Hemoglobina, estructura y trastornos, revisión bibliográfica.

AUTORES

1. Beatriz Jiménez Moraleda. Técnico Superior en Laboratorio de Diagnóstico Clínico. Servicio Aragonés de Salud. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza.
2. María Dolores Fuentes Marín. Técnico Superior en Laboratorio de Diagnóstico Clínico. Servicio Aragonés de Salud. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza.
3. Marta Sabanza Belloso. Técnico Superior en Laboratorio de Diagnóstico Clínico. Servicio Aragonés de Salud. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza.
4. María López Gómez. Técnico Superior en Laboratorio de Diagnóstico Clínico. Servicio Aragonés de Salud. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza.
5. Ana Cristina Miguel Molinos. Técnico Superior en Laboratorio de Diagnóstico Clínico. Servicio Aragonés de Salud. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza.
6. Gabriel Ciprian Negru. Técnico Superior en Laboratorio de Diagnóstico Clínico. Servicio Aragonés de Salud. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza.

RESUMEN

La hemoglobina es una de las proteínas más estudiadas a lo largo de la historia de la medicina debido a que es la responsable del transporte e intercambio gaseoso en los seres vivos. Las hemoglobinopatías dependen de varios factores, y de estos dependerá la clínica, el tratamiento y la calidad de vida de los pacientes.

PALABRAS CLAVE

Hemoglobina, talasemia, anemia.

ABSTRACT

Hemoglobin is one of the most studied proteins throughout the history of medicine because it is responsible for gas transport and exchange in living creatures. Hemoglobinopathies depend on several factors, and symptoms, treatment and patient’s life depends on these.

KEY WORDS

Hemoglobin, thalassemia, anemia.

INTRODUCCIÓN

Una de las funciones vitales de los eritrocitos es el intercambio gaseoso de oxígeno y dióxido de carbono entre los pulmones y los tejidos. La hemoglobina, es el componente fundamental en este proceso; siendo estas proteínas globulares presentes en los eritrocitos (hematíes) en altas concentraciones.1

OBJETIVO

El objetivo de esta revisión bibliográfica es recopilar información de la hemoglobina, tipos y trastornos de la misma, para una mejor comprensión.

METODOLOGÍA

Esta revisión bibliográfica se ha llevado a cabo recabando aquella información que se ha considerado relevante en distintas bases de datos como son Scielo, Elsevier y Medigraphic. Como buscadores de bibliografía se ha utilizado Google Académico y Pubmed lo que ha ofrecido la posibilidad de consultar contenidos de MEDLINE, así como una amplia gama de revistas científicas relacionadas con investigaciones biomédicas.

RESULTADOS

La hemoglobina es un compuesto químico constituido por un núcleo de hierro transportado por la sangre dentro de los glóbulos rojos, fijando el oxígeno en los pulmones y transportándose por la sangre hacia los tejidos y células. Al volver a los pulmones, la hemoglobina actúa como transporte de dióxido de carbono y de protones.^1,2

Los valores normales en sangre son de 13 – 18 g/ dl en el hombre y 12 – 16 g/ dl en la mujer.³

Estructura:

La biosíntesis de la Hb guarda estrecha relación con la eritropoyesis. 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 (cromosoma 16 y 11 respectivamente).³

Los polipéptidos libres forman de inmediato dímeros αβ y tetrámeros α2β2. 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. ³

La Hemoglobina es un tetrámero formado de la unión de 4 cadenas polipeptídicas, 2 α y 2 β. Cada globina contiene un grupo prostético (grupo hemo) formado por un átomo de hierro y un anillo de porfirina. El tipo de porfirina de la Hb es la protoporfirina IX; contiene dos grupos ácidos propiónicos, dos vinilos y cuatro metilos como cadenas laterales unidas a los anillos pirrólicos de la estructura de la porfirina. El átomo de hierro se encuentra en estado de oxidación ferroso (+2) y puede formar cinco o seis enlaces de coordinación.^1,4

Durante la eritropoyesis es fundamental que las cadenas α-globinas, β-globinas y el grupo hemo estén en proporciones estequiométricas 2:2:4 para el correcto ensamblaje de la hemoglobina, ya que el desequilibrio entre estos tres componentes puede ser perjudicial.⁴

