Acest capitol este cel mai relevant pentru Secțiunea F8(ii) din 2017 CICM Primar Programa, care se așteaptă la examen a candidaților pentru a fi în măsură să „descrie dioxid de carbon transportul în sânge inclusiv efect Haldane și clorură de schimbare”., Colegiul examinatori place acest subiect, și a venit de mai multe ori în Prima Parte lucrări:
- Întrebarea 1 de la prima lucrare de 2020
- Întrebarea 5 din cel de-al doilea hârtie de 2018
- Întrebare 13 din prima hârtie din 2015
- Întrebarea 1 din cea de-a doua lucrare din 2012
- Întrebarea 6 de la prima lucrare din 2012
colegiului examinator comentarii la aceste întrebări, nici unul nu sunt mai utile decat comentarii pentru Întrebarea 13 din prima hârtie din 2015, care oferă o schiță clară a ceea ce era de așteptat.,
rezumat:
CO2 este transportat prin trei mecanisme majore:
- sub forma de bicarbonat (HCO3- ), 70-90% din cantitatea totală de sânge conținut de CO2
- Combinat cu apă, CO2 formează acid carbonic, care, la rândul lor forme de bicarbonat:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ HCO3- + H+- Acest lucru se întâmplă mai ales în HEMATII
- creșterea intracelulară HCO3 – duce la schimbul de bicarbonat și clorură de clorură de schimbare. Clorura este preluată de RBCSs, iar bicarbonatul este eliberat.,
- Astfel de clorură de concentrația este mai mică sistemice în sângele venos decât în sângele arterial sistemic
- Ca carbamați, conjugat baze de carbamino acid (circa 10-20%)
- Disociat conjugat baze de carbamino acizi, care se formează în reacție spontană de R-NH2 și CO2.,
- Intracelulare (RBC) carbamino magazine sunt mai mari: hemoglobină, în special neoxigenat hemoglobina are o afinitate mare pentru CO2, în timp ce cele mai multe alte proteine nu
- Ca CO2 dizolvat gaz, aproximativ 10%
- legea lui Henry afirmă că cantitatea de gaz dizolvat într-un lichid este proporțională cu presiunea parțială de deasupra lichidului
- Astfel, pentru fiecare 1 mmHg a pCO2 în sânge crește concentrația de aproximativ 0.,03 mmol/L
- Astfel, CO2 este de 10-20 de ori mai solubil decât oxigenul
- acid Carbonic:
- Un minuscul procent din numărul total de dioxid de carbon există în această formă, adică nu este un major contributr pentru transportul de CO2
Există o diferență între arterial și venos conținut de CO2:
- sângele venos Amestecat are un total conținut de CO2 de aproximativ 22,5 mmol/L
(sau 520 mL/L)- sângele Arterial are un total conținut de CO2 de aproximativ 20.,5 mmol/L
(sau 480ml/L)- mai Mult de această diferență se datorează creșterii în bicarbonat de concentrare (85%)
- o parte din această diferență este, de asemenea, din cauza la efect Haldane:
- Deoxyhaemoglobin are aproximativ 3,5 ori afinitate pentru emisiile de CO2 în comparație cu oxyhaemoglobin
- Acest lucru crește CO2 capacitate de legare de sânge venos
- Deoxyhaemoglobin este, de asemenea, o mai bună tampon decât oxyhaemoglobin, care crește capacitatea Hematiilor de a transporta HCO3-
Cele mai multe referințe relevante pentru acest subiect sunt disponibile în Capitolul 4.,5 din” fiziologia acido-bazică”de Brandis, precum și acest excelent articol gratuit de revizuire de Geers & Gross (2000). Dacă unul este capabil de a face acest lucru, ar trebui să facă toate eforturile pentru a avea acces la Klocke (2011), care este, din păcate, paywalled, dar care este complet dincolo de orice reproș mai bine face referire decât Nunn lui.
Proporții diferite CO2 mecanisme de transport
se pare că Există un dezacord între publicațiile cu privire la cât de mult CO2 este transportat, și în cazul în care., De exemplu, diferite de bază-nivel de articole de revizuire (cum ar fi Arthurs & Sudhakar, 2005) stat autoritar că „aproximativ 75% din dioxidul de carbon este de transport (sic) în celule roșii din sânge și 25% în plasmă”. În schimb, Geers & Gross (2000, Tabelul 1) oferă un set diferit de numere, aproape total invers.,ood referințe și fostul nu, autorul a avut gullibly atribuit o mai mare credibilitate și grosolan reasamblate lor împrumutat de date ca o serie de culoare cilindri:
Sau, să-l prezinte într-un mod ușor diferit:
Sau, dacă unul preferă date reale:
| sângele Arterial (mmol/L) |
sângele venos Amestecat (mmol)L) |
|
| Plasma: CO2 dizolvat | 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 |
Acesta este un îndemână segue în discuție diferența dintre arterial și venos conținutul de dioxid de caron.deși acest lucru nu este menționat în mod explicit în întrebarea stem („descrieți transportul dioxidului de carbon (CO2) în sânge”) examinatorii colegiului se așteptau ca candidații la examen să producă „un tabel al contribuției fiecărei forme de transport la conținutul arterial și venos și diferența AV” în răspunsul lor la întrebarea 5 din a doua lucrare a 2018.,
diferența normală între PaCO2 și PvCO2, de obicei, este declarat a fi de 2-6 mmHg (Groeneveld, 1998), dar aceasta este o diferență de tensiune, mai degrabă decât de conținut. Conținutul ar trebui într-adevăr măsurat în unități de conținut, pentru unul. Unii autori raportează ml / L, iar alții mmol / L. datele de la Geers & Gross (2000) sugerează că această diferență nu este masivă.
