mechanisme
Er zijn drie manieren waarop kooldioxide wordt getransporteerd in de bloedbaan van perifere weefsels en terug naar de longen: (1) Een opgelost gas, (2) als bicarbonaat, en (3) als carbaminohemoglobine gebonden aan hemoglobine (en andere eiwitten). Als kooldioxide verspreidt in de bloedbaan van perifere weefsels, ongeveer 10% van het blijft opgelost, hetzij in plasma of de extracellulaire vloeistof matrix van het bloed, tot een partiële druk van ongeveer 45 mmHg., Het grootste deel van het kooldioxide dat door de haarvaten en uiteindelijk in de rode bloedcellen verspreidt, combineert met water via een chemische reactie die door het enzym koolzuuranhydrase wordt gekatalyseerd, die koolzuur vormt. Koolzuur valt vrijwel onmiddellijk uiteen in een bicarbonaat-anion (HCO3-) en een proton. Bicarbonaat is dus het primaire middel waarmee kooldioxide door de bloedbaan wordt getransporteerd volgens de vergelijking CO2 + H2O –> H2CO3 –> H+ + HCO3-.,
aangezien koolstofdioxide nog steeds door weefsels wordt geproduceerd, wordt deze reactie in de periferie voortdurend naar voren gedreven, volgens het principe van Le Chatelier. Het door deze reactie gevormde proton wordt gebufferd door hemoglobine, terwijl het bicarbonaat-anion uit de rode bloedcel en in het serum verspreidt in ruil voor een chloride-anion door een speciale HCO3 -/Cl-transporter. Zo heeft veneus bloed zowel een hogere concentratie bicarbonaat als een lagere concentratie chloride dankzij deze zogenaamde chlorideverschuiving., In de longen keert dit proces om als zowel de HCO3 – / Cl-exchanger en koolzuuranhydrase enzym omgekeerde richtingen; dit resulteert in een instroom van bicarbonaat in rode bloedcellen, een efflux van chloride-ionen, en de vorming van eerst koolzuur en vervolgens kooldioxide. Het kooldioxide verspreidt zich uit de rode bloedcellen, door de capillaire wanden,en in de uitgeademde alveolaire ruimten., Ten slotte bindt de resterende 10% van het koolstofdioxide dat in de bloedbaan en vervolgens in de rode bloedcellen verspreidt, aan het amino-eindpunt van eiwitten, voornamelijk hemoglobine, om carbaminohemoglobine te vormen. Van belang, deze site is anders dan degene waaraan zuurstof bindt. Meerdere fysiologische fenomenen zorgen ervoor dat deze continue cyclus met maximale efficiëntie loopt.
zuurstofafgifte en koolstofdioxide-verwijdering zijn intrinsiek met elkaar verbonden door processen die worden beschreven door de Bohr-en Haldaneffecten., Hoewel hier niet gedetailleerd, het Bohr-effect stelt dat de toename van kooldioxide in het bloed in perifere weefsels veroorzaakt een juiste verschuiving in de zuurstof-hemoglobine dissociatie curve en, bijgevolg, verhoogde oxygenatie van de weefsels. Zodra het met kooldioxide verrijkte bloed de longen bereikt, zal echter ook het omgekeerde van deze reactie optreden. Aangezien de instroom van zuurstof de hemoglobineverzadiging verhoogt, zal het kooldioxide eerder loskomen en in de alveoli voor uitademing worden verspreid; dit wordt genoemd het Haldane effect.,
in het bijzonder beschrijft het Haldaneffect het verschil in koolstofdioxidetransportcapaciteit in zuurstofrijk bloed in vergelijking met gedeoxygeneerd bloed. Bij een consistente partiële druk van kooldioxide, het Haldaneffect stelt dat zuurstofrijk (arterieel) bloed minder kooldioxide zal dragen dan gedeoxygeneerd (veneus) bloed als gevolg van een combinatie van een verminderd vermogen van hemoglobine om de overtollige kooldioxide te bufferen evenals een verminderde capaciteit voor carbamino-vervoer. Als zuurstof bindt aan hemoglobine, wordt de hemoglobine zuurder, wat twee effecten heeft., Ten eerste vermindert het de bindingsaffiniteit van de hemoglobine voor kooldioxide, waardoor de kooldioxide meer kans om te scheiden van de hemoglobine en diffuus uit de rode bloedcellen in de alveolaire ruimte. Ten tweede, zure hemoglobine kan een proton vrijgeven dat zal combineren met bicarbonaat om koolzuur te vormen. Nogmaals, Le Chatelier ‘ s Principe drijft de volgende reactie vooruit als bloed door de alveoli gaat: h+ + HCO3- –> H2CO3 –> CO2 + H2O., Het hier geproduceerde koolstofdioxide verspreidt zich voortdurend in de longblaasjes en wordt uitgeademd, waardoor gunstige kinetiek voor de reactie wordt gewaarborgd. Het Haldaneffect verhoogt dus de hoeveelheid kooldioxide die binnen een bepaald tijdsbestek kan worden geëlimineerd. Grafisch wordt het Haldaneffect weergegeven door een rechterverschuiving die optreedt in de koolstofdioxide-dissociatiecurve (Zie grafiek).
in perifere weefsels, waar het zuurstofgehalte laag is, bindt kooldioxide aan hemoglobine om carbaminohemoglobine te vormen., Als het bloed terugkeert naar de longen en de gedeeltelijke druk van zuurstof toeneemt, verschuift de koolstofdioxide-dissociatiecurve naar rechts (gezien door de pijl die de ontlading van koolstofdioxide toont als de oxygenatie toeneemt), waardoor het totale koolstofdioxide-gehalte in de bloedbaan wordt verlaagd. Dus, hoewel de gedeeltelijke druk van kooldioxide alleen afneemt van 45 of 46 mmHg aan de veneuze kant tot 40 mmHg aan de arteriële kant, neemt de totale hoeveelheid kooldioxide in de bloedbaan met een veel groter percentage af.