Hemoglobina normal:

La hemoglobina (Hb) es una proteína globular con una masa molecular de 64.4 kDa.⁴

Más del 95% de la hemoglobina del adulto y de los niños mayores de 7 meses es HbA cuya estructura es α2 β2. Los adultos normales también tienen un 2-3% de HbA2, α2 δ2. La Hb fetal (HbF), es el componente principal de la Hb del recién nacido, α2 γ2 fija el oxígeno mucho más fuerte para competir por el O2 con la HbA materna. Las hemoglobinas Gower I, Gower II y Portland son embrionarias y sólo aparecen durante el primer trimestre de gestación. La Hb Gower II es la más importante y alcanza entre el 50% y 60% de toda la Hb embrionaria. Al parecer las cadenas polipeptídicas epsilon (ε) y zeta (z) se sintetizan en el saco vitelino.¹

Hemoglobina anormal:

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.¹

En la actualidad se conocen más de 600 hemoglobinopatías, aunque no todas producen problemas clínicos.³

• Hemoglobinopatía: anomalía de la hemoglobina producidas por el cambio de un aminoácido en las cadenas de globina.³
• Talasemia: Hemoglobinopatía debida a la falta de síntesis, total o parcial, de una cadena de globina.³

El estudio de las hemoglobinas anormales ha permitido claramente conocer la estrecha relación entre los errores genéticos, los defectos proteicos y las manifestaciones clínicas que produce. Finalmente, la distribución de ciertas hemoglobinas anormales como la HbS en regiones específicas endémicas de malaria, ilustra claramente los mecanismos naturales de la evolución y adaptación antropológica (polimorfismo balanceado).¹

Clasificación de las hemoglobinopatías:

Existen cinco clases principales de hemoglobinopatías:³

• hemoglobinopatías Estructurales: Hb con alteraciones de la secuencia de aminoácidos que causan alteraciones de la función o de las propiedades físicas o químicas.³
  • Polimerización anómala de la Hb: HbS, responsable de la anemia drepanocítica.⁵
  • Afinidad por el O2 alterada:
    • Alta afinidad: Policitemia ³
    • Baja afinidad: Cianosis, pseudoanemia. ³
  • Hb que se oxidan fácilmente:
    • Hb inestables: Anemia Hemolítica, Ictericia.³
    • Hb M: metahemoglobinemia, Cianosis.³
• Talasemias: son frecuentes en el área mediterránea, en la población africana, el subcontinente indio y el sudeste asiático. Se debe a la herencia de uno o dos alelos patológicos de uno o varios genes de los cromosomas 11 y 16. Probablemente sea la enfermedad genética más frecuente.³
  • Talasemia alfa: en la mayoría de los casos es debida a infecciones que afectan a uno o a los dos genes alfa. Los efectos clínicos irán desde una anemia microcítica e hipocrómica en ocasiones indetectable a un cuadro de anemia hemolítica severa debida a la presencia de Hb H por pérdida de 3 genes o la muerte en el periodo perinatal, por la pérdida de los 4 genes alfa, causando una hidrps fetalis por Hb Bart.⁶
  • Talasemia beta: puede ser de moderada a grave y es más común en las poblaciones de ascendencia mediterránea, africana y del Sudeste de Asia. La gravedad vendrá determinada por el número de genes afectados, al igual que en la alfa, pudiendo distinguir entre beta talasemia mayor, intermedia o menor.⁷
    • Beta talasemia heterocigota o menor (rasgo talasémico): aparece cuando sólo está afectada una de las copias del gen que codifica la cadena con aumento de la Hb A2. Las personas portadoras de talasemia menor, no presentan manifestaciones clínicas, aunque en ocasiones pueden tener una ligera anemia que se pone de manifiesto al realizar un análisis. Los glóbulos rojos serán más pequeños de lo normal.³
    • Beta Talasemia Homocigota O Mayor (Anemia De Cooley): Es la forma más grave de anemia congénita. Las dos copias del gen son defectuosas. Dependiendo de las mutaciones genéticas beta, se produce una cantidad nula o muy escasa de cadenas beta. Es una anemia hereditaria grave en la que los pacientes no pueden fabricar suficientes eritrocitos por lo que requieren frecuentes transfusiones de sangre. Estos pacientes presentan palidez, alteraciones del sueño, rechazo de los alimentos y vómitos y hemosiderosis. Se detiene el crecimiento, se retrasa la pubertad. Y finalmente se produce un fallo cardíaco. Actualmente algunos pacientes pueden también ser tratados, e incluso curados, mediante un trasplante de médula ósea.³
    • Beta Talasemia Intermedia: aparición de una anemia leve y alteraciones óseas. Presentan sintomatología clínica y requieren transfusiones de sangre durante alguna época de su vida, pueden desarrollar hemosiderosis.³
• Variantes de la Hb talasémicas: Hb estructuralmente anormal vinculada con la herencia de un fenotipo talasémico: ³
  • Hb E: Es ligeramente inestable pero no lo suficiente como para acortar significativamente la vida de los glóbulos rojos. Los heterocigotos son similares a los que tienen un rasgo talasémico β leve. Los homocigotos presentan anomalías algo más intensas, pero son asintomático.³
  • Hb Constant Spring ³
  • Hb Lepore: surge de un entrecruzamiento y recombinación desigual que fusiona el extremo proximal del gen beta con el extremo distal del gen delta estrechamente ligado a él.³
• Persistencia hereditaria de la Hb fetal: persistencia en adultos de concentraciones altas de HbF .³
• Hemoglobinopatías adquiridas:
  • Metahemoglobinemia debida a exposición a tóxicos. la hemoglobina puede transportar el oxígeno, pero es incapaz de liberarlo de manera efectiva a los tejidos corporales.⁸
  • Sulfohemoglobina debida a exposición a tóxicos. Es una molécula pigmentada de verde que contiene un átomo de azufre en uno o más de los anillos de porfirina.⁹
  • Carboxihemoglobina: se forma por la unión del monóxido de carbono a la hemoglobina, cuya afinidad por la misma es 240 veces mayor que la que presenta el oxígeno. ¹⁰
  • Hb H.³
  • Hb F. ³

