CO₂-Transport und Haldane-Effekt
- Mechanismus
- Prüfungsrelevanz: hoch
CO₂ wird im Blut überwiegend als Bikarbonat transportiert. Wenn Hämoglobin O₂ abgibt, nimmt es mehr CO₂ und Säure auf.
Auch genannt: Chloridverschiebung (Hamburger-Shift), Haldane-Effekt, Carboanhydrase
In 3D ansehen: Lungenarterien (Arteriae pulmonales)
Worum es geht
Das im Gewebe gebildete CO₂ wird in drei Formen transportiert: als Bikarbonat (der größte Teil), als Carbaminoverbindungen an Hämoglobin gebunden und gelöst. Die Carboanhydrase der Erythrozyten beschleunigt die Umwandlung von CO₂ in Bikarbonat und Wasserstoffionen. Der Haldane-Effekt besagt, dass desoxygeniertes Hämoglobin mehr CO₂ transportiert und mehr H⁺ puffert; in der Lunge geschieht das Umgekehrte.
Wie es funktioniert, Schritt für Schritt
- Im Gewebe diffundiert CO₂ ins Plasma und in den Erythrozyten.
- Die Carboanhydrase wandelt es rasch in Kohlensäure um, die in H⁺ und HCO₃⁻ zerfällt.
- Desoxyhämoglobin puffert das H⁺ und bildet zudem leichter Carbaminoverbindungen (Haldane-Effekt).
- HCO₃⁻ tritt ins Plasma aus, im Austausch gegen einströmendes Cl⁻ (Chloridverschiebung).
- In der Lunge wird das Hämoglobin oxygeniert, setzt H⁺ frei und verliert an Affinität für CO₂.
- Das freigesetzte H⁺ verbindet sich mit HCO₃⁻, das wieder in den Erythrozyten eintritt, und CO₂ wird neu gebildet.
- CO₂ diffundiert in die Alveole und wird durch die Ventilation entfernt.
Oxygen–hemoglobin dissociation curve
P50 38.5 mmHgArterial blood 93 %Mixed venous blood 53 %O₂ given up to the tissues 40 %
Right shift (P50 38.5 mmHg): Hb has less affinity and gives up more O₂ in the tissues. Acid, CO₂, heat and 2,3-BPG cause it.
- Current curve
- Normal curve (pH 7.40 · 37 °C)
- Arterial blood (PO₂ 100)
- Mixed venous blood (PO₂ 40)
- O₂ given up to the tissues
Gleichungen
- 6,1
- pKs des Kohlensäure-Bikarbonat-Systems
- 0,03
- CO₂-Löslichkeit, mmol/L pro mmHg
Steigt der PCO₂ ohne Änderung des Bikarbonats, fällt der pH.
Referenzwerte
| Parameter | Wert | Hinweis |
|---|---|---|
| PaCO₂ (Meereshöhe) | 35–45 mmHg | Bogotá ≈ 30–35 mmHg |
| Gemischtvenöser PvCO₂ | ≈ 45–46 mmHg | |
| Arterielles HCO₃⁻ | 22–26 mEq/L | in der Höhe etwas niedriger |
| CO₂-Löslichkeit | ≈ 20-mal die von O₂ |
Ungefähre Werte eines gesunden Erwachsenen in Ruhe; jedes Labor legt eigene Referenzbereiche fest.
Formen des CO₂-Transports
| Form | Anteil (arteriell) | Detail |
|---|---|---|
| Bikarbonat | ≈ 70% | Im Erythrozyten gebildet, im Plasma transportiert |
| Carbamino (überwiegend Hb) | ≈ 20–23% | An Aminogruppen des Globins gebunden; mehr an desoxygeniertem Hb |
| Gelöst | ≈ 7–10% | Der Anteil, der den gemessenen PCO₂ bestimmt |
Klinischer Bezug
- COPD unter hochdosiertem O₂: Der PaCO₂ kann steigen, teils durch den Haldane-Effekt und teils durch ein verschlechtertes V/Q.
- Akute respiratorische Azidose: Der PaCO₂ steigt, und der pH fällt, bevor die Niere Bikarbonat zurückhalten kann.
- Carboanhydrasehemmer senken das Plasmabikarbonat und verursachen eine leichte metabolische Azidose.
Testen Sie sich
Überlegen Sie die Antwort und tippen Sie dann auf die Frage.
Warum transportiert venöses Blut beim gleichen PCO₂ mehr CO₂ als arterielles Blut?
Der Haldane-Effekt: Desoxyhämoglobin puffert mehr H⁺ und bildet mehr Carbaminoverbindungen, daher nimmt es mehr CO₂ auf.
Welches Ion tritt in den Gewebekapillaren in den Erythrozyten ein, und warum?
Chlorid: Es strömt ein, während Bikarbonat austritt, und hält die Zelle elektrisch neutral (Bande-3-Austauscher).
Warum ist der venöse Hämatokrit etwas höher als der arterielle?
Da Cl⁻ einströmt und im Erythrozyten mehr gelöste Teilchen entstehen, folgt Wasser osmotisch, und die Zelle schwillt leicht an.
Welches Enzym begrenzt die Bikarbonatbildung im Plasma, und warum ist sie dort langsam?
Die Carboanhydrase: Das Plasma enthält fast keine, daher findet die Umwandlung im Erythrozyten statt.
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Quellen: Respiratory acidosis: MedlinePlus Medical Encyclopedia (MedlinePlus, US National Library of Medicine, 2024); Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2024).
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