CONTROLLO MECCANICO DELLA RESPIRAZIONE (ovvero recettori polmonari e delle vie aeree)

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2 CONTROLLO MECCANICO DELLA RESPIRAZIONE (ovvero recettori polmonari e delle vie aeree) Nel polmone di trovano tre tipi di meccanocettori caratterizzati per la risposta all inflazione polmonare adattamento rapido adattamento lento c-fiber endings Innervazione vagale (X)

3 STRETCH RECEPTORS AD ADATTAMENTO LENTO (Ab mieliniche stretch receptors broncopolmonari)

4 Parete bronchiale di ratto. Il recettore è servito da fibre mieliniche (mf). Fibre amieliniche accompagnano il recettore e si pensa siano efferenti (Source: From von During et al.)

5 STRETCH RECEPTORS AD ADATTAMENTO LENTO (Ab mieliniche stretch receptors broncopolmonari) Sono stimolati dall insufflazione polmonare Scaricano per tutta la durata dello stretch Terminazioni nervose nell ambito della muscolatura liscia che circonda le vie aeree extrapolmonari (trachea-bronchi) Provocano la riduzione della durata dell I

6 STRETCH RECEPTORS AD ADATTAMENTO LENTO (stretch receptors broncopolmonari) Scaricano nel GRD, provocano la riduzione della durata dell inspirazione Responsabili di diversi riflessi: Hering Breuer da insufflazione(1868) Hering Breuer da desufflazione

7 Insuffl STRETCH RECEPTORS AD ADATTAMENTO LENTO (Riflesso di Hering Breuer 1868) Riflesso da insufflazione: occlusione tracheale al termine dell inspirazione Stimolazione dei recettori Apnea

8 STRETCH RECEPTORS AD ADATTAMENTO LENTO (stretch receptors broncopolmonari) Contribuiscono all aritmia respiratoria ovvero aumento di frequenza durante I relativamente a E (> scarica vagale-midollo-< scarica parasimpatica - > aumento scarica simpatica->aumento di frequenza cardiaca)

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12 IL riflesso di Hering Breuer puo essere evocato mediante stimolazione elettrica vagale

13 Nell uomo sveglio il riflesso da insufflazione non si verifica e la soglia di attivazione appare piu elevata che in altri animali dove il riflesso ha un ruolo fondamentale Si può evocare nel sonno ad onde lente da insufflazione superiore a VC Si evoca nel neonato e nell uomo anestetizzato alla chiusura delle vie aeree a fine inspirazione

14 Il riflesso determina la frequenza respiratoria a la profondità del respiro nei neonati; nell adulto un contributo viene dato nel corso di esercizio quando il volume corrente supera 1L West, John F. (2005). Respiratory physiology: the essentials. Hagerstown, MD: Lippincott Williams & Wilkins. pp

15 STRETCH RECEPTORS AD ADATTAMENTO LENTO (Riflesso di Hering Breuer da desufflazione) Occlusione tracheale al termine dell espirazione (CFR) Arresto della scarica degli stretch receptors Prolungamento dell inspirazione Aumento attività frenica

16 Le afferenze sono vagali e terminano nei centri inspiratori pittosto che nel centro apneustico Questi riflessi non hanno un ruolo primario nell uomo

17 STRETCH RECEPTORS AD ADATTAMENTO RAPIDO (irritazione,ad mieliniche) Non scaricano per tutta la durata dello stretch Terminazioni nervose in prossimità superficie mucosa (biforcazione tracheale) Meno attivi nel neonato

18 STRETCH RECEPTORS AD ADATTAMENTO RAPIDO (irritazione) Stimoli irritanti (istamina, prostaglandine, serotonina) insufflazione e desufflazione rapida chimici (soluzioni ipotoniche) fumo-polveri, liquidi iper-ipo osmotici Tosse, secrezione mucosa, adduzione corde vocali, sospiro o respirone, attivazione motoneuroni addominali

19 STRETCH RECEPTORS AD ADATTAMENTO RAPIDO (irritazione, fibre mieliniche) Risposte: Broncocostrizione Tosse Secrezione mucosa Iperpnea Sospiro

20 ATTENZIONE!!!!!! Condizioni patologiche polmonari possono stimolare questi recettori

21 Arborizzazione di una fibra mielinica ad adattamento rapido nel cane (Source: From Elftman.)

22 Risposta all insufflazione del racettore ad adattamento rapido nel cane. Risposta all aumento delle velocità di insufflazione (Pack Annual Review of Physiology, Volume 43. )

23 Risposta di recettori a rapido adattamento (grandi spikes) e C endings (piccoli spikes) alle prostaglandine nel cane ventilato artificialmente. A prima dell iniezione intraatriale di PG. B dopo 16 secondi dopo iniezione (Source: From Coleridge et al.)

24 C-fiber endings (amieliniche) Rappresentano la maggior parte delle fibre afferenti vagali che originano dall albero tracheobronchiale e dai polmoni (80% c.a.)

