この章は、2017 CICM Primary SyllabusのセクションF8(ii)に最も関連しており、試験受験者は「Haldane効果や塩化物シフトを含む血液中の二酸化炭素の運搬について説明できる」ことが期待されます。 CICMのSAQで「ハルデン効果とは何か」というフレーズを使って質問した人はいませんが、これは明らかに公正な質問であり、人々はこの試験のためにこれを知っていると期待すべきなのです。 ほとんどのまともな人のように、Haldaneはこのことを「私の効果」とは言いませんでしたが、彼は明らかに、実験に使われたのは実際にはHaldane自身の除細動した血液だったので、最低限の誤った謙遜でそうすることができたのです。

Tebboul & Scheeren (2017) は無駄のない脱力系の説明で、その記事は無料で公開されています。 もし、脂肪とフリルを求めるなら、Itiro Tyuma (1984)によるこの素晴らしいレビューに行くことができます。 必須ではありませんが、J.S. Haldaneが3番目の著者として書いた原著（Christiansen et al, 1914）も読んでおくとよいかもしれません。

ハルデン効果の定義

ここに正式な定義はないが、幸いなことに、このテーマで執筆したほぼすべての著者は、論文の前に必ずこの現象を定義するか、少なくとも一文でカバーできるように簡潔に要約する必要があると感じているようである。 代表的な定義としては、

「ハルデン効果とは、ヘモグロビン飽和度が低下した条件下で、血液が二酸化炭素を運ぶ能力が高まることを示す物理化学的現象」

といったものでしょうか。 実際には、ハルデン効果とボーア効果は、CO2（たまたま呼吸生理学で注目されるリガンドである）とはやや関係のない、同じ分子メカニズムの異なる表現である。 現実的には、脱酸素化ヘモグロビンに高い親和性で結合する分子役者（プロトン、塩化物などの無機イオン、2,3-DPGなどの有機リン酸塩）は他にも多数存在するのである。 同時に、これらの様々な分子を結合させる作用は、ヘモグロビン分子の脱酸素化T状態を安定化させ、酸素に対する親和性を低下させる傾向がある（これは基本的にボーア効果である）。 8358>

「ボーア・ハルデン効果とは、酸素がヘムに結合することによってヘモグロビン4量体に生じるコンフォーマルの変化から生じる、ヘモグロビンによる非酸素リガンド結合に対する親和性の変化を説明する物理化学的現象です」

しかし、これは正確に舌を巻くことではないんです。 また、CICM の試験官集団の中で、先に述べたカルボキシ中心の定義を好む人がいても、特に怒る人はいないでしょう。 大学の文献では、Haldane効果とBohr効果を分けて考えるのが一般的です。 また、ブランディスの「The Physiology Viva」のような歴史的に試験向きの学習ガイドでは、臨床との関連性がやや異なるためか、別々の現象として論じる傾向があるようです。 いずれにせよ、Nunnの「

酸素化血液と脱酸素化血液における、一定のPCO2における二酸化炭素の運搬量の差」

脱酸素化ヘモグロビンによる二酸化炭素運搬によるHaldane効果

CO2 がアミノ酸と結合してカルバミノ酸やカルバミン結合性塩基を形成できることはすでに他のところで述べたとおりである。 問題は、赤血球のヘモグロビンは何が特別なのか、そしてヘモグロビンが酸素化されるとどのように変化するのか、ということである。

要するに。

• CO2は電荷のないN末端のα-に結合する。ヘモグロビンのαおよびβサブユニット上のアミノ基
• ヘモグロビン分子内のヘム鉄原子の酸素化は、ヘモグロビン4量体に構造変化を導入するため（正の協同性）

このアロステリックモジュレーションの結果として、これらの二酸化炭素結合部位の異方的アロステリックモジュレータである。 CO2はR状態よりも脱酸素されたT状態に対して高い親和性を持つ

• このメカニズムは、Haldane効果（Roughton, 1964）によるCO2運搬総量の70％、したがって血液中のCO2の運搬総量の約10～15％に寄与している。

政府の仕事にはこれで十分でしょうが、もし本当に生理学的な瑣末なことの氾濫する沼地に沈めたいなら、1988年のオースティン・リッグスの論文が素晴らしい出発点として役立つでしょう。 前述のように、この「効果」はCO2に限られたものではなく、ヘモグロビンが他の様々なイオン種と無秩序に結合する現象である。 例えば、脱酸素化ヘモグロビンはプロトンに対して大淫乱である。 Nunnの論文（第8版155ページ）によれば、ある量の血液を完全に脱酸素化する（SaO2が0％になる）と、その量のpHを0.03だけ上昇させるのに十分なプロトンが吸い上げられる。

Haldane effect due to increased buffering by haemoglobin

もう一度まとめると、

• 各ヘモグロビン4量体分子には38個の荷電ヒスチジン残基があるが、そのうち4つはヘムグループに付着している。
• これらのヒスチジン残基のそれぞれの解離定数は、ヘムの酸素化の影響を受ける
• その結果、ヘムが酸素を失うと、ヘモグロビン4量体は全体としてより塩基性が高くなる。
• これにより、溶液中の水素イオンを除去する（＝。 溶液を緩衝する）
• 重炭酸と炭酸の平衡に対するこの効果は、炭酸の重炭酸への変換を促進する
• したがって、ヘモグロビン4量体からの酸素の損失は、緩衝によって、重炭酸の形で運ばれる二酸化炭素の量を増やす

おそらくこれはHaldane効果の約30％に寄与するだけであると思われます。 また、静脈血のpH変化にも寄与している。 しかし、脱酸素化ヘモグロビンの緩衝作用により、静脈血のpHは正常値に近くなり、ED患者のpH測定において、動脈血に代わって静脈血が安全であると主張する人もいるほどである。

Consequences of the Haldane effect for total CO2 carriage

Again, one forced to look at this diagram of the carbon dioxide dissociation curve.これは、二酸化炭素の解離曲線の図です。

動脈と静脈のカルバミン酸量に差があることを観察してください。 しかし、その差はCO2の10mmHgから80mmHgまでの連続体に沿ってかなり安定したままである。 あたかも実際のPaCO2が重要でないかのようです。 実際その通りで、動脈と静脈のカルバミン酸含有量の差は、純粋にヘモグロビンの酸素化レベルの差に起因しているのです。 時折、これらの曲線上の「動脈点」と「静脈点」を識別することが期待されるが、これは動脈血と混合静脈血の間の全CO2含有量の（わずかな）差にHaldane効果がどのように寄与しているかを示すものである。 要するに、全体の差はわずかであるにもかかわらず、ハルデン効果がその3分の1以上を担っているのです。

これをもう少し詳しく見ると、

この図は、教科書によく載っている図ですが、血液の酸素飽和度が高くなると、結合部位からより多くの二酸化炭素が放出されて、二酸化炭素分圧も上昇することを説明しているのです。 具体的には、混合静脈血（SpO2＝75％）が完全酸素化されると、PaCO2は40mmHgから46mmHgに増加することになる。 同時に、全CO2濃度は変化しない。 この線をさらに右に伸ばすと、混合静脈血が CO2 含有量を変えずに何らかの方法で完全に酸素化された場合、PaCO2 は 46 mmHg から約 55 mmHg に増加することがわかります。 もし、それ以上の時間がかかるとしたら、二酸化炭素を多く含む動脈循環を得るだけになってしまう。 幸いなことに、Klocke (1973) の軽く着色したグラフが示すように、すべてのプロセスは10分の1秒の間に行われます。