Questo capitolo è più rilevante per la Sezione F8(ii) del programma primario CICM 2017, che prevede che i candidati all’esame siano in grado di “descrivere il trasporto di anidride carbonica nel sangue incluso l’effetto Haldane e lo spostamento del cloruro”., Il collegio di ispettori amore questo argomento, e ha più volte nella Prima Parte documenti:
- Domanda 1 la prima carta del 2020
- Domanda 5 dalla seconda carta del 2018
- Domanda 13 dalla prima carta del 2015
- Domanda 1 dalla seconda carta del 2012
- Domanda 6 dalla prima carta del 2012
Del collegio esaminatore commenti per queste domande nessuno è più utile di commenti per la Domanda 13 dalla prima carta del 2015, che offrono un quadro chiaro di ciò che si era previsto.,
In sintesi:
la CO2 viene trasportata da tre meccanismi principali:
- Come bicarbonato (HCO3- ), il 70-90% del totale del sangue contenuto di CO2
- Combinato con l’acqua, CO2 forme di acido carbonico, che a sua volta forme di bicarbonato di:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ HCO3- + H+- Questo soprattutto accade nei globuli ROSSI
- L’aumento intracellulare di HCO3 – porta al cambio di bicarbonato e il cloruro, il cloruro di turno. Il cloruro viene assorbito da RBCSS e il bicarbonato viene liberato.,
- Quindi la concentrazione di cloruro è inferiore nel sangue venoso sistemico rispetto al sangue arterioso sistemico
- Come carbammati, le basi coniugate di carbammino acido (circa il 10-20%)
- Basi coniugate dissociate di carbammino acidi, che si formano nella reazione spontanea di R-NH2 e CO2.,
- Intracellulare (RBC) carbamino negozi, è il più grande: l’emoglobina, in particolare deossigenato emoglobina, ha un’alta affinità per il CO2, considerando che la maggior parte delle altre proteine non
- Come disciolti gas CO2, circa il 10%
- la legge di Henry afferma che la quantità di gas disciolti in un liquido è proporzionale alla sua pressione parziale al di sopra del liquido
- Quindi, per ogni 1 mmHg di pCO2 la concentrazione nel sangue aumenta di circa 0.,03 mmol/L
- Così, la CO2 è 10-20 volte più solubile di ossigeno
- acido Carbonico:
- Una minuscola percentuale delle emissioni totali di anidride carbonica esiste in questa forma, cioè non è un grande contributr per il trasporto di CO2
C’è una differenza tra arteriosa e venosa contenuto di CO2:
- sangue venoso Misto dispone di un totale contenuto di CO2 di circa 22,5 mmol/L
(o 520 mL/L)- sangue Arterioso e dispone di un totale contenuto di CO2 di circa 20.,5 mmol/L
(o 480ml/L)- gran parte di questa differenza è dovuta all’incremento della concentrazione di bicarbonato (85%)
- un Po ‘ di questa differenza è dovuta anche all’effetto Haldane:
- Deoxyhaemoglobin è circa 3,5 volte l’affinità di CO2 rispetto a oxyhaemoglobin
- Questo aumenta la CO2 la capacità di legame di sangue venoso
- Deoxyhaemoglobin è anche più buffer di oxyhaemoglobin, che incrementa la capacità dei globuli Rossi di trasportare l’HCO3-
La maggior parte dei riferimenti rilevanti per questo argomento sono Capitolo 4.,5 da “Acid-Base Physiology” di Brandis, così come questo eccellente articolo di recensione gratuito di Geers & Gross (2000). Se si è in grado di farlo, si dovrebbe fare ogni sforzo per ottenere l’accesso a Klocke (2011), che purtroppo è paywalled, ma che è completo oltre ogni rimprovero meglio referenziato di Nunn.
Proporzioni di diversi meccanismi di trasporto di CO2
Sembra che ci sia qualche disaccordo tra le pubblicazioni per quanto riguarda la quantità di CO2, Ad esempio, vari articoli di revisione di livello base (come Arthurs & Sudhakar, 2005) affermano autorevolmente che “circa il 75% dell’anidride carbonica è trasporto (sic) nel globulo rosso e il 25% nel plasma”. Al contrario, Geers & Gross (2000, Tabella 1) fornisce un insieme di numeri piuttosto diverso, quasi totalmente il contrario.,ood riferimenti e il primo non, l’autore aveva gullibly attribuita una maggiore credibilità e crudamente rimontato il loro prestito di dati come una serie di colorati cilindri:
O, per presentarlo in un modo leggermente diverso:
O, se uno preferisce dati effettivi:
| sangue Arterioso (mmol/L) |
sangue venoso Misto (mmol)L) |
|
| Plasma: CO2 dissolta | 0.,68 | 0.78 |
| Plasma: bicarbonate | 13.52 | 14.51 |
| Plasma: carbamate | 0.3 | 0.3 |
| RBC dissolved CO2 | 0.4 | 0.46 |
| RBC bicarbonate | 5.01 | 5.46 |
| RBC carbamate | 0.75 | 0.84 |
| Total CO2 content of acellular plasma | 14.5 | 15.59 |
| Total CO2 content of RBCs | 6.16 | 6.,76 |
Questo è un pratico seguito nella discussione della differenza tra il contenuto di caron diossido arterioso e venoso.
