L’anidride carbonica (CO2) è il principale prodotto di scarto della respirazione aerobica. Troppa o troppo poca CO2 nel sangue può portare a gravi conseguenze. Questo articolo prenderà in considerazione il trasporto di CO2 nel sangue, il suo ruolo nel mantenere il pH del sangue e anche ciò che può accadere quando la CO2 è compromessa.
Anidride carbonica nel sangue
È importante evidenziare il ruolo della CO2 nel sangue., Il ruolo principale della CO2 è quello di regolare il pH del sangue – questo è molto più importante che il trasporto di CO2 ai polmoni per l’espirazione.
La figura 1 mostra come la CO2 si dissolve nel sangue. La conversione dell’acido carbonico (H2CO3) in uno hydrogen idrogeno e bicarbonato (H+ + HCO3-) è quasi istantanea. Una piccola quantità di CO2 disciolta produce un piccolo aumento di ioni idrogeno che è in grado di alterare il pH del sangue. La proporzione di CO2 a HCO3 – è fondamentale e spiega perché questo si verifica.
Questo rapporto è approssimativamente 1:20., Pertanto un aumento di 1 CO2 richiede un corrispondente aumento di 20 HCO3-per prevenire alterazioni del pH del sangue tamponando l’aumento di acidità. Come dettagliato nella reazione sopra solo 1 HCO3 -, viene generato da ogni CO2 quindi il pH del sangue diventerà più acido a causa degli ioni idrogeno in eccesso. Ci deve quindi essere un metodo alternativo di trasporto per prevenire l’acidosi grave ogni volta che respiriamo e creiamo CO2.
Metodi di trasporto
La CO2 viene trasportata nel sangue in 3 modi; come idrogeno carbonato (HCO3 -), come composti carbammino e come CO2 disciolto.,
Composti di carbammino
Circa il 30% di tutta la CO2 viene trasportato sotto forma di composti di carbammino. Ad alte concentrazioni l’anidride carbonica si lega direttamente agli amminoacidi e ai gruppi amminici dell’emoglobina per creare la carbaminoaemoglobina. La formazione di carbamino è più efficace alla periferia dove la produzione di CO2 è elevata a causa della respirazione cellulare.
L’effetto Haldane contribuisce anche alla formazione di composti carbammino. Cioè, dove la concentrazione di O2 è più bassa (come nelle periferie attive dove viene consumato O2) la capacità di carico di CO2 del sangue è aumentata., Questo perché il rilascio di O2 da Hb promuove il legame di CO2.
la Formazione di carbamino composti realizza 2 gol:
- Stabilizzare il pH – CO2 è in grado di lasciare le cellule del sangue per contribuire a modificare il pH
- effetto Bohr – stabilizza la T stato di emoglobina, promuovendo il rilascio di O2 dall’altra subunità dell’emoglobina nei tessuti che sono più attivi, fase di più la respirazione e la produzione di CO2
Quando le cellule del sangue raggiunge le zone di alte concentrazioni di O2 di nuovo (come i polmoni), si lega preferenzialmente O2 di nuovo., Ciò stabilizza lo stato R, promuovendo il rilascio di CO2 (effetto Haldane) permettendo a più O2 di essere prelevato e trasportato nel sangue.
Ioni HCO3
Il 60% di tutta la CO2 viene trasportato attraverso la produzione di ioni HCO3 nei globuli rossi. Questo è spiegato nel diagramma seguente (Figura 2). La CO2 si diffonde nei globuli rossi e viene convertita in H + e HCO3-da un enzima chiamato anidrasi carbonica. Questo HCO3 – viene trasportato nel sangue attraverso uno scambiatore di cloruro-bicarbonato (aka anione scambiatore/AE). Il HCO3-può ora agire come un tampone contro qualsiasi idrogeno nel plasma sanguigno.,
L ‘H+ creato dalla reazione dell’ anidrasi carbonica nei globuli rossi si lega all ‘ emoglobina per produrre deossiemoglobina. Ciò contribuisce all’effetto Bohr poiché il rilascio di O2 dall’emoglobina è promosso nei tessuti attivi dove la concentrazione di H+ è più alta. Inoltre impedisce all’idrogeno di entrare nel sangue per abbassare il pH, stabilizzando il pH.
Quando i globuli rossi raggiungono i polmoni, l’ossigeno si lega all’emoglobina e promuove lo stato R, consentendo il rilascio di ioni H+. Questi ioni idrogeno diventano liberi di reagire con ioni bicarbonato per produrre CO2 e H2O, dove la CO2 viene espirata., Pertanto le alte concentrazioni di O2 riducono la capacità di carico di CO2 del sangue, in accordo con l’effetto Haldane.
Disciolto nel plasma
Circa il 10% di tutta la CO2 viene trasportato disciolto nel plasma. La quantità di gas disciolto in un liquido dipende dalla sua solubilità e dalla pressione parziale del gas. CO2 è molto solubile in acqua (23x più solubile di O2) e la pressione parziale di CO2 ispirato è ~40mmHg. Nonostante la sua solubilità, solo una minoranza della CO2 totale nel sangue viene effettivamente trasportata disciolta nel plasma.,
La pressione parziale, tuttavia, è più alta nella periferia dove i tessuti producono CO2 e più bassa negli alveoli dove la CO2 viene rilasciata. Ciò consente di dissolvere più CO2 nella periferia mentre viene rilasciata nella fase gassosa negli alveoli dove le pressioni parziali sono inferiori.
Rilevanza clinica – Acidosi metabolica
L’acidosi si verifica quando il pH del sangue scende al di sotto di 7,35 e può essere ampiamente classificata in acidosi metabolica e respiratoria.
L’acidosi metabolica può derivare da un eccesso di produzione di H+ o da una riduzione del tampone HCO3., Condizione come chetoacidosi diabetica può aumentare la produzione di acido, mentre un disturbo dei reni stessi come nella malattia renale cronica può ridurre la produzione di HCO3.
In questi casi, il sistema respiratorio tenta di compensare aumentando la frequenza respiratoria (iperventilazione). Ciò consente di” soffiare via “un po’ di CO2 riducendo l’acidità del sangue. Tuttavia, la correzione principale deve essere eseguita dai reni che possono aumentare l’escrezione di idrogeno per ridurre l’acidità del sangue e aumentare il riassorbimento del bicarbonato per consentire un aumento del tampone dell’acidità del sangue.,
I sintomi dell’acidosi includono respirazione rapida (per soffiare via CO2), confusione, affaticamento e mal di testa. È importante identificarlo in quanto può essere scambiato per intossicazione.