26.21 : Czynniki chemiczne wpływające na ośrodki oddechowe

Czynniki chemiczne, takie jak zmieniające się poziomy CO_2, O_2 i H^+ we krwi tętniczej, odgrywają kluczową rolę w wpływaniu na głębokość i częstość oddechów. Te zmiany są wykrywane przez chemoreceptory — wyspecjalizowane czujniki zlokalizowane w dwóch głównych obszarach ciała. Centralne chemoreceptory znajdują się w całym pniu mózgu, w tym w rdzeniu przedłużonym, podczas gdy obwodowe chemoreceptory znajdują się w łuku aorty i tętnicach szyjnych.

CO_2 ma silny wpływ na oddychanie i jest ściśle regulowany. W normalnych warunkach tętnicze pCO_2 utrzymuje się na poziomie 40 mm Hg z niewielkimi wahaniami w granicach 38-42 mm Hg. Wzrost poziomu PCO_2, znany jako hiperkapnia, prowadzi do gromadzenia się CO_2 w mózgu. Ten CO_2 jest uwodniony, tworząc kwas węglowy, który dysocjuje, uwalniając H^+, powodując spadek pH. Ten wzrost H^+ stymuluje centralne chemoreceptory, ściśle powiązane z ośrodkami regulacji oddechu. Rezultatem jest wzrost głębokości i częstości oddechów ułatwiony zarówno przez centralne, jak i obwodowe chemoreceptory. Ta zwiększona wentylacja szybko eliminuje CO_2 z krwi, podnosząc pH krwi. Odwrotnie, gdy pCO_2 jest nienormalnie niskie, oddychanie zwalnia i staje się płytkie.

Zmiany w tętniczym pH mogą zmieniać częstość i rytm oddechu, niezależnie od poziomów CO_2 i O_2. Jeśli tętnicze pH spada, układ oddechowy próbuje to zrekompensować, zwiększając częstość i głębokość oddechu, aby wyeliminować CO_2 z krwi. Proces ten jest pośredniczony przez obwodowe chemoreceptory, ponieważ H^+ nie przekracza bariery krew-mózg.

Chemoreceptory obwodowe są wrażliwe na poziom O_2 w tętnicach i stają się głównym motorem oddychania, gdy pO_2 w tętnicach spada poniżej 60 mm Hg. Chemoreceptory obwodowe reagują odruchowo, zwiększając wentylację. Chociaż zwiększona wentylacja może prowadzić do hipokapnii i wzrostu pH krwi, co może hamować oddychanie, dążenie do skorygowania poważnej hipoksji zwykle przeważa, utrzymując podwyższoną wentylację do czasu przywrócenia poziomów O_2.