すべての組織細胞は、生存と機能に必要なエネルギー(アデノシン三リン酸、ATPの形で)の生成のための好 この基本的に重要なミトコンドリアプロセスは、酸素の消費と二酸化炭素の生産によって特徴付けられ、安静状態では約200mL/分から運動中にこの速度の5倍以上まで変化する可能性がある。
この二酸化炭素の究極の運命は、期限切れの空気中の体内からの排除であり、血液の重要な機能は組織細胞から肺への二酸化炭素の輸送である。
この輸送プロセスの理解は、ガスの分圧と、ガスの溶解度と移動(拡散)を支配するいくつかの基本的な物理法則の理解に依存します。
ガスの分圧とは何ですか?
生物学的システムを含むシステム内のガスの量は、それが発揮する圧力によって定義され、伝統的に水銀のカラムの高さ(mmHg)として測定される。 したがって、大気圧が760mmHgであると言うことは、私たちが呼吸する空気中のガス(酸素、窒素、二酸化炭素)が760mmの水銀の標準的な柱を支えるのに十分な圧
この全圧は、単に各構成気体の分圧の和である。 したがって、空気は約20%の酸素、79%の窒素および0を含むので。空気中の酸素(PO2)の分圧は約(20×760)/100=152mmHgであり、二酸化炭素(PCO2)の分圧は(0.03×760)/100=0.2mmHgである。
北米以外の臨床検査室で使用される国際圧力(SI)の単位はキロパスカル(kPa)である。 MmHgをkPaに変換するには、変換係数0.133を使用できます。
ガスの溶解度と拡散
ヘンリーの法則は、温度が一定である限り、平衡状態で液体に溶解するガスの量はそのガスの分圧に比例すると述べている。
溶解ガス=分圧(p)x溶解係数(S)
ここで、Sは特定のガスの温度依存定数である。 体温での二酸化炭素の溶解度係数は、0.23mmol/L/kPa(または0.03mmol/mmHg)である。 したがって、動脈pco2は約5であるからである。3kPa(40mmHg)、動脈血(DCO2)に溶解するCO2の量は(5.3×0.23)または40×0.03)=1.2mmol/Lです。
ガスの移動(拡散)は、大部分が濃度勾配によって決定されます。
ガスの移動(拡散)は、大部分が濃度勾配によって決定されます。
ガスの移動(拡散)は、濃度勾配によって決定されます。
ガスの移動(拡散)は、 ガスは高い分圧から低い分圧に拡散する。
組織細胞から肺への二酸化炭素の輸送
二酸化炭素の旅(図1a)は、それが生産される組織細胞のミトコンドリアから始まります。 一般的な濃度勾配のために、二酸化炭素はミトコンドリア(pco2が最も高い)から細胞質を横切って、細胞外および毛細血管網に拡散する。
図1a:組織中のCO2
クリックして拡大
組織細胞から血液中に到着するCO2の少しは血漿中に物理的に溶解したままであり(上記参照)、血漿タンパク質のNH2(アミノ)末端基に結合し、いわゆるカルバミノ化合物を形成する。 しかし、ほとんどの場合、濃度勾配を下に拡散させて赤血球に拡散させる。
これの一部は赤血球の細胞質に溶解したままであり、一部はカルバミノ-Hbを形成する還元ヘモグロビンのアミノ末端基に緩く結合している。 しかし,赤血球に到着する二酸化炭素の大部分は,酵素炭酸脱水酵素の赤血球アイソフォームによって炭酸に急速に水和される。 生理学的pHでは、この炭酸のほぼすべて(≧96%)が重炭酸塩および水素イオンに解離する:
式1:
水素イオンは還元されたヘモグロビンによって緩衝され、重炭酸イオンの大部分は塩化物イオンと交換して赤血球から血漿に通過する(このいわゆる”塩化物シフト”は電気化学的中立性を維持する)。 以上のことから、ほとんどの二酸化炭素は重炭酸塩(主に血漿中)として輸送されることは明らかですが、CO2輸送の合計4つのモードがあります :
- 90 % 血漿中(65%)および赤血球中の重炭酸塩として輸送される(25 %)