Sauerstoff, Kohlendioxid und pH im Blick

Die Blutgasanalyse ist ein wichtiges diagnostisches Instrument insbesondere in der Notfall- und Intensivmedizin. Mit ihr lässt sich bestimmen, wie viel Sauerstoff (O₂) und Kohlendioxid (CO₂) im Blut enthalten sind. Meist wird auch der pH-Wert mitbestimmt. Die Atmung und die »Säure« des Bluts hängen nämlich zusammen. Das hat folgenden Hintergrund: Bei der Atmung nimmt die Lunge Sauerstoff aus der Atemluft auf und gibt ihn ins Blut ab, wo er an Erythrozyten bindet. Die roten Blutkörperchen versorgen den gesamten Körper mit O₂. Im Gewebe wird der Sauerstoff bei der Energiegewinnung der Zelle, der sogenannten Zellatmung, verbraucht, wobei CO₂ entsteht. Dieses Abfallprodukt wird gelöst im Blut zurück zur Lunge transportiert und dort abgeatmet. Da es im Blut als Kohlensäure vorliegt, trägt es zu einer Ansäuerung des Bluts bei.

Eingesetzt wird eine Blutgasanalyse zur Überwachung der Atemfunktion bei Patienten mit Atmungsstörungen und Sauerstoffmangel (etwa bei COPD oder Mukoviszidose) und in der Notfall- und Intensivmedizin bei Patienten mit akuter respiratorischer Insuffizienz, Schockzuständen, schweren Stoffwechselentgleisungen sowie unter mechanischer Beatmung. Die Blutgase werden mithilfe eines spezialisierten Messgeräts aus arteriellem Vollblut analysiert.

Das Blut wird aus einer Punktion vor allem der Arteria radialis (Speichenschlagader) oder der Arteria femoralis (Oberschenkelschlagader) gewonnen oder aus dem Ohrläppchen (Kapillarblut). Zur Probenahme am Ohrläppchen muss dieses zehn Minuten zuvor hyperämisiert werden, das heißt, die Durchblutung muss – etwa durch Kneten oder Aufbringen einer durchblutungssteigernden Salbe – verstärkt werden. Die Analyse muss sofort, quasi am Patientenbett, vorgenommen werden; ein Versenden der Probe ist nicht möglich.

Der Sauerstoffpartialdruck (pO₂) sollte zwischen 72 und 107 mmHg liegen, die Sauerstoffsättigung (sO₂) zwischen 95 und 99 Prozent; der Kohlendioxidpartialdruck (pCO₂) sollte 35 bis 46 mmHg bei Männern betragen beziehungsweise 32 bis 43 mmHg bei Frauen. Bei Neugeborenen und Säuglingen sind etwas niedrigere Werte normal.

Ein verringerter Sauerstoffpartialdruck im Blut kann auf Störungen der Atmung, etwa bei Lungenerkrankungen, auf Störungen der Atempumpe (Atemmuskulatur und zentralnervöse Atmungssteuerung), auf Herzinsuffizienz oder eine Kombination aus diesen Faktoren zurückgehen. Je nachdem, welches Organ und wie schwer es betroffen ist, kann eine Hypooxygenierung des Bluts lebensbedrohlich werden. Bei pO₂-Werten unter 40 mmHg droht Bewusstlosigkeit.

Der pH-Wert des Bluts wird durch verschiedene Puffersysteme relativ konstant im Bereich von 7,35 bis 7,45 gehalten. Werte unterhalb von 7,35 werden als Azidose (Übersäuerung) bezeichnet, Werte über 7,45 als Alkalose. Der Gegenspieler der Kohlensäure im Säure-Base-Gleichgewicht, das Bicarbonat, das aus Kohlensäure durch Abspalten eines Protons entsteht, sollte zwischen 21 und 26 mmol/l liegen.

Abweichungen von den Referenzwerten deuten auf verschiedene Störungen hin, die entweder die Atmung (respiratorisch) oder den Stoffwechsel (metabolisch) betreffen. Hier gibt es vier verschiedene Formen. Bei der respiratorischen Azidose ist der pCO₂ erhöht, der pH-Wert erniedrigt, das Blut also »sauer«, und das Bicarbonat im normalen Bereich. Diese Form kann zum Beispiel auftreten, wenn bei Atmungsstörungen wie Asthma bronchiale zu wenig Kohlendioxid abgeatmet werden kann.

Eine respiratorische Alkalose ist dagegen von einem erniedrigten pCO₂-Wert, einem erhöhten pH und normalen Bicarbonatgehalt gekennzeichnet. Sie kann bei verstärkter Atmung (Hyperventilation) auftreten und geht ebenfalls mit dem Gefühl der Atemnot einher.

Bei einer metabolischen Azidose, also einer stoffwechselbedingten Übersäuerung des Bluts, liegen sowohl der pCO₂ als auch der pH-Wert und der Bicarbonatgehalt unterhalb der Referenzbereiche. Sie kann zum Beispiel bei einem schlecht eingestellten Diabetes oder bei Nierenerkrankungen auftreten, aber auch nach erhöhter Laktatbildung durch intensiven Sport.

Die vierte Form der Blutgaswerte-Veränderung ist die metabolische Alkalose. Bei ihr sind der pCO₂-, der pH- und der Bicarbonatwert erhöht. Dieser Zustand kann zum Beispiel durch starkes Erbrechen ausgelöst werden. Aber auch Magenspülungen, eine Therapie mit Diuretika oder eine Hypoalbuminämie bei Leberversagen können dahinterstecken.