Mặc dầu người ta có thể tự điều chỉnh kiểu hô hấp, nhưng chủ yếu hô hấp vẫn là một cử động không tự ý nhờ sự điều khiển tự động của trung tâm hô hấp ở hành nao và cầu não lên các cơ hô hấp .

Trong những trang thái khác nhau của cơ thể, hô hấp phải được điều chỉnh cho thích hợp để giữ p0₂, pCO2 và pH máu ở trị số tối ưu và ít bị dao động nhất. Có hai cơ chế khác nhau làm cho trung tâm hô hấp điều chỉnh kịp thời với  từng tình trang: Thể dịch: các yếu tố CO2, H⁺và 0₂ là những yếu tố căn bản .

Thần kinh: phát xuất từ Vỏ não Phổi Thụ thể thân thể Thụ thể áp suất Các luồng thần kinh hướng tâm gây hắt hơi, ho, nuốt, ngáp, nôn … cũng gây ảnh hưởng lên sự hô hấp .

1.Trung tâm hô hấp

Là những nhóm tế bào thần kinh nằm ở hai bên trong vùng chất lưới của cầu não và hành não. Gồm có bốn vùng:

• Vùng hít vào: nhóm tế bào thần kinh ở mặt lưng hành não .
• Vùng thở ra: nhóm tế bào thần kinh ở vùng bụng hành não .
• Vùng kích thích hô hấp: ở cầu não
• Vùng gây ngưng thở: ở cầu não vùng dưới .

1.1.Vùng hít vào

• Là nhóm tế bào thần kinh hô híp vùng lưng, kéo dài gần hết vung hành não .
• Vùng hít vào tự phát nhịp, dù bị cắt với  mọi vùng hoặc dây thần kinh khác .
• Khi phát nhịp, luồng thần kinh truyền đến cơ hoành và các cơ hít vào, trong 2 giây, gây co cơ. Sau đó lại ngưng trong 3 giây rồi phát nhịp thở ra. Đây là vùng cơ bản để gây sự hô hấp bình thường
  
• Các tế bào thần kinh này llên hệ chặt chẽ với  bó đơn độc, tức là đầu tận cùng của hai dây cảm giác IX và X đem xung động từ các thụ thể hóa học về, nhờ vậy mà .trung tâm hô hấp kiểm soát được sự thông khí sao cho phù hợp với  p0₂ và pCO2 trong máu .Vùng này cũng nhận tín hiệu từ dây X dẫn cảm giác từ phổi về, giúp kiểm soát độ căng phình của phổi và nhịp hô hấp .

1.2.Vùng kích thích hô hấp

• Truyền xung đến vùng hít vào .
• Làm giảm thời gian hít vào
• Làm tăng nhịp hô hấp

1.3.Vùng gây ngưng thở .

• Truyền xung đến vùng hít vào
• Kéo dài thời gian hít vào, nhưng bị ức chế bởi vùng kích thích hô hấp .

1.4.Vùng thở ra

• Gồm tế bào thần kinh thở ra có xen lẫn tế bào thần kinh hít vào. Các tế bào thần kinh gây thở ra không phát xung trong hô hấp bình thường .
• Nhưng khi cần hô hấp gắng sức thì các xung động từ vùng hít vào sẽ kích thích vùng này .

2.Các tác nhân điều hòa trung tâm hô hấp

2.1.Các yếu tố hóa học

2.1.1.Yếu tố điều hòa hoạt động của trung tâm hô hấp quan trọng nhất là CO₂, kế đến là H⁺,D₂ tác động yếu nhất. Các yếu tố này tác động lên trung tâm hô hấp qua trung gian vùng cảm ứng hóa học ở cuống não, thể cảnh và thể động mạch chủ .

2.1.2.Các vùng cảm ứng

2.1.2.1.Vùng cảm ứng hóa học ở cuống não, còn gọi là vùng cảm ứng hóa học trung ương. Có lẽ ở mặt bụng cuống não, lừ nơi phát xuất dây thần kinh VII đến dây X.

Là những tế bào cảm ứng hóa học riêng biệt, không phải là các tế bào thần kinh hô hấp, chúng nhạy cảm với  nồng độ H⁺, CO2trong dịch não và cả trong dịch kẽ não. Khi phát xung, chúng kích thích vùng hít vào làm tăng tần số, biên độ hô hấp, để thải cơ₂ .

CO2 xuyên qua các màng sinh học rất dễ dàng, kể cả các hàng rào máu / não và máu /dịch não tủy, trong khi H⁺và HC0₃ vào chậm. Khi CO2 vào được thì bị thủy hóa và phân ly tạo H⁺. Chính H⁺ kích thích vùng cảm ứng, tức là CO2 kích thích bằng H⁺ .

