partem do tronco encefálico e iniciam o processo automático normal da ventilação. A natureza periódica e rítmica da ventilação é pré-definida por neurônios que se encontram na ponte e no bulbo. Estes, formam o centro respiratório.

Existem três grupos principais de neurônios compondo o centro respiratório:

• Centro respiratório bulbar - se encontra na formação reticular do bulbo raquidiano, por baixo do assoalho do quarto ventrículo e possui duas áreas identificáveis, o grupo respiratório dorsal, que atua na inspiração e o grupo respiratório ventral, que age na expiração;
• Centro apnêustico, na ponte inferior - leva o nome de apnêustico (de apneuse), pois uma lesão nessa área pode ocasionar inspiração prolongada e interrompida por paradas respiratórias momentâneas (respiração apnêustica);
• Centro pneumotáxico - Fica na ponte superior e parece inibir a inspiração. regula o volume inspiratório e, secundariamente a frequência respiratória.

Embora tais componentes sejam suficientes para manter a respiração automática, o córtex e o sistema límbico podem também influenciar na respiração. O córtex pode acelerar o ritmo respiratório conforme solicitarmos, causando hiperventilação e consequente aumento do pH; entretanto, é muito difícil que a hipoventilação espontânea seja tolerada, pois temos um complexo sistema que reage de maneira eficaz contra aumento da PaCO2 e redução do pH arterial.

Possuímos sensores que fazem a coleta e envio de informações acerca da ventilação, níveis de gases sanguíneos e estimulam a resposta necessária para homeostasia respiratória. Tais sensores podem ser divididos em quimiorreceptores centrais e quimiorreceptores periféricos.

     Os quimiorreceptores centrais respondem à mudança de íons H+, cujo aumento causa acidose. 

Um fato interessante é que a barreira hematoencefálica não permite a passagem de íons H+ ou de HCO3 para o SNC, porém o líquor (LCR) conduz CO2 dissolvido que estimula os vasos sanguíneos cerebrais a liberar íons H+ e estimular tais quimiorreceptores, para que haja resposta reflexa à acidose, como por exemplo, a hiperventilação, com o intuito de 'lavar' (eliminar) CO2.

Importante salientar que o ph liquórico reage mais rapidamente ao incremento de PaCo2, pois o H2CO3 (composto formado por água e dióxido de carbono) se dissocia, libera íons H+ e estimula a hiperventilação; já a alteração do pH sanguíneo é tamponada de forma lenta, levando de 2 a 3 dias para que haja aumento no bicarbonato excretado pelos rins.

       Os quimiorreceptores periféricos são divididos entre corpos carotídeos e corpos aórticos, que agem muito mais rápido do que os quimiorreceptores centrais. Os corpos carotídeos localizam-se no seio carotídeo e são inervados pelo nervo glossofaríngeo, que leva informações ao bulbo raquidiano.

Os corpos aórticos se localizam próximo ao arco da aorta, tendo como inervação o nervo vago, que também é aferente ao bulbo raquidiano.

Tais quimiorreceptores reagem à diminuição de PaO2 e do pH, e a grandes aumentos do PaCO2.

A regulação nervosa da respiração é descrita acima, vamos agora nos ater à regulação mecânica.

Receptores Mecânicos da Respiração

Os receptores mecânicos ficam no músculo liso das vias aéreas extrapulmonares. 

Receptores de estiramento pulmonar - geram impulsos quando o pulmão se distende, limitando a inspiração quando o volume da mesma atinge cerca de 1 L. Aparentemente, possuem fibras mielínicas inervadas pelo nervo vago, que emite impulsos para retardar a frequência respiratória e prolongar a expiração quando a capacidade inspiratória é atingida; tal reflexo é conhecido como reflexo de Hering-Breuer.

Semelhantemente, quando a expiração máxima é atingida, ocorre um arco-reflexo conhecido como reflexo de dessuflação, que inibe a expiração e inicia nova inspiração.

Os receptores de irritação estão entre as células epiteliais das vias aéreas e são estimulados por gases nocivos, fumo, poeira inalada e ar frio. Os impulsos ascendem via nervo vago causando broncoconstrição e hiperpneia. É possível que tais receptores estejam hiperreativos em pacientes asmáticos.

Por fim, podemos citar os receptores J, ou justapostos, nome concebido devido sua justaposição próximo aos alvéolos. Tais receptores respondem rapidamente a substâncias químicas injetadas na circulação pulmonar, com impulsos ascendendo via fibras amielínicas do nervo vago e causam ventilação rápída e superficial, mas sua estimulação intensa causa apnéia. 

Existe correlação entre esses receptores e a dispneia que ocorre em pacientes com congestão alveolar por edema pulmonar agudo ou doenças intersticiais que causem aumento de volume líquido no pulmão.

