Este capítulo é mais relevante para a secção F8(ii) do programa primário CICM de 2017, que espera que os candidatos ao exame sejam capazes de “descrever o transporte de dióxido de carbono no sangue, incluindo o efeito Haldano e o desvio de cloreto”., A faculdade de examinadores de amor este tópico, e que surgiu várias vezes na Primeira Parte de trabalhos:
- Pergunta 1 desde o primeiro papel de 2020
- a Pergunta 5 do segundo papel de 2018
- Questão 13 a partir do primeiro papel de 2015
- Questão 1 a partir da segunda papel de 2012
- Pergunta 6 desde o primeiro papel de 2012
Do colégio examinador comentários para estas perguntas, nenhum é mais útil do que apenas os comentários para a Pergunta 13 do primeiro papel de 2015, que oferecem um esboço claro do que era esperado.,
Em resumo:
o CO2 é transportado por três mecanismos principais:
- Como bicarbonato (HCO3- ), 70-90% do total de sangue do teor de CO2
- Combinado com a água, o CO2 formas de ácido carbônico, que, por sua vez formulários de bicarbonato:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ HCO3- + H+- Isto acontece principalmente em células vermelhas
- O aumento intracelular de HCO3 – leva-nos a troca de bicarbonato e cloreto o cloreto de mudança. Cloreto é absorvido por RBCSs, e bicarbonato é liberado.,
- Assim cloreto de concentração é menor no venosa sistêmica sangue do que no sangue arterial sistêmica
- Como carbamatos, o conjugado bases de carbamino ácido (cerca de 10-20%)
- Dissociada conjugado bases de carbamino ácidos, que se forma na reação espontânea de R-NH2 e CO2.,
- Intracelular (RBC) carbamino lojas são as maiores: hemoglobina, particularmente deoxygenated de hemoglobina, tem uma elevada afinidade para a emissão de CO2, considerando que a maioria das outras proteínas não
- Como o CO2 dissolvido gás, cerca de 10%
- lei de Henry afirma que a quantidade de gás dissolvido em um líquido é proporcional à sua pressão parcial acima do líquido
- Assim, para cada 1 mmHg de pCO2 do sangue aumenta a concentração de cerca de 0.,03 mmol/L
- Assim, o CO2 é 10 a 20 vezes mais solúvel do que o oxigênio
- o ácido Carbônico:
- Uma minúscula proporção do total de dióxido de carbono existe, desta forma, i.e. ele não é um grande contributr para transporte de CO2
Há uma diferença entre arterial e venoso teor de CO2:
- Misto de sangue venoso tem um total de teor de CO2 de cerca de 22,5 mmol/L
(ou 520 mL/L)- o sangue Arterial tem um total de teor de CO2 de cerca de 20.,5 mmol/L
(ou 480ml/L)- Muito esta diferença é devido ao aumento na concentração de bicarbonato (85%)
- Alguns esta diferença é também devido ao efeito Haldane:
- Deoxyhaemoglobin tem cerca de 3,5 vezes a afinidade para o CO2 quando comparado com oxyhaemoglobin
- Isso aumenta o CO2 capacidade de ligação de sangue venoso
- Deoxyhaemoglobin é, também, uma melhor memória intermédia de oxyhaemoglobin, o que aumenta a capacidade das células vermelhas para transportar HCO3-
mais relevantes referências para este assunto estão no Capítulo 4.,5 from “Acid-Base Physiology” by Brandis, as well as this excellent free review article by Geers & Gross (2000). Se um é capaz de fazer isso, deve-se fazer todos os esforços para obter acesso a Klocke (2011), que infelizmente é paywalled, mas que é abrangente irrepreensível melhor referenciado de Nunn.
Proporções de diferentes mecanismos de transporte de CO2
parece haver alguma divergência entre publicações com relação à quantidade de CO2 é transportado, e onde., Por exemplo, vários artigos de revisão de nível básico (como Arthurs & Sudhakar, 2005) afirmam que “aproximadamente 75% do dióxido de carbono é transporte (sic) na célula vermelha e 25% no plasma”. Em contraste, Geers & Bruto (2000, Tabela 1) dão um conjunto completamente diferente de números, quase totalmente o contrário.,inundação de referências e o primeiro não, o autor teve gullibly atribuída uma maior credibilidade e de forma grosseira remontado seus emprestado de dados como uma série de cilindros coloridos:
Ou, para apresentá-lo de uma maneira um pouco diferente:
Ou, se preferir dados reais:
| sangue Arterial (mmol/L) |
Misto de sangue venoso (mmol)L) |
|
| Plasma: o CO2 dissolvido | 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 |
esta é uma passagem útil para a discussão da diferença entre o teor de dióxido de Carão arterial e venoso.
