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¿Cómo actúa el 2,3 bifosfoglicerato para liberar el oxígeno unido a la hemoglobina?

¿Cómo actúa el 2,3 bifosfoglicerato para liberar el oxígeno unido a la hemoglobina?


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Leí en Wikipedia que 2,3 BPG se une al estado desoxigenado de la hemoglobina y ayuda a estabilizarlo. También se escribió que ayuda a liberar el oxígeno restante de la hemoglobina. ¿Cómo?

https://en.m.wikipedia.org/wiki/2,3-Bisphosphoglyceric_acid


Has respondido tu propia pregunta. La asociación / disociación de oxígeno es una reacción de equilibrio. Si estabiliza un estado, mueve el equilibrio a ese estado. El 2,3-BPG ayuda a liberar oxígeno de la Hb exactamente uniendo y estabilizando la desoxi-Hb.


Desde un punto de vista más mecanicista, el 2,3-bifosfoglicerato contiene 2 grupos fosfato cargados negativamente, que interactúan con grupos cargados positivamente de cada cadena beta dentro de la desoxihemoglobina disminuyendo la afinidad por el oxígeno (ver la buena bioquímica de Stryer)


2,3-bisfosfoglicerato

Stefano Sainas,. Marco L. Lolli, en Informes anuales en química medicinal, 2018

3.3.9 Fosfoglicerato mutasa

La fosfoglicerato mutasa (PGM) cataliza la isomerización de 3-fosfoglicerato y 2-fosfoglicerato en la glucólisis y la gluconeogénesis. Existen dos tipos distintos de PGM en la naturaleza, uno que requiere 2,3-bisfosfoglicerato como cofactor (dPGM) y otro que no (iPGM), ya que es estructuralmente distinto y posee diferentes mecanismos de acción. Los nematodos poseen la forma iPGM, mientras que los mamíferos tienen dPGM. Raverdy y col. 77 iPGM clonado y expresado de O. volvulus y describió las propiedades catalíticas de O. volvulus, B. malayi, y C. elegans Enzimas iPGM. La alta similitud en las propiedades catalíticas mostradas por las enzimas indica que un solo inhibidor de la enzima probablemente sería eficaz contra todas las enzimas nematodos, lo que apoya el desarrollo de iPGM como un objetivo farmacológico prometedor en nematodos parásitos. En el trabajo de Dhamodharan et al., 78 un análisis de secuencias genómicas y de aminoácidos parciales y el árbol filogenético de W. bancrofti (Wb-iPGM), el principal agente causante de la filariasis linfática humana, indicó que este gen, además de ser un objetivo farmacológico potencial, también podría proporcionar marcadores diagnósticos, taxonómicos y evolutivos. Este estudio es el primer informe de la caracterización del gen iPGM de W. bancrofti. El gen de la isoforma 1 Wb-iPGM codifica un ORF de 515 aminoácidos y se encuentra que comparte una identidad de secuencia de aminoácidos del 96,0% con el iPGM de O. volvulus. La serina y todos los otros 13 residuos de aminoácidos involucrados en la función catalítica de iPGM están altamente conservados. Tales similitudes hacen que estas enzimas sean un objetivo farmacológico prometedor en los nematodos parásitos.


Contenido

En medicina, saturación de oxígeno, comúnmente conocido como "sats", mide el porcentaje de sitios de unión de hemoglobina en el torrente sanguíneo ocupados por oxígeno. [2] A bajas presiones parciales de oxígeno, la mayor parte de la hemoglobina se desoxigena. Alrededor del 90% (el valor varía según el contexto clínico), la saturación de oxígeno aumenta según una curva de disociación oxígeno-hemoglobina y se acerca al 100% a presiones parciales de oxígeno de & gt11 kPa. Un oxímetro de pulso se basa en las características de absorción de luz de la hemoglobina saturada para dar una indicación de la saturación de oxígeno.

El cuerpo mantiene un nivel estable de saturación de oxígeno en su mayor parte mediante procesos químicos del metabolismo aeróbico asociados con la respiración. Usando el sistema respiratorio, los glóbulos rojos, específicamente la hemoglobina, recolectan oxígeno en los pulmones y lo distribuyen al resto del cuerpo. Las necesidades de oxígeno en la sangre del cuerpo pueden fluctuar, por ejemplo, durante el ejercicio cuando se requiere más oxígeno [3] o cuando se vive en altitudes más elevadas. Se dice que una célula sanguínea está "saturada" cuando transporta una cantidad normal de oxígeno. [4] Tanto los niveles demasiado altos como los demasiado bajos pueden tener efectos adversos en el cuerpo. [5]

Un SaO2 (saturación de oxígeno arterial, determinada por una prueba de gasometría arterial [6]) un valor por debajo del 90% indica hipoxemia (que también puede ser causada por anemia). Hipoxemia por baja SaO2 está indicado por cianosis. La saturación de oxígeno se puede medir en diferentes tejidos: [6]

  • Saturación venosa de oxígeno (SvO2) es el porcentaje de hemoglobina oxigenada que regresa al lado derecho del corazón. Se puede medir para ver si el suministro de oxígeno cumple con las demandas de los tejidos. SvO2 típicamente varía entre el 60% y el 80%. [7] Un valor más bajo indica que el cuerpo carece de oxígeno y se producen enfermedades isquémicas. Esta medida se usa a menudo bajo tratamiento con una máquina cardiopulmonar (circulación extracorpórea) y puede darle al perfusionista una idea de cuánto flujo necesita el paciente para mantenerse sano.
  • Saturación tisular de oxígeno (StO2) se puede medir mediante espectroscopia de infrarrojo cercano. Aunque las mediciones todavía se discuten ampliamente, dan una idea de la oxigenación tisular en diversas condiciones.
  • Saturación de oxígeno periférico (SpO2) es una estimación del nivel de saturación de oxígeno que normalmente se mide con un pulsioxímetro. Se puede calcular con pulsioximetría según la fórmula [6] donde HbO2 es hemoglobina oxigenada (oxihemoglobina) y Hb es hemoglobina desoxigenada.

La oximetría de pulso es un método que se utiliza para estimar el porcentaje de oxígeno unido a la hemoglobina en la sangre. [8] Esta aproximación a SaO2 se designa SpO2 (saturación periférica de oxígeno). El oxímetro de pulso consiste en un pequeño dispositivo que se sujeta al cuerpo (generalmente un dedo, el lóbulo de una oreja o el pie de un bebé) y transfiere sus lecturas a un medidor de lectura por cable o de forma inalámbrica. El dispositivo utiliza diodos emisores de luz de diferentes colores junto con un sensor sensible a la luz para medir la absorción de luz roja e infrarroja en la extremidad. La diferencia de absorción entre la hemoglobina oxigenada y desoxigenada hace posible el cálculo. [6]

Los individuos sanos al nivel del mar suelen presentar valores de saturación de oxígeno entre el 96% y el 99%, y deberían estar por encima del 94%. A 1.600 metros de altitud (aproximadamente una milla de altura), la saturación de oxígeno debería estar por encima del 92%. [9]


