Seminario Bioquimica

ANEMIA A CELULAS FALCIFORMES

Paciente varón de 12 años de edad, que refiere presentar crónicamente adinamia, astenia y dificultad para respirar ante cualquier esfuerzo físico. Presenta periódicamente crisis de dolor agudo en los huesos, tórax y abdomen que simulan incluso un cuadro de apendicitis. El día de hoy acude al Hospital por presentar dolor toráxico intenso, y al examen físico se le encuentra FC: 120/minuto, FR: 24/minuto, Temp.: 36,8°C, .

Al ser auscultada el área cardiaca se encuentra soplo sistólico y soplo diastólico.

Los hallazgos de laboratorio son: Hemoglobina 6,20 g/dl Hematíes 3 450 000 x mm3 Reticulocitos 5%. En el frotis de sangre periférica se encuentra anisocitosis, poiquilocitosis, células falciformes.

Bilirrubina total: 6,00mg/dl, Bilirrubina directa: 1,00 mg/dl Electroforesis de hemoglobina: banda de hemoglobina S. Hemoglobina fetal: 4%

ANÁLISIS DEL CASO CLINICO DE SEMINARIO:

EXAMEN QUIMICO EN LABORATORIOPACIENTE REFERENCIAL (NORMAL)

Hemoglobina 6,20 g/dl 11.7 a 16g/dL

Hematíes 3 450 000 x mm3 4.6-6.2/mL

Reticulocitos 5% 1+- 0.5 %Bilirrubina total 6,00mg/dl 0,3-1,9mg/dl

Bilirrubina directa 1,00 mg/dl hasta 0,3mg/dl

Electroforesis de hemoglobinabanda de hemoglobina S.Hemoglobina fetal 4% < 2%

CUESTIONARIO:

1. A QUÉ SE DENOMINA ESTRUCTURA PRIMARIA, SECUNDARIA, TERCIARIA Y CUATERNARIA DE UNA PROTEÍNA.

a. ESTRUCTURA PRIMARIA:

La estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoácidos en la cadena proteica, es decir, el número de aminoácidos presentes y el orden en que están enlazados. Las posibilidades de estructuración a nivel primario son prácticamente ilimitadas. Como en casi todas las proteínas existen 20 aminoácidos diferentes, el número de estructuras posibles viene dado por las variaciones con repetición de 20 elementos tomados de n en n, siendo n el número de aminoácidos que componen la molécula proteica.

Generalmente, el número de AA que forman una proteína oscila entre 80 y 300. Los enlaces que participan en la estructura primaria de una proteína son covalentes: son los enlaces peptídicos.

Entonces ¿Cómo definimos a un enlace peptídico ?El enlace peptídico es un enlace amida que se forma entre el grupo carboxilo de una AA con el grupo amino de otro, con eliminación de una molécula de agua. Independientemente de la longitud de la cadena polipeptídica, siempre hay un extremo amino terminal y un extremo carboxilo terminal que permanecen intactos. Por convención, la secuencia de una proteína se lee siempre a partir de su extremo amino. Como consecuencia del establecimiento de enlaces peptídicos entre los distintos AA que forman la proteína se origina una cadena principal o "esqueleto" a partir del cual emergen las cadenas laterales de los AA.

Los átomos que componen la cadena principal de la proteína son el N del grupo amino (condensado con el AA precedente), el C (a partir del cual emerge la cadena lateral) y el C del grupo carboxilo (que se condensa con el AA siguiente). Por lo tanto, la unidad repetitiva básica que aparece en la cadena principal de una proteína es: (-NH-C -CO-). Como la estructura primaria es la que determina los niveles superiores de organización, el conocimiento de la secuencia de AA es del mayor interés para el estudio de la estructura y función de una proteína.

Generalmente, el número de aminoácidos que forman una proteína oscila entre 80 y 300. Los enlaces que participan en la estructura primaria de una proteína son covalentes: son los enlaces peptídicos.