oricum. În fluxul sanguin arterial, complexele carbamat CO2-proteine și CO2 dizolvat reprezintă de obicei mai puțin de 15% din capacitatea totală de transport a CO2 plasmatic. Restul este compus din HCO3 -., În interiorul eritrocitelor, unde concentrația hemoglobinei este de aproximativ 330g/L, Cantitatea de compuși carbamați este cea mai mare, dar bicarbonatul rămâne principalul jucător. Pe măsură ce exercițiul crește cantitatea de CO2 produsă de țesuturi, proporția de gaz CO2 dizolvat atât în plasmă, cât și în eritrocite crește (triplează!) dar această creștere a gazului dizolvat are un efect minor asupra conținutului total de CO2 din sânge.pe scurt, în sângele integral uman CO2 este transportat în principal prin transformarea în bicarbonat., O modalitate și mai eficientă de a reprezenta acest lucru poate fi împrumutată din fiziologia respiratorie a lui Nunn. În Capitolul 10 al celei de-a 8-a ediții (care se referă la transportul dioxidului de carbon) există o diagramă care ilustrează schimbarea transportului CO2 ca fiind reprezentată în raport cu presiunea parțială a CO2. De asemenea, este probabil diagrama solicitată în comentariile colegiului pentru întrebarea 13 din prima lucrare din 2015, unde examinatorii au menționat că „o diagramă a conținutului pCO2 v CO2 a fost utilă”., Aceasta este de fapt curba de disociere CO2, similară curbei de disociere oxigen-hemoglobină, dar distinctă deoarece, spre deosebire de oxigen, CO2 este transportat în trei moduri diferite. După cum se poate vedea clar, odată cu creșterea pCO2 concentrația de bicarbonat se schimbă cel mai mult, CO2 dizolvat crește modest într-o manieră liniară, iar conținutul de carbamat abia se schimbă deloc.
transportul CO2 ca gaz dizolvat
CO2 se întâmplă să fie unul dintre gazele care se bucură de o solubilitate relativ bună în apă., Pentru fiecare 1 mmHg de CO2 aproximativ 0,03 mmol/l intră în soluție. Această relație este rezonabil liniară pe o gamă supraviețuitoare de presiuni și temperaturi.
în soluție, CO2 se va combina reversibil cu apa pentru a forma acid carbonic, dar face acest lucru cu mare reticență. Se poate descrie această reticență matematic și se poate exprima ca o constantă de echilibru de hidratare (constanta lui Henry). Această constantă este derivată prin împărțirea concentrației de H2CO3 la concentrația de CO2 apos. Astfel, la 25°C, constanta lui Henry pentru CO2 este de aproximativ 1.,7 x10-3, ceea ce înseamnă că în orice borcan de apă dat, majoritatea CO2 dizolvat rămâne ca un gaz dizolvat și doar o fracțiune minusculă (0,17%) este prezentă ca H2CO3.
oricum. Total dizolvat conținutul de CO2 din sânge poate fi calculată din abovestated relație ( de 0,03 mmol/L/mmHg); prin urmare, este de 1,2 mmol/L.
transportul CO2 sub forma de bicarbonat
Conversie CO2 și acid carbonic și bicarbonat
combinatia de CO2 și H2O duce la formarea de H2CO3 de o cu totul spontan uncatalysed mod., CO2 acționează ca un acid Lewis în acest cadru; neavând protoni care să-l doneze, acționează în schimb ca „ceva capabil să formeze o legătură covalentă cu o pereche de electroni”.reacția spontană cu apa este de fapt destul de lentă. Din punct de vedere clinic pentru cantități semnificative de CO2 uncatalysed reacție de disociere a CO2 + H2O ⇌ H2CO3 poate dura aproximativ 3-4 secunde la jumătate-se echilibreze, și până la un minut pentru a ajunge la echilibru complet (și care este în aburi de reacție-sprijinirea temperatura corpului, 37°C). Evident că este mult prea lent., Nu ar fi suficient timp pentru ca această reacție să ajungă la echilibru în timpul tranzitului rapid al celulelor roșii prin schimbul de gaze capilare pulmonare, iar eliminarea CO2 nu ar avea loc.din fericire, interiorul eritrocitelor (precum și pereții vaselor de sânge) sunt pline de anhidrază carbonică (în special CA tip II), care este probabil cea mai rapidă enzimă din corpul uman și cu ajutorul căreia această reacție progresează de 25.000 de ori mai rapid, atingând o finalizare de 95% în 2 milisecunde., În macro-scalele de ventilație, măsurate în secunde și minute, această reacție poate fi privită ca fiind în esență instantanee. Datorită acestui tip de suport catalitic, conversia HCO3 – și H+ înapoi în CO2 și H2O poate avea loc în capilarele pulmonare în timpul foarte scurt timp de tranzit capilar pulmonar.de fapt, atât de eficientă este anhidraza carbonică, încât sunt necesare relativ puține molecule de enzime pentru a susține un nivel complet normal de schimb de CO2. S-ar părea că unul necesită, probabil, cât mai puțin de 2% din enzima deblocată pentru a continua., Luați în considerare faptul că acest sistem enzimatic este blocat în mod obișnuit din motive terapeutice de medicamente precum acetazolamida. Într-adevăr, supradozele masive de inhibitori ai anhidrazei carbonice au fost surprinzător de supraviețuitoare, în ciuda acidozei metabolice severe care apare ocazional.
