La regolazione nervosa e chimica della respirazione

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 delle 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 mmHg 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.

Fonte: Malattie dell’apparato respiratorio. Pneumologia e chirurgia toracica.