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Introducción al sistema respiratorio humano: El sistema respiratorio humano consta de estructuras especializadas cuya función es absorber oxígeno del entorno circundante y expulsar dióxido de carbono del cuerpo. El órgano principal involucrado en este proceso es el pulmón y cada individuo contiene un pulmón derecho e izquierdo. El pulmón derecho consta de tres lóbulos y dos fisuras, mientras que el pulmón izquierdo, un poco más pequeño, contiene dos lóbulos y una fisura. Los pulmones se encuentran en la cavidad torácica de nuestro cuerpo (región del pecho). El aire pasa a la nariz y a través de la cavidad nasal hasta llegar a la faringe. Desde la faringe, viaja a la laringe. La abertura de la laringe contiene un colgajo cartilaginoso llamado epiglotis que puede cerrarse para evitar que los alimentos se muevan hacia el conducto de aire. Desde la laringe, el aire se mueve hacia la tráquea (comúnmente conocida como tráquea), que se conecta a los bronquios izquierdo y derecho. Los bronquios de cada pulmón se dividen en diminutas vías respiratorias llamadas bronquiolos. Estos bronquiolos terminan en estructuras en forma de globo llamadas alvéolos. Debajo de los pulmones hay un músculo esquelético llamado diafragma, que participa en la respiración. En realidad, los pulmones se colocan dentro de una membrana serosa de doble capa que protege y lubrica los pulmones. Esta membrana serosa se llama pleura; la membrana externa de la pleura se llama pleura parietal y la membrana interna de la pleura se llama pleura visceral. Entre estas dos pleuras se encuentra el espacio intrapleural (también conocido como cavidad pleural) que contiene un líquido especial que lubrica los pulmones y disminuye la fricción que sienten los pulmones cada vez que se contraen y expanden.

Respiración en los pulmones: la función principal de los pulmones es someterse al proceso de respiración (también conocido como ventilación o respiración). La respiración trae oxígeno a nuestro cuerpo y expulsa el dióxido de carbono de nuestro cuerpo. Pero, ¿cómo ocurre exactamente el proceso de la respiración? La respiración se puede dividir en dos etapas: inhalación y exhalación. La inhalación se produce por la acción del diafragma y los músculos intercosteros externos. La contracción de estos músculos expande el volumen de la cavidad torácica, expandiendo así el volumen dentro del espacio intrapleural. Según la ley de Boyle, sabemos que un aumento de volumen a temperatura constante disminuirá la presión. Esta caída de presión crea una diferencia de presión entre los pulmones (que tienen la misma presión que el ambiente exterior porque están abiertos a la atmósfera) y el espacio intrapleural. Este diferencial de presión (también conocido como diferencia de presión negativa) provoca el movimiento del aire por su gradiente de presión, desde el exterior hacia el interior de los pulmones y este proceso se denomina inhalación. La exhalación ocurre cuando los músculos intercosteros externos y el diafragma se relajan, disminuyendo el volumen dentro del espacio intrapleural y aumentando así la presión. Cuando los músculos están completamente relajados, la presión dentro de la cavidad pleural excederá la presión intrapulmonar (presión dentro de los pulmones) y el aire saldrá rápidamente de los pulmones y al entorno circundante como resultado de este gradiente de presión. La inhalación es un proceso activo porque requiere el uso de energía, pero la exhalación no es un proceso activo porque la relajación muscular no requiere ATP.

Capacidades protectoras de los pulmones: cada vez que respiramos, tomamos una cierta cantidad de agentes dañinos que pueden causar daño a los pulmones y al resto del cuerpo. Por ejemplo, constantemente respiramos contaminantes, contaminantes, partículas de polvo, alérgenos, células bacterianas, virus y otras cosas peligrosas. Dado que los pulmones crean un límite directo entre el mundo exterior y nuestro entorno interno, los pulmones necesitan una forma de mantener alejadas estas sustancias nocivas. Afortunadamente, hay seis formas importantes en las que los pulmones pueden protegerse. Esto incluye (1) la membrana mucosa secretada por las células caliciformes (2) los cilios de las células que se encuentran en el revestimiento (3) los pelos diminutos dentro de las fosas nasales (4) los macrófagos alveolares (5) la constricción de las vías respiratorias debido al músculo liso y (6) la tos.

Estructura alveolar e intercambio de gases: los bronquiolos, los diminutos conductos de aire que se encuentran dentro de los pulmones, terminan en estructuras especializadas llamadas sacos alveolares. Cada saco consta de muchas estructuras diminutas en forma de globo llamadas alvéolos y estos alvéolos son responsables de llevar a cabo el proceso de intercambio de gases. Las arterias pulmonares llevan sangre desoxigenada llena de dióxido de carbono a los capilares de los alvéolos. Dado que la presión parcial de oxígeno es mayor en el espacio alveolar que en los capilares circundantes, el oxígeno se difunde fácilmente por su gradiente de presión hacia los capilares. Por otro lado, dado que la presión parcial de dióxido de carbono es mayor dentro de los capilares que en el espacio alveolar, el dióxido de carbono se difunde fuera de los capilares hacia el espacio alveolar. Las vénulas pulmonares luego llevan la sangre oxigenada a las venas pulmonares, que la llevan a la aurícula izquierda del corazón.

Surfactante en los alvéolos y tensión superficial: cuando se coloca una gota de agua sobre la superficie de una mesa, esa gota formará una forma esférica. Este es el resultado de los enlaces de hidrógeno fuertes y estabilizadores que existen entre las moléculas de agua. Cuando se agrega un detergente a la gota de agua, el agua perderá su forma esférica y se esparcirá por la superficie de la mesa. Esto se debe a que el detergente tiene regiones hidrofóbicas e hidrofílicas. Las regiones hidrófilas interactuarán con el agua para formar enlaces intermoleculares, mientras que las secciones hidrófobas se orientarán lo más lejos posible del agua. Esto, a su vez, romperá algunos de los enlaces de hidrógeno del agua y hará que pierda su forma esférica. El detergente también reduce la tensión superficial del agua. Esto se debe a que el detergente reemplaza las moléculas de agua que se encuentran en la superficie y hace que sea mucho más fácil que una fuerza aplicada rompa las uniones de la superficie. Dentro de los alvéolos de nuestros pulmones hay una sustancia compleja llamada surfactante pulmonar (compuesta de fosfolípidos y proteínas). Esta sustancia actúa de forma similar al detergente que actúa sobre el agua. Dentro de cada alvéolo hay una capa delgada de fluido polar que contiene una tensión superficial relativamente alta. Las células alveolares tipo II liberan este surfactante y cuando se mezcla con el líquido alveolar, disminuye su tensión superficial. Esto, a su vez, disminuye la presión necesaria para inflar los alvéolos en forma de globo y hace que sea mucho más fácil para nosotros inhalar durante la respiración. También evita que los alveolares colapsen sobre sí mismos durante el proceso de exhalación.