Diferença entre arterial e venoso de CO2 conteúdo
Apesar de isso não é declarado explicitamente na questão-tronco (“descrever o transporte de dióxido de carbono (CO2) no sangue”), a faculdade de examinadores esperado exame de candidatos para produzir “uma tabela de contribuição de cada forma de transporte para a circulação arterial e venosa do conteúdo e a AV diferença”, em resposta à Pergunta 5 do segundo papel de 2018.,
a diferença normal entre o PaCO2 e o PvCO2 é geralmente de cerca de 2-6 mmHg (Groeneveld, 1998), mas esta é uma diferença de tensão em vez de conteúdo. O conteúdo deve ser realmente medido em unidades de conteúdo, para um. Alguns autores relatam ml / L, e outros mmol/L. os dados de Geers & Gross (2000) sugere que esta diferença não é massiva.de qualquer forma. Na corrente sanguínea arterial, os complexos carbamatos de proteína CO2 e o CO2 dissolvido representam geralmente menos de 15% da capacidade total de transporte de CO2 no plasma. O resto é composto por HCO3 -., Dentro dos eritrócitos, onde a concentração de hemoglobina é de cerca de 330g / L, a quantidade de compostos de carbamato é maior, mas o bicarbonato continua a ser o principal jogador. À medida que o exercício aumenta a quantidade de CO2 produzido pelos tecidos, a proporção de CO2 dissolvido no plasma e nos eritrócitos aumenta (triplos!) mas este aumento do gás dissolvido tem um efeito menor sobre o conteúdo total de CO2 no sangue.em resumo, no sangue humano, o CO2 é transportado principalmente por ser convertido em bicarbonato., Uma maneira ainda mais eficaz de representar isso pode ser emprestada da fisiologia respiratória de Nunn. No Capítulo 10 da 8ª edição (que é tudo sobre o transporte de dióxido de carbono) existe um diagrama que ilustra a mudança no transporte de CO2, tal como traçada contra a pressão parcial de CO2. É também provavelmente o diagrama solicitado nos comentários do colégio para a pergunta 13 do primeiro artigo de 2015, onde os examinadores mencionaram que “um diagrama do conteúdo de CO2 pCO2 v foi útil”., Parecida com esta:
Este é, na verdade, o CO2 dissociação da curva, semelhante a do oxigênio-hemoglobina curva de dissociação distintas, mas porque, ao contrário de oxigênio, CO2 é transportado em três diferentes maneiras. Como se pode ver claramente, com o aumento do pCO2 a concentração de bicarbonato muda mais, o CO2 dissolvido aumenta modestamente de forma linear, e o teor de carbamato quase não muda.
CO2 transport as a dissolved gas
CO2 happens to be one of the gases which enjoy a relatively good water solubility., Para cada 1 mmHg de CO2 cerca de 0, 03 mmol/L entra a solução. Esta relação é razoavelmente linear ao longo de uma gama de pressões e temperaturas sobrevivenciáveis.
em Solução, O CO2 irá combinar reversivelmente com água para formar ácido carbônico, mas fá-lo com grande relutância. Pode-se descrever esta relutância matematicamente, e expressá-la como uma constante de equilíbrio de hidratação (constante de Henrique). Esta constante é derivada dividindo a concentração de H2CO3 pela concentração de CO2 aquoso. Assim, a 25 ° C A constante de Henry para o CO2 é apenas cerca de 1.,7 x10-3, o que significa que em qualquer frasco de água, a maioria do CO2 dissolvido permanece como um gás dissolvido, e apenas uma pequena fração (0,17%) está presente como H2CO3.de qualquer forma. O total de CO2 dissolvido conteúdo de sangue pode ser calculado a partir da abovestated relação ( de 0,03 mmol/L/mmHg); é, portanto, a 1,2 mmol/L.
transporte de CO2 como bicarbonato
Conversão de CO2 para o ácido carbônico e o bicarbonato
A combinação de CO2 e H2O leva à formação de H2CO3 por um inteiramente espontânea uncatalysed maneira., CO2 age como um ácido de Lewis neste cenário; não tendo protões para doá-lo, em vez disso, atua como “algo capaz de formar uma ligação covalente com um par de elétrons”.
a reacção espontânea com a água é, na verdade, bastante lenta. Para quantidades clinicamente significativas de CO2, a reacção de dissociação não catalisada CO2 + H2O ⇌ H2CO3 pode demorar cerca de 3-4 segundos a atingir o equilíbrio e até um minuto a atingir o equilíbrio completo (ou seja, a temperatura corporal suportada pela reacção a vapor, 37°C). É óbvio que isso é demasiado lento., Não haveria tempo suficiente para que esta reação funcionasse para o equilíbrio durante o rápido trânsito de glóbulos vermelhos através do gás trocando capilares pulmonares, e a remoção de CO2 não ocorreria.
