What is the scheme of receptors in respiratory pathways?

Esquema de los Receptores de las Vías Respiratorias

Las vías respiratorias están inervadas por tres tipos principales de receptores vagales aferentes que difieren en su velocidad de conducción, localización anatómica y función: los receptores de adaptación lenta (SARs), los receptores de adaptación rápida (RARs), y las fibras C no mielinizadas. 1, 2

Clasificación Principal de Receptores

1. Receptores de Adaptación Lenta (SARs - Slowly Adapting Receptors)

Características estructurales y funcionales:

• Fibras mielinizadas con velocidad de conducción de 15-32 m/s, indicando respuesta rápida 2
• Localizados principalmente en vías aéreas intrapulmonares periféricas, asociados con alvéolos y bronquiolos 1
• Actividad basal de 10-40 impulsos/segundo 2
• Umbral mecánico bajo 2

Función fisiológica:

• Responden al estiramiento pulmonar sostenido durante la inspiración 1
• Median el reflejo de Hering-Breuer, que termina la inspiración cuando los pulmones están adecuadamente inflados 1, 2
• Producen respuesta parasimpática inhibitoria, retirando el impulso colinérgico y disminuyendo el tono del músculo liso 2

2. Receptores de Adaptación Rápida (RARs - Rapidly Adapting Receptors)

Características estructurales:

• Fibras mielinizadas con velocidad de conducción de 14-23 m/s 2
• Localizados principalmente en vías aéreas intrapulmonares, dentro o debajo del epitelio 1
• Actividad basal de 0-20 impulsos/segundo 2
• Umbral mecánico bajo 2

Función y estímulos:

• Responden a la fase dinámica de la inflación pulmonar, colapso pulmonar y deflación 1
• Activados por broncoespasmo y cambios en la compliance pulmonar dinámica 1
• Responden a múltiples irritantes y autacoides: metacolina, histamina, leucotrieno C4, sustancia P, neuroquinina A, 5-hidroxitriptamina, ATP y adenosina 1
• Median hiperventilación, broncoespasmo reflejo y secreción de moco vía vías parasimpáticas 2

Caveat importante: A pesar de su nombre, los RARs funcionan mejor como mecanorreceptores dinámicos de las vías aéreas, ya que su adaptación no es electrofisiológica sino mecánica 1

3. Receptores de Tos (Cough Receptors - Receptores de Widdicombe)

Características distintivas:

• Fibras mielinizadas con velocidad de conducción de aproximadamente 5 m/s, más lenta que RARs pero más rápida que fibras C 1
• Localizados exclusivamente en vías aéreas extrapulmonares: laringe, tráquea y bronquios principales 1
• Cuerpos celulares ubicados en ganglio nodoso 1

Localización anatómica específica:

• Terminaciones confinadas al espacio entre las capas de músculo liso y células epiteliales 1
• Arborizaciones dendríticas complejas dispuestas a lo largo del eje circunferencial de las vías aéreas 1
• Adheridos a componentes de la matriz extracelular que comprende la membrana basal 1

Perfil de respuesta único:

• Activados por estímulos mecánicos puntuales, ácido, agua y 4-aminopiridina 1
• Completamente insensibles a capsaicina, bradicinina, solución salina hipertónica 1
• No expresan TRPV1 (receptor de capsaicina) ni TRPA1 1
• Totalmente no responsivos a espasmos y autacoides que contraen músculo liso: metacolina, histamina, leucotrieno C4, sustancia P, neuroquinina A, 5-HT, ATP, adenosina 1
• No responden a cambios de presión luminal, incluso excediendo -100 a +100 cm H2O 1

Mecanismo regulatorio único:

• Expresan una isoenzima de la bomba de sodio (Na+-K+-ATPase) que contiene la subunidad α3, no presente en fibras C 1
• Esta alta actividad de la bomba de sodio regula su excitabilidad 1
• No sintetizan neuropéptidos en condiciones normales; usan glutamato como neurotransmisor primario 1

4. Fibras C (C-Fibers)

Características estructurales:

