La regolazione nervosa e chimica della respirazione


Pubblicato da Raffo in Fisiologia

La respirazione è un processo fisiologico automatico, ritmico e incosciente che alterna fasi di inspirazione ed espirazione. Tutto è regolato dai centri respiratori del ponte e del bulbo.

Nel bulbo si trovano il centro inspiratorio e il centro espiratorio. Il controllo dell’automatismo lo mette in atto il centro inspiratorio, che agisce sull’inspirazione. Per l’espirazione è invece sufficiente che si inattivano i neuroni di questo centro. Il centro espiratorio è di fatto composto di neuroni inattivi che funzionano solamente quando realizziamo un’espirazione forzata.

Nel ponte si trovano l’area pneumotassica e l’area apneustica. Questi centri esercitano influenze nei neuroni del centro bulbare inibendo la durata dell’inspirazione.

Il controllo della respirazione fisiologicamente avviene automaticamente. Intervengono i chemiorecettori centrali e i chemiorecettori periferici, che informano il centro respiratorio sulla situazione fisiologica del corpo.

  • I chemiorecettori centrali sono localizzati nei pressi del centro respiratorio. Sono stimolati principalmente dalla presenza di idrogenioni (H+) nel liquido cefalorachidiano, associati ad un aumento della PaCO2. Quando la presenza di idrogenioni è persistente, il centro respiratorio diventa insensibile e risponde di più alle riduzioni di PaO2.
  • I chemiorecettori periferici si trovano nell’arco aortico e nella biforcazione carotidea e rispondono preferibilmente a riduzioni di PaO2.

Durante situazioni patologiche entrano in gioco altri tipi di recettori: i recettori polmonari e i recettori muscolari.

  • I recettori polmonari, situati nelle pareti alveolari accostati ai capillari della circolazione polmonare, fanno in modo che aumenti il volume di sangue in quei vasi sanguigni. Possono essere:
    • recettori di irritazione, localizzati nel sottoepitelio delle vie aeree, stimolati da particelle estranee, irritanti gassosi o cambiamenti fisici, che danno luogo a una broncocostrizione.
    • recettori J, localizzati nella parete alveolare e stimolati dalla distorsione, l’accumulo di liquido o la presenza di mediatori chimici, che fanno generano vasodilatazione con aumento del volume di sangue nei capillari.
  • I recettori muscolari si trovano nei fusi dei muscoli respiratori e sono stimolati quando i muscoli sono al massimo della loro capacità contrattile.

Regolazione chimica della respirazione

I chemiorecettori, o chemocettori, sono stimolti da sostanze chimiche: CO2, O2 o H+. Come già detto si dividono in centrali e periferici.

CHEMOCETTORI CENTRALI

Sono cellule stimolate esclusivamente da idrogenioni. Sono dispersi nel bulbo senza formare un proprio centro neuronale. Questi recettori dipendono dalla concentrazione di CO2 perché questa molecola può attraversare la barriera ematoencefalica.

  • Se aumenta molto la CO2 nel sangue, essa attraversa la barriera ematoencefalica senza nessuna difficoltà, passa nel liquido interstiziale dove si unisce con l’acqua, così si ottiene acido carbonico che si dissocia in bicarbonato e ione idrogeno. E’ proprio questo ione a stimolare il chemiorecettore.
  • Se aumenta molto l’idrogenione nel sangue, diminuisce il pH e aumenta l’acidosi. Lo ione idrogeno non può attraversare la barriera ematoencefalica e rimane nel vaso. Affinché esso possa attraversarlo e legarsi al chemiorecettore, prima deve formare CO2 nel vaso. Così si produce un aumento di CO2 dovuto all’aumento di H+. Una volta che la CO2 si trova nel liquido interstiziale, essa non può stimolare il chemorecettore direttamente, ma deve nuovamente formare H+.

Anche se i chemorecettori centrali sono direttamente stimolati dallo ione idrogeno, il loro principale “stimolante” è rappresentato dalla CO2 perché permette tutto il processo.

CHEMOCETTORI PERIFERICI

Sono cellule stimolate da sostanze chimiche, tra le quali spicca l’ossigeno, ma anche CO2 e ioni idrogeno. I chemiorecettori periferici formano dei gruppi chiamati glomi carotidei (vicino alla biforcazione dele carotidi) e glomi aortici (nell’arco aortico).
Questi chemorecettori sono sensibili all’ossigeno, però solo nella sua forma disciolta (non quello unito all’emoglobina). L’ossigeno disciolto si trova in una concentrazione molto bassa, per cui i glomi sono molto ben vascolarizzati per facilitare il rilevamento di cambi nella concentrazione di ossigeno disciolto. Sono innervati da terminazioni amieliniche del IX nervo nel glomo carotideo e del X nell’aortico.

Se una persona ha una diminuzione della pressione parziale di ossigeno (pO2), questi recettori captano la riduzione di ossigeno e attraverso il nervo glossofaringeo, o attraverso il vago (a seconda di dove si trovano i chemorecettori), inviano gli stimoli fino al centro respiratorio autonomo situato nel SNC. In risposta a questi segnali si produce un’iperventilazione per introdurre più ossigeno nell’organismo.

Affinché si attivi questo meccanismo è necessario che la diminuzione di ossigeno sia importante: la pO2 deve scendere da 95 mmH a circa 60 mmHg.
Se non diminuisce sufficientemente il meccanismo non viene attivato in quanto l’iperventilazione comporta anche una riduzione di CO2. Essendo la CO2 il principale stimolante della respirazione (tramite i chemocettori centrali), la diminuzione del gas inibisce la respirazione nel centro respiratorio.




Autore

Raffo

Raffo

Ciao a tutti, mi chiamo Raffaele Cocomazzi e sono il cofondatore di BMScience. Sono appassionato di Scienza, Medicina, Chimica e Tecnologia. Diplomato presso l'ISIS "Luigi Di Maggio" di San Giovanni Rotondo (FG) con opzione Biotecnologie Sanitarie e studente di medicina presso l'Università degli Studi di Foggia. Se ti piacciono i miei contenuti lascia un commento ed aiutaci a diffonderli. Per contattarmi o maggiori informazioni seguimi su: Twitter o Facebook.




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