Curva de hemoglobina, cooperatividad y disociación del oxígeno: el oxígeno es una molécula diatómica no polar y no se disuelve fácilmente en el plasma sanguíneo, que es una sustancia polar. La hemoglobina es la proteína que se une al oxígeno y lo transporta dentro de nuestra sangre, protegiéndolo así del entorno polar. La hemoglobina consta de cuatro subunidades polipeptídicas, cada una de las cuales tiene un grupo hemo. El grupo hemo contiene un solo átomo de hierro que puede sufrir una reacción de oxidación-reducción para unirse a una sola molécula de oxígeno diatómico. Por lo tanto, una sola hemoglobina puede transportar un máximo de cuatro moléculas de oxígeno porque contiene cuatro de estos grupos hemo. La desoxihemoglobina se refiere a una hemoglobina que no contiene moléculas de oxígeno. Por otro lado, una hemoglobina completamente saturada se llama oxihemoglobina. La hemoglobina muestra algo llamado cooperatividad positiva. Esto significa que cuando la desoxihemoglobina se une a un solo oxígeno, hace que los otros grupos hem sean mucho más propensos a unirse a otras moléculas de oxígeno. Del mismo modo, cuando la hemoglobina está completamente saturada, la disociación de un oxígeno hace que el otro oxígeno sea mucho más probable que se disocie. Este comportamiento de cooperatividad positiva crea una curva sigmoidea llamada curva de disociación oxígeno-hemoglobina. En esta curva, el eje x es la presión parcial de oxígeno en el área circundante, mientras que el eje y es el porcentaje de hemoglobina que está completamente saturada con oxígeno. Esta curva nos dice que dentro de los pulmones pulmonares, aproximadamente el 98% de la hemoglobina estará completamente saturada de oxígeno. Luego, la hemoglobina transporta estas moléculas de oxígeno a través del sistema de vasos sanguíneos y hacia nuestros tejidos. Dado que nuestros tejidos tienen una presión parcial promedio de 40 mmHg de oxígeno, la curva nos dice que se saturará mucha menos hemoglobina porque parte de ella comenzará a descargar oxígeno a los tejidos.

Efecto de la hemoglobina y Bohr: a medida que las células transportan sus procesos metabólicos a una tasa más alta, producirán más subproductos de desecho. Uno de los principales subproductos de desecho es el dióxido de carbono. El dióxido de carbono es una molécula no polar y eso significa que no se puede disolver fácilmente dentro de la sangre (una sustancia polar). La forma en que nuestras células resuelven este problema es transfiriendo primero el dióxido de carbono a los glóbulos rojos ubicados en los capilares cercanos. Una vez dentro de los glóbulos rojos, una enzima llamada anhidrasa carbónica combina dióxido de carbono gaseoso con agua líquida para producir ácido carbónico acuoso. El ácido carbónico, que es un ácido débil, se disocia fácilmente en un ion hidrógeno y un ion bicarbonato. Dado que estos dos iones son polares, se disuelven fácil y rápidamente dentro del plasma sanguíneo polar. Estas dos moléculas pueden unirse a la hemoglobina en sitios alostéricos especiales y cambiar la conformación de la proteína de tal manera que disminuya su afinidad por el oxígeno. Por lo tanto, al aumentar la concentración de dióxido de carbono, aumentamos la concentración de hidrógeno y, por lo tanto, disminuimos el pH (hacemos que la sangre sea más ácida). Esto disminuye la afinidad de las hemoglobinas por el oxígeno y desplaza la curva de disociación oxígeno-hemoglobina hacia la derecha. Por otro lado, si aumentamos nuestro pH, desplazaremos la curva hacia la izquierda y aumentaremos la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno.

Efecto de la temperatura sobre la curva de disociación de la hemoglobina: cuando las células tienen una tasa metabólica alta, producen una cantidad excesiva de energía térmica como subproducto de desecho. Esta energía térmica se transfiere típicamente al plasma sanguíneo de los capilares cercanos a través del proceso de calor. Una vez dentro de la sangre, aumenta la energía cinética promedio de las moléculas y partículas dentro del plasma, aumentando así su temperatura. Una temperatura más alta se correlaciona con que las células trabajen más y, por lo tanto, significa que necesitan un mayor suministro de oxígeno para mantenerlas en funcionamiento. Por lo tanto, a temperaturas más altas del plasma sanguíneo, es menos probable que la hemoglobina se una al oxígeno y es mucho más probable que se descargue en las células del tejido. Por lo tanto, a medida que aumenta la temperatura, esto desplaza toda la curva de disociación oxígeno-hemoglobina hacia la derecha. En última instancia, esto significa que las células que hacen ejercicio recibirán más oxígeno.

2,3 BPG y hemoglobina: el 2,3-bifosfoglicerato o simplemente 2,3-BPG es una molécula biológica que se produce como intermediario durante el proceso de glucólisis. Cuando una célula está haciendo ejercicio y tiene una tasa metabólica alta, producirá un exceso de moléculas de 2,3-BPG. Algunas de estas moléculas de 2,3-BPG saldrán de la célula y entrarán en el plasma sanguíneo de los capilares cercanos. Una vez dentro del plasma sanguíneo, el bifosfoglicerato puede entrar en los glóbulos rojos y unirse a la desoxihemoglobina. Solo la desoxihemoglobina contiene una cavidad (espacio) entre las dos subunidades beta que es lo suficientemente grande como para que el 2,3-BPG se una a través de fuerzas electrostáticas. La oxihemoglobina no contiene este espacio y, por lo tanto, el 2,3-BPG no se une fácilmente a él. Una vez unido, el 2,3-BPG cambia la forma de la desoxihemoglobina y hace que sea mucho menos probable que se una al oxígeno. Por lo tanto, desplaza toda la curva de disociación oxígeno-hemoglobina hacia la derecha. En última instancia, esto trae más moléculas de oxígeno a las células de nuestro tejido que se ejercitan.

Monóxido de carbono y hemoglobina: el monóxido de carbono es un inhibidor competitivo del oxígeno cuando se trata de unirse al grupo hemo de la hemoglobina. De hecho, el monóxido de carbono tiene unas 250 veces más probabilidades de unirse al grupo hemo de la hemoglobina que el oxígeno. Debido a su muy alta afinidad, también es muy difícil desvincular realmente el dióxido de carbono. Sin embargo, el aumento de la concentración de oxígeno puede hacer que compita con el monóxido de carbono del grupo hemo, ya que se trata de una inhibición competitiva. Cuando el monóxido de carbono se une a la hemoglobina, desplaza toda la curva oxígeno-hemoglobina no solo hacia la izquierda sino también hacia abajo. El desplazamiento hacia la izquierda se produce porque cuando el monóxido de carbono se une a la hemoglobina, hace que los otros grupos hemo desocupados sean mucho más propensos a unirse al oxígeno (aumenta su afinidad). Esto también significa que será mucho menos probable que la hemoglobina libere ese oxígeno a los tejidos y esto puede provocar asfixia (esto se conoce como intoxicación por monóxido de carbono). El cambio hacia abajo es el resultado de que las moléculas de monóxido de carbono se unen al grupo hemo y evitan que otras moléculas de oxígeno se unan a esa misma ubicación. Por lo tanto, esto disminuye la capacidad total de transporte de oxígeno de las proteínas de la hemoglobina.


Transporte de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre | Bioquímica

En este artículo discutiremos sobre el transporte de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre: - 1. Función de la hemoglobina 2. Disociación de la oxihemoglobina 3. Signos clínicos de variación en la saturación de hemoglobina 4. Transporte de CO2 en sangre 5. Efecto del CO2 sobre el pH de la sangre.

