Vận chuyển Carbon Dioxide

Vận chuyển carbon dioxide mô tả cách carbon dioxide được tạo ra bởi các mô trao đổi chất được vận chuyển trong máu đến phổi để loại bỏ. Không giống như oxy, carbon dioxide được vận chuyển dưới ba dạng có thể chuyển đổi lẫn nhau, và phần lớn được vận chuyển dưới dạng bicarbonate được tạo ra bởi enzyme carbonic anhydrase.

Definition

Vận chuyển carbon dioxide là sự vận chuyển carbon dioxide được tạo ra trong quá trình trao đổi chất trong máu dưới dạng khí hòa tan, dưới dạng bicarbonate và dưới dạng các hợp chất carbamino, được đưa từ các mô đến phổi để bài tiết.

Scope

Chủ đề này bao gồm ba dạng vận chuyển carbon dioxide — hòa tan, bicarbonate và carbamino — vai trò của carbonic anhydrase và sự dịch chuyển chloride, hiệu ứng Haldane, và mối quan hệ gần như tuyến tính giữa hàm lượng carbon dioxide trong máu và áp suất riêng phần. Đây là sinh lý học tham khảo và không cung cấp hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Carbon dioxide được vận chuyển trong máu dưới những dạng nào, và dạng nào chiếm ưu thế?
• Carbonic anhydrase tạo điều kiện hình thành bicarbonate như thế nào, và sự dịch chuyển chloride là gì?
• Hiệu ứng Haldane là gì và nó hỗ trợ việc tải và giải phóng carbon dioxide như thế nào?
• Tại sao mối quan hệ hàm lượng-áp suất của carbon dioxide tuyến tính hơn so với oxy?

Key concepts

• Carbon dioxide hòa tan
• Bicarbonate là dạng vận chuyển chủ yếu
• Các hợp chất Carbamino (carbon dioxide liên kết với hemoglobin)
• Carbonic anhydrase
• Sự dịch chuyển Chloride (Hamburger)
• Hiệu ứng Haldane

Key theories

Vận chuyển carbon dioxide ba dạng với carbonic anhydrase

Carbon dioxide được vận chuyển dưới dạng khí hòa tan, bicarbonate và các hợp chất carbamino; carbonic anhydrase trong hồng cầu nhanh chóng hydrat hóa carbon dioxide thành bicarbonate, chất này trao đổi với chloride huyết tương (sự dịch chuyển chloride), làm cho bicarbonate trở thành dạng vận chuyển chủ yếu.

Mechanisms

Carbon dioxide khuếch tán từ các mô vào máu, nơi một phần nhỏ vẫn hòa tan và một số liên kết trực tiếp với hemoglobin và các protein khác dưới dạng các hợp chất carbamino. Phần lớn nhất đi vào hồng cầu, nơi carbonic anhydrase nhanh chóng hydrat hóa nó thành axit carbonic, axit này phân ly thành các ion hydro (được đệm bởi hemoglobin) và bicarbonate; bicarbonate sau đó di chuyển vào huyết tương để đổi lấy chloride, đây là sự dịch chuyển chloride. Hemoglobin đã khử oxy liên kết carbon dioxide và các ion hydro dễ dàng hơn, do đó việc loại bỏ oxy trong các mô làm tăng khả năng tải carbon dioxide và quá trình oxy hóa trong phổi thúc đẩy giải phóng nó — hiệu ứng Haldane. Bởi vì các kho dự trữ hóa học này lớn và gần như tỷ lệ thuận trong phạm vi sinh lý, hàm lượng carbon dioxide trong máu thay đổi tuyến tính hơn với áp suất riêng phần so với hàm lượng oxy.

Clinical relevance

Vận chuyển carbon dioxide liên kết sinh lý hô hấp với cân bằng axit-bazơ, vì hệ đệm bicarbonate là trung tâm của pH máu; việc hiểu rõ nó là cơ sở để giải thích các khí trong máu. Mục này là sinh lý học tham khảo và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Các cơ chế là sinh lý học đã được thiết lập rõ ràng, được tóm tắt trong một đánh giá toàn diện đã được bình duyệt về vận chuyển carbon dioxide và carbonic anhydrase và trong các sách giáo khoa tiêu chuẩn. Chủ đề này là sinh lý học mô tả hơn là thực hành dựa trên hướng dẫn.

History

Sự tương tác giữa quá trình oxy hóa và vận chuyển carbon dioxide đã được Haldane mô tả vào đầu thế kỷ XX, và sự dịch chuyển chloride đi kèm với sự di chuyển của bicarbonate được đặt theo tên công trình của Hamburger cùng thời. Các đánh giá sinh lý học sau này đã củng cố vai trò định lượng của carbonic anhydrase và ba dạng vận chuyển.

Key figures

• John Scott Haldane
• Hartog Jakob Hamburger
• Gerolf Gros
• John B. West

Seminal works

• geers-gros-2000

Frequently asked questions

Dạng nào vận chuyển phần lớn carbon dioxide trong máu?

Phần lớn carbon dioxide được vận chuyển dưới dạng bicarbonate, được hình thành khi carbonic anhydrase trong hồng cầu hydrat hóa carbon dioxide; một lượng nhỏ hơn được vận chuyển dưới dạng các hợp chất carbamino liên kết với hemoglobin và dưới dạng khí hòa tan.

Hiệu ứng Haldane là gì?

Đó là khả năng tăng cường của hemoglobin đã khử oxy để vận chuyển carbon dioxide, do đó việc giải phóng oxy trong các mô thúc đẩy sự hấp thụ carbon dioxide và việc hấp thụ oxy trong phổi thúc đẩy sự giải phóng carbon dioxide.