Datos Históricos de la Hemoglobina 



1665 - Marcelo Malpighi  describió los glóbulos rojos de la sangre 



1862- Félix Hoppe  aisló hemoglobina pura 



1904- Christian Bohr descubrió que la hemoglobina es el transportador de oxígeno 



1912- Kuster determinó la estructura de la hemoglobina 



1920 - Hans Fisher sintetizó en su laboratorio el grupo heme



1962- Perutz recibe el premio Nobel por determinar la estructura tridimensional de la hemoglobina 


Referencia: Vasudevan, DM. "22 Hemoglobina." Texto De Bioquimica. 6th ed. Mexico: Jaypee Highlights Medical, 2011. 254-65. Print

HEMOGLOBINA

¿Qué es la hemoglobina?

La hemoglobina es una proteina de la sangre, que ejerce la función de transportar O2 desde los pulmones hacia tejidos. Asi mismo transporta CO2 desde tejidos hacia los tejidos respiratorios

La formación de la hemoglobina comienza en los proeritroblastos y sigue en el estadio de reticulocito. Cuando se libera el reticulocito de la médula osea y se dirige al torrente sanguíneo continua formando hemoglobina aunque en cantidades menores hasta que se convierte en un eritrocito maduro.

¿Cómo es la estructura de la hemoglobina?

A partir del succinil CoA (proviene del Ciclo de Krebs) comienza la formacion de la hemoglobina. Se unen 2 succinil CoA con 2 aminoacidos de glicina para formar una molecula de pirrol. Luego se forman 4 pirroles que se uniran para crear un protoporfirina IX *. Esta protoporfirina se une a un atomo de hierro para entonces formar el grupo hemo. En los ribosomas se genera una globina (una cadena polipeptídica). Esta globina se une con el grupo hemo para generar cadenas de hemoglobina. Finalmente la union de 4 cadenas de hemoglobina (suelen variar: α, β, δ,ɣ ) forman una molécula de hemoglobina.  Las cadenas que forman la molécula de hemoglobina estan unidas entre si mediante enlaces no covalentes como puentes de hidrogeno o fuerzas de Van der Walls.

*Las porfirinas son grupos prosteticos que estan hechos por un tetrapirrol con un atomo metálico central y con sustituyentes laterales que varian. La protoporfirina IX es una porfirina y contiene de sustituyentes a 4 metilos, 2 vinilos, 2 propionicos.

En resumen:

1.   2 succinil CoA + 2 glicinas --------> pirrol

2.   4 pirroles                             --------> protoporfirina IX

3.   protoporfirina IX + Fe++     ---------> hemo

4.   hemo + globina                  ---------> cadena de hemoglobina

5.   2 cadenas α + 2 cadenas β --------> hemoglobina A  (HbA)

La molécula de hemoglobina tiene 36 residuos de histidina que se encargan de amortiguar el pH sanguineo.

residuo 58 de la cadena α = histidina  distal - se la llama asi porque esta lejos del Fe

residuo 87 de la cadena α=  histidina proximal- se la denomina asi porque esta cercana al Fe

El hierro (Fe++) en el centro del anillo de porfirina tiene 6 valencias:

esta unido a los Nitrógenos de los 4 pirroles 

esta unido a un nitrógeno de imidazol de la histidina proximal

esta unido al oxígeno o al nitrógeno del imidazol de la histidina distal

     

Figura 1- Estructura quimica de la hemoglobina
Las letras de color rosado indican los 4 pirroles.
N representan los nitrógenos unidos al hierro en estado ferroso.

¿ Existen distintos tipos de hemoglobina?

Si, existen diversos tipos de hemoglobina. Los tipos de cadena en cada hemoglobina determinan su afinidad con el oxígeno. Entre las principales se encuentran:

Hemoglobina A: es la hemoglobina del adulto representa el 97% de la hemoglobina de un adulto  esta formada por 2 cadenas  α y 2 cadenas β.

Hemoglobina A2:  forma almenos del 2% de la hemoglobina, esta formada por dos α y dos δ

Hemoglobina F:  es la hemoglobina fetal que esta compuesta por 2 cadenas  α y 2 cadenas ɣ  y forma el 1% de la hemoglobina total

Metahemoglobina: es la hemoglobina en la que el hierro esta en estado férrico (Fe+++) y no se une al O2

Oxihemoglobina : es la hemoglobina unida al oxigeno   

Carbaminohemoglobina: es la hemoglobina unida a CO2 despues de intercambio entre eritrocitos y tejidos

Carboxihemoglobina: es la hemoglobina unida al monóxido de carbono

Destrucción de la hemoglobina

Al lisarse un eritrocito , este libera la hemoglobina que solía contener. La hemoglobina liberada es atrapada por macrófagos sobre todo las células de Kupffer (macrófagos del higado). Los macrófagos entonces liberan el hierro de hemoglobina hacia la sangre. Por otro lado el anillo de porfirina de la hemoglobina es convertida a billirubina por los macrófagos.