  1. Función de la hemoglobina
  2. Disociación de oxihemoglobina
  3. Signos clínicos de variación en la saturación de hemoglobina
  4. Transporte de CO2 en sangre
  5. Efecto del CO2 sobre el pH de la sangre

1. Función de la hemoglobina:

una. El transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos por la sangre se debe a la capacidad y timidez de la hemoglobina de combinarse reversiblemente con el oxígeno:

(Hb = hemoglobina reducida (desoxigenada) y HbO timibina2 = Oxihemoglobina).

B. A una tensión de 100 mm Hg o más, la hemoglobina está completamente saturada. El poder de transporte de oxígeno de la sangre es absolutamente una función de la concentración de hemoglobina (glóbulos rojos).

2. Disociación de oxihemoglobina:

una. La relación vital entre la saturación de hemoglobina y la tensión de oxígeno se muestra a continuación mediante la curva de disociación de la oxi-hemoglobina en la que el porcentaje de saturación se representa frente a la tensión de oxi y tímido.

B. La curva dibujada con CO2 a una tensión de 40 mm Hg se considera representativa de la condición fisiológica normal.

C. La hemoglobina está saturada en un 95-98% cuando la tensión de oxígeno es de 100 mm Hg en sangre arte & shyrial. Hay un ligero efecto sobre la saturación de la hemoglobina con un aumento adicional de la tensión del oxígeno.

D. La saturación de hemoglobina disminuye lentamente con la caída de la tensión de oxígeno y se produce una rápida evolución de oxígeno a la tensión de oxígeno de 50 mm Hg. Esta es la & # 8220 tensión de descarga & # 8221 de la hemoglobina.

mi. En los tejidos, la tensión de oxígeno es de aproximadamente 40 mm Hg y la oxihemoglobina se disocia y el oxígeno está fácilmente disponible para las células.

F. Durante el paso de la sangre a través de los tejidos, el contenido de oxígeno de la sangre cae del 20 al 15% en volumen. Esto proporciona una reserva fácil de controlar de sangre oxigenada en caso de oxigenación insuficiente en el pulmón.

Factores que afectan la disociación de la oxihemoglobina:

(i) Un aumento de temperatura disminuye la saturación de hemo y timoglobina.

(ii) A 25 ° C, la hemoglobina está saturada en un 88%, pero a 37 ° C, solo está saturada en un 56%. Por lo tanto, la hemoglobina cede oxígeno más fácilmente al pasar de una tensión de oxígeno alta a baja (como de los pulmones a los tejidos) en los animales de sangre caliente que en los animales de sangre fría y tímida.

A bajas tensiones de oxígeno, la oxihemoglobina cede oxígeno más fácilmente en presencia de electrolitos.

C. Efecto del CO2:

(i) La influencia del CO2 en la forma de la curva de disociación se encuentra en realidad el efecto de la formación de ácido carbónico con la disminución del pH del medio ambiente.

(ii) El aumento de la acidez facilita la eliminación de la oxihemoglobina.

(iii) La capacidad de CO2 desplazar la pendiente de la curva de disociación de oxihemoglobina hacia la derecha se conoce como efecto Bohr. Este efecto se describe a menudo como la causa de un desplazamiento del P-50 hacia la derecha. P-50 es la presión parcial (mm Hg) a la que la hemoglobina está saturada al 50%. El 2, 3-bifosfoglicerato, un compuesto formado durante la glucólisis en los glóbulos rojos, también provoca un desplazamiento significativo del P-50 hacia la derecha.

Carboxihemoglobina:

I. La hemoglobina se combina con monóxido de carbono más fácilmente que con oxígeno (210 veces más rápido) para formar carboxihemoglobina de color rojo cereza.

ii. Esto reduce la cantidad de hemoglobina para transportar oxígeno.

iii. Cuando el monóxido de carbono en el aire inspirado es del 0,02%, se producen dolor de cabeza y náuseas.

iv. En caso de que la concentración de monóxido de carbono sea sólo 1/120 de la del oxígeno en el aire (aproximadamente 0,1% de monóxido de carbono), la pérdida de conciencia se produce en 1 hora y la muerte en 4 horas.

3. Signos clínicos de variación en la saturación de hemoglobina:

Una disminución en la oxigenación normal de la sangre da un aspecto azulado característico y timidez a la piel. Se dice que esto es ciano y shysis. Es característico del veneno por cianuro y la timidez donde la respiración también se ve afectada.

En la anemia grave, la concentración de hemoglobina es demasiado baja y no se produce cianosis aunque se reduce el contenido de oxígeno de la sangre.

En la intoxicación por CO, la formación de carboxihemoglobina de color rojo cereza a menudo produce una apariencia rojiza en los labios.

4. Transporte de CO2 en sangre:

CO2 es transportado en las células y el plasma por la sangre. Existe en tres formas.

Las tres principales fracturas y timidez son:

una. Una pequeña cantidad de ácido carbónico.

B. El & # 8220carbamino-unido & # 8221 CO2 que se transporta en combinación con proteínas (principalmente hemoglobina).

C. Que se transporta como bicarbonato en combinación con cationes de sodio o potasio.

El CO unido a carbamino2 es importante en el intercambio de este gas debido a la alta velocidad de reacción:

La cantidad de CO2 disuelto en la sangre no es alto, pero es importante porque cualquier cambio en su concentración hace que cambie el siguiente equilibrio:

La reacción anterior es catalizada por la enzima anhidrasa carbónica.

5. Efecto del CO2 sobre el pH de la sangre:

una. CO2 evolucionó a partir de los tejidos que forman el automóvil y el ácido timibónico. La mayor parte del ácido carbónico formado se convierte rápidamente en bicarbonato y tímido como se muestra en la siguiente ecuación (B + representa, principalmente, Na + o K +).

H2CO3 H + + HCO3 & # 8211 + B + BHCO3 & # 8211 + H +

B. Al pH de la sangre (7,4), debe existir una proporción de 20: 1 entre el bicarbonato y el ácido carbónico. Esta relación se calcula a partir de la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Cualquier cambio en la actividad de H + se satisface mediante un ajuste y cambio en la reacción. Cualquier alteración en la proporción altera el equilibrio ácido-base de la sangre en la dirección de acidemia o alcalemia.


Fisiopatología de la anemia de células falciformes

Introducción

La molécula de hemoglobina (Hb) dentro de los glóbulos rojos (RBC) transporta oxígeno de los pulmones a los tejidos, transporta dióxido de carbono de los tejidos de regreso a los pulmones y ayuda a mantener el equilibrio ácido-base. La Hb es un tetrámero que consta de cuatro subunidades: α1, α2, β1 y β2. Normalmente, las dos cadenas α son idénticas, al igual que las dos cadenas β, y se indican como α2β2.

La anemia de células falciformes (ECF) es un grupo de trastornos genéticos en los que se heredan dos copias mutantes del gen de la β-globina (Tabla 1). Una de las mutaciones debe ser la mutación falciforme de Hb (HbS), una mutación puntual en el sexto codón del gen de la cadena β (GAG a GTG) que da como resultado una valina hidrófoba que reemplaza al ácido glutámico hidrófilo. Esta sustitución de aminoácidos disminuye una flexibilidad similar a una bisagra del tetrámero que luego permite que se produzcan contactos laterales anormales entre los tetrámeros que contienen HbS (Tabla 2).

