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Carbaminohemoglobin

La carbaminohemoglobina ( carbaminohemoglobina BrE ) ( CO2Hb , también conocida como carbhemoglobina y carbohemoglobina ) es un compuesto de hemoglobina y dióxido de carbono , y es una de las formas en las que el dióxido de carbono existe en la sangre . [1] El veintitrés por ciento del dióxido de carbono se transporta en la sangre de esta manera (el 70% se convierte en bicarbonato por la anhidrasa carbónica y luego se transporta en el plasma, el 7% se transporta como CO2 libre , disuelto en el plasma). [2]

Estructura

La carbaminohemoglobina es un compuesto que se une a la hemoglobina en la sangre. La hemoglobina es una proteína que se encuentra en los glóbulos rojos y es crucial para transportar el oxígeno desde los pulmones a los tejidos y órganos. La hemoglobina también desempeña un papel importante en el transporte de dióxido de carbono desde los tejidos de regreso a los pulmones para su exhalación. [3]

La estructura de la carbaminohemoglobina puede describirse como la unión del dióxido de carbono a los grupos amino de las cadenas de globina de la hemoglobina. Esto ocurre en los extremos N de las cadenas de globina y en las ramificaciones laterales de los aminoácidos de los residuos de arginina y lisina . [4] El proceso de unión del dióxido de carbono a la hemoglobina se conoce generalmente como formación de carbamino. Esta es la fuente de donde la proteína obtiene su nombre, ya que es una combinación de carbamino y hemoglobina. [5]

Función

Una de las principales funciones de la carbaminohemoglobina es permitir el transporte de dióxido de carbono en el torrente sanguíneo. Cuando el dióxido de carbono se produce como desecho del metabolismo celular en los tejidos, el compuesto se difunde en el torrente sanguíneo y reacciona con la hemoglobina. [6]

Cuando se produce la unión de moléculas para formar carbaminohemoglobina, se permite el transporte de dióxido de carbono desde los tejidos hasta los pulmones. Una vez en los pulmones, el dióxido de carbono se libera de la carbaminohemoglobina y puede ser expulsado del cuerpo durante el proceso de exhalación. Este proceso completo es muy importante para mantener el equilibrio de gases en la sangre y para garantizar que se realice el intercambio de gases entre los tejidos y los órganos. [7]

Interacción

La carbaminohemoglobina interactúa con el dióxido de carbono en un proceso conocido como intercambio de gases respiratorios. La interacción implica la unión del dióxido de carbono a la hemoglobina. El dióxido de carbono se une a las cadenas proteínicas de la hemoglobina. La capacidad de la hemoglobina de unirse tanto a las moléculas de oxígeno como de dióxido de carbono es lo que la convierte en una proteína importante para el sistema respiratorio en el intercambio de gases respiratorios.

Las interacciones entre el dióxido de carbono y la hemoglobina ayudan al transporte del dióxido de carbono desde los tejidos hasta los pulmones para su eliminación. Cuando el dióxido de carbono se transporta desde los tejidos, se produce como producto de desecho de un conjunto de reacciones conocidas como metabolismo celular. Lo más importante es que la unión del dióxido de carbono a la hemoglobina desempeña un papel en la regulación del pH de la sangre al evitar la caída del pH debido a la producción de ácido carbónico. [7]

Aunque la proteína carbaminohemoglobina interactúa con otra proteína (como la hemoglobina) que se encuentra en los glóbulos rojos, esta interacción sólo ocurre en el torrente sanguíneo y sus productos pueden ser expulsados. La carbaminohemoglobina no interactúa con el ADN, ya que el ADN es una molécula que se encuentra en el núcleo celular y su función es transportar la información genética. [8]

Regulación

La formación y disociación de la proteína carbaminohemoglobina está controlada por muchos factores para garantizar el transporte de dióxido de carbono al torrente sanguíneo. A continuación se enumeran algunos de los factores reguladores:

