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Kohlendioxidtransport

Synonym: Kohlenstoffdioxidtransport, CO2-Transport
Englisch: carbon dioxide transport

1 Definition

Als Kohlendioxidtransport bezeichnet man den Transport von Kohlendioxid (CO2) vom Gewebe über das Blut zu den Lungen, wo es abgeatmet wird.

2 Hintergrund

Kohlendioxid wird auf 3 Wegen zu den Alveolen der Lunge transportiert:

Hinweis: Die Prozentangaben variieren je nach Quelle. So wird beispielsweise der Transport via Bikarbonat mit bis zu 80-85% angegeben.

3 Physiologie

3.1 Transport von gelöstem Kohlendioxid

Als geringster Anteil findet der Transport von CO2 als physikalisch gelöster Stoff statt. Der Wert ist direkt bezogen auf den Partialdruck von Kohlendioxid, liegt normalerweise aber bei 7 %. Das entspricht ca. 0,3 ml CO2/100 ml Blut.

3.2 Transport von Kohlendioxid gebunden an Hämoglobin

In den Erythrozyten binden ca. 23 % des gesamten Kohlendioxid an Hämoglobin und formen dabei Carbamino-Hämoglobin (CO2Hgb). Kohlendioxid bindet dabei an einer anderen Stelle als Sauerstoff. Des Weiteren ist diese Reaktion deutlich langsamer als die Reaktion zu Bikarbonat, weshalb in der Regel kaum mehr als 20-23 % in dieser Form transportiert werden. Bei der Regulation der CO2-Bindung durch Hämoglobin ist der Haldane-Effekt von Bedeutung:

3.3 Transport von Kohlendioxid in Form von Bikarbonat

Diese Form stellt mit etwa 70 % den größten und somit wichtigsten Anteil im Kohlendioxidtransport dar. Die folgenden Vorgänge finden in den Erythrozyten statt:

  1. CO2 aus den Zellen diffundiert über das Interstitium in das Blut und von dort aus in die Erythrozyten.
  2. CO2 reagiert mit H2O zu Kohlensäure (H2CO3). Dieser Vorgang wird von dem Enzym Carboanhydrase katalysiert und somit ca. 5000-fach beschleunigt.
  3. H2CO3 dissoziiert zu H+ und HCO3-.
  4. H+ wird von Hämoglobin gebunden (Hämoglobin-Puffer).
  5. HCO3- diffundiert aus den Erythrozyten heraus. Dies geschieht im Austausch gegen Cl--Ionen, um die Ladungsverhältnisse der Zelle nicht zu verändern. Diesen Austausch bezeichnet man als Hamburger-Shift.

Im Bereich der Lunge kehren sich dann die genannten Vorgänge um. HCO3- gelangt im Austausch gegen Cl- zurück in die Erythrozyten, wo es mit H+ zu H2CO3 reagiert. Dieses dissoziiert dann zu CO2 und H2O. CO2 diffundiert durch das Plasma zu den Alveolen und wird letztendlich abgeatmet.

Zusammengefasst ist folgende Reaktionsgleichung von großer Bedeutung:

CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ HCO3- + H+

Der Stellenwert des Transportes durch Bikarbonat wird beim Verabreichen von Acetazolamid deutlich. Dieser Stoff blockiert die Aktivität der Carboanhydrase, was dazu führt, dass der Partialdruck von Kohlendioxid von normalen 45 mmHg auf bis zu 80 mmHg ansteigt.

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