Tabla 1 . Patrones comunes de hemoglobina de genotipos normales y relacionados con células falciformes

GenotipoGravedad de la enfermedadHb (g dl -1)% del tipo de Hb / Hb total en un paciente típico
HbSHbAHbFHbA2HbC
Automóvil club británicoNingunoNormal0& ampgt90≤1& amplt3.50
SANinguno: mínimoNormal≤50& ampgt60≤1& amplt3.50
SSGrave6–8& ampgt900& amplt10& amplt3.50
CAROLINA DEL SURSevero moderado10–15500≤1& amplt3.550
Sβ 0 Grave7–9& ampgt800& amplt20& ampgt3.50
Sβ + Leve-moderado9–12& ampgt60–8010–30& amplt20& ampgt3.50

Tabla 2 . Ejemplos de moléculas implicadas en la activación o patogénesis celular.

Tipo de célulaMoléculas
glóbulos rojosFosfatidilserina, sulfatida, ICAM-4, antígeno luterano, α4β1 (VLA-4), CD44, CD47 (proteína asociada a integrina), CD36, microARN
EndotelioE-selectina, P-selectina, VCAM-1, ICAM-1, factor tisular, MCP-1, factor de necrosis tumoral-α, luterano, molécula de adhesión de células basales (El Nemer et al., 2007), fibronectina (Kumar et al. ., 1996), αVβ3
MonocitosFactor tisular, factor de necrosis tumoral α, interleucina 1β
NeutrófilosMac-1, LFA-1 y VLA-4 (Canalli et al., 2011)
Células T asesinas naturales invariantesCD69, interferón-γ, CXCR3
PlaquetasTrombospondina-1 (Camus et al., 2012), superfamilia 14 del factor de necrosis tumoral (Garrido et al., 2012), ligando CD40 soluble (Lee et al., 2006), arginasa II (Raghavachari et al., 2007)

La otra mutación puede ser otra mutación de HbS, una mutación de HbC o una mutación de β-talasemia. La Tabla 1 muestra la gravedad de la enfermedad, los niveles de Hb y los patrones de fraccionamiento de Hb típicos de los genotipos de SCD comunes en comparación con la Hb normal (HbAA) y el rasgo falciforme (HbSA). Sin embargo, la gravedad de la enfermedad dentro de cada genotipo muestra una amplia variabilidad, siendo los modificadores conocidos los haplotipos del grupo de genes de la β-globina, las deleciones concurrentes del gen α y los niveles de Hb fetal.

En este artículo se revisan los principales aspectos fisiopatológicos de la ECF: polimerización de Hb y activación de células sanguíneas y endoteliales falciformes de eritrocitos con vasooclusión y lesión por isquemia-reperfusión y hemólisis con depleción de óxido nítrico y daño oxidativo. Las manifestaciones clínicas resultantes y su manejo son de amplio alcance y están más allá del alcance de este artículo. Dicha información se revisa exhaustivamente en las pautas del Instituto Nacional del Corazón, Pulmón y la Sangre sobre el manejo de la ECF, pero a continuación se presenta un resumen conciso.


Contenido

El ion de hierro del estado +2 del grupo hemo está unido a cuatro nitrógenos en un plano del anillo de 4 porfirinas y un aminoácido histidina proximal del anillo de imidazol de la molécula de globina debajo del plano del anillo de porfirina. El grupo hemo se une al oxígeno al doblarse. Esto no aumenta el estado de oxidación del ion hierro, pero disminuye el tamaño atómico. Esto hace que el ión de hierro se mueva hacia el plano del anillo de porfirina y haga aparecer el grupo de aminoácidos de histidina proximal. En última instancia, cambia la conformación alostérica de la molécula de globulina. A medida que el hierro se une al oxígeno, el ión de hierro cambia de posición para permanecer en el mismo plano del anillo de porfirina. Esto hace que la distancia de enlace del hierro y el oxígeno aumente mientras que la distancia de enlace del hierro con la histidina del anillo de imidizol disminuye. La disminución de hierro a histidina del anillo de imidizol hace que el plano del anillo se mueva fuera del tetrámero de hemoglobina. Ahora, los sitios de unión de los grupos hemo se abren para la unión del oxígeno. En general, el proceso se clasifica como cooperación positiva. La afinidad de unión de la proteína de hemoglobina al oxígeno puede aumentarse aumentando la saturación del sustrato de la molécula de oxígeno. La unión de la proteína de hemoglobina y el oxígeno cambia la conformación del sitio de unión, lo que da como resultado un aumento de la afinidad por otras moléculas de oxígeno para unirse a la molécula de proteína. La relación indirectamente proporcional para la afinidad de unión de las moléculas de proteína de hemoglobina entre el oxígeno y el dióxido de carbono se conoce como efecto Bohr, por lo cual, la curva de unión de oxígeno de la molécula de proteína cambia de lugar a la derecha del gráfico, como tal, el nivel disminuido de La unión del dióxido de carbono a la hemoglobina aumenta la afinidad de unión del oxígeno a la molécula de proteína.

El 2,3-BPG se une a la hemoglobina en el centro del tetrámero para estabilizar el estado T (por ejemplo, en los tejidos musculares).

El 2,3-BPG también es extremadamente importante en el papel de estabilizar el estado T de la hemoglobina. La hemoglobina quiere cambiar a un estado R más favorable debido al hecho de que el estado T es bastante inestable. Se evaluó la hemoglobina pura (sin 2,3-BPG) y se descubrió que se une al oxígeno de manera mucho más vigorosa que la hemoglobina en la sangre. Una hemoglobina con 2,3-BPG tiene una menor afinidad por la unión de oxígeno en el tejido, lo que le permite ser un mejor transportador de oxígeno que una hemoglobina pura, que no tiene 2,3-BPG. Cuando hay 2,3 BPG, transporta alrededor del 66% del oxígeno, mientras que la hemoglobina pura solo transporta alrededor del 8%. La razón es que el 2,3-BPG se une dentro de la hemoglobina y de alguna manera estabiliza su estado T (el estado que tiene menos afinidad por el oxígeno). Cuando se ha unido suficiente oxígeno a la hemoglobina, se produce una transición del estado T al estado R, que libera el 2,3-BPG. El 2.3-BPG permanece en la hemoglobina hasta que llega suficiente oxígeno para reemplazarlo. Esto mantiene el oxígeno en su estado T hasta que esté listo para pasar al estado R (donde su afinidad por el oxígeno aumenta dramáticamente). Esto amplía la curva de saturación de oxígeno de la hemoglobina.

When the oxygen binds to Hemoglobin, the iron in the Heme group moves from the outside to the inside of the plane. In doing so, the Histidine side group also changes its alpha helix when the iron moves. Thus, this triggers the carbonyl terminal of the alpha helix to change position and that favors transition from T state to R state.

