Rola dwutlenku węgla

Kiedy na Ziemi zaczęło rozwijać się życie, skład jej atmosfery był zupełnie inny niż dzisiaj. Było w niej ponad 20 procent dwutlenku węgla (CO2), który wdychały żywe istoty. Jego ilość znacznie spadła i obecnie wynosi zaledwie 0,03 procenta. Nasze ciała musiały się jakoś do tego stopniowo przystosować. Dokonało się to poprzez utworzenie wewnętrznego środowiska gazowego zawartego w małych powietrznych woreczkach (pęcherzykach) znajdujących się w płucach, w których optymalne stężenie CO2 powinno wynosić 6,5% czyli prawie 200 razy więcej niż we wdychanym powietrzu atmosferycznym.butejko.pl - rola-dwutlenku-wegla

Dwutlenek węgla jest w rzeczywistości bardziej podstawowym składnikiem materii żywej niż tlen.

Y.Henderson

Dwutlenek węgla (CO2) powstaje jako proces końcowy trawienia tłuszczów i węglowodanów oraz w wyniku pracy mięśni.  Jest on przenoszony żyłami do płuc, gdzie jego nadmiar jest wydychany. Powszechnie i mylnie uważa się go za uboczny produkt przemiany materii, a w rzeczywistości odpowiada on za wiele ważnych funkcji życiowych.

1) Dwutlenek węgla jest odpowiedzialny transport tlenu

Tlen jest względnie nierozpuszczalny w krwi, więc około 98% gazu jest transportowana przez hemoglobinę. Uwolnienie tlenu z hemoglobiny jest zależne od ilości dwutlenku węgla w pęcherzykach płucnych/krwi tętniczej. Jeżeli dwutlenek węgla nie jest na wymaganym poziomie 5%,  tlen „przykleja się” do hemoglobiny i nie jest uwalniany do tkanek i narządów, co wywołuje głód tlenowy, czyli hipoksję. Ten związek został odkryty w 1904 przez Christiana Bohra i znany jest jako efekt Bohra.  Im głębszy oddech, tym mniej tlenu jest dostarczane do komórek ciała.

Oddychanie objętością większą niż normalna nie poprawia ilości tlenu we krwi, ponieważ jest ona już nasycona w 95-98%. Zamiast tego obniża ono poziom CO2 najpierw w płucach, a następnie we krwi, tkankach i komórkach, co utrudnia przenikanie tlenu do komórek ciała.

2) Dwutlenek węgla jest odpowiedzialny wazodylatację – rozkurcz mięśni gładkich w ścianie naczyń krwionośnych

W ciele znajduje się ok. 300 000 km mięśni gładkich. W wyniku nadmiernej wentylacji i spadku poziomu dwutlenku węgla tkanki doznają głodu tlenowego i są w stanie podrażnienia, a mięśnie gładkie reagują na taki stan skurczem. Mięśnie gładkie wyścielają tętnice, naczynia włosowate , ściany narządów jamistych i ściany przewodu pokarmowego, dróg oddechowych, pęcherza moczowego, dróg rodnych. Skurcz mięśni gładkich jest jedną z głównych przyczyn chorób układu oddechowego (np. skurcz pęcherzyków płucnych w astmie) i pokarmowego.

Ciekawostka: każdy 1 mm Hg spadku tętniczego CO2 (norma to 40 mmHg) zmniejsza dopływ krwi do mózgu o 2%, czyli dotlenienie mózgu znacznie się zmniejsza przy ciężkim oddychaniu. Wywołuje to m.in. zawroty głowy, zmęczenie, otumanienie czy niepokój.

3) Dwutlenek węgla stymuluje ośrodek oddechowy w rdzeniu przedłużonym

Stężenie dwutlenku węgla we krwi jest podstawowym mechanizmem regulującym pracę układu oddechowego. Informacje do ośrodka oddechowego wysyłane są przez chemoreceptory, które są zlokalizowane:
a)    centralnie w pniu mózgu- są one wrażliwe na zmiany pH i ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla
b)   obwodowo- w okolicy rozgałęzienia tętnicy szyjnej wspólnej ( kłębek szyjny) i w łuku aorty ( kłębki aortalne)- są one wrażliwe na ciśnienie parcjalne tlenu.

To stężenie dwutlenku węgla, a nie tlenu, jest czynnikiem kontrolującym oddychanie. Jeśli obwodowe  chemoreceptory wykryją mało tlenu, lecz stężenie dwutlenku węgla jest w normie, ośrodek oddechowy może nie stymulować wykonania wdechu (niski poziom tlenu zauważymy dopiero przy jego spadku poniżej 15% jak to ma miejsce na dużych wysokościach).  Z drugiej strony, nawet przy normalnym poziomie tlenu we krwi, nawet lekko podwyższona ilość dwutlenku węgla zacznie stymulować ośrodek oddechowy do przyśpieszonych oddechów. Wystarczy hiperwentylować przez 24 godziny by przestawić parametry ośrodka oddechowego i zmniejszyć jego tolerancję na stężenie dwutlenku węgla we krwi. Obniżenie tolerancji na dwutlenek węgla wywołuje  potrzebę głębszego oddychania i powstaje błędne koło hiperwentylacji.

4) Dwutlenek węgla odpowiada za równowagę kwasowo-zasadową krwi.

Równowaga kwasowo- zasadowa krwi jest ściśle regulowana przez system buforów, które utrzymują ją w obszarze między 7,36 – 7,45. Organizm toleruje tylko niewielkie zmiany pH.  Jeśli pH spadnie poniżej 7, może to prowadzić do śpiączki, a nawet śmierci z powodu poważnej kwasicy.  Wysokie pH powyżej 7.45 wywołuję zasadowicę. Organizm umiera przy pH powyżej 7,8, co często ma miejsce podczas ostatnich dni lub godzin życia osób chronicznie chorych. Hiperwentylacja jest najczęstszą przyczyną alkalozy oddechowej.  Wiele osób uważa, że pH krwi jest regulowane dietą. Badania wykazały, że to oddychanie, regulujące poziom dwutlenku węgla i jonów wodorowęglanowych, ma główne znaczenie w kontrolowaniu pH krwi.

5) Dwutlenek węgla ma działanie antybakteryjne

Badanie w Instytucie Karolinska w Szwwcji wykazało, że rozmnażanie gronkowca było 1000 razy większe kiedy  bakteria znajdowała się w normalnym powietrzu przez 24 godziny, niż kiedy znajdowała się w powietrzu ze 100% nasyceniem CO2.

Źródło:
“Zamknij usta” P.McKeown
J. Stark, ‘The Carbon Dioxide Syndrome’
normalbreathing.com