CONCLUSION:

Conocer la estructura primaria de una proteína no solo es importante para entender su función (ya que ésta depende de la secuencia de aminoácidos y de la forma que adopte), sino también en el estudio de enfermedades genéticas. Es posible que el origen de una enfermedad genética radique en una secuencia anormal. Esta anomalía, si es severa, podría resultar en que la función de la proteína no se ejecute de manera adecuada o, incluso, en que no se ejecute en lo absoluto.

b. ESTRUCTURA SECUNDARIA:

La estructura secundaria de las proteínas es el plegamiento que la cadena polipeptídica adopta gracias a la formación de puentes de hidrógeno entre los átomos que forman el enlace peptídico. ¿y donde se establecen estos puentes de hidrogeno?Los puentes de hidrógeno se establecen entre los grupos -CO- y -NH- del enlace peptídico (el primero como aceptor de H, y el segundo como donador de H). De esta forma, la cadena polipeptídica es capaz de adoptar conformaciones de menor energía libre, y por tanto, más estables.

Existen dos tipos de estructura secundaria:

1. La alfa-hélice: -Esta estructura se mantiene gracias a los enlaces de hidrógeno intracatenarios formados entre el grupo -NH de un enlace peptídico y el grupo -C=O del cuarto aminoácido que le sigue.

Cuando la cadena polipeptídica se enrolla en espiral sobre sí misma debido a los giros producidos en torno al carbono alfa de cada aminoácido se adopta una conformación denominada héliceα. Esta estructura es periódica y en ella cada enlace peptídico puede establecer dos puentes de hidrógeno, un puente de hidrógeno se forma entre el grupo -NH- del enlace peptídico del aminoácido en posición n y el grupo -CO- del enlace peptídico del aminoácido situado en posición n-4. El otro puente de hidrógeno se forma entre el grupo -CO- del enlace peptídico del AA en posición n y el grupo -NH- del enlace peptídico del AA situado en posición n+4. Cada vuelta de la hélice tiene un paso de rosca de 0,54 nm.

1. La lámina beta.

Cuando la cadena principal de un polipéptido se estira al máximo que permiten sus enlaces covalentes se adopta una configuración espacial denominada estructura β, que suele representarse como una flecha. En esta estructura las cadenas laterales de los aminoácidos se sitúan de forma alternante a la derecha y a la izquierda del esqueleto de la cadena polipeptídica. Las estructuras β de distintas cadenas polipeptídicas o bien las estructuras β de distintas zonas de una misma cadena polipeptídica pueden interaccionar entre sí mediante puentes de hidrógeno, dando lugar a estructuras laminares llamadas por su forma hojas plegadas u hojas β. Cuando las estructuras β tienen el mismo sentido, la hoja β resultante es paralela, y si las estructuras β tienen sentidos opuestos, la hoja plegada resultante es antiparalela.

Son regiones de proteínas que adoptan una estructura en zigzag y se asocian entre sí estableciendo uniones mediante enlaces de hidrógeno intercatenarios. Todos los enlaces peptídicos participan en estos enlaces cruzados, confiriendo así gran estabilidad a la estructura. La forma en beta es una conformación simple formada por dos o más cadenas polipeptídicas paralelas (que corren en el mismo sentido) o antíparalelas (que corren en direcciones opuestas) y se adosan estrechamente por medio de puentes de hidrógeno y diversos arreglos entre los radicales libres de los aminoácidos. Esta conformación tiene una estructura laminar y plegada, a la manera de un acordeón.