2,3-Bisphosphoglycerate (2,3-BPG) or 2,3-diphosphoglycerate (2,3-DPG) binds to deoxyhemoglobin with larger bonding affinity, such that it makes the T state of hemoglobin protein more stable or increases oxygen affinity of the protein its biological function is to control bonding between hemoglobin and oxygen molecules for oxygen to be released to body tissues.

This allosteric effector binds to a site on the tetramer that is only present on the Tense(T) form of hemoglobin. The site is in the form of a pocket which is bordered by beta subunits. These positively charged subunits, His143, Lys82, and His2, interact with 2,3-BPG holding it in place. When the equilibrium of the tense form is pushed to the relaxed(R) form, the bonds that hold the 2,3-BPG molecule in place are broken and it is released. The hemoglobin stays in the T form during low concentrations of oxygen, so when 2,3-BPG is present, more of the oxygen binding sites must be filled in order for the transition from T to R form to occur.

The cooperativeness of hemoglobin makes it a much more efficient transporter of oxygen than myoglobin. Although myoglobin and hemoglobin both become highly saturated with oxygen at high concentrations (E.g. in the lungs), hemoglobin is characterized by much weaker binding to oxygen at low concentrations compared to myoglobin. The cooperativeness of tetramers work both ways in hemoglobin. As one oxygen molecule binds to one heme group, the oxygen affinity for the other groups increase. Once an oxygen molecule is released, this stimulates the release of the other oxygen molecules. This makes hemoglobin ideal in transporting and releasing oxygen from lungs to tissues where it is needed.

Cooperativeness occurs as a result of a change in the hemoglobin structure. In the deoxy form (where oxygen is absent), hemoglobin exists in the T (tense)-state. Upon oxygenation, the dimers in hemoglobin shift by 15 degrees and the R (relaxed)-state is adopted. The R-state form has a much higher affinity for oxygen.

For specifics sakes, the cooperativeness experienced in hemoglobin among its four separate monomers occurs as a result of a proximal histidine shift when one monomer binds to an oxygen atom. The heme group of hemoglobin is situated in such a way that it is composed of 4 pyrrole coordinating around an iron ion. In addition, there is a proximal histidine group that is also coordinated the iron group constituting the 5th coordination ligand. In the deoxy form, the iron ion is not completely in the plane of the pyrrole rings, in fact it is about 0.4 angstroms below the plane of the ring. This downward shift is due to the proximal histidine ligand on the bottom of the coordination complex. However, when one of the monomers binds to an oxygen molecule, the iron ion gains a sixth coordination ligand, the oxygen molecule itself, and it pulled up 0.4 angstroms to the plane of the pyrrole rings. This shift upwards also pulls the proximal histidine group up as well. It this movement of the histidine group that contributes to the cooperativeness property of hemoglobin. The proximal histidine is located at the interface of the alpha and beta subunits found in hemoglogin (hemoglobin having two identical alpha units and two identical beta units). When the histidine group moves upwards, it forces a conformational change in that interface, which conforms the next monomer to situate itself in a fashion that increases its affinity to another oxygen molecule. As that monomer binds an oxygen molecule, the whole process happens again. It this cascade of events, the iron shifting up upon binding and the histidine moving up as a result, that describes the cooperativeness that hemoglobin has between its four monomers and the transition it makes from the T state to the R state.

Chemical process by which as active site of enzyme is bonded by substrate, the enzyme can react with substrate with more effect three forms of which are positive cooperativeness, negative cooperativeness, and non-cooperativeness for positive cooperativeness, for example, when oxygen binds to hemoglobin, the affinity of the protein for oxygen increases therefore, binding of oxygen to the protein is more easily done for negative cooperative, for example, when enzyme binds to ligand, the bonding affinity decreases.

From the oxygen binding curve of the hemoglobin, it is said that hemoglobin follows a sigmoid model because it looks like a "S" shaped curve. The curve also suggested that hemoglobin has a lower oxygen binding affinity. This is due to that fact that hemoglobin binds to 2,3 bisphosphoglycerate inside of the red blood cell.

The sigmoid binding model of the curve indicates that hemoglobin follows a special oxygen binding behavior, known as cooperativeness. The curve shows that binding at one site of the protein will increase the likelihood of other binding at other sites. And also the unloading of oxygen at one site will also facilitate the unloading of oxygen at other sites.

The biological of this sigmoid model of oxygen binding leads to efficient oxygen transport. The unloading of oxygen can be seen in the graph where in the lungs (100 torr) the protein is saturated with oxygen and all of the oxygen binding sites are occupied. However when this is moved to the tissues to release the oxygen, the saturation level drops and the total unloading oxygen level is 66%. This situation is favored because the hemoglobin goes through cooperativeness and it increases the tendency for oxygen binding and unbinding. Unlike myoglobin, which binds to tightly to oxygen for its release.

En el concerted model, T and R states are the only two forms of hemoglobin that exist. T state is the state where hemoglobin has its quaternary structure in the deoxy form, which is also a tense form. The R state is the state where the hemoglobin has its quaternary structure in completely oxygenated form. This state is relaxed, less constrained, and leaves the oxygen binding sites free. An equilibrium exists between these two states that is shifted by the binding of oxygen, which shifts equilibrium towards R-state. This shift (to R-state) increases the affinity of oxygen of its binding sites. All tetramers of the hemoglobin must be in the same state.

En el sequential model, there is no full conversion from the T-state to R-state. The binding of oxygen changes conformation of the subunits, which subsequently induces changes in other subunits to increase their affinity for oxygen. The subunit to which the a ligand binds changes its conformation without interrupting other subunits to have conformational changing.

In the curve of fractional saturation (fraction of possible binding site that include the binded oxygens) vs. the concentration of oxygen measured by its partial pressure in torr, the T-state binding curve is relatively shallow at low concentration of oxygen when all molecules are in the T state because if a molecule is assumed in the R state, the oxygen affinity increases, which means that new oxygen molecules have more chances to bind to the rest of the three unoccupied sites. The R-state binding curve goes sharply at the beginning but level off when all of the binding sites are occupied by oxygens.

Hemoglobin behavior resembles a mix of these two models. A molecule with only one bound oxygen molecule exists primarily in T-state, but the other subunits have a much higher affinity for oxygen as suggested by the sequential model. Meanwhile, a molecule with three subunits bound exists primarily in the R-state as suggested by the concerted model.

File:Transition.JPG Le Chatelier's Principle can be seen to play a role in the circulation of CO2 in the body. Within the erythrocyte, by decreasing the concentration of HCO3 - , it acts a force in which it requires more CO2 to be in the cell so that it can be converted to HCO3-.

This reaction, which is carried out by carbonic anhydrase, also decreases the pH within the erythrocyte. Consequently this encourages the hemoglobin to take on the T-state as the excess hydrogen in the cell allows for salt bridges to form. These salt bridges then induce the cell to form the T-state more often than the R-state.

An allosteric effector of hemoglobin is a regulation by a molecule that is structurally unrelated to oxygen and binds to a site completely distinct from the oxygen binding site.