25 C-fiber endings (amieliniche) Polimodali (SILENTI!!!) Stimolati da irritanti (istamina, prostaglandine, serotonina) Cannabinoidi Nicotina Capsaicina

26 C-fiber endings (amieliniche) Sensibili alla congestione polmonare, edema polmonare, determinano dispnea in presenza di LVF o esercizio intenso Sensibili a prodotti dell infiammazione determinano broncocostrizione, dolore, bruciore

27 C-fiber endings (amieliniche) La stimolazione massiva delle C endings mediante capsaicina nel circolo porlmonare porta ad apnea seguita da respiro superficiale, bradicardia, broncocostrizione, secrezione di muco (chemioriflesso polmonare)

28 J-receptors nella parete dei capillari polmomari Stimolati da irritanti (istamina, prostaglandine, serotonina) Sensibili alla congestione polmonare, edema polmonare, determinano dispnea in presenza di LVF o esercizio intenso

29 Recettori vie aeree superiori (irritazione) Rispondono a stimoli chimici e meccanici Nasali (via afferente trigeminale non nocicettiva e nervi olfattivi) Stimoli meccanici-chimici Risposte: Starnuto Diving reflex (acqua nel naso-chiusura laringea-broncocostrizione-bradicardiavasocostizione muiscolare-cute-rene) Faringei-Laringei (via afferente nervo laringeoglossofaringeo, meno il vago) Stimoli meccanici-chimici Assicurano pervietà vie aeree superiori durante inspirazione

30 Recettori vie aeree superiori (irritazione) Faringei-Laringei (via afferente nervo laringeoglossofaringeo, meno il vago) Stimoli meccanici-chimici Recettori di pressione, di flusso e propriocettori La contrazione diaframmatica tenderebbe a far collassare le vie aeree superiori. Attraverso il riflesso di pressione assicurano pervietà vie aeree superiori durante inspirazione Infatti danno luogo: muscoli ala del naso (dilatazione narici) nervo facciale muscolo genioglosso (protrusione linguale) nervo genioglosso dilatatori faringei adduttori laringe

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33 Controllo chimico della Respirazione BLOOD_BORNE_STIMULI_TO_BREATHE (Ipercapnia-Ipossia-Acidemia) 1) Inalazione di miscele di gas ad elevato CO2 ridotto O2 e la somministrazione di acidi stimola la ventilazione (Dohmen et al ) 2) La testa è la sede della risposta allo stimolo chimico

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35 1) Nel preparato di Fredericq cross perfusione della testa di due cani; ciascun testa è perfusa dal sangue proveniente dal tronco del secondo cane 2) L iperventilazione di un cane produce apnea nel secondo 3) Quindi la composizione chimica del sangue condiziona la ventilazione e non l input neuronale

36 I chemocettori centrali sono la principale sorgente di feed back per il mantenimento dell efficacia della respirazione e la principale sorgente di drive I chemocettori centrali sono sensibili all IPERCAPNIA ARTERIOSA Il parametro fondamentale è il ph in prossimità dei chemocettori Un aumento di PCO2 del 12% ottiene lo stesso effetto della riduzione della PO2 del 50%

37 Leusen (anni 50) infondendo cervello di cane denervato per chemocettori periferici con soluzione a basso ph e alta PCO2 aumenta la ventilazione!! i chemocettori centrali sono nel parenchima cerebrale e sono sensibili a ph e PCO2 del liquido cefalorachidiano

38 1) AUMENTO DI PROFONDITA DEL RESPIRO 2) AUMENTO DELLA FREQUENZA

39 In ACIDOSI METABOLICA PURA (ph ridotto a PCO2 costante) le variazioni della ventilazione si realizzano lentamente con un incremento allo steady state minore rispetto a quanto determinato dal variazioni di PCO2 del sangue arterioso. Barriera molto permeabile a molecole piccole e neutre (O2-CO2) Minore permeabilità per ioni (Cl, Na, H, HCO3-) Equilibrio rapido tra PCO2 arteriosa e del liquido cefalo rachidiano!

40 Tips su Liquido cefalorachidiano 1) Prodotto per filatrazione-secrezione dal plesso corioideo 2) Assorbito dai villi aracnoidei 3) Volume ml 4) Velocita di formazione e assorbimento o 20ml/h 5) Velocità di turnover 4h 6) Ridotto contenuto proteico rispetto al plasma (unico buffer bicarbonato), ph 7.32, PCO2 50mmHg (acido rispetto al sangue)

41 Nel liquido cefalo rachidiano ogni variazione di PCO2 si traduce in una maggiore variazione di ph per il minore potere tampone legato alla minore concentrazione proteica rispetto al plasma

42 La scarsa permeabilità ionica della barriera rende conto della minore variazione di ph del liquor in presenza di acidosi metabolica pura rispetto all acidosi respiratoria (10-35%)

43 1) Localizzate pochi mm al di sotto della superficie ventrale del midollo in prossimità dell ingresso del VIII-XI nervo cranico 2) Bilaterali 3) Stimolati per applicazione di soluzione acida o soluzione ad elevata PCo2 sulla superficie 4) Risposta rappresentata da aumento della ventilazione 5) La risposta puo essere bloccata da freddo o soluzione anestetica

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45 Studi recenti su colture cellulari e fettine di cervello indicano sensibilità al ph di neuroni del nucleo del tratto solitario, rafe, locus coeruleus, ipotalamo Ruolo????

46 In vitro applicazione di soluzione acidica stimola scarica di neuroni serotoninergici del rafe e inibisce la scarica di neuroni non serotoninergici In prossimità dell arteria basilare (giustapposizione neuroni serotoninergici)