Kohlendioxidtransport

Kohlendioxid wird auf 3 Wegen zu den Lungenalveolen transportiert:

• physikalisch gelöst im Blutplasma: bis 7 %
• gebunden an Hämoglobin: 10 bis 23 %
• in Form von Bikarbonat (HCO₃^-): 70 bis 85 %

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 bei einem Löslichkeitskoeffizienten von 0,49 für CO₂ im Blut ca. 3 ml CO₂/100 ml Blut bzw. 1,2 mmol CO₂/l Blut.

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:

• Bei steigendem Sauerstoffpartialdruck wird Kohlendioxid leichter abgegeben (im Bereich der Lunge).
• Bei niedrigem Sauerstoffpartialdruck wird die Aufnahme von Kohlendioxid erleichtert (im Bereich des aktiven Gewebes).

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:

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.