  1. Presión parcial de dióxido de carbono (pCO2 ) : medida del dióxido de carbono en la sangre arterial o venosa. [9] La cantidad de dióxido de carbono en el torrente sanguíneo está influenciada por la presión parcial de la molécula de dióxido de carbono. En los tejidos donde el metabolismo celular produce dióxido de carbono, la presión parcial es mayor y conduce a la unión del dióxido de carbono a la hemoglobina. Por otro lado, en los pulmones, hay una menor cantidad de presión parcial de dióxido de carbono, lo que promueve la separación del dióxido de carbono de la hemoglobina.
  2. pH: El efecto Bohr describe cómo la unión y liberación de oxígeno y dióxido de carbono por la hemoglobina se ven influenciadas por las fluctuaciones del pH en la sangre. Cuando los tejidos metabolizan, producen dióxido de carbono y productos ácidos, que finalmente conducen a una disminución de los niveles de pH en la sangre. Cuando el pH es bajo, esto promueve la unión del dióxido de carbono a la hemoglobina y facilita el transporte a los pulmones. Por el contrario, cuando el pH es más alto en los pulmones, el dióxido de carbono se libera de la hemoglobina. [10]
  3. Temperatura: Un factor como la temperatura puede afectar la unión y liberación de gases por parte de la hemoglobina. El efecto de la temperatura en la unión del dióxido de carbono a la hemoglobina es menos notorio en comparación con otros gases, pero este factor puede tener influencia en la regulación general del intercambio de gases. [11]
  4. Concentración de bicarbonato (HCO 3 - ): Un alto porcentaje del dióxido de carbono en el torrente sanguíneo se transfiere en forma de iones de bicarbonato. La anhidrasa carbónica cataliza la conversión de dióxido de carbono y agua en ácido carbónico. Esta molécula se descompone en iones de bicarbonato e hidrógeno. Este proceso de descomposición ocurre en los glóbulos rojos. En última instancia, la concentración de iones de bicarbonato en el torrente sanguíneo afecta la formación de la proteína carbaminohemoglobina en el cuerpo. [12]

Síntesis

Cuando los tejidos liberan dióxido de carbono en el torrente sanguíneo, alrededor del 10% se disuelve en el plasma. El resto del dióxido de carbono es transportado directa o indirectamente por la hemoglobina . Aproximadamente el 10% del dióxido de carbono transportado por la hemoglobina está en forma de carbaminohemoglobina. Esta carbaminohemoglobina se forma por la reacción entre el dióxido de carbono y un residuo amino (-NH 2 ) de la molécula de globina, lo que da como resultado la formación de un residuo carbamino (-NH.COO − ). El resto del dióxido de carbono se transporta en el plasma como aniones bicarbonato. [13]

Mecanismo

Cuando el dióxido de carbono se une a la hemoglobina, se forma carbaminohemoglobina, lo que reduce la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno a través del efecto Bohr . La reacción se forma entre una molécula de dióxido de carbono y un residuo amino. [13] En ausencia de oxígeno, las moléculas de hemoglobina no unidas tienen una mayor probabilidad de convertirse en carbaminohemoglobina. El efecto Haldane se relaciona con la mayor afinidad de la hemoglobina desoxigenada por el H+
:la descarga de oxígeno a los tejidos produce una mayor afinidad de la hemoglobina por el dióxido de carbono y el H+
, que el cuerpo necesita eliminar y que luego puede transportarse a los pulmones para su eliminación. Debido a que la formación de este compuesto genera iones de hidrógeno, se necesita hemoglobina para amortiguarlo. [13]

La hemoglobina puede unirse a cuatro moléculas de dióxido de carbono. Las moléculas de dióxido de carbono forman un carbamato con los cuatro grupos amino terminales de las cuatro cadenas proteínicas en la forma desoxi de la molécula. De este modo, una molécula de hemoglobina puede transportar cuatro moléculas de dióxido de carbono de vuelta a los pulmones, donde se liberan cuando la molécula vuelve a la forma oxihemoglobina. [7]