Fonte: WEST, JB - Fisiologia Respiratória Moderna
            GUYTON, AC - Tratado de Fisiologia

Anatomia Respiratória e Trajeto do Ar

         O sistema respiratório tem como principais funções realizar a ventilação, isto é, a mobilização de ar dentro do organismo do indivíduo, proporcionar troca gasosa para promover oxigenação sanguínea.
Podemos dividir o sistema respiratório em dois grupos funcionais de vias aéreas: vias aéreas condutoras e vias aéreas respiratórias.

• Vias aéreas condutoras: nariz, faringe, laringe, traquéia, brônquios, bronquíolos terminais.
• Vias aéreas respiratórias: bronquíolos respiratórios, ductos alveolares, alvéolos.

Podemos ainda classificar as vias aéreas em vias aéreas superiores e vias aéreas inferiores, considerando a traquéia como ponto de referência.

• Vias aéreas superiores: nariz, faringe, laringe, parte superior da traquéia
• Vias aéreas inferiores: parte inferior da traquéia, brônquios, bronquíolos terminais, bronquíolos respiratórios, ductos alveolares e alveólos.

As vias aéreas condutoras, por não realizarem troca gasosa podem ser denominadas espaço morto fisiológico, cujo volume normalmente corresponde cerca de 150ml do ar inspirado.

Um conceito primordial a ser considerado ao analisarmos a mecânica respiratória está no fato de que a inspiração é ativa e a expiração é passiva e se dá pelo diferencial de pressão entre o ar inspirado e a pressão barométrica ou atmosférica.

    Tendo isso em consideração, possuímos um centro respiratório bulbo-pontino que se localiza dentro do SNC e controla a inspiração involuntária, sendo que há também a possibilidade de voluntariamente alterarmos a respiração com comando do córtex e sistema límbico sobre essa área.

Fig 1 - Sistema respiratório

       A ventilação normal acontece da seguinte forma: estímulo eferente do centro respiratório alcança os nervos periféricos através da medula e estimulam a musculatura inspiratória, composta basicamente do m. diafragma e dos mm. intercostais. Então o diafragma 'desce', realizando alongamento de sua cúpula, empurrando sua estrutura para baixo e para frente, aumentando a pressão intra-abdominal que reflete na expansão torácica, levantamento das costelas pelos mm. intercostais externos e consequente inversão da pressão pleural, que em condições normais é negativa, em torno de -3cmH2O e durante a inspiração atinge cerca de -5cmH2O. 

Desta forma, com a pressão pleural e transdiafragmática menor que a pressão barométrica, o ar ambiente entra por gradiente de pressão.

Uma vez dentro do indivíduo, o ar passa pelo nariz, que oferece cerca de 2/3 da resistência, passando para faringe, laringe (onde a epiglote separa os sistemas digestivo e respiratório, prevenindo broncoaspiração), depois passa para a traquéia, chegando à carina, estrutura bifurcada que antecede os brônquios principais, também chamados de brônquios 'fonte'. 

Fig 2. Anatomia pulmonar e detalhes de bronquíolo/capilar

       Anatomicamente, o pulmão direito é diferente do pulmão esquerdo, pois apresenta duas fissuras, oblíqua e horizontal, separando o pulmão direito em lobo superior, lobo médio e lobo inferior. Além disso, o brônquio fonte direito é mais curto, calibroso e vertical, sendo mais propenso à broncoaspiração, entubação seletiva e infecções.

Uma vez que tenha chegado aos brônquios principais, o ar passa para os brônquios lobares e consequentemente, lobos pulmonares (3 à direita e 2 à esquerda), lobos segmentares (10 à direita e 8 a 9 à esquerda). Os bronquíolos possuem várias divisões denominadas gerações, sendo que a traquéia é considerada geração zero e ocorrem posteriormente cerca de 24 gerações.

Por fim, os bronquíolos terminais enviam o ar para os bronquíolos respiratórios, consequentemente para os ductos alveolares até chegar ao alvéolo, onde ocorrem as trocas gasosas entre os capilares sanguíneos pulmonares e os alvéolos, ocorrendo a liberação de oxigênio do alvéolo para o sangue e a perda de CO2 do sangue para os alvéolos, até que seja eliminado do organismo através da expiração ou dissolução no plasma.

Espero que este breve resumo ajude aqueles que estejam revisando ou estudando pneumologia pela primeira vez. Até a próxima!

Fontes:
Guyton, AC. Tratado de Fisiologia, Ed. Guanabara Koogan, 1989
Scanlan, G et al. Fundamentos da Terapia Respiratória de Egan. Ed. Manole
West, JB.- Fisiologia Respiratória Moderna. Ed. Manole, 2003