kooldioxide (CO2) is het belangrijkste afvalproduct van aërobe ademhaling. Te veel of te weinig CO2 in het bloed kan ernstige gevolgen hebben. In dit artikel wordt gekeken naar CO2-transport in het bloed, de rol ervan bij het handhaven van de pH van het bloed en ook wat er kan gebeuren wanneer CO2 wordt aangetast.
kooldioxide in het bloed
Het is belangrijk om de rol van CO2 in het bloed te benadrukken., De belangrijkste rol van CO2 is het reguleren van de pH van het bloed – dit is veel belangrijker dan het transporteren van CO2 naar de longen voor uitademing.
figuur 1 laat zien hoe CO2 oplost in het bloed. De omzetting van koolzuur (H2CO3) in een waterstof-en bicarbonaation (H+ + HCO3 -) gebeurt vrijwel onmiddellijk. Een kleine hoeveelheid opgeloste CO2 veroorzaakt een kleine stijging van waterstofionen die de pH van het bloed kunnen veranderen. het aandeel van CO2 tot HCO3 – is van cruciaal belang en verklaart waarom dit gebeurt.
deze verhouding is ruwweg 1: 20., Daarom vereist een stijging van 1 CO2 een overeenkomstige stijging van 20 HCO3 – om veranderingen in de pH van het bloed te voorkomen door de toename van de zuurgraad te bufferen. Zoals beschreven in de reactie hierboven wordt uit elke CO2 slechts 1 HCO3-gegenereerd waardoor de pH van het bloed zuurder wordt door de overtollige waterstofionen. Er moet daarom een alternatieve transportmethode zijn om ernstige acidose te voorkomen bij elke ademhaling en CO2 te creëren.
transportmethoden
CO2 wordt in het bloed op 3 manieren getransporteerd: als waterstofcarbonaat (HCO3 -), als carbamino-verbindingen en als opgelost CO2.,
Carbamino-verbindingen
ongeveer 30% van alle CO2 wordt als carbamino-verbindingen getransporteerd. Bij hoge concentraties bindt kooldioxide direct aan aminozuren en de aminegroepen van hemoglobine om carbaminohaemoglobine te creëren. Carbamino-vorming is het meest effectief in de periferie waar de CO2-productie hoog is als gevolg van cellulaire ademhaling.
Het Haldaneffect draagt ook bij tot de vorming van carbamino-verbindingen. Dat wil zeggen, waar de O2 concentratie lager is (zoals in de actieve randgebieden waar O2 wordt geconsumeerd) wordt de CO2 draagkracht van het bloed verhoogd., Dit komt omdat het vrijkomen van O2 uit Hb de binding van CO2 bevordert.
vorming van carbamino – verbindingen bereikt 2 Doelen:
- stabilisering van de pH – CO2 kan de bloedcel niet verlaten om bij te dragen tot veranderingen in de pH
- Bohr-effect-het stabiliseert de T-toestand van hemoglobine, waardoor de afgifte van O2 uit de andere subeenheden van hemoglobine in de meest actieve weefsels wordt bevorderd, waarbij de meeste ademhaling plaatsvindt en de meeste CO2
wordt geproduceerd wanneer de bloedcel opnieuw gebieden met hoge O2-concentraties bereikt (zoals de longen), bindt het bij voorkeur opnieuw O2., Dit stabiliseert de R-toestand en bevordert de afgifte van CO2 (Haldane effect) waardoor meer O2 kan worden opgenomen en getransporteerd in het bloed.
HCO3 – ionen
60% van alle CO2 wordt getransporteerd door de productie van HCO3 – ionen in de rode bloedcellen. Dit wordt uitgelegd in het onderstaande diagram (Figuur 2). CO2 verspreidt zich in de rode bloedcellen en wordt omgezet in H+ en HCO3-door een enzym genaamd koolzuuranhydrase. Deze HCO3-wordt terug in het bloed getransporteerd via een chloride-bicarbonaatwisselaar (aka anion exchanger/AE). De HCO3-kan nu fungeren als buffer tegen elke waterstof in het bloedplasma.,
De H+ die ontstaat door de koolzuuranhydrasereactie in de rode bloedcel bindt zich aan hemoglobine om deoxyhemoglobine te produceren. Dit draagt bij aan het Bohr-effect aangezien de afgifte van O2 uit hemoglobine wordt bevorderd in actieve weefsels waar de H+ – concentratie hoger is.
wanneer de rode bloedcellen de longen bereiken, bindt zuurstof zich aan het hemoglobine en bevordert het de R-toestand, waardoor H+ – ionen vrijkomen. Deze waterstofionen worden vrij om met bicarbonaationen te reageren om CO2 en H2O te produceren, waar het CO2 wordt uitgeademd., Zo verminderen de hoge O2-concentraties de CO2-draagkracht van het bloed, in overeenstemming met het Haldaneffect.
opgelost in Plasma
ongeveer 10% van alle CO2 wordt opgelost in plasma getransporteerd. De hoeveelheid gas opgelost in een vloeistof hangt af van de oplosbaarheid en de partiële druk van het gas. CO2 is zeer oplosbaar in water (23x beter oplosbaar dan O2) en de gedeeltelijke druk van geïnspireerd CO2 is ~40mmHg. Ondanks zijn oplosbaarheid wordt slechts een minderheid van de totale CO2 in bloed daadwerkelijk in plasma getransporteerd.,
de partiële druk is echter hoger in de periferie waar weefsels CO2 produceren en lager in de longblaasjes waar CO2 vrijkomt. Hierdoor kan meer CO2 worden opgelost in de periferie, terwijl het wordt afgegeven in de gasfase bij de alveoli waar de partiële druk lager is.
klinische relevantie-metabole acidose
acidose treedt op wanneer de pH van het bloed daalt tot onder 7,35 en kan globaal worden geclassificeerd in metabole en respiratoire acidose.
metabole acidose kan het gevolg zijn van een overmatige productie van H+ of een afname van de HCO3 – buffer., De voorwaarde zoals diabetische ketoacidose kan zuurproductie verhogen, terwijl een wanorde van de nieren zelf zoals in chronische nierziekte HCO3 – productie kan verminderen.
in dergelijke gevallen probeert het ademhalingssysteem te compenseren door de ademhalingssnelheid te verhogen (hyperventileren). Hierdoor kan men wat CO2″ afblazen ” waardoor de zuurgraad van het bloed afneemt. De belangrijkste correctie moet echter worden uitgevoerd door de nieren, die zowel de waterstofexcretie kunnen verhogen om de zuurgraad van het bloed te verminderen als de reabsorptie van bicarbonaat kunnen verhogen om een verhoogde buffering van de zuurgraad van het bloed mogelijk te maken.,
symptomen van acidose zijn onder andere een snelle ademhaling (om CO2 af te blazen), verwardheid, vermoeidheid en hoofdpijn. Het is belangrijk om het te identificeren omdat het kan worden verward met intoxicatie.