Hematologia

Las características funcionales de la Hb como un transportador de gases fueron determinadas más de medio siglo antes de que se formulara su estructura proteica, la cual ha tenido que esperar el desarrollo de técnicas de laboratorio más complejas como son la cristalografía por rayos X y el advenimiento de la biología molecular moderna. El conocimiento de su estructura y función es fundamental para entender y comprender el comportamiento de las hemoglobinas anormales y valorar la importancia que su déficit o ausencia origina.

La Hb fundamentalmente, aunque no en forma exclusiva, es una proteína transportadora de O2.

Se localiza en el interior de los glóbulos rojos. En la mayor parte de los invertebrados, el pigmento que transporta O2 circula libremente en el plasma más que dentro de células, lo cual es bastante ineficiente. La Hb como una proteína libre en el plasma ejerce una presión osmótica de alrededor de cinco veces más que la producida por las proteínas plasmáticas solas. Al estar este pigmento en corpúsculos (eritrocitos), la viscosidad de la sangre puede ser mantenida a un bajo nivel no provocando deshidratación de los tejidos. En cada hematíe hay alrededor de

280 millones de moléculas de Hb, cada una con un peso molecular de 64.458 daltons, tiene forma elipsoide y unas dimensiones de 64 x 55 x 60 Å, (2 subunidades α de 15.750 daltons y 2 subunidades β de 16.500 daltons). La Hb es una proteína conjugada cuya parte no aminoacídica o grupo protésico se conoce con el nombre de hemo, el cual está formado por la unión de una protoporfirina IX y un átomo de hierro en estado ferroso (Fe+2). La porción proteica se denomina globina, es una proteína globular formada por un tetrámero integrado por cuatro subunidades iguales dos a dos, siendo cada subunidad una cadena polipeptídica. Aunque lo más probable es que originalmente haya sido una proteína monomérica similar a la mioglobina.

Las cadenas de Hb humana se han denominado de acuerdo a las letras del alfabeto griego: alfa

(α), beta (β), gamma (γ), delta (δ), épsilon (ε) y zeta (ζ). De las combinaciones dos a dos de las diferentes cadenas de globina se van a formar las diferentes hemoglobinas en los períodos embrionario, fetal, neonatal y adulto.

En condiciones normales se forman seis variantes de Hb: Tres son hemoglobinas embrionarias transitorias, con gran afinidad por el O2: Gower 1 (ζ2 ε2), Gower 2 (α2 ε2), y Portland (ζ2 γ2).

La Hb fetal (F0: α2 Gγ2) y (F1: α2 AγI2) presentes al nacimiento en una proporción de 7:1 respectivamente, es la Hb más importante del feto y neonato (65%-95%), produciéndose solamente como trazas en la vida adulta en condiciones normales (<1%). En ciertas situaciones que pueden ser adquiridas o hereditarias se encuentra aumento de la Hb fetal y fundamentalmente en base a F1 (α2 AγI2).

Las hemoglobinas encontradas después del nacimiento son: A0: α2 β2 y A2: α2 δ2.

La Hb A0 representa aproximadamente el 97% de la Hb del adulto. La Hb A2 es una pequeña fracción que existe en los individuos normales en una cantidad de aproximadamente 2,5%.

Existen tres condiciones imprescindibles que deben ser satisfechas para que la globina funcione en forma adecuada:

• Libre acceso del agua a la superficie de la globina para mantenerla en solución, para ello el exterior molecular debe ser rico en cadenas laterales hidrofílicas polares.

• El interior de la molécula debe seguir siendo hidrofóbico, resultado de su alto contenido en aminoácidos repelentes al agua.

• La molécula de globina debe mantenerse lo suficientemente rígida, lo que se logra con una proporción extraordinariamente alta de aminoácidos en disposición helicoidal.

4.1.1. Estructura primaria a cuaternaria

a) Estructura primaria

Con este término se designa al esqueleto de la cadena polipeptídica de globina y establece específicamente la secuencia de sus aminoácidos.

Las proteínas están compuestas por unidades estructurales denominadas aminoácidos unidos por un fuerte enlace covalente denominado enlace peptídico, el cual se establece entre los grupos carboxilos y amino de los aminoácidos.

De los 20 aminoácidos que forman las proteínas, la Hb incorpora a la estructura de su molécula

17 de ellos. Cada aminoácido posee 2 grupos, un grupo amino cargado positivamente y un grupo carboxilo que lo está negativamente, neutralizándose estas cargas al establecerse el enlace peptídico, permaneciendo sólo cargados sus residuos N-terminal y C-terminal. Quedan cargadas también las cadenas laterales (grupos R), pudiéndose dividir los aminoácidos según la naturaleza de sus grupos laterales en hidrofílicos o polares que se disponen en la superficie de la molécula o formando la cavidad central de la misma, e hidrofóbicos situados en el interior molecular y tapizando el bolsillo del hemo.

Los residuos aminoacídicos más numerosos son los hidrófobos (alanina, valina, leucina), siendo también muy abundante la histidina, cuyo grupo imidazol es responsable en forma importante de las propiedades funcionales de la molécula: el poder tampón y el efecto Bohr. Muchas posiciones en las diferentes cadenas de globina están ocupadas por el mismo aminoácido, este fenómeno se conoce como “homología secuencial”, siendo muy importante para el funcionamiento de la molécula. La secuencia aminoácidica de las cadenas globínicas, se conocen en muchas especies.

Existen nueve posiciones en la secuencia que contienen el mismo aminoácido,

Cadena alfa

La cadena de a-globina humana consiste de 141 aminoácidos en secuencia lineal. El grupo hemo está unido covalentemente por un enlace entre el hierro del hemo y el grupo imidazol de un residuo de histidina en la posición 87 (contando desde la región N-terminal del polipéptido).

Esta es la denominada histidina proximal.

Cadena beta

La cadena b es ligeramente más larga que la cadena a (146 residuos). El hemo se une a la histidina 92 de la cadena b globina. A diferencia de muchas otras proteínas no hay puentes disulfuro sea dentro o entre las subunidades de Hb. El residuo de cisteína en posición 93 de la cadena b es altamente reactivo y fácilmente se oxida para formar disulfuros mixtos y otros tioésteres. Este fenómeno puede estar involucrado en el catabolismo de la Hb.

Cadenas d, g, e y z

Existe una considerable homología estructural entre las cadenas d, g, e y las cadenas b. En realidad estas cadenas son sintetizadas a partir de un grupo de genes localizados en el cromosoma 11. De igual manera

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