Thay đổi CO_z trong máu, kích thích vùng cảm ứng hóa học trung ương, làm trung tâm hô hấp bị kích thích nhiều hơn là thay đổi H⁺ máu. PaCO2 tăng còn làm giãn mạch máu não, làm tăng CO2 đi vào dịch kẽ não .

Bình thường pH của dịch não tủy bằng 7,32; dịch não tủy ít protein hơn máu, tác dụng đệm kém hơn nên pH dễ thay đổi do pCƠ₂ hơn máu .

 2.1.2.2.Thể cảnh và thể động mạch chủ nằm ở động mạch cảnh và quai động mạch chủ và được gọi là các vùng cảm ứng hóa học ngoại biên .

Trong thể cảnh Và thể động mạch chủ có đảo của hai loại tế bào I và II nằm giữa các mạch máu hình xoang Tế bào loại I là tế bào chính, loại II là tế bào đệm. Tế bào I có xináp với  đầu tận cùng của các dây thần kinh IX và X. Dopamin (dopamine) của tế bào I tiết ra có tác dụng ức chế sự phóng luồng thần kinh, nên có lẽ tế bào này làm thay đổi phản ứng của tận cùng thần kinh IX, X đối với  sự thiếu oxy .

Luồng thần kinh của hai dây IX, X đi đến hành não để kích thích trung tâm hô hấp .

Các thể cảnh và thể động mạch chủ được nuôi bằng một động mạch nhỏ xuất phát thẳng từ động mạch kề nó. Lưu lượng máu đến các thể này rất lớn: 2000 mL/100 g mô/ phút so vơi 54mL của não và 420mL của thận. Vì lưu lượng máu quá lớn, nên nhu cầu oxy của các tế bào này chỉ đáp ứng kịp bằng oxy hòa tan. Do đó, các thụ thể này không  bị kích thích bởi sự giảm oxy trong máu do giảm Hb0₂, như thiếu máu hay ngộ độc co, mà chỉ bị kích thích khi: p0₂ máu động mạch < 60mmHg .

Hạ huyết áp, làm máu chảy chậm .

Ngộ độc các chất ngăn mô sử dụng oxy như cyanit (cyanide) .

Đây là cơ chế kích thích trung tâm hô hấp duy nhất của oxy, tức là khi pơ₂máu động mạch giảm, máu thiếu oxy sẽ kích thích trung tâm hô hấp gây thở nhanh và thở sâu để lấy thêm 0₂ .

CO2 và H⁺ cũng kích thích cảm thụ quan hóa học này, nhưng tác dụng rất yếu so với  kích thích vùng cảm ứng hóa học trung ương ở cuông não .

2.1.3.Ảnh hưởng của các yếu tố hóa học

Quan trong nhất là CO„ kế là H⁺, yếu nhất là 0₂ .

2.1.3.1.CO2 thường được giữ trong vòng 40 ± 3mmHg .

Khi p CQ₂ tăng cấp tính từ 40mmHg lên đến 63 mmHg, thông khí phế nang tăng gấp 10 lần, để đưa pCO2 về lại mức bình thường .

pcCO2 cao làm tăng H⁺ở mọi nơi, nên hiệu quả của CO2 là do cả CO2tăng lẫn H⁺ tăng. Cho nên nếu giữ cho pH và p0₂ không đổi, hiệu quá của riêng CO₂ sẽ yếu hơn .

pcCO2 của máu và dịch gian bào là do thông khí phế nang quyết định .

Ảnh hưởng của CO2trên hô hấp tùy thuộc vào nồng độ CO2 trong khí hít vào

• 1-2% CO2: không làm thay đổi thông khí phế nang
• 5% : thông khí phế nang tăng
• 9% : sự kích thích củ a CO₂ lên đến mức tốì đa .

Hơn nữa, CO2 sẽ gây ức chế hệ thần kinh trung ương, kể ca trung tâm hô hấp:

• 20-30% CO2: hôn mê độ 3
• 30-40% CO2: mê hoàn toàn (độ 4)
• 40-50% : chết

pCO₂ tăng làm hô hấp tăng ngay trong 1 – 2 phút sau, nhưng hô hấp sẽ giảm dần trong vòng 1-2 ngày, chỉ còn 1/5 đến 1/8 lúc đầu . Có lẽ do HC0₃ được bơm chủ động vào hệ thần kinh trung ương, làm H⁺ giảm, nên hô hấp giảm theo .

Do đó thay đổi CO2có phản ứng tức thời mạnh, và phản ứng yếu nếu kinh niên .

