O objetivo da respiração é a manutenção
de níveis apropriados dos gases do sangue e nos tecidos e de um pH apropriado
para o funcionamento celular normal. A manutenção do equilíbrio homeostático
depende do grau de integração entre os sistemas respiratório e circulatório.
Boa parte dessa integração se deve à regulação involuntária da ventilação
pulmonar.
Os músculos respiratórios se encontram
sob controle direto dos motoneurônios, que, por sua vez, são regulados por
centro respiratórios (inspiratórios e expiratórios) localizados no tronco
encefálico( no bulbo e na ponte). Esses centros estabelecem a frequência e a
profundidade da respiração, enviando impulsos periódicos para os músculos
respiratórios. O Cortéx pode sobrelevar esses centros, caso seja desejável o
controle voluntário da respiração. Além disso, sob certas condições. Ocorre a
entrada de informações provenientes de outras partes do encéfalo.
A área inspiratória do encéfalo contém
células que, intrinsecamente, disparam e controlam o ritmo básico da ventilação.
A área expiratória permanece inativa durante a respiração forçada, como durante
a prática de exercício, a área expiratória envia ativamente sinais para os
músculos da expiração. Dois outros centros cerebrais ajudam no controle da
respiração. A área apnêustica tem efeito excitatório no centro inspiratório,
resultando em disparo prolongado dos neurônios inspiratórios. Finalmente, o
centro pneumotáxico inibe ou “desliga” a inspiração, ajudando na regulação do
volume inspiratório.
Os centros respiratórios são também
reguladas pelo ambiente químico em constante mudança no corpo. Os
quimioceptores centrais no cérebro são estimulados pelo aumento dos íons H+ no
líquido cerebroespinal. A barreira hematoencefálica é relativamente impermeável
a íons H+. Isso, por sua vez estimula o centro inspiratório, que
então ativa os circuitos neurais para aumentar a frequência e a profundidade da
respiração. Consequentemente, esse incremento na respiração aumenta a remoção
de dióxido de carbono e H+.
Os quimioceptores existentes no arco
aórtico e na bifurcação da artéria carótida comum (os corpos carotídeos) são
sensíveis principalmente às mudanças na PO2 do sangue, mas
também respondem a mudanças na concentração de H+ e na PCO2.
Os quimiorrrecptores carotídeos são mais sensíveis a mudanças na concentração
de H+ e na PCO2. Em geral, a PCO2 parece
ser o estímulo mais forte para a regulação da respiração. Quando os níveis de
dióxido de carbono tornam-se demasiadamente elevados, ocorre a formação de
ácido carbônico, que, em seguida, dissocia-se rapidamente, liberando H+.
Se houver acúmulo de H+, o sangue ficará muito ácido. Assim, o
aumento da PCO2 estimula o centro inspiratório a acelerar a
respiração – não para trazer mais oxigênio, mas para livrar o corpo do dióxido
de carbono em excesso e limitar novas mudanças no pH.
Além dos quimioceptrores, outros
mecanismos nervosos influenciam a respiração. As pleuras, os bronquíolos e os
alvéolos nos pulmões contêm receptores de estiramento. Quando essas áreas são
excessivamente esticadas, essa informação é passada para o centro expiratório.
Esse centro responde encurtando a duração da inspiração, o que diminui o risco
de superinflação das estruturas espiratórias.
Regulação da ventilação pulmonar no exercício
A
respiração é regulada durante o exercício de uma maneira que maximiza a
capacidade aeróbia. O início da atividade física se faz acompanhar por um
aumento imediato na ventilação. De fato, como a resposta da frequência
cardíaca, a respiração acentuadamente acelerada pode ocorrer ainda antes do
início das contrações musculares, ou seja, uma resposta antecipatória. O ajuste
respiratório inicial às demandas do exercício seja de natureza neutra, sendo
mediado pelos centros de controle respiratório inicial às demandas do exercício
seja de natureza neutra, sendo mediado pelos centros de controle respiratório
no encéfalo (comando central), embora informações nervosas também possam ter
origem nos receptores existentes no músculo em exercício. A segunda fase mais
gradual do aumento respiratório demonstra durante o exercício intenso é
controlada primeiramente por alterações no estado químico do sangue arterial.
Com o avanço do exercício, o aumento do metabolismo nos músculos gera mais CO2 e
H+. Esse aumento é percebido pelos quimioceptores basicamente
localizados no encéfalo, nos corpos carotídeos e nos pulmões, que, por sua vez,
estimulam o centro inspiratório, aumentando a frequência e a profundidade da
respiração.
No
final do exercício, as demandas musculares por energia diminuem quase
imediatamente para os níveis em repouso. Porém, a ventilação pulmonar retorna
ao normal em uma velocidade relativamente mais lenta. Se a frequência
respiratória atendesse perfeitamente às demandas metabólicas dos tecidos, a
respiração diminuiria para o nível em repouso dentro de segundos após o término
do exercício, mas a recuperação da respiração demora alguns minutos. Isso
sugere que a respiração pós-exercício é regulada principalmente pelo equilíbrio
acidobásico, pela pressão parcial do dióxido de carbono dissolvido (PCO2) e
pela temperatura do sangue.
Quando os indivíduos são expostos à
altitude por algum período de tempo, seus corpos se ajustam gradualmente à mais
baixa pressão parcial de oxigênio do ar devidos a adaptação cardiovascular,
pulmonar, hematológica e musculares. Entretanto eles jamais obterão compensação
total para a hipóxia.
Mergulho
