La curva de disociación de oxihemoglobina

• Esta curva describe la afinidad cambiante de la hemoglobina por el oxígeno que se produce con el aumento de PaO2
• La meseta superior plana disminuye la variabilidad en el contenido de oxígeno en sangre incluso con grandes cambios de PaO2
• La parte inferior empinada permite el aumento de la liberación de oxígeno de la hemoglobina con solo un pequeño cambio en PaO2

breve historia de la curva de disociación oxígeno-hemoglobina

El artículo original de 1904 que describe la curva, traducido para su placer de lectura, está disponible de forma gratuita cortesía de la Universidad de Delaware., Fue escrito por el propio Christian Bohr (de la Fama del efecto Bohr), con los coautores Karl Albert Hasselbalch (sí, ese Hasselbalch) y August Krogh, quien es mejor conocido por el principio de Krogh para el método comparativo de la biología. Es quizás bajo su influencia que los investigadores eligieron usar sangre de perro y caballo. O, tal vez, en los días civilizados de sombrero y abrigo de 1904 la idea de cosechar grandes cantidades de sangre humana para la investigación era de alguna manera desagradable para estos caballeros de la ciencia., Ciertamente, la sangre tendría que haber sido fresca, ya que en esta etapa no conozco ninguna técnica disponible para los investigadores que la hubiera mantenido líquida durante mucho tiempo.

pero no divaguemos más. Los investigadores, armados con un aparato de su diseño, produjeron un gráfico del contenido de oxígeno de la sangre a diferentes presiones parciales de oxígeno y dióxido de carbono. Este gráfico se reproduce a continuación completamente inalterado, por veneración a estos padres fundadores, y sin permiso de nadie en absoluto.,

uno puede apreciar desde el más breve vistazo que estas curvas se parecen mucho a la representación moderna de estas relaciones. Aunque el concepto de» saturación de oxígeno «estaba en esta etapa sin desarrollar, los autores produjeron una tabla de sus observaciones, que enumera la» absorción de oxígeno en Porcentaje » a varias presiones parciales de O2 y CO2.

la relación entre la saturación de hemoglobina y la presión parcial de oxígeno fue expresada como una ecuación por J. W. Severinghaus en 1979 (sí, ese Severinghaus)., En este trabajo, Severinghaus utilizó su ecuación para calcular una tabla de valores para una curva estándar de disociación de O2 en sangre humana a 37 ° C y pH 7,40.

uno se sorprendería de lo difícil que es rastrear esta tabla en línea! Todo lo que uno obtiene de los resultados de búsqueda de Google es una imagen de curva de disociación bastardizada con unos pocos «valores de interés» arrojados sobre ella, o algo calculado a 38°C, o peor. En el interés de preservar el legado intelectual de J. W. Severinghaus, y para hacerlo accesible al entusiasta de la fisiología, reproduzco sus datos en la siguiente tabla.,

armado con Excel, uno puede conectar estos valores en un generador de gráficos, y llegar a la curva de disociación de oxígeno-hemoglobina de aspecto familiar.

La ventaja del modelo Severinghaus es que se ha confirmado experimentalmente: se ajusta a los datos de sangre humana dentro del 0,55% de un punto porcentual de saturación. Además, es analíticamente invertible: se puede usar la ecuación para calcular un pO2 a partir de un sO2, y viceversa.,

además, Dash y Bassingthwaite han publicado un excelente artículo en 2010, presentando un conjunto de curvas de disociación oxígeno-hemoglobina trazadas utilizando un modelo matemático que han desarrollado. Sus diagramas ORIGINALES se pueden encontrar aquí. Han creado un applet Java que ejecuta este modelo, disponible desde www.physiome.org. de esta manera, cualquier persona en cualquier lugar puede generar cualquier tipo de curva de disociación, bajo cualquier tipo de condiciones., Por ejemplo, después de quince minutos de juguetear, pude producir una serie de curvas para reflejar cuatro de las principales influencias en la forma de la curva de disociación:

a pesar de la conveniencia de poder generar una curva para cualquier conjunto de parámetros, los diagramas en otras partes de este sitio se basan en los datos de Severinghaus y en el método Siggaard-Andersen para calcular la forma de la disociación curva. La razón principal para persistir con el método Siggaard-Andersen es el hecho de que el radiómetro lo utiliza en sus máquinas ABG., La otra razón es en gran parte histórica, arraigada en la impresión inicial de los autores de que el modelo Dash-Bassingthwaite produjo curvas inexactas. Las revisiones anteriores de este capítulo mantuvieron incorrectamente que a 0.0 mmol / L de 2,3-DPG el p50 se supone que es de aproximadamente 10mmHg, en oposición al valor generado por el modelo. Sin embargo, como resultado de una afortunada correspondencia con uno de los coautores, esta cuestión fue corregida., Además de eso, una versión revisada del modelo (Dash et al, 2016) ya está disponible y da resultados válidos incluso en circunstancias verdaderamente trastornadas (por ejemplo, donde el pH está por encima de 8.5).

de todos modos, ahora que tenemos una idea de cómo se ve el gráfico sigmoide, nos preguntamos: ¿Por qué se curva así?