Differenza tra arteriosa e venosa contenuto di CO2
anche Se questo non è esplicitamente indicato nella domanda staminali (“descrivere il trasporto di anidride carbonica (CO2) nel sangue”) il collegio esaminatori previsto per i candidati all’esame di produrre “una tabella del contributo di ogni forma di trasporto per arterioso e venoso contenuto e l’AV differenza” nella loro risposta alla Domanda 5 dalla seconda carta del 2018.,
La differenza normale tra PaCO2 e PvCO2 di solito è di circa 2-6 mmHg (Groeneveld, 1998), ma questa è una differenza di tensione piuttosto che di contenuto. Il contenuto dovrebbe davvero essere misurato in unità di contenuto, per uno. Alcuni autori riportano ml/L e altri mmol/L. I dati di Geers & Gross (2000) suggeriscono che questa differenza non è massiccia.
Comunque. Nel flusso sanguigno arterioso, i complessi carbammati di CO2-proteine e la CO2 disciolta rappresentano solitamente meno del 15% della capacità totale di trasporto di CO2 plasmatica. Il resto è composto da HCO3 -., All’interno degli eritrociti, dove la concentrazione di emoglobina è di circa 330 g/L, la quantità di composti carbammati è maggiore, ma il bicarbonato rimane il giocatore principale. Quando l’esercizio fisico aumenta la quantità di CO2 prodotta dai tessuti, la proporzione di gas CO2 disciolto nel plasma e negli eritrociti aumenta (triplica!) ma questo aumento del gas disciolto ha un effetto minore sul contenuto totale di CO2 nel sangue.
In breve, nel sangue intero umano la CO2 viene trasportata principalmente convertita in bicarbonato., Un modo ancora più efficace per rappresentarlo può essere preso in prestito dalla fisiologia respiratoria di Nunn. Nel capitolo 10 dell’edizione 8th (che è tutto sul trasporto di anidride carbonica) esiste un diagramma che illustra il cambiamento nel trasporto di CO2 come tracciato contro la pressione parziale di CO2. È anche probabilmente il diagramma richiesto nei commenti del college per la domanda 13 del primo documento di 2015, dove gli esaminatori hanno menzionato che “un diagramma del contenuto di pCO2 v CO2 è stato utile”., Assomiglia molto a questo:
Questa è infatti la curva di dissociazione CO2, simile alla curva di dissociazione ossigeno-emoglobina ma distinta perché a differenza dell’ossigeno, la CO2 viene trasportata in tre modi diversi. Come si può chiaramente vedere, con l’aumento di pCO2 la concentrazione di bicarbonato cambia di più, la CO2 disciolta aumenta modestamente in modo lineare e il contenuto di carbammato cambia a malapena.
CO2 trasporto come gas disciolto
CO2 sembra essere uno dei gas che godono di una relativamente buona solubilità in acqua., Per ogni 1 mmHg di CO2 circa 0,03 mmol/L entra in soluzione. Questa relazione è ragionevolmente lineare su un intervallo di pressioni e temperature sopravvivibili.
In soluzione, la CO2 si combinerà reversibilmente con l’acqua per formare acido carbonico, ma lo fa con grande riluttanza. Si può descrivere matematicamente questa riluttanza ed esprimerla come una costante di equilibrio di idratazione (costante di Henry). Questa costante è derivata dividendo la concentrazione di H2CO3 per la concentrazione di CO2 acquosa. Quindi, a 25°C la costante di Henry per CO2 è solo intorno a 1.,7 x10-3, il che significa che in un dato barattolo d’acqua, la maggior parte della CO2 disciolta rimane come gas disciolto e solo una piccola frazione (0,17%) è presente come H2CO3.
Comunque. Il contenuto totale di CO2 disciolto nel sangue può essere calcolato dalla relazione sopra indicata (0,03 mmol/L/mmHg); è quindi 1,2 mmol/L.
Trasporto di CO2 come bicarbonato
Conversione di CO2 in acido carbonico e bicarbonato
La combinazione di CO2 e H2O porta alla formazione di H2CO3 in modo completamente spontaneo non catalizzato., CO2 agisce come un acido di Lewis in questo ambiente; non avendo protoni per donare agisce invece come “qualcosa in grado di formare un legame covalente con una coppia di elettroni”.
La reazione spontanea con l’acqua è in realtà piuttosto lenta. Per quantità clinicamente significative di CO2 la reazione di dissociazione non catalizzata CO2 + H2O ⇌ H2CO3 può richiedere circa 3-4 secondi a metà equilibrio e fino a un minuto per raggiungere l’equilibrio completo (e questo è nella temperatura corporea di supporto della reazione vaporosa, 37°C). Ovviamente è troppo lento., Non ci sarebbe abbastanza tempo perché questa reazione raggiunga l’equilibrio durante il rapido transito dei globuli rossi attraverso i capillari polmonari che si scambiano gas e la rimozione di CO2 non si verificherebbe.