Giros Beta: Giros beta

Secuencias de la cadena polipepetídica con estructura alfa o beta, a menudo están conectadas entre sí por medio de los llamados giros beta. Son secuencias cortas, con una conformación característica que impone un brusco giro de 180 grados a la cadena principal de un polipeptido Aminoácidos como Asn, Gly y Pro (que se acomodan mal en estructuras de tipo α o β) aparecen con frecuencia en este tipo de estructura. La conformación de los giros β está estabilizada generalmente por medio de un puente de hidrógeno entre los residuos 1 y 4 del giro β.

c. ESTRUCTURA TERCIARIA:

Se llama estructura terciaria a la disposición tridimensional de todos los átomos que componen la proteína, concepto equiparable al de conformación absoluta en otras moléculas. La estructura terciaria de una proteína es la responsable directa de sus propiedades biológicas, ya que la disposición espacial de los distintos grupos funcionales determina su interacción con los diversos ligandos. Para las proteínas que constan de una sola cadena polipeptídica (carecen de estructura cuaternaria), la estructura terciaria es la máxima información estructural que se puede obtener.

La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular. En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria. Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de transporte , enzimáticas , hormonales, etc. Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos.

Aparecen varios tipos de enlaces:

1. El puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tiene azufre.

2. Los puentes de hidrógeno

3. Los puentes eléctricos

4. Las interacciones hifrófobas.

TIPOS DE ESTRUCTURA TERCIARIA: Se distinguen dos tipos de estructura terciaria:

Proteínas con estructura terciaria de tipo fibroso en las que una de las dimensiones es mucho mayor que las otras dos. Son ejemplos el colágeno, la queratina del cabello o la fibroína de la seda, En este caso, los elementos de estructura secundaria (hélices a u hojas b) pueden mantener su ordenamiento sin recurrir a grandes modificaciones, tan sólo introduciendo ligeras torsiones longitudinales, como en las hebras de una cuerda.

• Proteínas con estructura terciaria de tipo globular, más frecuentes, en las que no existe una dimensión que predomine sobre las demás, y su forma es aproximadamente esférica. En este tipo de estructuras se suceden regiones con estructuras al azar, hélice a hoja b, acodamientos y estructuras supersecundarias.

FUERZAS QUE ESTABILIZAN LA ESTRUCTURA TERCIARIA:

Las fuerzas que estabilizan la estructura terciaria de una proteína se establecen entre las distintas cadenas laterales de los aminoácidos que la componen.

Los enlaces propios de la estructura terciaria pueden ser de dos tipos: covalentes y no covalentes.

• Los enlaces covalentes pueden deberse a

(1) la formación de un puente disulfuro entre dos cadenas laterales de Cys o Aa.

(2) la formación de un enlace amida (-CO-NH-) entre las cadenas laterales de la Lys y un AA dicarboxílico (Glu o Asp).

• Los enlaces no covalentes pueden ser de cuatro tipos:

1. fuerzas electrostáticas entre cadenas laterales ionizadas, con cargas de signo opuesto

2. puentes de hidrógeno, entre las cadenas laterales de AA polares

3. interacciones hidrofóbicas entre cadenas laterales apolares

4. fuerzas de polaridad debidas a interacciones dipolo-dipolo

Como resultado de estas interacciones, en las proteínas con estructura terciaria globular:

• Las cadenas laterales con carácter apolar se orientan hacia el interior de la molécula evitando las interacciones con el disolvente, y forman un núcleo compacto con carácter hidrofóbico.

• Las cadenas laterales de los aminoácidos polares se localizan en la superficie de la molécula, interaccionando con el agua y permitiendo que la proteína permanezca en disolución.

• No todas estas interacciones contribuyen por igual al mantenimiento de la estructura terciaria. Obviamente, el enlace que aporta más estabilidad es el de tipo covalente, y entre los no covalentes, las interacciones más importantes son las de tipo hidrofóbico, ya que exigen una gran proximidad entre los grupo apolares de los AA.

Existen regiones diferenciadas dentro de la estructura terciaria de las proteínas que actúan como unidades autónomas de plegamiento y/o desnaturalización de las proteínas. Estas

regiones constituyen un nivel estructural intermedio entre las estructuras secundaria y terciaria reciben el nombre de dominios. Los dominios se pliegan por separado a medida que se sintetiza la cadena polipeptídica. Es la asociación de los distintos dominios la que origina la estructura terciaria.