2,3-Bisphosphoglycerate Edit

2,3-BPG is a highly anionic compound found in hemoglobin, making it an efficient oxygen transporter. It lowers the oxygen affinity of hemoglobin by binding in the center of the tetramer, stabilizing hemoglobin's "T" state. 2,3-BPG, with such high negative charge, interacts with 3 positively charged groups on each beta chain in the two alpha-beta dimer. For the transition of "T" state to "R" state to occur, the 2,3-BPG must be broken. For this to occur, more oxygen-binding sites within the hemoglobin tetramer must be occupied. Therefore, the hemoglobin remains in the lower-affinity T state until a much higher oxygen concentration is reached. In pure hemoglobin with no 2,3-BPG, only 8% of the sites would contribute to oxygen transport. The presence of 2,3-BPG in hemoglobin increases the percentage to 66%.

Fetal hemoglobin has a higher affinity for oxygen than does regular hemoglobin. Regular hemoglobin is made of two alpha/beta dimers, while fetal hemoglobin is made of two alpha/gamma dimers. The gamma subunits have a lower affinity for binding 2,3-BPG. Thus, with less 2,3-BPG, fetal hemoglobin has a higher affinity for oxygen. This is advantageous for the fetus, as oxygen must be carried longer distances (from the mother) than in regular situations.

The Bohr Effect (Hydrogen Ions and Carbon Dioxide) Edit

Hidrógeno Editar

A hemoglobin traveling from a region of high pH to a region of lower pH has a tendency to release more oxygen. This is because as pH decrease, the oxygen affinity of hemoglobin decreases. The "T" state of the hemoglobin is stabilized by 3 amino acids (alpha2 Lys40, beta1 His146, beta1 Asp94) that form 2 salt bridges. The residue at the C terminus of the His146 forms salt bridge with the lysine residue in the alpha subunit of the other alpha-beta dimer. The salt bridge between the His146 and the Asp94 is formed only when pH drops, protonating the side chains of His146.

Carbon Dioxide Edit

Carbon dioxide also stimulates oxygen release in the hemoglobin. Carbonic anhydrase takes carbon dioxide diffused from the tissue into the red blood cell and water to yield carbonic acid (H2CO3), which is a strong acid (pKa 3.5). Once this compound is formed, it dissociates into HCO 3- and H + , which increases the acidity of the environment and lowers the pH level. This drop in pH level will again stabilize the T-state of the hemoglobin. In the hemoglobin, there are three key amino acid residues responsible for the bind of oxygen to the active site: lysine (Lys), histidine (His), and aspartate (Asp). The three amino acids are linked by two salt bridges. One of the salt bridge, between histidine and aspartate, does not form until there is an proton added to histidine. Under conditions of low pH, the histidine gets protonated to allow then the formation of the salt bridge and thus, a conformational change that stabilizes the T-state, lower its affinity for oxygen. In addition, carbon dioxide reacts with the amino-terminals of hemoglobin, resulting in the formation of negatively charged carbamate groups which further stabilize the T state by supporting the salt bridge interactions. This is convenient on a physiological sense. Since tissues tend to be low in oxygen and high in carbon dioxide concentration, the low pH environment will lower hemoglobin's affinity for oxygen and cause the red blood cell carriers to release the oxygen at the tissues.

Hemoglobin is an efficient oxygen transporter around the body. How does it release oxygen to the tissue? Hemoglobin releases oxygen where it is a necessity. Examples include working muscles and tissues. When tissue is metabolizing, it releases carbon dioxide and hydrogen ions. Hemoglobin reacts these conditions. These are called the carbon dioxide effect and the pH effect.

Christian Bohr discovered that hemoglobin is found to have a lower oxygen saturation in lower pH. The release of protons signifies a change in pH. The reason is that protons protonate a histidine on the end of one of the beta chains found on the hemoglobin. Consequently, this makes the histidine charged and creates a salt bridge (ion-ion interaction) with aspartate (negatively charged) on the same polypeptide chain. That salt bridge stabilizes the T state of hemoglobin, which favors the release of oxygen.

Carbon dioxide released by cells are mixed with the blood serum to make carbonic acid. Carbonic acid is a relatively strong acid, so it dissociates into bicarbonate and a proton (which can be used above). The carbon dioxide itself, however, can also participate in oxygen release. When the carbon dioxide meets the terminal amino group of hemoglobin's peptides, it can react to form carbamates, which are negatively charged. This reaction also produces an additional acidic proton. These negatively charged groups can also participate in salt bridges that further stabilize the T state of the hemoglobin to further facilitate the release of oxygen. This effect was seen when someone noticed that oxygen saturation was lowest when in an acidic and carbon dioxide-rich environment.

The deficiency or mutations of hemoglobin can be a result of abnormality of structure of protein molecules, which is related to anemia y sickle cell disease - a condition that malformed red blood cells are resulted from structural abnormality of hemoglobin molecules restrict passage of blood vessels for the supply of blood flow to body tissues.

Anemia falciforme is a disease caused by one amino acid substitution. In this case, valine was substituted for glutamate in position 6 of the beta chain of hemoglobin. The mutated form is known as Hemoglobin S (HbS). The elimination of the negative charges of glutamate and the substitution of glutamate with hydrophobic valine causes hydrophobic interactions between different hemoglobins. From electron micrographs, studies have shown that hemoglobin in sickle red blood cells form large fibrous aggregates. The fibrous aggregates form across the red blood cells distorting the shape and increasing their potential to clog small capillaries. This detrimental effect leads to a high risk of stoke and bacterial infection from poor blood circulation. Not only does the sufferer attain insufficient amounts of oxygen, but the aggregated hemoglobins make it harder for blood to flow through small vessels which can cause blood clots. It is interesting to note that the areas with high population of people carrying sickle cell traits is correspond to the areas with high prevalence of malaria. Sickle cell traits means that a person have one normal gene and one mutated gene, disease does not take place in these people. The reason is that a person carrying sickle cell traits are resistant to malaria. The malaria causing parasite can not reproduce effectively in people with sickle cell traits. It should be noted however that the sickle cell gene is codominant. This means that in a person carrying one normal gene and one mutated gene, there will be both regular healthy blood cells and mutated blood cells. However, the function of the normal blood cells makes up for the abnormal cells and no symptoms are felt.


Pathophysiology of Sickle Cell Disease

Introducción

The hemoglobin (Hb) molecule within the red blood cell (RBC) carries oxygen from the lungs to the tissues, transports carbon dioxide from tissues back to lungs, and helps maintain acid–base balance. Hb is a tetramer consisting of four subunits: α1, α2, β1, and β2. Normally, the two α-chains are identical, as are the two β-chains, and denoted as α2β2.

Sickle cell disease (SCD) is a group of genetic disorders in which two mutant copies of the β-globin gene are inherited ( Table 1 ). One of the mutations must be the sickle Hb (HbS) mutation, a point mutation in the sixth codon of the β-chain gene (GAG to GTG) that results in a hydrophobic valine replacing a hydrophilic glutamic acid. This amino acid substitution decreases a hingelike flexibility of the tetramer that then allows abnormal lateral contacts between HbS-containing tetramers to occur ( Table 2 ).