El concepto de cooperatividad positiva

la Hemoglobina es un heterotetrámero de la proteína. Se compone de dos subunidades α-hemoglobina y dos β-hemoglobina. Cada subunidad une el oxígeno de forma independiente., Luego, una vez que una molécula de oxígeno se une a ella, la subunidad oxigenada aumenta la afinidad de oxígeno de las tres subunidades restantes. Esta es una cooperatividad positiva: las subunidades «cooperan»para mejorar la Unión de oxígeno entre sí.

clásicamente, se ha dicho que la hemoglobina existe en dos estados distintos: el estado R y el estado T. El estado R («relajado») es la forma oxigenada; el estado T («tenso») es la forma desoxigenada., La distinción entre los dos estados es un cambio en la estructura: un par de subunidades αβ En el estado R oxigenado aparece rotado 15° con respecto al otro par de subunidades.

usaré un diagrama de dominio público de Tpirojsi para ilustrar este concepto. Es discutido con mucho mayor detalle, y con excelentes efectos visuales, por David Auble en este sitio de conferencias de bioquímica de la Universidad de Virginia (él a su vez utiliza este excelente artículo como referencia).,

el diagrama ilustra el modelo «secuencial» de cooperatividad, que sugiere que una subunidad de hemoglobina inicia una secuencia de cambios conformacionales en las otras subunidades de hemoglobina que aumentan su afinidad por el oxígeno, y que esto sucede en una secuencia. El modelo » concertado «en contraste sugiere que la hemoglobina no puede existir en un estado» medio relajado», y que cambia rápidamente de un estado a otro tan pronto como al menos uno de los haems en cada subunidad dimérica se oxigena.,

aparentemente, el comportamiento real de las moléculas de hemoglobina es una combinación de los dos. Tanto la conmutación rápida como la modulación alostérica gradual ocurren simultáneamente. De hecho, cuanto más profundizamos, más complejidad hasta ahora no vista descubrimos, con algunas sugerencias de que además de los Estados R Y T, pueden existir muchas más variantes estructurales, y en este momento es alguien»S adivinar en cuanto a cómo juegan un papel en la función de la hemoglobina.

de todos modos., Aunque en un estado totalmente desoxigenado exhibe un cierto desinterés distante en el oxígeno, la hemoglobina se vuelve más y más interesada cuanto más oxígeno se une. La forma heterotetramérica de hemoglobina es por lo tanto una molécula ideal para el transporte de oxígeno, exhibiendo una afinidad baja del oxígeno en el ambiente hipóxico de los capilares, y una afinidad alta del oxígeno en la circulación pulmonar bien oxigenada.

influencia de los factores bioquímicos y fisiológicos en la cooperatividad

muchas cosas pueden influir en la cooperatividad normal de las subunidades de hemoglobina., Por ejemplo, la presencia de una subunidad anormal del hemo en el tetrámero puede causar estragos. La presencia de una subunidad ferrosa (Fe3+) o de una subunidad carboxihem puede aumentar anormalmente la afinidad de toda la molécula. El hemo anormal está bloqueado en su estado R y no puede revertir a un estado T en presencia de hipoxia, perjudicando la descarga normal de oxígeno y causando que la curva se desplace hacia la izquierda. En contraste, una subunidad de sulfhemoglobina causará el efecto de estado opuesto, y desplazará la curva hacia la derecha.,

gran parte de la cooperatividad positiva y la forma sigmoide resultante de la curva de disociación se debe a la influencia de efectores alostéricos como pH, pCO2, 2,3-DPG y así sucesivamente. La forma de la curva en ausencia de todos los efectores alostéricos es en realidad una hiperbólica bastante aburrida.

características importantes de la curva de disociación oxígeno-hemoglobina

• El punto p50, que se analiza en detalle en otra parte, es la PaO2 en la que la hemoglobina está saturada al 50%, y corresponde a 24-28 mmHg en circunstancias normales., Cuando la mayoría de las personas discuten un cambio en el valor de p50, por lo general se refieren a un «desplazamiento a la derecha» o «desplazamiento a la izquierda»
• El «punto arterial» se dice que corresponde a una PaO2 de 100 mmHg por algunos autores (Taneja & Vaughan 2001), lo que le daría un saturaton de 98%. Esto parece consistente en la mayoría de los libros de texto (por ejemplo. Brandis, Nunn»s) pero su origen y significado no están claros.
• El «punto venoso mixto» está nominado a una PaO2 de 40 mmHg, y representa la presión parcial de oxígeno y la saturación de sangre venosa mixta., Es ligeramente inferior al 75% y, estrictamente hablando, no debe dibujarse en la curva normal, ya que la curva de la sangre venosa mixta se desplaza ligeramente a la derecha por el efecto Bohr (la sangre venosa mixta es ligeramente más ácida y rica en CO2 que la sangre arterial).

¿Cuál es el punto de estos? Difícil de decir. Al igual que el p50, los puntos arterial y venoso mixto pueden ser utilizados para discutir los cambios de la curva., El desplazamiento de cualquier punto es la consecuencia de un desplazamiento, aunque ninguno sería tan sensible como p50 porque p50 es donde la curva es más pronunciada y, por lo tanto, es el punto que se moverá más. Sin embargo, siendo realistas, uno podría haber elegido cualquier punto arbitrario en la curva para este propósito. Por lo tanto, a todos los efectos, la razón principal de estos puntos es ayudar a los candidatos del examen CICM a dibujar una curva sigmoide ordenada.