CONCLUSION: por teoría, podríamos determinar, que la estructura terciaria es la disposición tridimensional de todos los átomos que componen la proteína. Vale recalcar que la estructura terciaria de una proteína es la responsable directa de sus propiedades biológicas, ya que la disposición espacial de los distintos grupos funcionales determina su interacción con los diversos ligandos.

Para las proteínas que constan de una sola cadena polipeptídica (carecen de estructura cuaternaria), la estructura terciaria es la máxima información estructural que se puede obtener.

La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular. En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria. Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de transporte , enzimáticas , hormonales, etc. Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos.

d. ESTRUCTURA CUATERNARIA:

Cuando una proteína consta de más de una cadena polipeptídica, es decir, cuando se trata de una proteína oligomérica, decimos que tiene estructura cuaternaria.

La estructura cuaternaria debe considerar:

° El número y la naturaleza de las distintas subunidades o monómeros que integran el oligómero y La forma en que se asocian en el espacio para dar lugar al oligómero.

La estructura cuaternaria deriva de la conjunción de varias cadenas peptídicas que, asociadas, conforman un multímero, que posee propiedades distintas a la de sus monómeros componentes. Dichas subunidades se asocian entre sí mediante interacciones no covalentes, como pueden ser puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas o puentes salinos. Para el caso de una proteína constituida por dos monómeros, un dímero, éste puede ser un homodímero, si los monómeros constituyentes son iguales, o un heterodímero, si no lo son. En cuanto a uniones covalentes, también pueden existir uniones tipo puente disulfuro entre residuos de cisteína situados en cadenas distintas.

Cuando varias proteínas con estructura terciaria de tipo globular se asocian para formar una estructura de tipo cuaternario, los monómeros pueden ser:

• Exactamente iguales, como en el caso de la fosfoglucoisomerasa o de la hexoquinasa.

• Muy parecidos, como en el caso de la lactato deshidrogenasa.

• Con estructura distinta pero con una misma función, como en el caso de la hemoglobina.

• Estructural y funcionalmente distintos, que una vez asociados forman una unidad funcional,como en el caso de la aspartato transcarbamilasa, un enzima alostérico con seis subunidades con actividad catalítica y seis con actividad reguladora.

La estructura cuaternaria modula la actividad biológica de la proteína y la separación de las subunidades a menudo conduce a la pérdida de funcionalidad. Las fuerzas que mantienen unidas las distintas cadenas polipeptídicas son, en líneas generales, las mismas que estabilizan la estructura terciaria.

Las más abundantes son las interacciones débiles (hidrofóbicas, polares, electrostáticas y puentes de hidrógeno), aunque en algunos casos, como en las inmunoglobulinas, la estructura cuaternaria se mantiene mediante puentes disulfuro.

El ensamblaje de los monómeros se realiza de forma espontánea, lo que indica que el oligómero presenta un mínimo de energía libre con respecto a los monómeros

Esta estructura informa de la unión , mediante enlaces débiles ( no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero. El número de protómeros varía desde dos como en la hexoquinasa, cuatro como en la hemoglobina, o muchos como la cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de 60 unidades proteícas.

2. EN QUE TIPO DE ENLACES SE BASAN ESTAS ESTRUCTURAS.

Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptídico), mientras que la mayoría de los enlaces que determinan la conformación (estructuras secundaria y terciaria) y la asociación (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente. Por lo tanto, referiremos en especifico a aquellos enlaces que predominan en cada nivel estructural de una proteína.

a. Los enlaces que participan en la estructura primaria de una proteína son covalentes: son los enlaces peptídicos.

b. En la estructura secundaria se da lo siguiente: la formación de puentes de hidrógeno entre los átomos que forman el enlace peptídico; Los puentes de hidrógeno se establecen entre los grupos -CO- y -NH- del enlace peptídico (el primero como aceptor de H, y el segundo como donador de H. De esta forma, la cadena polipeptídica es capaz de adoptar conformaciones de menor energía libre, y por tanto, más estables.

c. Las fuerzas que estabilizan la estructura terciaria de una proteína se establecen entre las distintas cadenas laterales de los aminoácidos que la componen.