Fortunatamente, l’interno degli eritrociti (così come le mura di vessles sangue) sono pieno di anidrasi carbonica (in particolare CA di tipo II) , che è forse la più rapida azione di enzima nel corpo umano, e con l’aiuto della quale questa reazione progredisce 25.000 volte più veloce, raggiunge il 95% di completamento all’interno di 2 millisecondi., Nelle macro-scale di ventilazione, misurate in secondi e minuti, questa reazione può essere vista come essenzialmente istantanea. A causa di questo tipo di supporto catalitico, la conversione di HCO3 – e H+ in CO2 e H2O può avvenire nei capillari polmonari durante il brevissimo tempo di transito capillare polmonare.
Infatti, l’anidrasi carbonica è così efficiente che sono necessarie relativamente poche molecole enzimatiche per sostenere un livello completamente normale di scambio di CO2. Sembrerebbe che uno richieda forse appena il 2% dell’enzima sbloccato per continuare., Si consideri che questo sistema enzimatico è regolarmente bloccato per motivi terapeutici da farmaci come acetazolamide. In effetti, massicce overdose di inibitori dell’anidrasi carbonica sono state sorprendentemente sopravvivibili, nonostante la grave acidosi metabolica che occasionalmente ne consegue.
Trasporto di CO2 come composti carbammati
I composti carbammati sono le basi coniugate dissociate dei carbammino acidi, che si formano nella reazione spontanea di R-NH2 e CO2.,
Quindi, un “carbammato” è una base coniugata che funge da dispositivo di memorizzazione per la CO2 e può contribuire fino al 14% della capacità totale di carico di CO2 del sangue. La fase di transizione “carbamino” descritta sopra è-come l’acido carbonico-una figura retorica piuttosto che un vero e proprio membro macroscopico del flusso sanguigno., A pH fisiologico si dissocia in carbammato e H + così velocemente e così completamente che la sua concentrazione è trascurabile, e a tutti gli effetti può essere
Il contenuto di carbammato nel plasma è piuttosto scarso perché le proteine del siero (es. globuline) hanno scarso interesse nel trasporto di CO2 e tendono a formare carbammati con la massima riluttanza. La CO2 può davvero legarsi solo a catene laterali di lisina e arginina, e qualsiasi proteina plasmatica casuale può avere solo una di queste catene laterali esposte e disponibili per il legame con la CO2., Sono disponibili più siti di legame all’interno dei globuli rossi, dove l’emoglobina (in particolare la deossiemoglobina) è disponibile in alta concentrazione.
Questa scarsità di siti di legame potrebbe far pensare che i carbammati non giochino molto un ruolo nel trasporto di CO2 in generale, e in particolare nel suo trasporto nel plasma. In effetti, i carbammati contribuiscono relativamente poco alla capacità complessiva di carico di CO2 del sangue umano. La loro importanza diventa molto maggiore se per qualsiasi motivo la maggior parte della tua anidrasi carbonica è disabilitata., In tal caso, improvvisamente questo sistema di trasporto dimenticato diventa molto rilevante, in quanto può funzionare con CO2 grezza e non richiede H2CO3 come intermedio. Inoltre, il sistema carbammato contribuisce maggiormente alla differenza tra la concentrazione di CO2 arteriosa e venosa, principalmente a causa dell’effetto Haldane che è discusso altrove.,
i Fattori che influenzano la CO2 capacità di carico di proteine
il trasporto di CO2 come carbammati è influenzato dai seguenti fattori:
- Ossigenazione dell’emoglobina (più deossigenato= CO2 più elevate capacità)
- pH nell’ambiente locale (pH più basso = maggiore capacità di CO2)
all’Interno di globuli rossi, la CO2 si lega facilmente a aminoacido catene laterali della molecola dell’emoglobina, in particolare quando è deossigenato. Infatti la deossiemoglobina ha circa 3.,5 volte l’affinità per CO2 rispetto all’ossiaemoglobina; questo aumento indotto dall’ipossia nella capacità di carico di CO2 è chiamato effetto Haldane. Questo è esattamente ciò che si desidera nell’esercizio del tessuto, che ha appena consumato tutto l’ossigeno nel suo volume di sangue locale e ha prodotto una grande quantità di CO2. Pertanto, il contenuto di carbammato di sangue venoso potrebbe potenzialmente (a uno SvO2 dello 0%) essere circa il triplo del contenuto di carbammato di sangue arterioso. Naturalmente, in realtà, la differenza a-v non è mai così grande, perché il sangue venoso non è mai così ipossico.,
La presenza di gruppi carbammati nelle regioni critiche della molecola di emoglobina tende a stabilizzare la forma deossigenata, diminuendo l’affinità di legame emoglobina-ossigeno. Questo effetto (l ‘effetto Bohr) è discusso più dettagliatamente insieme agli altri fattori che influenzano l ‘affinità dell’ emoglobina con l ‘ ossigeno. Basti dire che la presenza di una grande quantità di CO2 diminuisce questa affinità e favorisce il rilascio di più ossigeno dall’emoglobina, che ancora una volta è esattamente ciò che è necessario nell’esercizio del tessuto.
