26.21 : גורמים כימיים המשפיעים על מרכזי הנשימה

גורמים כימיים כמו שינויים ברמות CO_2, O_2 ו-H^+ בדם העורקי משחקים תפקיד קרדינלי בהשפעה על עומק וקצב הנשימה. שינויים אלו מזוהים על ידי כימורצפטורים—חיישנים מיוחדים הנמצאים בשני אזורים עיקריים בגוף. הכימורצפטורים המרכזיים נמצאים בכל גזע המוח, כולל במדולה הוונטראלית-לטרלית, בעוד שכימורצפטורים פריפריאליים ממוקמים בקשת האורטה ובעורקים הקרוטידיים.

השפעת CO_2 על הנשימה CO_2 משפיע בעוצמה על הנשימה ומבוקרת בקפידה. בתנאים רגילים, ה-pCO_2 העורקי נשמר על 40 מ"מ כספית עם שינויים קלים בטווח של 38-42 מ"מ כספית. עלייה ברמות pCO_2, הידועה בשם היפרקפניה, מביאה לצבירת CO_2 במוח. ה-CO_2 מתמוסס ומייצר חומצה פחמתית, המתפצלת ומשחררת יוני H^+, מה שגורם לירידה ב-pH. עלייה ב-H^+ מגבירה את פעילות הכימורצפטורים המרכזיים, הקשורים בקפידה עם מרכזי וויסות הנשימה. התוצאה היא עלייה בעומק וקצב הנשימה, הנפלטת על ידי כימורצפטורים מרכזיים ופריפריאליים. הנשימה המוגברת מסלקת במהירות את ה-CO_2 מהדם, מה שמעלה את ה-pH של הדם. להיפך, כאשר ה-pCO_2 נמוך באופן חריג, הנשימה מתעכבת ומפחיתה בעומק.

שינויים ב-pH העורקי שינויים ב-pH העורקי יכולים לשנות את קצב וריתמוס הנשימה, ללא קשר לרמות CO_2 ו-O_2. אם ה-pH העורקי יורד, מערכת הנשימה מנסה לפצות על ידי הגדלת קצב ועומק הנשימה כדי לסלק את ה-CO_2 מהדם. תהליך זה מתווך דרך הכימורצפטורים הפריפריאליים, שכן H^+ אינו עובר דרך מחסום הדם-מוח.

כימורצפטורים פריפריאליים הכימורצפטורים הפריפריאליים רגישים לרמות O_2 בעורק והם הופכים למניע הראשי של הנשימה כאשר ה-pO_2 העורקי יורד מתחת ל-60 מ"מ כספית. הכימורצפטורים הפריפריאליים מגיבים על ידי הגדלת הנשימה באופן רפלקסיבי. למרות שנשימה מוגברת עשויה להוביל להיפוקפניה ועלייה ב-pH של הדם, מה שיכול להפריע לנשימה, הדחף לתקן היפוקסיה חמורה בדרך כלל גובר, ושומר על רמת נשימה גבוהה עד שתקינות רמות ה-O_2 משוקמת.