dwutlenek węgla (CO2) jest głównym produktem odpadowym oddychania tlenowego. Zbyt dużo lub zbyt mało CO2 we krwi może prowadzić do poważnych konsekwencji. W tym artykule rozważy się transport CO2 we krwi, jego rolę w utrzymaniu pH krwi, a także co może się zdarzyć, gdy CO2 jest osłabiony.
dwutlenek węgla we krwi
ważne jest, aby podkreślić rolę CO2 we krwi., Główną rolą CO2 jest regulacja pH krwi – jest to o wiele ważniejsze niż transport CO2 do płuc w celu wydechu.
Rysunek 1 pokazuje, jak CO2 rozpuszcza się we krwi. Konwersja kwasu węglowego (H2CO3) do jonu wodorowo-wodorowęglanowego (H+ + HCO3 -) jest prawie natychmiastowa. Niewielka ilość rozpuszczonego CO2 powoduje niewielki wzrost jonów wodorowych, które są w stanie zmienić pH krwi. stosunek CO2 do HCO3-jest krytyczny i wyjaśnia, dlaczego tak się dzieje.
stosunek ten wynosi mniej więcej 1:20., Dlatego wzrost o 1 CO2 wymaga odpowiedniego wzrostu o 20 HCO3 – aby zapobiec zmianom pH krwi poprzez buforowanie wzrostu kwasowości. Jak opisano powyżej w reakcji tylko 1 HCO3-, jest generowany z każdego CO2, dlatego pH krwi stanie się bardziej kwaśne z powodu nadmiaru jonów wodorowych. Dlatego musi istnieć alternatywna metoda transportu, aby zapobiec ciężkiej kwasicy za każdym razem, gdy oddychamy i tworzymy CO2.
metody transportu
CO2 jest transportowany we krwi na 3 sposoby; jako wodorowęglan (HCO3-), jako związki karbamino i jako rozpuszczony CO2.,
związki Karbamino
około 30% wszystkich CO2 jest transportowane jako związki karbamino. W wysokich stężeniach dwutlenek węgla wiąże się bezpośrednio z aminokwasami i grupami aminowymi hemoglobiny, tworząc karbaminohaemoglobinę. Tworzenie karbamino jest najbardziej skuteczne na peryferiach, gdzie produkcja CO2 jest wysoka z powodu oddychania komórkowego.
efekt Haldanu przyczynia się również do powstawania związków karbamino. Oznacza to, że gdy stężenie O2 jest niższe (jak w aktywnych obwodach, gdzie O2 jest zużywany), zwiększa się nośność CO2 krwi., Dzieje się tak, ponieważ uwalnianie O2 z Hb sprzyja wiązaniu CO2.
tworzenie związków karbamino osiąga 2 cele:
- stabilizacja pH – CO2 nie jest w stanie opuścić komórki krwi, aby przyczynić się do zmian pH
- efekt Bohra – stabilizuje stan t hemoglobiny, promując uwalnianie O2 z innych podjednostek hemoglobiny do tkanek, które są najbardziej aktywne, przechodzą największe oddychanie i produkują najwięcej CO2
, gdy komórka krwi ponownie osiągnie obszary o wysokim stężeniu O2 (takie jak stężenie hemoglobiny w surowicy krwi). płuca), preferencyjnie wiąże ponownie O2., Stabilizuje to stan R, promując uwalnianie CO2 (efekt Haldane), umożliwiając pobranie i transportowanie większej ilości O2 we krwi.
jony HCO3
60% całego CO2 jest transportowane poprzez produkcję jonów HCO3 w krwinkach czerwonych. Jest to wyjaśnione na poniższym diagramie (Rysunek 2). CO2 dyfunduje do czerwonych krwinek i jest przekształcany do H+ I HCO3-przez enzym zwany anhydrazą węglanową. Ten HCO3-jest transportowany z powrotem do krwi za pomocą wymiennika chlorkowo-wodorowęglanowego (aka wymiennik anionowy / AE). HCO3 – może teraz działać jako bufor przeciwko wodorowi w osoczu krwi.,
h+ powstający w wyniku reakcji anhydrazy węglanowej w erytrocytach wiąże się z hemoglobiną, wytwarzając deoksyhemoglobinę. Przyczynia się to do efektu Bohra, ponieważ uwalnianie O2 z hemoglobiny jest promowane w tkankach aktywnych, w których stężenie H+ jest wyższe. Zapobiega również przedostawaniu się wodoru do krwi w celu obniżenia pH, stabilizując pH.
gdy krwinki czerwone docierają do płuc, tlen wiąże się z hemoglobiną i promuje stan R, umożliwiając uwalnianie jonów H+. Te jony wodorowe stają się wolne do reakcji z jonami wodorowęglanowymi w celu wytworzenia CO2 i H2O, gdzie CO2 jest wydychany., W ten sposób wysokie stężenia O2 zmniejszają nośność CO2 krwi, zgodnie z efektem Haldane.
rozpuszczony w osoczu
około 10% całego CO2 transportuje się rozpuszczony w osoczu. Ilość gazu rozpuszczonego w cieczy zależy od jej rozpuszczalności i ciśnienia cząstkowego gazu. CO2 jest bardzo rozpuszczalny w wodzie (23x bardziej rozpuszczalny niż O2), a ciśnienie cząstkowe CO2 wynosi ~40mmhg. Pomimo jego rozpuszczalności, tylko niewielka część całkowitego CO2 we krwi jest faktycznie transportowana rozpuszczona w osoczu.,
ciśnienie cząstkowe jest jednak wyższe na obrzeżach, gdzie tkanki wytwarzają CO2, i niższe w pęcherzykach płucnych, gdzie CO2 jest uwalniany. Pozwala to na rozpuszczenie większej ilości CO2 na obwodzie, podczas gdy jest on uwalniany do fazy gazowej w pęcherzykach płucnych, gdzie ciśnienie cząstkowe jest niższe.
znaczenie kliniczne – kwasica metaboliczna
kwasica występuje, gdy pH krwi spada poniżej 7,35 i można ją ogólnie podzielić na kwasicę metaboliczną i oddechową.
kwasica metaboliczna może wynikać z nadmiaru produkcji H+ lub zmniejszenia buforu HCO3., Stan taki jak cukrzycowa kwasica ketonowa może zwiększyć produkcję kwasu, podczas gdy zaburzenia samych nerek, takie jak w przewlekłej chorobie nerek może zmniejszyć produkcję HCO3.
w takich przypadkach układ oddechowy próbuje skompensować poprzez zwiększenie szybkości oddychania (hiperwentylacji). Pozwala to „zdmuchnąć” trochę CO2 zmniejszając kwasowość krwi. Jednak główna korekta musi być dokonana przez nerki, które mogą zarówno zwiększyć wydalanie wodoru w celu zmniejszenia kwasowości krwi, jak i zwiększyć wchłanianie reabsorbcyjne wodorowęglanów, aby umożliwić zwiększone buforowanie kwasowości krwi.,
objawy kwasicy obejmują szybki oddech( w celu uwolnienia CO2), dezorientację, zmęczenie i ból głowy. Ważne jest, aby go zidentyfikować, ponieważ można go pomylić z zatruciem.