transportul CO2 ca compuși carbamați
compușii carbamați sunt bazele conjugate disociate ale acizilor carbamino, care se formează în reacția spontană a R-NH2 și CO2.,astfel, un „carbamat” este o bază conjugată care acționează ca un dispozitiv de stocare a CO2 și poate contribui până la 14% din capacitatea totală de transport a CO2 a sângelui. Etapa de tranziție „carbamino” descrisă mai sus este – ca acidul carbonic – o figură de vorbire, mai degrabă decât un membru macroscopic adecvat al fluxului sanguin., La pH fiziologic se disociază în carbamat și H + atât de repede și atât de Complet încât concentrația sa este neglijabilă și, din toate punctele de vedere, poate fi
conținutul de carbamat al plasmei este destul de slab, deoarece proteinele serice (de ex. globulinele) au un interes redus în transportul CO2 și tind să formeze carbamați cu cea mai mare reticență. CO2 se poate lega într-adevăr doar de lanțurile laterale de lizină și arginină, iar orice proteină plasmatică aleatorie poate avea doar una dintre aceste lanțuri laterale expuse și disponibile pentru legarea CO2., Mai multe locuri de legare sunt disponibile în celulele roșii din sânge, unde hemoglobina (în special deoxihemoglobina) este disponibilă într-o concentrație mare.
această lipsă de locuri de legare ar putea face să se creadă că carbamații nu joacă un rol prea mare în transportul CO2 în general și, în special, în transportul său în plasmă. Într-adevăr, carbamații contribuie relativ puțin la capacitatea totală de CO2 a sângelui uman. Importanța lor devine mult mai mare dacă, din orice motiv, cea mai mare parte a anhidrazei carbonice este dezactivată., În acest caz, brusc acest sistem de transport uitat devine foarte relevant, deoarece poate funcționa cu CO2 brutși nu necesită H2CO3 ca intermediar. Mai mult, sistemul carbamat aduce cea mai mare contribuție la diferența dintre concentrația de CO2 arterială și venoasă, în principal datorită efectului Haldan care este discutat în altă parte.,
Factori care influențează CO2 capacitate de transport de proteine
transportul CO2 ca carbamați este influențată de următorii factori:
- Oxigenare a hemoglobinei (mai neoxigenat= mai mare de CO2 capacitate)
- pH-ului în mediul local (pH mai mic = mai mare de CO2 capacitate)
în Interiorul celulelor rosii, CO2 se leagă ușor de aminoacizi în catenele laterale ale hemoglobinei, moleculă, în special atunci când este lipsit de oxigen. Într-adevăr, deoxihemoglobina are aproximativ 3.,De 5 ori afinitatea pentru CO2 în comparație cu oxihemoglobina; această creștere indusă de hipoxie a capacității de transport a CO2 se numește efectul Haldan. Aceasta este exact ceea ce doriți în exercitarea țesutului, care tocmai a consumat tot oxigenul din volumul său local de sânge și a produs o cantitate mare de CO2. Astfel, conținutul de carbamat al sângelui venos ar putea potențial (la un SvO2 de 0%) să fie de aproximativ trei ori conținutul de carbamat al sângelui arterial. Desigur, în realitate, diferența a-v nu este niciodată atât de mare, deoarece sângele venos nu este niciodată atât de hipoxic.,prezența grupărilor carbamat în regiunile critice ale moleculei de hemoglobină tinde să stabilizeze forma dezoxigenată, ceea ce scade afinitatea legării hemoglobină-oxigen. Acest efect (efectul Bohr) este discutat mai detaliat împreună cu ceilalți factori care afectează afinitatea hemoglobinei pentru oxigen. Este suficient să spunem că prezența unei cantități mari de CO2 scade această afinitate și promovează eliberarea mai multor oxigen din hemoglobină, care din nou este exact ceea ce este necesar în exercitarea țesutului.
