Hjem » Pulmonal patofysiologi » CO2-dissociationskurven
CO2-dissociationskurven
Der er skrevet længere afsnit om transporten og indholdet af kuldioxid i blodet her, men fordi CO2-dissociationskurven er så prominent, og fordi man uværgerligt, bevidst eller ubevidst, bruger den dag-til-dag i stort set alle klinikker, der behandler respirationssvigt, får den her sit helt eget indlæg.
Er du mere interesseret i CO2-indholdet i blodet, effekt af kulsyreanhydrase, forskelle mellem arterielt og venøst blod og Haldane-effekten, så er det altså her du skal kigge.
Indhold af CO2 i venøst og arterielt blod
Det er værd kort at få en fornemmelse af størrelsesforholdene, dvs. hvor meget kuldioxid taler vi egentlig om, og hvilke former findes det på. Tabellen herunder, med tal reproduceret fra Boron & Boulpaep, giver et indtryk:
| Arterielt blod | Blandet-venøst blod | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Konc (mM) | Bidrag til total CO₂ (mL/dL) | Andel af total CO₂ (%) | Konc (mM) | Bidrag til total CO₂ (mL/dL) | Andel af total CO₂ (%) | |
| Fysisk opløst kuldioxid (CO₂) | 1,2 | 2,4 | 5 | 1,4 | 2,8 | 5,3 |
| Bikarbonat (HCO₃⁻) | 24 | 43,2 | 90 | 25,6 | 46,0 | 88,5 |
| Karbamino-forbindelser | 1,2 | 2,4 | 5 | 1,6 | 3,2 | 6,2 |
| Total | 26,4 | 48 | 100 | 28,6 | 52 | 100 |
For alle praktiske formål findes CO2 som opløst CO2 (5 %), som bikarbonat (90 %) og som kulforbindelser til amin-grupper på hæmoglobin (5 %).
I modsætning til ilt, der er dårligt opløseligt i blod, er CO2 betragteligt bedre opløseligt, omtrent 20 gange mere. Det betyder, at det fysisk opløste CO2 udgør en ikke-neglicibel andel af det cirkulerende CO2.
Bikarbonat er den store arbejdshest i CO2-metabolismen, det er den ion, der sørger for transport af den største andel af den totale CO2. Bikarbonat er også en ekstremt vigtig buffer, dels på grund af den store koncentration, dels fordi den indgår i et åbent buffersystem med CO2 i respirationen – man husker, at respirationen har tre formål: 1) transportere ilt væk, 2) fjerne kuldioxid, 3) sikre syre-base-homøostasen.
En del CO2 er også bundet til hæmoglobin som karbaminoforbindelser. Hæmoglobin har forskellig affinitet for CO2 afhængigt af det enkelte hæmoglobinmolekyles iltbinding. Det betyder, at fuldt oxygeneret hæmoglobin binder CO2 godt tre gange dårligere end deoxygeneret hæmoglobin. Dette er Haldane-effekten (eller den omvendt Bohr-effekt). Det betyder også, at i iltfattige miljøer (fx blod der løber slutkapillært i det systemiske kredsløb) suger hæmoglobin CO2 til sig, hvorimod i iltrige miljøer (fx blod, der løber startkapillært i det pulmonale kredsløb), smider hæmoglobin CO2 af.
Ligevægt mellem frit CO2 og bikarbonat
Metabolismens producerede CO2 står i ligevægt med bikarbonat, og enhver der nogensinde har åbnet en fysiologibog, vil mærke den ventrikulære peristaltik gå i stå og øjenaksernes krydsen, når de ser nedenstående formel:
Carboanhydrase katalyserer hydreringen af CO2 og omdannelsen til bikarbonat. Ligevægten er under normale forhold forskudt ganske langt mod højre, sådan at den molære koncentration af bikarbonat, som vi så ovenfor, er betragteligt højere end den molære koncentration af frit, opløseligt CO2.
