كيف يتم نقل ثاني أكسيد الكربون في الدم؟
يتم نقل جزيئات ثاني أكسيد الكربون في الدم من أنسجة الجسم إلى الرئتين بإحدى الطرق الثلاث:
الذوبان مباشرة في الدم.
ملزمة للهيموجلوبين.
يتم حملها كأيون بيكربونات.
تؤثر العديد من خصائص ثاني أكسيد الكربون في الدم على انتقاله، أولاً ثاني أكسيد الكربون أكثر قابلية للذوبان في الدم من الأكسجين، إذ يذوب حوالي 5 إلى 7 في المائة من ثاني أكسيد الكربون في البلازما، ثانيًا يمكن لثاني أكسيد الكربون أن يرتبط ببروتينات البلازما أو يمكن أن يدخل خلايا الدم الحمراء ويرتبط بالهيموجلوبين، حيث هذا النموذج ينقل حوالي 10 بالمائة من ثاني أكسيد الكربون وعندما يرتبط ثاني أكسيد الكربون بالهيموغلوبين يتشكل جزيء يسمى كاربامينوهيموغلوبين، كما يمكن عكس ارتباط ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين، لذلك عندما يصل ثاني أكسيد الكربون إلى الرئتين يمكن أن ينفصل بحرية عن الهيموجلوبين ويطرد من الجسم.
ثالثًا يتم نقل غالبية جزيئات ثاني أكسيد الكربون (85 بالمائة) كجزء من نظام عازلة البيكربونات، إذ في هذا النظام ينتشر ثاني أكسيد الكربون في خلايا الدم الحمراء الأنهيدراز الكربوني (CA) داخل خلايا الدم الحمراء ويحول ثاني أكسيد الكربون بسرعة إلى حمض الكربونيك (H2CO3).
حمض الكربونيك هوجزيء وسيط غير مستقر يتفكك على الفور إلى أيونات البيكربونات (HCO3−) وأيونات الهيدروجين (H +)، ونظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون يتحول بسرعة إلى أيونات بيكربونات، فإن هذا التفاعل يسمح باستمرار امتصاص ثاني أكسيد الكربون في الدم أسفل تدرج تركيزه، كما ينتج عنه إنتاج أيونات (H +) وإذا تم إنتاج الكثير من (H +) يمكن أن يغير درجة الحموضة في الدم.
ومع ذلك فقد يرتبط الهيموغلوبين بأيونات (H +) الحرة مما يحد من التحولات في الأس الهيدروجيني، إذ يتم نقل أيون البيكربونات المركب حديثًا من خلايا الدم الحمراء إلى المكون السائل في الدم مقابل أيون الكلوريد (Cl-)، وهذا يسمى تحول الكلوريد، عندما يصل الدم إلى الرئتين يتم نقل أيون البيكربونات مرة أخرى إلى خلايا الدم الحمراء مقابل أيون الكلوريد.
ينفصل أيون (H +) عن الهيموجلوبين ويرتبط بأيون البيكربونات، وينتج عن ذلك حمض الكربونيك الوسيط، والذي يتم تحويله مرة أخرى إلى ثاني أكسيد الكربون من خلال التأثير الأنزيمي لـ (CA)، كما يتم طرد ثاني أكسيد الكربون الناتج من خلال الرئتين أثناء الزفير.
فائدة نظام عازلة البيكربونات هو أن ثاني أكسيد الكربون يُمتص في الدم مع تغيير طفيف في درجة الحموضة في النظام، وهذا مهم لأنه لا يتطلب سوى تغيير بسيط في الرقم الهيدروجيني الكلي للجسم حتى تحدث الإصابة الشديدة أو الوفاة، يسمح وجود نظام عازلة البيكربونات للأشخاص بالسفر والعيش على ارتفاعات عالية، وعندما يتغير الضغط الجزئي للأكسجين وثاني أكسيد الكربون على ارتفاعات عالية يتكيف نظام عازلة البيكربونات لتنظيم ثاني أكسيد الكربون مع الحفاظ على الرقم الهيدروجيني الصحيح في الجسم.
التسمم بأول أكسيد الكربون:
في حين أن ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يرتبط بسهولة وينفصل عن الهيموجلوبين، فإن الجزيئات الأخرى مثل أول أكسيد الكربون (CO) لا تستطيع ذلك، حيث أن أول أكسيد الكربون له انجذاب أكبر للهيموجلوبين أكثر من الأكسجين، لذلك عند وجود أول أكسيد الكربون، فإنه يرتبط بالهيموجلوبين بشكل تفضيلي على الأكسجين، ونتيجة لذلك لا يمكن للأكسجين الارتباط بالهيموجلوبين، لذلك يتم نقل القليل جدًا من الأكسجين في جميع أنحاء الجسم.