• Fibras no mielinizadas con velocidad de conducción de 0.8-1.5 m/s, indicando respuesta lenta 1, 2
• Cuerpos celulares localizados en ganglio yugular 1
• Actividad basal de 0.3-1.5 impulsos/segundo 2
• Umbral mecánico alto 2

Perfil molecular:

• Expresan receptores TRPV1 (receptor de capsaicina) y TRPA1 1
• Sintetizan neuropéptidos: sustancia P, neuroquinina A y péptido relacionado con el gen de calcitonina 1
• Responden a capsaicina, bradicinina y otros irritantes químicos 1

Función:

• Median quimiorreflejo: apnea (seguida de respiración rápida y superficial), bradicardia e hipotensión 2
• Producen respuesta parasimpática excitatoria 2
• Liberan neuropéptidos desde terminaciones periféricas vía reflejo axónico, causando inflamación neurogénica 1

Interacción compleja con tos: Las fibras C tienen un papel dual en la tos. Pueden activar tos en ciertas condiciones, pero sus conexiones centrales también inhiben la tos 1. La desensibilización con capsaicina previene respuestas de tos en animales, y los antagonistas de receptores de neuroquininas inhiben estas respuestas 1.

5. Receptores J (J Receptors - Receptores Yuxtacapilares)

Características anatómicas:

• Terminaciones nerviosas aferentes vagales no mielinizadas con velocidades de conducción lentas 3
• Localizados en tejidos intersticiales inmediatamente adyacentes a capilares pulmonares 3
• Quiescentes durante respiración normal y relativamente no responsivos a inflación pulmonar 3

Estímulos y función:

• Activados por aumento de presión capilar pulmonar que lleva a elevación de presión o volumen intersticial 3
• Umbral de activación bajo; estimulados por pequeños aumentos en presión capilar pulmonar 3
• Producen respiración rápida y superficial como respuesta refleja primaria, contribuyendo a disnea en congestión pulmonar 3
• No están involucrados en iniciación de tos 3

Tabla Comparativa de Propiedades

Propiedad	SARs	RARs	Receptores de Tos	Fibras C	Receptores J
Velocidad de conducción	15-32 m/s	14-23 m/s	~5 m/s	0.8-1.5 m/s	Lenta
Mielinización	Sí	Sí	Sí	No	No
Localización	Intrapulmonar periférica	Intrapulmonar	Extrapulmonar	Difusa	Intersticio yuxtacapilar
Respuesta a capsaicina	No	No	No	Sí	No (directa)
Síntesis de neuropéptidos	No	No	No	Sí	Variable
Ganglio de origen	Nodoso	Nodoso	Nodoso	Yugular	Nodoso
Respuesta a broncoespasmo	Sí	Sí	No	Variable	No

1, 2, 3

Consideraciones Clínicas Importantes

Diferencias entre especies:

• Existen diferencias significativas entre especies en la prominencia de reflejos axonales mediados por fibras C 2
• Los reflejos axonales son poco probables en humanos debido a la escasez de nervios sensoriales que contienen neuropéptidos en la mucosa respiratoria humana 2

Efecto de anestesia general:

• La anestesia general tiene influencia profunda sobre el reflejo de tos 2
• Puede interrumpir selectivamente la capacidad de las fibras C para evocar tos sin afectar la tos inducida por estimulación de mecanorreceptores 2

Sinergia entre tipos de fibras:

• Diferentes tipos de fibras pueden actuar sinérgicamente 2
• Los RARs pueden requerir cambios en su patrón de activación o reclutamiento de subconjuntos específicos para inducir tos 2

Implicaciones farmacológicas:

• Los receptores muscarínicos M3 en músculo liso de vías aéreas median broncoconstricción cuando son activados por acetilcolina 4, 5
• Los receptores muscarínicos M2 en nervios parasimpáticos inhiben la liberación de acetilcolina 5
• Los receptores beta2-adrenérgicos en músculo liso de vías aéreas median broncodilatación 4, 5