karbondioksid (CO2) er den viktigste avfall produkt av aerob respirasjon. For mye eller for lite CO2 i blodet kan føre til alvorlige konsekvenser. Denne artikkelen vil vurdere CO2-transport i blodet, dets rolle i å opprettholde blod pH og også hva som kan skje når CO2 er svekket.
Karbondioksid i Blodet
Det er viktig å understreke den rollen CO2 i blodet., Den viktigste rollen av CO2 er å regulere pH i blod – dette er mye mer viktig at transport av CO2 til lungene for utpust.
Figur 1 viser hvordan CO2 løser seg opp i blodet. Konvertering av syre, karbonsyre (H2CO3) til hydrogen og bicarbonate ion (H+ + HCO3-) er nesten momentant. En liten mengde oppløst CO2 gir en liten økning i hydrogen ioner som er i stand til å endre blodets pH. Andelen av CO2 til HCO3 – er kritisk og forklarer hvorfor dette skjer.
Dette forholdet er omtrent 1:20., Derfor er en økning på 1 CO2 krever en tilsvarende økning på 20 HCO3 – for å hindre endringer i blodets pH ved bufring økningen i surhet. Som beskrevet i reaksjonen ovenfor bare 1 HCO3-, genereres fra hver CO2-derfor blodet pH vil bli surere på grunn av det overskytende hydrogen ioner. Det må derfor være en alternativ metode for transport for å hindre alvorlig acidose hver gang vi respire og skape CO2.
Metoder for Transport
CO2 transporteres i blodet på 3 ulike måter; som en hydrogen karbonat (HCO3-), som carbamino forbindelser og som oppløst CO2.,
Carbamino Forbindelser
Om lag 30% av alle CO2 transporteres som carbamino forbindelser. Ved høye konsentrasjoner av karbondioksid direkte binder seg til aminosyrer og amin grupper av hemoglobin å skape carbaminohaemoglobin. Carbamino dannelse er mest effektive i periferien der CO2-produksjon er høy på grunn av cellular respirasjon.
Haldane effekten bidrar også til dannelsen av carbamino forbindelser. Det er, hvor O2-konsentrasjonen er lavere (som i den aktive periferier hvor O2 blir konsumert) CO2 bæreevne blodet er økt., Dette er fordi utgivelsen av O2 fra Hb fremmer binding av CO2.
Dannelse av carbamino forbindelser oppnår 2 mål:
- for å Stabilisere pH – CO2 er i stand til å forlate blodlegemer til å bidra til endringer i pH
- Bohr effekt – det stabiliserer T tilstand av hemoglobin, å fremme utgivelsen av O2 fra andre underenhetene av hemoglobin i vev som er mest aktive, gjennomgår de mest åndedrett og produserer mest CO2
Når blod celle når områder med høy O2 konsentrasjoner igjen (for eksempel lungene), er det fortrinnsvis O2 binder seg igjen., Dette stabiliserer R state, fremme utslipp av CO2 (Haldane effekt) slik at mer O2 å bli plukket opp og transporteres i blodet.
HCO3 – ioner
60% av alle CO2 transporteres gjennom produksjon av HCO3 – ioner i røde blodceller. Dette er forklart i figuren nedenfor (Figur 2). CO2 diffunderer inn i de røde blodcellene, og er konvertert til H+ og HCO3 – av et enzym som kalles karbonsyre anhydrase. Dette HCO3 – er fraktet tilbake inn i blodet via en klorid-bikarbonat varmeveksler (aka anion varmeveksler/AE). Den HCO3 – nå kan fungere som en buffer mot eventuelle hydrogen i blodet plasma.,
H+ opprettet av karbonsyre anhydrase reaksjon i de røde blodlegemer binder seg til hemoglobin å produsere deoxyhaemoglobin. Dette bidrar til Bohr effekt som O2 utslipp fra hemoglobin er fremmet i aktiv vev der H+ – konsentrasjonen er høyere. Det hindrer også at hydrogen inn i blodet, til å senke pH, å stabilisere pH-verdien.
Når den røde blodceller nå lungene, oksygen binder seg til hemoglobin og fremmer R staten, slik at utgivelsen av H+ – ioner. Disse hydrogen ioner blir fri til å reagere med bicarbonate ioner til å produsere CO2 og H2O, der CO2 blir pustet ut., Dermed høy O2 konsentrasjoner redusere CO2-bæreevne av blod, i samsvar med Haldane effekt.
Oppløst i Plasma
Om lag 10% av alle CO2 transporteres oppløst i plasma. Mengden av gass oppløst i væske er avhengig av løselighet og partialtrykket av gass. CO2 er svært løselig i vann (23 x mer løselig enn O2) og partialtrykket inspirert av CO2 er ~40mmHg. Til tross for sin løselighet bare en liten del av det totale CO2 i blodet er faktisk transporteres oppløst i plasma.,
partialtrykket, er imidlertid høyere i periferien hvor vev produserer CO2 og lavere i alveolene hvor CO2 blir frigitt. Dette gir mer CO2 oppløst i periferien, mens det er sluppet ut i gassfasen med alveolene der delvis presset er lavere.
Klinisk Relevans – Metabolsk Acidose
Acidose oppstår når pH i blodet faller under 7.35 og kan grovt deles inn i metabolsk og respiratorisk acidose.
Metabolsk acidose kan skyldes et overskudd av H+ produksjon eller en reduksjon i HCO3 – buffer., Tilstand som diabetisk ketoacidose kan øke syre produksjon, mens en forstyrrelse av nyrer seg selv-som i kronisk nyresykdom kan redusere HCO3 – produksjon.
I slike tilfeller, luftveiene forsøker å kompensere ved å øke åndedrett pris (hyperventilating). Dette gjør det mulig å «blåse ut» noen av CO2 for å redusere surheten i blodet. Men, det viktigste korreksjon må gjøres via nyrene, noe som kan både øke hydrogen utskillelse å redusere surheten i blodet og øke bicarbonate reabsorpsjon å tillate økt buffering (jobbufring) av blod surhet.,
Symptomene på acidose inkluderer rask pust (for å blåse av CO2), forvirring, tretthet og hodepine. Det er viktig å identifisere det som det kan være feil for rus.