2.1.3.2. H⁺ trong dịch gian bào

Khi pH bằng 7,1, thông khí phế nang tăng 4 lần .

Khi pH bằng 7,6, thông khí phế nang chỉ còn 80% bình thường .

Khi giữ hai yếu tố p0₂ và pCO2 không đổi, H⁺ tăng sẽ kích thích thông khí phế nang nhiều hơn, vì bình thường khi tăng H⁺ làm tăng thông khí phế nang thì CO2 giảm và ờ₂ tăng, nên bớt kích thích trung tâm hô hấp.
Do thông khí phế nang thay đổi theo pH nên hô hấp sẽ giúp điều chỉnh tình trạng toan kiềm của cơ thể .

Khác với  CO2, ảnh hưởng của [H⁺] máu ngày càng ảnh hưởng mạnh lên hô hấp, có lẽ do H⁺ từ máu vào dịch não tủy, gian dịch não chậm .

2.1.3.3.0₂ trong động mạch

Oxy chỉ gây kích thích mạnh khi Pa0₂ < 60mmHg, ta thấy đây chính là lúc mà độ bão hòa Hbơ₂ bị giảm rõ rệt; mặc dù khi p0₂ từ 100mmHg xuống 60mmHg các cảm thụ quan có tăng phát xung động.

Khả năng kích thích thông khí phế nang tối đa của oxy chỉ có 166% so với  400% của H⁺ và 1000% của CO2, bởi vì khi tàng thông khí do giảm 0₂, thì sẽ làm giảm CO2và H⁺, vốn là hai yếu tố kích thích trung tâm hô hấp chính .

Tuy nhiên, cơ chế kích thích của oxy lên cảm thụ quan hóa học rất quan trọng vì đây là cơ chế cứu mạng trong những trường hợp vùng cảm thụ hóa học trung ương ở cuống      não với  CO2 và H⁺ đã bị ức chế như: suy hô hấp kinh niên, ngộ độc barbituric, cần thận trọng trong việc sử dụng oxy trong những trường hợp này, vì p0₂ cao có thể Làm mất luôn kích thích trung tâm hô hấp còn lại từ p0₂ thấp .

2.1.3.4.Sự tương tác của ba yếu tố hóa học 0₂, CO2 và H⁺

Trong cơ thể, tác dụng của mỗi yếu tố dịch thể còn tùy thuộc vào hai yếu tố còn lại .

p0₂ thấp sẽ làm tăng hiệu quả của sự gia tăng CO2trên sự thông khí phế nang. pH giảm cũng sẽ làm tăng hiệu quả của CO2 .

Sau đây là bảng biểu hiện sự tương tác của ba yếu tố hóa học Từ giản đồ trên ta thây rằng:

• Với cùng một pCO2 phế nang, cùng một pH, p0₂ càng thấp thì mức kích thích trung tâm hô hấp càng mạnh .
• Cùng với  một pO₂, pH càng thấp thì pCO2 kích thích càng mạnh .
• pH và p0₂ càng giảm thì pCO2 kích thích càng mạnh.

2.2.Các yếu tố không hóa học

2.2.1.Luồng thần kinh đi từ các trung tâm cao hơn .

Luồng thần kinh phát xuất từ vỏ não làm cho ta có thể điều chỉnh cử động hô hấp theo ý muốn .

Các bệnh nhân bị đè ép hành não, sốt tế liệt tủy, tổn thương vùng bên trước của hai bên cột sông cổ, sẽ bị mất đường thần kinh hô hấp tự động, nhưng đường tự ý theo vỏ sống vẫn còn (Ondines curse) .

Khi có một vùng vỏ não đang hoạt động mạnh, vùng này sẽ phát xung ức chế các vùng chung quanh, trong đó có cả trung tâm hô hấp. Ví dụ: hô hấp giảm khi tập trung làm toán .

Đau, cảm xúc, sợ hãi sẽ gây nên những luồng thần kinh đi từ vỏ não, hệ viền, vùng dưới đồi làm thay đổi hô hấp .

Trong giai đoạn chuẩn bị vận động và vận động có những luồng thần kinh từ vỏ não đến các tế bào thần kinh hô hấp, gây tăng thông khí trước cả lức vận động, giúp cơ thể sẵn sàng .

