Mechanism
Hay tres medios por los cuales el dióxido de carbono se transporta en el torrente sanguíneo desde los tejidos periféricos y de regreso a los pulmones: (1) un gas disuelto, (2) como bicarbonato, y (3) como carbaminohemoglobina unida a la hemoglobina (y otras proteínas). A medida que el dióxido de carbono se difunde en el torrente sanguíneo desde los tejidos periféricos, aproximadamente el 10% de él permanece disuelto en el plasma o en la matriz de fluido extracelular de la sangre, a una presión parcial de aproximadamente 45 mmHg., La mayor parte del dióxido de carbono que se difunde a través de los capilares y, en última instancia, en los glóbulos rojos se combina con el agua a través de una reacción química catalizada por la enzima anhidrasa carbónica cataliza, formando ácido carbónico. El ácido carbónico casi inmediatamente se disocia en un anión bicarbonato (HCO3 -) y un protón. Por lo tanto, el bicarbonato es el medio principal por el cual el dióxido de carbono se transporta a través del torrente sanguíneo de acuerdo con la ecuación CO2 + H2O
a medida que el dióxido de carbono continúa siendo producido por los tejidos, esta reacción se impulsa continuamente hacia adelante en la periferia, de acuerdo con el principio de Le Chatelier. El protón formado por esta reacción es amortiguado por la hemoglobina, mientras que el anión bicarbonato se difunde fuera de los glóbulos rojos y en el suero a cambio de un anión cloruro a través de un transportador especial de HCO3/Cl. Por lo tanto, la sangre venosa tiene una mayor concentración de bicarbonato y una menor concentración de cloruro gracias a este llamado desplazamiento de cloruro., En los pulmones, este proceso se invierte a medida que tanto el intercambiador HCO3-/Cl como la enzima anhidrasa carbónica invierten las direcciones; esto resulta en una afluencia de bicarbonato a los glóbulos rojos, un flujo de iones cloruro y la generación de primero ácido carbónico y luego dióxido de carbono. El dióxido de carbono se difunde fuera de los glóbulos rojos, a través de las paredes capilares, y en los espacios alveolares F exhalado., Finalmente, el 10% restante del dióxido de carbono que se difunde en el torrente sanguíneo y, posteriormente, en los glóbulos rojos, se une al terminal amino de las proteínas, predominantemente la hemoglobina, para formar carbaminohemoglobina. Cabe destacar que este sitio es diferente del sitio al que se une el oxígeno. Múltiples fenómenos fisiológicos aseguran que este ciclo continuo funcione con la máxima eficiencia.
El suministro de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono se vinculan intrínsecamente entre sí a través de procesos descritos por los efectos Bohr y Haldane., Aunque no se detalla aquí, el efecto Bohr afirma que el aumento de dióxido de carbono en la sangre en los tejidos periféricos causa un cambio correcto en la curva de disociación oxígeno-hemoglobina y, en consecuencia, aumenta la oxigenación de los tejidos. Sin embargo, una vez que la sangre enriquecida con dióxido de carbono llega a los pulmones, también ocurrirá lo contrario de esta reacción. Como la afluencia de oxígeno aumenta la saturación de hemoglobina, el dióxido de carbono es más probable que se desprendan y se difunde en los alvéolos de la exhalación; esto se llama el efecto Haldane.,
específicamente, el efecto Haldane describe la diferencia en la capacidad de carga de dióxido de carbono en la sangre oxigenada en comparación con la sangre desoxigenada. A una presión parcial constante de dióxido de carbono, el efecto Haldano establece que la sangre oxigenada (arterial) llevará menos dióxido de carbono que la sangre desoxigenada (venosa) debido a una combinación de una capacidad deteriorada de la hemoglobina para amortiguar el exceso de dióxido de carbono, así como una capacidad disminuida para el transporte de carbamino. A medida que el oxígeno se une a la hemoglobina, la hemoglobina se vuelve más ácida, lo que tiene dos efectos., Primero, reduce la afinidad obligatoria de la hemoglobina para el dióxido de carbono, haciendo el dióxido de carbono más probable disociar de la hemoglobina y difundir fuera del glóbulo rojo en el espacio alveolar. En segundo lugar, la hemoglobina ácida puede liberar un protón que se combinará con bicarbonato para formar ácido carbónico. Una vez más, el principio de Le Chatelier impulsa la siguiente reacción a medida que la sangre pasa a través de los alvéolos: H+ + HCO3 –
en los tejidos periféricos, donde el contenido de oxígeno es bajo, el dióxido de carbono se une a la hemoglobina para formar carbaminohemoglobina., A medida que la sangre regresa a los pulmones y la presión parcial de oxígeno aumenta, la curva de disociación de dióxido de carbono cambia a la derecha (vista por la flecha que muestra la descarga de dióxido de carbono a medida que aumenta la oxigenación), disminuyendo el contenido total de dióxido de carbono en el torrente sanguíneo. Así, aunque la presión parcial de dióxido de carbono solo disminuye de 45 o 46 mmHg en el lado venoso a 40 mmHg en el lado arterial, la cantidad total de dióxido de carbono en el torrente sanguíneo disminuye en un porcentaje mucho mayor.