认识霍尔登效应重症行者翻译组蒋正英引言几项研究提出可以用动静脉血二氧化碳含量差（CCO2）或动静脉血二氧化碳分压差（PCO2）来评估系统性灌注不足或组织缺氧。然而，由于涉及霍尔登效应，CCO2与PCO2之间关系复杂，尤其在二氧化碳含量较高时，动静脉血CCO2差值与PCO2差值是存在差异的。生理基础无论有氧氧化还是无氧酵解均会产生CO2，二氧化碳是细胞代谢的终极产物，静脉血二氧化碳含量(CvCO2)高于动脉血二氧化碳含量(CaCO2)，这就促使毛细血管内的Hb释放O2（波尔效应）。CO2在血液中的运输方式有以下三种：物理溶解（5～10%）、形成碳酸盐（80%）、形成氨基甲酸血红蛋白（10～15%）。由于结合部位不同，CO2并不参与O2与Hb四个亚基结合的竞争。氧饱和度（SO2）低的时候，更多的CO2会与的Hb结合，这种现象称为霍尔登效应。其生理意义是：周围毛细血管释放氧气供细胞利用产生CO2，而去氧Hb又增加了静脉血携带CO2的能力，在肺部却恰恰相反，氧合的增加促进Hb释放CO2从而利于其在肺部排泄。二氧化碳含量（CCO2）与二氧化碳分压（PCO2）的关系会受到氧饱和度（SO2）与酸中毒的影响。由于霍尔登效应，在某一二氧化碳分压（PCO2）水平时局部氧饱和度（SO2）低时二氧化碳含量(CCO2)是增加的，因为氧饱和度低时会有更多的二氧化碳与血红蛋白结合（图1a）。代谢性酸中毒改变了CCO2/PCO2关系，因此酸中毒时，在同样二氧化碳含量（CCO2）的情况下二氧化碳分压（PCO2）会更高（图1b）。最后，在高二氧化碳含量（CCO2）时这种关系更为显著，二氧化碳含量（CCO2）进一步增加会导致二氧化碳分压（PCO2）更显著的增加。根据FICK方程，如果给定一个二氧化碳产出量总额(VCO2)，心输出量与混合静脉血与动脉血二氧化碳含量差(Cmv-aCO2)为一种反双曲线关系。因此，如果心输出量不足，会导致组织细胞产生的二氧化碳(CO2)排除减少（CO2淤滞）。这种转变会导致混合静脉-动脉血二氧化碳含量差(Cmv-aCO2)和混合静血与动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）增加。在组织缺氧的情况下，虽然无氧酵解途径也可以产生二氧化碳(CO2)，但因为有氧代谢产生二氧化碳(CO2)减少，总的二氧化碳产量减少。二氧化碳产量(VCO2)的减少改变了心排血量和混合静脉-动脉血二氧化碳含量差(Cmv-aCO2)的关系。因此，心输出量不足时混合静脉-动脉血二氧化碳含量差(Cmv-aCO2)增加较少。然而，二氧化碳淤滞（低血流量）与霍尔登效应（氧饱和度低），都使得静脉血二氧化碳含量(CvCO2)增加，达到了曲线的平直部，这意味着静脉血二氧化碳分压PvCO2显著提高。代谢性酸中毒时静脉血二氧化碳分压增加更加明显(图1b)。因此，在低动力型休克时，尽管二氧化碳产量(VCO2)减少，混合静脉-动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）却显著增加。但是，在非心输出量不足引起的缺氧时，静脉血流迅速将二氧化碳从组织中清除，因此尽管存在霍尔登效应，混合静脉-动脉血二氧化碳含量差(Cmv-aCO2)和混合静血与动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）同样正常，通过这些变量去探测组织缺氧并不可靠。这一基本问题在另一单独的肢体模拟中有阐述，缺血性缺氧导致了肢体静-动脉二氧化碳分压差（Pv-aPCO2）升高，然而维持肢体血流的乏氧性缺氧并不增加肢体静-动脉二氧化碳分压差（Pv-aCO2）。这些结果表明Pv-aCO2是灌注不足指标，而非组织缺氧的指标。临床意义对于给定的二氧化碳产量(VCO2)，心输出量减少会导致混合静脉-动脉血二氧化碳含量差(Cmv-aCO2)增加。因为二氧化碳（CO2）可以快速从组织扩散到静脉血，因此即便在氧弥散受损的情况下，混合静脉-动脉血二氧化碳含量差(Cmv-aCO2)也是与代谢状态相关的系统性灌注不足的敏感指标。动脉和混合静脉血应该同时取样，以保证能得到合理的解释。二氧化碳含量（CCO2）的计算很繁琐，且难以避免误差，所以有研究提议以二氧化碳分压（PCO2）替换二氧化碳含量（CCO2）。但是，在低流量状态下，混合静脉-动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）比混合静脉-动脉血二氧化碳含量(CmvCO2)变化更大。因此，混合静脉-动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）被提议用于辨别是否存在心输出量不足(Pmv-aCO26mmHg)以及增加心输出量是否为合理的选择。本来，混合静脉-动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）和混合静脉-动脉血二氧化碳含量(CmvCO2)评定的为全身血流量，因为其取之混合静脉血。不过，尽管此时心输出量正常，感染性休克时混合静脉-动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）升高与持续的舌下微循环障碍同样存在关联。其中一种可能的解释是，心输出量仍然不足以清除组织产生的二氧化碳。支持这一假设的证据是混合静脉-动脉血二氧化碳含量差(Cmv-aCO2)与舌下血管灌注比例相关，虽然其相关性不如混合静脉-动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）。另一种关于导致静脉血二氧化碳含量高的假设是霍尔登效应（图1a）以及脓毒症相关的微循环异质性所致的某种水平的二氧化碳淤滞。在高静脉血二氧化碳含量时，静脉二氧化碳含量（CvCO2）与静脉血二氧化碳分压（PvCO2）变化之间更多为横向关系，结果是静脉血二氧化碳分压（PvCO2）比静脉二氧化碳含量（CvCO2）增加更明显，尤其是在酸中毒时更加明显（图1b）。据此，我们可以推测那些大循环已经纠正但微循环障碍仍然持续存在的病理情况。不论潜在的机制是什么，持续的混合静脉-动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）升高与脓毒症患者的不良预后有关。因此，如果组织缺氧持续存在，增加心输出量并以Pmv-aCO2＜6mmHg为目标看来是合理的。因为越来越少使用肺动脉导管，中心静脉-动脉血PCO2差值被建议作为脓毒症休克的治疗目标，而且提议应用于目标导向治疗策略，尤其是当氧摄取受损而中心静脉血氧饱和度高(70%)的时候。结论霍尔登效应描述了一个事实，二氧化碳（CO2）与去氧血红蛋白的结合比氧合血红蛋白的关联更紧密。这种效应允许外周毛细血管中携带更多细胞代谢产生的二氧化碳。在低动力性休克时，这种效应通常导致混合静脉-动脉血二氧化碳分压差（Pmv-aCO2）增高。将静-动脉二氧化碳差值作为休克复苏目标时需考虑这种效应。
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