Felizmente, o interior dos eritrócitos (bem como as paredes de sangue vessles) são repletos de anidrase carbónica (especificamente o tipo de CA II) , que é talvez o mais rapidamente atuação de enzimas no corpo humano, e com o auxílio de que esta reação progride 25.000 vezes mais rápido, atingindo 95% de conclusão no prazo de 2 milissegundos., Nas macro-escalas de ventilação, medidas em segundos e minutos, esta reação pode ser vista como essencialmente instantânea. Devido a este tipo de suporte catalítico, a conversão de HCO3 – e H+ de volta em CO2 e H2O pode ocorrer nos capilares pulmonares durante o muito breve tempo de trânsito capilar pulmonar.
na verdade, tão eficiente é a anidrase carbónica, que relativamente poucas moléculas enzimáticas são necessárias para manter um nível completamente normal de troca de CO2. Parece que é necessário, talvez, apenas 2% da enzima desbloqueada para continuar., Considerar que este sistema enzimático é rotineiramente bloqueado por razões terapêuticas por fármacos como a acetazolamida. Na verdade, sobredosagens maciças de inibidores da anidrase carbónica têm sido surpreendentemente sobrevivíveis, apesar da acidose metabólica grave que ocasionalmente se segue.os compostos carbamatos são as bases dissociadas conjugadas dos ácidos carbamino, que se formam na reação espontânea de R-NH2 e CO2.,
assim, um “carbamato” é uma base conjugada que atua como um dispositivo de armazenamento de CO2, e pode contribuir até 14% da capacidade total de carga de CO2 do sangue. O estágio de transição “carbamino” descrito acima é – como o ácido carbônico – uma figura de fala ao invés de um membro macroscópico adequado da corrente sanguínea., A pH fisiológico dissocia-se em carbamato e h+ tão rápido e tão completamente que a sua concentração é negligenciável, e para todos os efeitos pode ser
o teor de carbamato no plasma é bastante pobre porque as proteínas séricas (por exemplo. globulinas) têm pouco interesse no transporte de CO2, e tendem a formar carbamatos com a maior relutância. O CO2 só pode realmente ligar-se a cadeias laterais de lisina e arginina, e qualquer proteína plasmática Aleatória pode ter apenas uma destas cadeias laterais expostas e disponíveis para a ligação ao CO2., Mais locais de ligação estão disponíveis dentro dos glóbulos vermelhos, onde a hemoglobina (especialmente deoxihahemoglobina) está disponível em uma concentração elevada.esta escassez de locais de ligação pode fazer pensar que os carbamatos não desempenham grande papel no transporte de CO2 em geral, e especificamente no seu transporte no plasma. Na verdade, os carbamatos contribuem relativamente pouco para a capacidade global de transporte de CO2 do sangue humano. A sua importância torna-se muito maior se, por qualquer razão, a maior parte da sua anidrase carbónica estiver desactivada., Nesse caso, de repente, este sistema de transporte esquecido torna-se muito relevante, uma vez que pode trabalhar com CO2 bruto e não exige H2CO3 como um intermediário. Além disso, o sistema de carbamato é o que mais contribui para a diferença entre a concentração de CO2 arterial e venoso, principalmente devido ao efeito Haldano que é discutido em outros lugares.,
os Fatores que influenciam o CO2 da capacidade de carga das proteínas
transporte de CO2, como carbamatos é influenciada pelos seguintes fatores:
- Oxigenação da hemoglobina (mais deoxygenated= maior capacidade de CO2)
- pH no ambiente local (baixo pH = maior capacidade de CO2)
Dentro de células vermelhas, de CO2 liga-se prontamente para aminoácidos lado cadeias da molécula de hemoglobina, particularmente quando é deoxygenated. Na verdade, a deoxihahemoglobina tem cerca de 3.,5 vezes a afinidade para o CO2 quando comparado com a oxihahemoglobina; este aumento induzido pela hipoxia na capacidade de carga de CO2 é chamado de efeito Haldano. Isto é exatamente o que você quer no exercício do tecido, que acabou de consumir todo o oxigênio em seu volume de sangue local, e produziu uma grande quantidade de CO2. Assim, o teor de carbamato do sangue venoso pode potencialmente (a um SvO2 de 0%) ser cerca de triplo do teor de carbamato do sangue arterial. Claro que na realidade, a diferença de A-v nunca é tão grande, porque o sangue venoso nunca é tão hipóxico.,a presença de grupos carbamatos em regiões críticas da molécula da hemoglobina tende a estabilizar a forma desoxigenada, o que diminui a afinidade da ligação hemoglobina-oxigénio. Este efeito (o efeito Bohr) é discutido em maior detalhe juntamente com os outros factores que afectam a afinidade da hemoglobina para o oxigénio. Basta dizer que a presença de uma grande quantidade de CO2 diminui esta afinidade e promove a libertação de mais oxigênio da hemoglobina, o que, mais uma vez, é precisamente o que é necessário no exercício do tecido.