Acoplamiento de iones de hidrógeno y oxígeno-dióxido de carbono

Cuando el dióxido de carbono se difunde como gas disuelto desde los capilares tisulares, se une al extremo α-amino de la cadena de globulina, formando carbaminohemoglobina. La carbaminohemoglobina es capaz de estabilizar directamente la conformación T como parte del efecto Bohr del dióxido de carbono . La desoxihemoglobina, a su vez, aumenta posteriormente la absorción de dióxido de carbono en forma de favorecer la formación de bicarbonato y carbaminohemoglobina a través del efecto Haldane . [14]

Asociación de enfermedades

Los niveles disfuncionales o alterados de carbaminohemoglobina no suelen causar enfermedades ni trastornos. La carbaminohemoglobina forma parte del proceso de transporte de dióxido de carbono en el organismo. Los niveles de esta proteína pueden disminuir o aumentar en función de factores que regulan la proteína en el organismo. [15]

Una forma en que la carbaminohemoglobina puede asociarse con la enfermedad es cuando hay un cambio en su nivel causado por una condición preexistente o un desequilibrio en los sistemas respiratorio y metabólico del cuerpo humano.

Algunas de estas condiciones médicas existentes pueden ser las siguientes:

  1. Acidosis respiratoria: Esta afección se caracteriza por una acumulación de dióxido de carbono en la sangre, lo que provoca una caída del pH de la sangre. Esto ocurre cuando hay una alteración en el proceso de intercambio de gases, como una insuficiencia respiratoria. [16]
  2. Hipoventilación: este tipo de afección puede provocar niveles elevados de carbaminohemoglobina. Esta afección puede ser causada por muchos factores, como trastornos del sistema nervioso central e incluso algunos medicamentos. [17]

Importancia biológica

La proteína carbaminohemoglobina juega un papel importante en el transporte de dióxido de carbono en la sangre y es biológicamente importante en muchas funciones:

  1. Transporte de dióxido de carbono: Este proceso permite el transporte de dióxido de carbono desde los tejidos hasta los pulmones. Es esencial para mantener el equilibrio de los gases en el torrente sanguíneo y garantizar la eliminación del dióxido de carbono de desecho del cuerpo. [18]
  2. Amortiguación del pH de la sangre: la unión del dióxido de carbono a la hemoglobina desempeña un papel en la amortiguación del pH de la sangre. Cuando los tejidos producen dióxido de carbono, el aumento de la acidez se reduce mediante la formación de iones de bicarbonato. Este proceso de amortiguación ayuda a prevenir una disminución del pH y ayuda a mantener un entorno estable. [18]
  3. Facilitación del intercambio de gases: la hemoglobina facilita el intercambio de gases en los pulmones y los tejidos. En los pulmones, el oxígeno se une a la hemoglobina y se libera dióxido de carbono. En los tejidos, el dióxido de carbono se une para formar carbaminohemoglobina y se libera oxígeno. Este proceso de intercambio es importante porque los tejidos necesitan oxígeno y también es necesaria la eliminación del dióxido de carbono. [19]

Véase también

Referencias

  1. ^ Betts JG, Desaix P, Johnson E, Johnson JE, Korol O, Kruse D, et al. (13 de septiembre de 2023). "22.5 Transporte de gases". Anatomía y fisiología. Houston: OpenStax CNX. 22.5 Transporte de gases. ISBN 978-1-947172-04-3.
  2. ^ Transporte de gases en la sangre Archivado el 28 de enero de 2019 en Wayback Machine FIG. 18.11 Transporte de dióxido de carbono
  3. ^ Hsia CC (enero de 1998). "Función respiratoria de la hemoglobina". The New England Journal of Medicine . 338 (4): 239–247. doi :10.1056/NEJM199801223380407. PMID  9435331.
  4. ^ Lumb, AB (2017). Fisiología respiratoria aplicada de Nunn (8.ª ed.). pág. 153. ISBN 9780702062940.
  5. ^ Thomas C, Lumb AB (octubre de 2012). "Fisiología de la hemoglobina". Educación continua en anestesiología, cuidados críticos y dolor . 12 (5): 251–256. doi : 10.1093/bjaceaccp/mks025 .
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Lectura adicional

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