CO2-dissociationskurven
Efter sådan et par indledende øvelser: Indholdet i blodet af totalt CO2, dets fordeling på forskellige fraktioner, herunder carbamino-forbindelser, og ligevægten imellem CO2 og bikarbonat, er vi klar til at skue CO2-dissociationskurven:
I virkeligheden er der tale om, hvad amerikanerne nok ville kalde en misnomer eller på godt dansk en misvisende betegnelse. Man taler om ilt dissociationskurve, og det gør man, fordi ilt dissocierer fra hæmoglobin. Den kemiske ligevægt imellem CO2, vand, bikarbonat og protoner er i virkeligheden to processer:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−
Hvor den første ligevægt er en hydrering, mens den anden ligevægt er en dissociation.
Under alle omstændigheder er CO2-dissociationskurven sammenhængen imellem CO2-trykket i blodet og det totale CO2-indhold i blodet. Inspicerer man den øverste kurve i figuren ovenfor, den mørkest røde, kan man se, at der er tegnet stiplede linjer fra et CO2-tryk på 46 mmHg til et totalt CO2-indhold på 52 mL/dL. Det er værd at bide mærke i:
- Sammenhængen mellem CO2-trykket og CO2-indholdet er i det fysiologiske spektrum tilnærmelsesvist lineær. Det betyder, at uanset hvorhenne man er på kurven, det vil sige, uanset hvad CO2-trykket er i blodet, så vil en 1 mmHg’s ændring i CO2-trykket give omtrentligt den samme ændring i CO2-indholdet i blodet. Det vil sige, at hyperventilerer man hurtigere og hurtigere, kan man blive ved med at fjerne CO2 fra blodet. Omvendt kan CO2-indholdet i blodet blive ved med at stige, hvis man hypoventilerer mere og mere. Man bemærker at den samme sammenhæng ikke gør sig gældende for ilt: Hyperventilation øger ikke iltindholdet i blodet.
- Kurven, der beskriver sammenhængen mellem CO2-trykket og CO2-indholdet, er ganske stejl i det fysiologiske spektrum. Hvis man halverer CO2-trykket, altså fordobler den alveolære ventilation, altså hyperventilerer, så giver det et ganske stort fald i CO2-indholdet i blodet. Omvendt hvis man fordobler CO2-trykket, altså hypoventilerer, så giver det en ganske stor stigning i CO2-indholdet i blodet.
.
Under den meget mørkerøde kurve er der en lysere rød kurve, der repræsenterer arterielt blod eller blod med en iltsaturation på 100 %. Man bemærker her:
- Øget iltmætning i blodet forskyder CO2-dissociationskurven nedad og til højre. Det betyder, at ved samme CO2-tryk er der et lavere CO2-indhold i blodet, med andre ord falder blodets evne til at bære CO2, når hæmoglobin er oxygeneret. Dette er Haldane-effekten og én af forklaringerne på, at KOL-patienter kan blive CO2-forgiftede ved for højt ilttilskud,
Kilder
Geers C, Gros G. Carbon dioxide transport and carbonic anhydrase in blood and muscle. Physiol Rev. 2000 Apr;80(2):681-715. doi: 10.1152/physrev.2000.80.2.681. PMID: 10747205. (Graaaaatis!)
Maren TH. Carbonic anhydrase: chemistry, physiology, and inhibition. Physiol Rev. 1967 Oct;47(4):595-781. doi: 10.1152/physrev.1967.47.4.595. PMID: 4964060. (Gratis, lang og ældre)
West JB. Ch 6 Gas Transport by the Blood. I Respiratory Physiology – The Essentials 9th Ed. Wolter Kluwer, 2012, pp.: 77-94.
Boron WF. Ch 29 Transport of Oxygen and Carbon Dioxide in the Blood. I Boron & Boulpaeps Medical Physiology, 3rd Ed. Elsevier, 2016.