ANEMIA FALCIFORME

Las hemoglobinopatías son un grupo de trastornos hereditarios que afectan la estructura de la hemoglobina. La hemoglobinopatia mas prevalente es la anemia falciforme

¿Cómo se produce la anemia falciforme ?

Es un defecto genético autosómica codominante por la sustitucion de adenina por timina en el gen de la globina β que esta localizado en el cromosoma 11. Esto genera una mutación de sustitucion en la posición 6 de la cadena β. Normalmente en la HbA hay un ácido glutámico pero este cambia en la mutación a una valina generando una Hemoglobina S (HbS)

¿Génetica?

Homocigotos: toda su hemoglobina esta sustituida por HbS

Heterocigotos: la mitad de su hemoglobina es HbS

8% de afroamericanos son heterocigotos para HbS

En sitio de Africa donde la malaria es endémica el gen de HbS aumenta en frecuencia a un 30% ya que tiene un efecto protector frente a la malaria producida por plasmodium falciparum.

Etiología y Patología

Durante la desoxigenación de la HbS esta tiene una polimerización . Este proceso se conoce como gelificación o cristalización. Esta polimerizacion genera una deformación del eritrocito y que tenga una forma de hoz. Esta transformación es reversible al inicio con la reoxigenación. Pero al final hay acumulación de calcio como también hay pérdida de agua y de potasio permitiendo al eritrocito mantener la forma de hoz 

La forma antifisiológica del eritrocito, hace que esta tenga una semivida menor de 10-20 días en comparación con los 120 días de un eritrocito normal. Esto finalmente genera la anemia. Los extremos de estos eritrocitos falciformes pueden lesionar las paredes del vaso que atraviesan. Ademas  su forma de hoz no es práctica para la circulación normal ya que no atraviesa apropiadamente los capilares y vénulas, esto puede producir obstrucciones microvasculares difusas. Estas obstrucciones finalmente pueden dar un daño isquémico y crisis de dolor.

Síntomas

Pueden existir varios síntomas que indiquen la presencia de anemia falciforme. Generalmente los síntomas aparecen a los 4 meses de edad. La mayoría de pacientes con anemia falciforme presentan crisis de dolor en sus huesos que tienen una duración larga de horas o inclusive días. Los dolores estan localizados predominantemente en la espalda, y en los huesos largos. Cuando aparece la anemia en si, suele haber fatiga, palidez y  aumento de la frecuencia cardíaca. Al haber obstrucciones en los vasos sanguíneos puede existir: priapisma, ictus y formación de úlceras  en las piernas. Puede así mismo haber congestión en la pulpa roja del bazo generando una autoesplenectomía. A la larga pueden existir infecciones y dolores en las articulaciones.

Tratamiento

Hay que señalar que la anemia falciforme es una enfermedad sin cura. Sin embargo se busca en el tratamiento aliviar el dolor de las crisis que tienen los pacientes como también reducir el número de episodios de crisis que suelen tener.

Se recomienda que los pacientes tomen ácido fólico ya que este ayuda a la formación de nuevos globulos rojos (eritrocitos).

Para la crisis de anemia falciforme se recomienda transfusiones de sangre, la ingesta de líquidos, y analgesicos para el dolor.

La hidroxiurea es un medicamento que es un inhibidor suave de la síntesis de ADN, este ayuda a reducir la cantidad de crisis, y reducir la anemia.

Por último dada la posibilidad de tener una infección se administra antibióticos para prevenirla.

Referencias Bibliográficas:

• Vasudevan, DM. "22 Hemoglobina." Texto De Bioquimica. 6th ed. Mexico: Jaypee Highlights Medical, 2011. 254-65. Print
• Hall, John E., and Arthur C. Guyton. Tratado De Fisiología Médica: Guyton & Hall. Barcelona [etc.: Elsevier, 2011. Print.
• Kumar, Vinay, Ramzi S. Cotran, and Stanley Leonard Robbins. Robbins Patología Humana. Madrid: Elsevier, 2004. Print.
•  "Hemoglobin Overview." Hemoglobin Overview. N.p., n.d. Web. 2.
• "How Is Sickle Cell Anemia Treated?" - NHLBI, NIH. N.p., n.d. Web. Dec.-Jan. 2012

Video : Anemia Falciforme -Hemoglobina S