Bohr φαινόμενο

Tο μέγιστο ποσό του παραγομένου CO₂ εισέρχεται στα ερυθροκύτταρα, που περιέχουν το ένζυμο καρβονική ανυδράση που καταλύοντας την εξίσωση

την επιταχύνει κατά 13000 φορές. Τα σχηματιζόμενα Η⁺ ρυθμίζονται από την Hb, το σχήμα της οποίας μεταβάλλεται κατά τρόπο ώστε να μειώνεται η συγγένειά της με το O₂, διευκολύνοντας, έτσι, την αποφόρτισή της. Τα HCO₃̄  που σχηματίζονται με την προηγούμενη αντίδραση, εγκαταλείπουν τα ερυθροκύτταρα, των οποίων η μεμβράνη είναι διαπερατή σε αρνητικά φορτισμένα μόρια. Για τη διατήρηση της ηλεκτρικής ουδετερότητας των κυττάρων, εισέρχονται ιόντα CI^- από το πλάσμα. Μέρος του CO₂ συνδέεται απευθείας με την Hb, σχηματίζοντας καρβαμινοενώσεις. Το ποσό του CO₂ που συνδέεται με την Hb και το ποσόν των Η⁺ που ρυθμίζονται απ’ αυτή εξαρτώνται από το επίπεδο της οξυγονώσεως. Η αναχθείσα αιμοσφαιρίνη συνδέεται ευκολότερα με το CO₂ προς σχηματισμό καρβαμινοενώσεων και ρυθμίζουν περισσότερα Η⁺, συγκριτικά με την οξυγονωθείσα αιμοσφαιρίνη (φαινόμενο Haldaneà72). Έτσι, το CO₂ επηρεάζει τη συγγένεια της Hb με το O₂ και το O₂ επηρεάζει τη σύνδεση της Hb με το CO₂. Οι αντεπιδράσεις αυτές είναι συμπληρωματικές και διευκολύνουν την ανταλλαγή αερίων στους ιστούς ή τους πνεύμονες, αντίστοιχα. Στα τριχοειδή του πνεύμονος, διευκολύνεται η σύνδεση του O₂ και η αποσύνδεση του CO₂ με την αιμοσφαιρίνη (φαινόμενο Bohr, [1] στο σχήμα) για την ενεργητική μεταφορά των αναπνευστικών αερίων². Αντίθετα στα περιφερικά τριχοειδή διευκολύνεται η σύνδεση του CO₂ και η αποσύνδεση του O₂ (φαινόμενο Haldane, [2] στο σχήμα) για τη χρησιμοποίηση του τελευταίου και την απαγωγή του προηγουμένου. Στους πνεύμονες, το CO₂ που εγκαταλείπει το μικτό φλεβικό αίμα (P_v̄CO₂ = 46 mmHg) εισέρχεται στις κυψελίδες (P_ACO₂ = 40 mmHg). Η οξυγόνωση της Hb ελαττώνει το ποσό του CO₂ που μπορεί να συνδεθεί με την Hb, ως καρβαμινοενώσεις, ενώ μόρια HCO₃̄ επιστρέφουν στο ερυθροκύτταρο, όπου –παρουσία της καρβονικής ανυδράσης- μετατρέπονται σε CO₂, που διαχέεται στις κυψελίδες. Οι διάφοροι τρόποι με τους οποίους μεταφέρεται το CO₂ δεν εμφανίζουν κορεσμό, όπως συμβαίνει με το O₂. Το σύστημα μεταφοράς του CO₂ είναι τόσο αποτελεσματικό, ώστε, ακόμη και σε καταστάσεις με σοβαρή ελάττωση της Hb δεν παρατηρείται καθυστέρηση της μεταφοράς CO₂. Αυτό οφείλεται στην αφθονία της ενδοκυττάριας καρβονικής ανυδράσης, η οποία μετατρέπει το CO₂ σε HCO₃̄, ακόμη και σε καταστάσεις με αναιμία[i].

Εάν η απόδοση της καρβονικής ανυδράσης μειωθεί, πχ., επί λήψεως ακεταζαλομίδης, το CO₂ εξακολουθεί να υφίσταται υδάτωση στο πλάσμα, αν και κατά 13000 φορές βραδύτερα. Η ανεπάρκεια καρβονικής ανυδράσης αναγνωρίζεται στο επίπεδο των κυψελιδικών τριχοειδών, όπου μπορεί να μην υπάρχει αρκετός διαθέσιμος χρόνος για τη μετατροπή όλου του HCO₃^- σε CO₂ προς αποβολή κι έτσι να επακολουθήσει καθυστέρηση της αποβολής και κατακράτηση CO₂.