Pruebas de laboratorio:

• Electroforesis. El más usado, la movilidad que presentan las diversas hemoglobinas dependerá principalmente del pH, del amortiguador usado y, en forma secundaria, del medio que se emplee.¹¹
• Cromatografía. Más usada la cromatografía en una resina de intercambio iónico. Útil para recuperar fracciones separadas.¹¹
• Pruebas químicas especiales. La resistencia a la acción de los álcalis (para hemoglobina F) y la prueba de la solubilidad de la ferrohemoglobina (diferenciación de la Hemoglobina S y C) hecha con el hemolizado de glóbulos rojos.¹¹
• Prueba de la «huella digital». Usando una enzima proteolítica como la tripsina y luego con ese hemolizado se hace cromatografía en una dirección y electroforesis en la otra, usando papel; se obtiene un patrón bidimensional de péptidos, al que se denomina «huella digital».¹¹
• Como la hemoglobina suele solicitarse dentro del hemograma, normalmente sus aumentos y disminuciones se interpretan teniendo en cuenta los distintos parámetros del hemograma, como el recuento de hematíes, hematocrito y/o recuento de reticulocitos e índices de la serie roja. Deben considerarse la edad, el sexo y la raza, ya que los valores varían en función de ellos. Normalmente, la hemoglobina varía de manera paralela a como lo hacen el hematocrito y el recuento de reticulocitos.¹²

CONCLUSIÓN

La hemoglobina es una hemoproteína encargada del transporte gaseoso, el conocimiento de esta proteína, nos ayudará con el diagnóstico de laboratorio de las patologías relacionadas con ella.

Gracias a la investigación podemos reconocer los diferentes trastornos genéticos de la misma, así pudiendo establecer un diagnóstico claro y un tratamiento adecuado además de mejorar la calidad de vida de los pacientes. Por ello conocer las pruebas de laboratorio de las mismas será fundamental.

BIBLIOGRAFÍA

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