Los enlaces propios de la estructura terciaria pueden ser de dos tipos: covalentes y no covalentes.

A.- Los enlaces covalentes pueden deberse a 1.- la formación de un puente disulfuro entre dos cadenas laterales de Cys, o Aa.2.- la formación de un enlace amida (-CO-NH-) entre las cadenas laterales de la Lys y un AA dicarboxílico (Glu o Asp).

B.- Los enlaces no covalentes pueden ser de cuatro tipos:

B.1.- fuerzas electrostáticas entre cadenas laterales ionizadas, con cargas de signo opuesto

B.2.- puentes de hidrógeno, entre las cadenas laterales de AA polares B.3.- interacciones hidrofóbicas entre cadenas laterales apolares B.4.- fuerzas de polaridad debidas a interacciones dipolo-dipolo

d. En la estructura cuaternaria, las fuerzas que mantienen unidas las distintas cadenas polipeptídicas son, en líneas generales, las mismas que estabilizan la estructura terciaria. Las más abundantes son las interacciones débiles (hidrofóbicas, polares, electrostáticas y puentes de hidrógeno), aunque en algunos casos, como en las inmunoglobulinas, la estructura cuaternaria se mantiene mediante puentes disulfuro. El ensamblaje de los monómeros se realiza de forma espontánea, lo que indica que el oligómero presenta un mínimo de energía libre con respecto a los monómeros

3. CUÁL ES LA CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURAL DE LA HEMOGLOBINA

La hemoglobina es una proteína con estructura cuaternaria, es decir, esta constituida por cuatro cadenas polipeptídicas: dos α y dos β (hemoglobina adulta- HbA); dos α y dos δ (forma minoritaria de hemoglobina adulta- HbA2- normal 2%); dos α y dos γ (hemoglobina fetal- HbF).

En el feto humano, en un principio, no se sintetizan cadenas alfa ni beta, sino zeta (ζ ) y epsilon (ξ) (Hb Gower I). Al final del primer trimestre la subunidades α han reemplazado a las subunidades ζ (Hb Gower II) y las subunidades γ a los péptidos ξ. Por esto, la HbF tiene la composición α2γ2. Las subunidades β comienzan su síntesis en el tercer trimestre y no reemplazan a γ en su totalidad hasta algunas semanas después del nacimiento.

Las cadenas polipeptídicas alfa contienen 141 aminoácidos, las no alfa 146 (β γ δ ) y difieren en la secuencia de aminoácidos. Se conoce desde hace décadas la estructura primaria de las cuatro cadenas de Hb normales. La estructura secundaria es muy similar: cada una exhibe 8 segmentos helicoidales designados con las letras A a la H. Entre ellos se encuentran 7 segmentos no helicoidales. Cada cadena α esta en contacto con las cadenas β, sin embargo, existen pocas interacciones entre las dos cadenas α o entre las dos cadenas β entre si.

Las cuatro cadenas polipeptídicas de la Hb contienen cada una un grupo prostético, el Hem, un tetrapirrol cíclico, que les proporciona el color rojo a los hematíes. Un grupo prostético es una porción no polipeptídica que forma parte de una proteína en su estado funcional. El átomo de hierro se encuentra en estado de oxidación ferroso (+2) y puede formar 5 o 6 enlaces de coordinación dependiendo de la unión del oxigeno a la Hb (oxiHb, desoxiHb). Cuatro de estos enlaces se producen con los nitrógenos pirrólicos de la porfirina en un plano horizontal. El quinto enlace de coordinación se realiza con el nitrógeno del imidazol de una histidina denominada histidina proximal. Finalmente, el sexto enlace del átomo ferroso es con el O2, que además está unido a un segundo imidazol de una histidina denominada histidina distal. Tanto el quinto como el sexto enlace se encuentran en un plano perpendicular al plano del anillo de porfirina. La parte porfirínica del Hem se sitúa dentro de una bolsa hidrofóbica que se forma en cada una de las cadenas polipeptídicas.