Tabla 1 . Common hemoglobin patterns of normal and sickle cell–related genotypes

GenotipoDisease severityHb (g dl −1 )% of Hb type/total Hb in a typical patient
HbSHbAHbFHbA2HbC
Automóvil club británicoNingunoNormal0&gt90≤1&lt3.50
SANone–minimalNormal≤50&gt60≤1&lt3.50
SSGrave6–8&gt900&lt10&lt3.50
CAROLINA DEL SURModerate–severe10–15500≤1&lt3.550
Sβ 0 Grave7–9&gt800&lt20&gt3.50
Sβ + Mild–moderate9–12&gt60–8010–30&lt20&gt3.50

Tabla 2 . Examples of molecules implicated in cell activation or pathogenesis

Tipo de célulaMoléculas
Red cellsPhosphatidylserine, sulfatide, ICAM-4, Lutheran antigen, α4β1 (VLA-4), CD44, CD47 (integrin-associated protein), CD36, microRNAs
EndotelioE-selectin, P-selectin, VCAM-1, ICAM-1, tissue factor, MCP-1, tumor necrosis factor-α, Lutheran, basal cell adhesion molecule ( El Nemer et al., 2007 ), fibronectin ( Kumar et al., 1996 ), αVβ3
MonocitosTissue factor, tumor necrosis factor-α, interleukin-1β
NeutrófilosMac-1, LFA-1, and VLA-4 ( Canalli et al., 2011 )
Invariant natural killer T-cellsCD69, interferon-γ, CXCR3
PlaquetasThrombospondin-1 ( Camus et al., 2012 ), tumor necrosis factor super family 14 ( Garrido et al., 2012 ), soluble CD40 ligand ( Lee et al., 2006 ), arginase II ( Raghavachari et al., 2007 )

The other mutation can be another HbS mutation, a HbC mutation, or a β-thalassemia mutation. Table 1 shows typical disease severities, Hb levels, and Hb fractionation patterns of the common SCD genotypes compared to normal Hb (HbAA) and sickle trait (HbSA). Disease severity, however, within each genotype shows wide variability, with known modifiers being β-globin gene cluster haplotypes, concurrent α-gene deletions, and fetal Hb levels.

This article reviews the major pathophysiological aspects of SCD: Hb polymerization and red cell sickling endothelial and blood cell activation with vaso-occlusion and ischemia–reperfusion injury and hemolysis with nitric oxide depletion and oxidative damage. The resulting clinical manifestations and their management are wide ranging and beyond the scope of this article. Such information is comprehensively reviewed in the National Heart Lung and Blood Institute guidelines on SCD management, but a concise summary is presented below.


El sistema respiratorio

Hemoglobin

Mammalian hemoglobin consists of four-unit molecules, each containing one heme and its associated protein. Heme is a protoporphyrin consisting of four pyrroles with a ferrous iron at the center. The ferrous iron combines reversibly with oxygen in proportion to PO 2. The hemoglobin molecule is spheroidal an amino acid side chain is attached to each heme. The amino acid composition of the side chains and their conformation greatly affects the affinity of hemoglobin for oxygen and defines the different types of mammalian hemoglobin. Adult hemoglobin contains two α- and two β-amino acid chains. Each hemoglobin molecule can reversibly bind up to four molecules of oxygen. The reversible combination of oxygen with hemoglobin is shown in the oxyhemoglobin dissociation curve ( Figure 2-18 ).

The oxygen content of blood (i.e., the oxygen combined with hemoglobin) is determined by PO2 ( Box 2-3 see Figure 2-18 ). The oxyhemoglobin dissociation curve is virtually flat above a PO2 of approximately 70 mm Hg. Further increases in PO2 add little oxygen to hemoglobin, and the hemoglobin is said to be saturated with oxygen. When saturated, 1 g of hemoglobin can hold 1.36 to 1.39 ml of oxygen. Therefore blood from a resting horse with 15 g of hemoglobin per deciliter has an oxygen capacity of 21 ml of oxygen per deciliter of blood (volumes percent).

The oxyhemoglobin dissociation curve has a steep slope below PO2 of 60 mm Hg. This is the range of tissue PO2 at which oxygen is unloaded from the blood. Tissue PO2 varies, depending on the blood flow/metabolism ratio, but “average” tissue PO2 is 40 mm Hg (the same as mixed venous PO2). Blood exposed to a PO2 equaling 14 mm Hg loses 25% of its oxygen to the tissues. More oxygen is unloaded from the blood in rapidly metabolizing tissues where tissue PO2 is low. The oxygen that remains in combination with hemoglobin forms a reserve that can be drawn on in emergencies.

The oxyhemoglobin dissociation curve can also be displayed with percent saturation of hemoglobin as a function of PO2. Percent saturation is the ratio of oxygen content to oxygen capacity (the amount of oxygen combined with hemoglobin when saturated), and hemoglobin is over 95% saturated with oxygen when it leaves the lungs in horses at sea level. Mixed venous blood is 75% saturated with oxygen when PO2 is 40 mm Hg. Pulse oximeters allow easy evaluation of the percent saturation of hemoglobin in vivo.

The relationship between PO2 and oxyhemoglobin saturation is not fixed but varies with blood temperature, pH, and the intracellular concentration of certain organic phosphates (see Figure 2-18 ). An increase in tissue metabolism produces heat, which elevates blood temperature and shifts the oxyhemoglobin dissociation curve to the right (increases P50) (i.e., the PO2 at which hemoglobin is 50% saturated). Such a shift facilitates dissociation of oxygen from hemoglobin and releases oxygen to the tissues. Conversely, excessive cooling of the blood, as occurs in hypothermia, shifts the dissociation curve to the left thus the tissue PO2 must be lower to release oxygen from hemoglobin.

The shift in the oxyhemoglobin dissociation curve that results from a change in PCO2 (known as the Bohr effect) is caused in part by combination of CO2 with hemoglobin, but mostly by the production of hydrogen ions, which decreases pH ( Box 2-4 ). A change in pH alters the structure of hemoglobin and the accessibility of oxygen to the binding sites on heme ( Figure 2-19 ). An increase in PCO2 or a decrease in pH shifts the oxyhemoglobin dissociation curve to the right and facilitates the unloading of oxygen. These are the conditions that occur in metabolically active tissues that have increased need for the oxygen.

Organic phosphates, especially diphosphoglycerate (DPG) and adenosine triphosphate (ATP), also regulate the combination of oxygen with hemoglobin. The oxyhemoglobin dissociation curve is shifted to the right when concentrations of DPG are high, as occurs under anaerobic conditions, and the unloading of oxygen is facilitated. The DPG concentrations decrease when blood is stored this can limit the ability of transfused blood to release oxygen to the tissues. Storing equine blood in citrate-phosphate-dextrose with supplemental adenine (CPDA-1) maintains acceptable concentrations of DPG. 81


Rightward shift of oxygen hemoglobin curve:

The rightward shift of oxygen hemoglobin curve indicated decreased hemoglobin affinity for oxygen.Thus less oxygen combines with hemoglobin.There are some of the reasons that effect rightward shift.

Increase in pH increases oxygen affinity for hemoglobin, while decrease in pH causes the rightward shift of oxygen hemoglobin curve.Thats the reason that oxygen detaches form blood at tissue level where pH is less due to the presence of more carbon dioxide.


Ver el vídeo: EL EFECTO DEL 2,3 BPG EN LA AFINIDAD DE LA HEMOGLOBINA (Septiembre 2022).