Dwutlenek węgla we krwi jest produktem ubocznym metabolizmu, w którym tlen wdychany z powietrza i dostarczany przez krew do tkanek organizmu jest wykorzystywany do rozkładania składników odżywczych, takich jak cukry i tłuszcze, w celu uzyskania energii. Proces ten, znany jako oddychanie komórkowe lub tlenowe, wyjaśnia, w jaki sposób energia w postaci kalorii z pożywienia jest przekształcana w adenozynotrójfosforan (ATP), który transportuje tę energię i udostępnia ją do wykorzystania przez komórki, które następnie uwalniają dwutlenek węgla. z powrotem do krwioobiegu jako produkt odpadowy. Nadmierny lub niewystarczający poziom dwutlenku węgla we krwi, znany odpowiednio jako hiperkapnia i hipokapnia, może wskazywać na problemy z czynnością płuc lub nerek lub zaburzenia równowagi elektrolitowej.
Znajdujący się w żyłach, naczyniach krwionośnych, które zwracają odtlenioną i bogatą w dwutlenek węgla krew do serca i płuc, dwutlenek węgla (CO₂) jest magazynowany głównie w postaci wodorowęglanu (HCO₃). Wodorowęglan jest substancją alkaliczną, która pomaga organizmowi utrzymać poziom pH lub równowagę między kwasem a zasadą. Badanie krwi na dwutlenek węgla może określić ilość wodorowęglanów we krwi. Normalny poziom dwutlenku węgla we krwi spada między 20 a 29 mEq/l (miliekwiwalent na litr); zbyt wysoki lub zbyt niski poziom może wskazywać na zatrzymanie płynów, a tym samym na zaburzenia równowagi elektrolitowej, funkcję podtrzymywaną przez nerki lub zaburzenie prawidłowej czynności płuc.
Hiperkapnia, czyli nadmierna ilość dwutlenku węgla we krwi, może być chwilowo spowodowana wymiotami, gdy poziom płynów w organizmie jest zbyt niski, lub przewlekle chorobami nerek, takimi jak zespół Cushinga. Cushing, który jest zaburzeniem hormonalnym, może powodować nadmierne oddawanie moczu, a następnie niski poziom potasu i CO₂. Podobnie hipokapnia to stan niedoboru dwutlenku węgla we krwi człowieka. Może to być również spowodowane chorobami nerek, takimi jak choroba Addisona. Brak równowagi elektrolitowej spowodowany biegunką lub stanem takim jak kwasica, nagromadzenie kwasu we krwi i innych płynach ustrojowych, może również prowadzić do hipokapnii.
Przejściowe lub przewlekłe schorzenia płuc mogą również prowadzić do zmian poziomu dwutlenku węgla we krwi. Hiperwentylacja lub hipowentylacja mogą zmieniać szybkość, z jaką dwutlenek węgla jest uwalniany z płuc, a tym samym wywoływać hipokapnię lub hiperkapnię w krwiobiegu. Zajęcia takie jak nurkowanie, podczas których uczestnicy wdychają wcześniej wydychane powietrze, mogą również zmienić poziom CO₂. Choroby płuc powodujące zaburzenia oddychania mogą również zaburzać normalne ilości dwutlenku węgla we krwi.