Cuando una proteína esta con su grupo prostético se denomina holoproteina, y cuando esta sin este, se lo denomina apoproteina. Además por poseer un grupo prostético se dice que la Hb es una proteína conjugada, es una hemoproteina.

Pero… ¿de donde se origina genéticamente y se sintetiza la Hb?

La biosíntesis de la Hb guarda estrecha relación con la eritropoyesis. La expresión genética y el contenido de Hb acompañan la diferenciación de las unidades formadoras de colonias eritroides (UFC-E) en precursores eritroides. Cada una de las cadenas polipeptídicas de la Hb cuenta con genes propios: α β δ γ ε . Los genes α y β son independientes y se ubican en cromosomas distintos (fig. 3). El grupo α se localiza en el brazo corto del cromosoma 16 y contiene además los codificadores de la cadena z. El grupo β se localiza en el brazo corto del cromosoma 11 e incluye a los genes de las cadenas γ, δ y ε.

Todos los genes funcionales de la globina comparten una estructura general que consiste en 3 exones (secuencias codificadoras) y 2 intrones o sectores interpuestos (secuencias que no se traducen). Existen dos secuencias claves en la iniciación de la transcripción: TATA y CAT; las mutaciones que las afectan limitan la transcripción de ARNm. La porción distal del tercer exón

(AATAAA) finaliza la transcripción. La transcripción primaria del ARNm incluye copias de toda la secuencia del ADN genómico (intrones y exones). Antes de su transporte al citoplasma se procesa por clivaje del extremo 5’, hay separación de las secuencias transcriptas de los intrones y poliadenilación del extremo 3’. Los puntos de consenso son secuencias de nucleótidos adyacentes que perfeccionan la síntesis del ARNm. Las mutaciones que involucran tanto los puntos de unión, así como los de consenso, alteran la separación y crean ARNm anormales. La causa más común de las hemoglobinopatías es la mutación puntual, es decir, la sustitución de un nucleótido de ADN por otro, lo que modifica el código genético y puede inducir un cambio en un aminoácido de la globina resultante.

El grupo Hem se sintetiza en virtualmente todos los tejidos, pero su síntesis es más pronunciada en la médula ósea y el hígado, debido a la necesidad de incorporarlo en la Hb y los citocromos, respectivamente. Es una molécula plana que consta de un hierro ferroso y un anillo tetrapirrólico, la protoporfirina III o IX. El Hem es un factor fundamental en la regulación de la tasa de síntesis de la globina. Su principal efecto se ejerce en la iniciación de la traducción, donde bloquea la acción de un inhibidor de la producción de globina. También participa en la transcripción y el procesamiento del ARNm.

Normalmente los eritrocitos envejecidos se degradan hacia el día 120 de vida en la médula ósea, el hígado y el bazo. En algunas circunstancias sin embargo, los eritrocitos sufren lisis intravascular, liberando Hb, que puede ser tóxica para los tejidos a menos que se remueva rápidamente. La haptoglobina (Hp) es una proteína plasmática que une Hb libre, a través de la formación de un complejo Hp-Hb. Este complejo es reconocido a través de una proteína situada en la superficie de los macrófagos y monocitos denominada CD163, permitiendo su digestión y la seguida liberación de hierro y bilirrubina.