2.2.2.Luồng thần kinh từ các thụ thể ngoại biên

• Cắt tủy sống, trung tâm hô hấp hoạt động rất yếu. Điều này chứng tỏ các cảm giác khắp nơi trên cơ thể đã làm tăng hoạt động của trung tâm hô hấp. Do đó, khi trung tâm hô hấp bị ức chế gây ngưng thở, những kích thích ngoài da như vỗ nước lạnh, gây đau có thể làm hô hấp trở lại .
• Các thụ thể bản thể ở khớp, gân cơ, cơ, cùng với  những kích thích từ vỏ não đã kích thích trung tâm hô hấp làm tăng thông khí rất sớm và rất mạnh lúc chuẩn bị vận động,

2.2.3.Luồng thần kinh từ thụ thể của phổi – Phản xạ Hering Breuer

Các thụ thể căng ở các cơ trơn đường thở .phế nang, lá tạng màng phổi bị kích thích khi phổi căng ra do hít vào sẽ truyền xung động theo dây X vào trung tâm hô hấp, ức chế trung tâm hít vào gây thở ra: phản xạ căng Hering Breuer .

Ngược lại khi thở ra, các thụ thể xẹp sẽ kích thích trung tâm hít vào gây sự hít vào: phản xạ xẹp Hering Breuer, yếu hơn phản xạ căng .

Phản xạ Hering Breuer giúp cho sự:

• Điều hòa hô hấp tự động .
• Hô hấp tối ưu: thông khí phố nang tốt nhất với  một công suất thấp nhất, tức là có sự xứng hợp giữa biên độ và tần số hô hấp .Vì nếu biên độ quá lớn sẽ làm tăng công để giãn nở phổi và lồng ngực, nhưng nếu tần số quá lớn sẽ làm tăng sự ma sát. Như vậy, phản xạ Hering Breuer giúp cơ thể điều chỉnh hô hấp. Ví dụ như trong hen suyễn, do nghẽn tắc nhiều, ma sát lớn, nên bệnh nhân thở chậm và sâu để giảm ma sát Còn trong trường hợp xơ cứng phổi và lồng ngực, bệnh nhân sẽ có kiểu thở cạn và nhạnh để giảm công làm nở lớn .

Nhưng các thí nghiệm mới đây cho thấy phản xạ này chỉ hoạt động khi khí lưu thông  lớn hơn 1,5 L. Đây là cơ chế bảo vệ phế nang không bị căng quá .

• Các thụ thể J nằm kề các mao mạch phổi (juxtacapillary receptor): phản ứng mỗi khi có ứ đọng phổi và thuyên tắc phổi, gây thở nhanh. .
• Các thụ thể ở biểu mô phế quản, và tiểu phế quản, khi bị kích thích sẽ làm giảm thông khí và co phế quản, nhưng nhiệm vụ chưa rõ .

2.2.4.Từ trung tâm vận mạch lên trung tâm hô hấp .

Hai trung tâm này lẫn lộn trong chất lưới cuống não. Và thường khi trung tâm vận mạch bị kích thích gây tăng huyết áp thì hô hấp cũng tăng theo.

2.2.5.Các thụ thể áp suất

Từ xoang cảnh, cung động mạch chủ, tâm nhĩ, tâm thất cũng có luồng thần kinh đi đến trung tâm hô hấp, nhưng ảnh hưởng không quan trọng .

2.2.6.Nóng

Làm hô hấp nhanh và cạn, giúp tỏa nhiệt, nhưng không xáo trộn thành phần khí phế nang .

2.2.7.Các phản xạ nội tạng liên quan đến hô hấp

• Hắt hơi, ho: đã nói ở trên .
• Nuốt, nôn: đóng thanh quản, ức chế hô hấp để bảo vệ đường thở. Phản xạ này bị mất khi hôn mê sâu sẽ đưa đến tình trang viêm phổi do hít phải chất ói (aspiration pneu- monia) .
• Rặn: đóng thanh quản, ức chế hô hấp .

3.Chức năng không hô hấp của phổi

1.Tổng hợp và dùng tại chỗ: surfactant .

2.Tổng hợp hay tích trữ để thải vào máu các chất:

• Prostaglandin F2 gây co mạch phổi khi oxy máu giảm .
• Histamin
• Kallikrein: làm a-globulin chuyển thành kallidin (kinin) gây giãn mạch .

3.Lấy một phần ra khỏi máu các chất Prostaglandins E và F .

• Bradykinin .
• Adenin nucleotit (adenine nucleotide) .
• Acetylcholin .
• Serotonin (làm giảm lượng các chất vận mạch trong máu toàn thân) .
• Norepinephrin .

4.Hoạt hóa trong phổi

Làm angiotensin I biến đổi thành angio- tensin II, gây co mạch và tiết aldosteron .

5.Phổi còn có một hệ thống ly giải fibrin, làm tan các cục máu đông trong các mạch máu phổi .

6.Chức năng điều hòa toan-kiềm