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Fisiología y fisiopatología respiratoria en el sueño
Dr. José P. Arcos
Hospital de Clínicas
Prof. Agdo. del Instituto del Tórax
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Fisiología y fisiopatología respiratoria en el sueño
1. Control de la respiración
2. Cambios en la mecánica ventilatoria y alteraciones del intercambio gaseoso
3. Control de la vía aérea superior
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Sistema de control de la ventilación
Control central Bulbo, protuberancia y otros
Sensores Quimioreceptores, pulmonares
y otros
Efectores Músculos respiratorios
Entrada Salida
PaCO2
-
1. Control de la
respiración
+ +
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Grupo respiratorio pontino- excitación / inhibición
(centros apnéustico y pneumotáxico)
Grupo respiratorio ventral - espiración
+/- inspiración
Complejo Pre Bötzinger- ritmicidad intrínseca
Grupo respiratorio dorsal - inspiración
Control central
1. Control de la
respiración
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Corteza cerebral :
• ventilación voluntaria
(hiper e hipoventilación)
Sistema límbico e hipotálamo:
• estados emocionales
Control central
1. Control de la
respiración
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Quimiorreceptores centrales • Sensibles a cambios de CO2 y pH del LEC y LCR • No responden a cambios de PO2 ni pH arterial
Sensores
Mulkey DK, J Appl Physiol 108:1433-1439, 2010
1. Control de la
respiración
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Sensores
Quimiorreceptores periféricos (cuerpos aórticos y carotídeos)
•Alto flujo sanguíneo •Responden a PaO2 •Responden a pH arterial •Responden a PaCO2 (<20% de los QRC)
Nurse C and Piskuric NA. Sem Cell & Develop Biol 24 (2013) 22– 30
1. Control de la
respiración
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Sensores
• Receptores pulmonares •Receptores de estiramiento (Hering-Breuer) •Receptores de irritación •Yuxtacapilares •Fibras C bronquiales
•Otros receptores
•Articulaciones y músculos •Sistema gamma •Barorreceptores arteriales •Dolor y temperatura
1. Control de la
respiración
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Efectores Diafragma
1. Control de la
respiración
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Efectores Músculos torácicos
1. Control de la
respiración
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Efectores Músculos orofaríngeos
1. Control de la
respiración
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Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al CO2
•Principal factor en el control de la VE
•2-3 L/min/mmHg.
•Modulado por genética, sueño, edad, gravidez, entrenamiento.
1. Control de la
respiración
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Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al CO2
•Principal factor en el control de la VE
•2-3 L/min/mmHg.
•Modulado por genética, sueño, edad, gravidez, entrenamiento. •Disminuido por el trabajo respiratorio
“ganancia del controlador”
V
GC =
PACO2
1. Control de la
respiración
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Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al CO2
1. Control de la
respiración
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0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70
PACO2
Ve
ntila
cio
n A
lve
ola
r
Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al CO2
Reposo
VCO2 = 200 ml/min
“ganancia de la planta”
.
. VCO2
VA =
PACO2
1. Control de la
respiración
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0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70
PACO2
Ve
ntila
cio
n A
lve
ola
r
Ejercicio
Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al CO2
1. Control de la
respiración
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0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70
PACO2
Ve
ntila
cio
n A
lve
ola
r
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70
PACO2
Ve
ntila
cio
n A
lve
ola
r
Sueño
Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al CO2
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Mebrate Y, J Appl Physiol 107:696-706, 2009.
Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al CO2
1. Control de la
respiración
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Ventilación
PACO2
PACO2
Retraso circulatorio
PLANTA
CONTROLADOR
(respuesta)
Ventilación
(disturbio)
Respuesta
LG =
Disturbio “ganancia del asa”
1. Control de la
respiración
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Inicio del sueño
vigilia transición Sueño
NREM
Impulso
respiratorio en
vigillia 0
+
Ventilación
Minuto
(L/min) 0
10
arterial
PaCO2
umbral de apnea
Reserva de CO2
1. Control de la
respiración
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1. Control de la
respiración
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Flujo
Tórax
Abdomen
SpO2 %
FC c/min
90
80
70
150
120
90
1 2 3 4
minutos
Hipnograma (5 min) (21:07:57-21:12:57)
0 5
Arcos JP, Baz M, Lorenzo D y col. Rev Urug Cardiol 2008; 23: 249-257.
1. Control de la
respiración
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Video 1
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Hipótesis
Inestabilidad del control químico de la respiración durante el sueño
Ventilación en exceso post-evento (overshoot)
Aumentaría la ganancia del sistema de control
respuesta correctiva ganancia del asa = ----------------- > disturbio
1. Control de la
respiración
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Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al O2
•No es un factor en condiciones normales
•Relevante en altitud y enfermedades pulmonares
1. Control de la
respiración
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Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al O2
1. Control de la
respiración
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Respuestas fisiológicas integradas Respuesta ventilatoria al O2
1. Control de la
respiración
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van Patot MC, Gassmann M. Hypoxia: adapting to high altitude by mutating EPAS-1, the gene encoding HIF-2α High Alt Med Biol. 2011;12(2):157-67
1. Control de la
respiración
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Hipoxia – reoxigenación intermintente
McNicholas WT and Ryan S. Respirology McNicholas WT and Ryan S. Respirology 2006,11: 136–144
1. Control de la
respiración
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↓ estímulos corticales
Sueño
↓ sensibilidad central y periférica
↓ actividad muscular
HIPOVENTILACIÓN (13 A 15% en NoREM)
Krieger J, 1982
↓PaO2 = 4 - 9 T ↓ SaO2 = ≤ 2% ↑PaCO2 = 3 – 7 T
2. Cambios en la
mecánica ventilatoria
y
alteraciones del
intercambio
gaseoso
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Patrón ventilatorio durante el sueño
2. Cambios en la
mecánica ventilatoria
2. Cambios en la
mecánica ventilatoria
y
alteraciones del
intercambio
gaseoso
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2. Cambios en la
mecánica ventilatoria
y
alteraciones del
intercambio
gaseoso
Distrofia muscular
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3. Control de la
vía aérea superior
![Page 35: Fisiología y fisiopatología respiratoria en el sueño€¦ · Entrada Salida PaCO 2 - 1. Control de la ... Inestabilidad del control químico de la respiración durante ... Anatomía](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022022022/5ba4f5de09d3f2db298c5302/html5/thumbnails/35.jpg)
J Appl Physiol 1984; 56: 133-137
3. Control de la
vía aérea superior
![Page 36: Fisiología y fisiopatología respiratoria en el sueño€¦ · Entrada Salida PaCO 2 - 1. Control de la ... Inestabilidad del control químico de la respiración durante ... Anatomía](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022022022/5ba4f5de09d3f2db298c5302/html5/thumbnails/36.jpg)
3. Control de la
vía aérea superior
![Page 37: Fisiología y fisiopatología respiratoria en el sueño€¦ · Entrada Salida PaCO 2 - 1. Control de la ... Inestabilidad del control químico de la respiración durante ... Anatomía](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022022022/5ba4f5de09d3f2db298c5302/html5/thumbnails/37.jpg)
Vía aérea oro-faríngea
Fuerzas que colapsan la VA O-F
Fuerzas que dilatan la VA O-F
3. Control de la
vía aérea superior
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Fuerzas que colapsan la VA O-F
Presión intraluminal negativa
Vía aérea oro-faríngea
3. Control de la
vía aérea superior
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3. Control de la
vía aérea superior
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P nasal-Pcrít Fmáx insp = Rn
3. Control de la
vía aérea superior
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Fuerzas que colapsan la VA O-F
Presión intraluminal negativa
Anatomía de la vía aérea superior
Vía aérea oro-faríngea
3. Control de la
vía aérea superior
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3. Control de la
vía aérea superior
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3. Control de la
vía aérea superior
![Page 44: Fisiología y fisiopatología respiratoria en el sueño€¦ · Entrada Salida PaCO 2 - 1. Control de la ... Inestabilidad del control químico de la respiración durante ... Anatomía](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022022022/5ba4f5de09d3f2db298c5302/html5/thumbnails/44.jpg)
3. Control de la
vía aérea superior
![Page 45: Fisiología y fisiopatología respiratoria en el sueño€¦ · Entrada Salida PaCO 2 - 1. Control de la ... Inestabilidad del control químico de la respiración durante ... Anatomía](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022022022/5ba4f5de09d3f2db298c5302/html5/thumbnails/45.jpg)
Fuerzas que colapsan la VA O-F
Presión intraluminal negativa
Anatomía de la vía aérea superior
Posición corporal
Decúbito dorsal
Vía aérea oro-faríngea
3. Control de la
vía aérea superior
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3. Control de la
vía aérea superior
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Fuerzas que colapsan la VA O-F
Presión intraluminal negativa
Anatomía de la vía aérea superior
Posición corporal
Decúbito dorsal
Desplazamiento cefálico de fluidos
Vía aérea oro-faríngea
3. Control de la
vía aérea superior
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3. Control de la
vía aérea superior
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Fuerzas que colapsan la VA O-F
Fuerzas que dilatan la VA O-F
Capacidad de los músculos dilatadores de la vía aérea superior para compensar la presión negativa
Vía aérea oro-faríngea
3. Control de la
vía aérea superior
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White D. AJRCCM 2005
3. Control de la
vía aérea superior
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Músculos respiratorios en el sueño
S1-2 S3-4 REM
Diafragma activo activo
activo
Músculos orofaríngeos
hipotónicos activos
inhibidos
Músculos torácicos
activo
activo
inhibidos
3. Control de la
vía aérea superior
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3. Control de la
vía aérea superior
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Video 2
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SUEÑO
Hipotonía muscular
Oclusión faríngea
Hipoxemia Hipercapnia
Rva
DESPERTAR
Apertura faríngea
3. Control de la
vía aérea superior
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Fuerzas que colapsan la VAS
Fuerzas que dilatan la VAS
Umbral de despertar
Inestabilidad del control ventilatorio
Vía aérea oro-faríngea
3. Control de la
vía aérea superior
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Trastornos Respiratorios del Sueño
1. Síndrome de Apneas-Hipopneas Obstructivas del Sueño.
2. Síndrome de Hipoventilación–Obesidad
3. Hipoxemia e hipercapnia durante el sueño en la EPOC.
4. Hipoventilación alveolar progresiva en los trastornos neuro-músculoesqueléticos.
5. Respiración Periódica de Cheyne Stokes-Apneas Centrales en la insuficiencia cardíaca.
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Rev Médica Uruguay 2012; 28(4):274-308.