4. CUÁL ES LA ESTRUCTURA NO PROTEICA DE LA HEMOGLOBINA

Las cuatro cadenas polipeptídicas de la Hb contienen cada una un grupo prostético, el Hem, un tetrapirrol cíclico, que les proporciona el color rojo a los hematíes. Un grupo prostético es una porción no polipeptídica que forma parte de una proteína en su estado funcional.

5. CUÁL ES LA FUNCIÓN DE LA HEMOGLOBINA

TRANSPORTE DE OXIGENO Y DIÓXIDO DE CARBONO

Como ya se ha mencionado la hemoglobina es el transportador de O2, CO2 y H+. Se sabe que por cada litro de sangre hay 150 gramos de Hb, y que cada gramo de Hb disuelve 1.34 ml de O2, en total se transportan 200 ml de O2 por litro de sangre. Esto es, 87 veces más de lo que el plasma solo podría transportar. Sin un transportador de O2 como la Hb, la sangre tendría que circular 87 veces más rápido para satisfacer las necesidades corporales. La relación entre la tensión de O2 y la saturación de la Hb se describe mediante la curva de saturación de la oxiHb. La curva de disociación de la hemoglobina es sigmoidea. De esta forma, la Hb está saturada 98% en los pulmones y sólo 33% en los tejidos, de manera que cede casi 70% de todo el O puede transportar.

El primer O2 que se une a la Hb, lo hace en la cadena alfa, porque en la cadena beta, en el lugar de ingreso del oxigeno se encuentra una valina; al entrar este oxigeno tira al Fe(+2) y este a su vez estira a la histidina proximal, que se encuentra en la hélice F. Un sector de esta hélice y un sector de la hélice G, de la misma cadena, interactua con un sector de la hélice C de la

otra cadena, cuando el O2 se una a la cadena alfa hay un corrimiento de FG y desaparece la interaccion FG-C, y esto provoca un cambio conformacional de la cadena Beta, y se producen rupturas de los puentes salinos entre los extremos carboxilos de las cuatro subunidades de la Hb, esto hace que la fijación subsiguiente sea facilitada porque requiere un numero menor de rotura de enlaces salinos, asi también el giro de alfa-beta respecto al otro par alfa-beta en 15 grados incrementado la afinidad de los Hem por el oxigeno. Lo anterior refleja el mecanismo de cooperatividad positiva de la Hb, es decir, el fenómeno por el cual la entrda de un O2 ayuda a la entrada de los siguientes.

Cuando la Hb esta oxigenada (OXIHEMOGLOBINA) se dice que esta relajada (R), y cuando la Hb esta desoxigenada (DESOXIHEMOGLOBINA) se dice que esta tensa.

La afinidad de la Hb por el O influenciada por:

♣ Aumento de la concentración de H

♣ Aumento del CO2

♣ Aumento de la temperatura

♣ La disminución del pH

♣ El 2,3 DPG (difosfoglicerato)

♣ Compuestos orgánicos con fósforo.

6. POR QUÉ SE PRODUCE LA ENFERMEDAD DE CÉLULAS FALCIFORMES.

Como ya sabemos, la enfermedad de células falciformes (ECF) es una hemoglobinopatia hereditaria con rasgo autosómico dominante. Es decir, la enfermedad se desarrollara en personas que son homozigotos para el gen falciforme (HbSS). De estos pacientes el 70 a 98

% de la Hb corresponde al tipo S. Según datos estadísticos de los EE.UU; aproximadamente el 0.2 % de los habitantes afroamericanos tienen anemia de células falciformes.

La clínica principal de esta enfermedad está caracterizada por la hemolisis crónica y las crisis vaso-oclusivas agudas y episódicas que producen fallo orgánico y son responsables de la morbilidad y mortalidad de la enfermedad. La HbS ligada al oxígeno o al monóxido de carbono tiene una solubilidad casi normal, pero al entregar el oxígeno y cambiar a la forma desoxi S, o T disminuye la solubilidad polimerizándose en fibras largas que inducen a la formación de los eritrocitos falciformes o drepanocitos.

Cuando la hemoglobina (hemoglobina S) es deoxigenada, el reemplazo del ácido (beta)6 glutámico con valina produce una interacción hidrófoba con otra molécula de hemoglobina, provocando una agregación en grandes polímeros. La polimerización de la hemoglobina S deoxigenada es el suceso primario en la patogénesis molecular de la ECF, produciendo una distorsión en la forma del eritrocito roja y una disminución marcada de su deformabilidad. Estas células rígidas son responsables de los fenómenos vaso-oclusivos que son la característica de la enfermedad. Una sustitución en la hemoglobina S, de T por A en el sexto codon del gen de (beta)- globina conduce al reemplazo de un resto de ácido glutámico por un resto de valina. En la deoxigenación, se forman polímeros de hemoglobina S, ocasionando deformación celular celular y daño en la membrana. Algunas células falciformes se adhieren a las células endoteliales, produciendo vaso-oclusión. El aspecto más misterioso y desafiante de la ECF es la naturaleza episódica y caprichosa, temporal y espacialmente, de los episodios vaso-oclusivos. Dado que la potencialidad para que una célula falciforme inicie un episodio vaso-oclusivo depende primariamente de si la velocidad de formación del polímero está dentro de la gama de tiempo de tránsito capilar, cualquier cosa que atrase el tránsito de los eritrocitos en la microcirculación pueden tener un efecto crítico sobre la patogénesis de la vaso-oclusión en la ECF. Se ha demostrado que los eritrocitos tienen una superficie viscosa que hace que se unan más fácilmente que las células normales a las células endoteliales. El grado de adherencia se correlaciona fuertemente con la severidad de la enfermedad en pacientes con ECFSS u otros

tipos de genotipos de ECF. Debido a la forma y rigidez del drepanocito estos tienen dificultad

para pasar por los capilares, produciendo la oclusión vascular. Las manifestaciones clínicas aumentan en presencia de factores que promueven la polimerización de la desoxihemoglobina S, como la hipoxemia, acidosis y la deshidratación elevada de los eritrocitos. Los eritrocitos falciformes tienen tendencia a adherirse a las células endoteliales, los monocitos y macrófagos. El grado de adhesión está relacionado con la gravedad de los episodios vasooclusivos.

Cuando la enfermedad se manifiesta con una neuropatología, ocurrirá lo siguiente: ¨Se asume que la tendencia de la HbS a polimerizar a bajas tensiones de oxígeno y causar la característica y sorprendente deformación del eritrocito, es la característica dominante que desencadena la vaso-oclusión e infarto cerebral. Sin embargo, puede suceder por múltiples mecanismos. La neuropatología se produce en el sistema de circulación arterial donde los eritrocitos están bien oxigenados, no en la circulación venosa donde se produce la deformación de los eritrocitos. La deformación del eritrocito no es la única expresión del genotipo mutante. La inestabilidad de la HbS deriva en defectos en la membrana celular, produciéndose interacciones entre el endotelio y los eritrocitos anormales. La adherencia anormal de los eritrocitos produce un daño en el endotelio arterial, llevando a la fragmentación de la capa elástica interna y a la degeneración del músculo liso. El estrés hemodinámico y el daño en la pared del vaso produce la formación del aneurisma, y hemorragia o hemorragia en ausencia de aneurisma. El proceso exagerado de reparación e hiperplasia de la íntima puede llevar a la vaso-oclusión. El manejo debería estar basado por lo tanto en la apreciación de la cronicidad de la lesión vascular y la importancia de los defectos en la membrana del vaso en la génesis de la neuropatología, y no en los mecanismos potencialmente diferentes de isquemia en otros órganos.¨

Fragmento extraído del: libro Electrónico de Anestesiología de Reanimación y Tratamiento del dolor. Enfermedad de Células Falciformes y Aneurismas

Intracraneales.

CONCLUSIONES:

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: