Fisiología del Transporte de Oxígeno: Equilibrio Capilar y Regulación Alostérica de la Hemoglobina

Dinámica de Fluidos y Transporte Gaseoso

Equilibrio de Líquidos en el Lecho Capilar

El movimiento de líquido ocurre sin modificación de las concentraciones de solutos de bajo peso molecular, a un lado y otro de la pared capilar. Sin embargo, las cantidades (volumen) tanto de agua como de solutos cambiarán en función de la dirección preferente del flujo. Este equilibrio describe cómo se mantienen los volúmenes distribuidos correctamente.

Los movimientos de agua en el lecho capilar se desarrollan en ambos sentidos, mediante dos sistemas de fuerzas opuestas que se establecen a través de la pared capilar:

• Las presiones hidrostáticas.
• Las presiones coloidosmóticas.

Curva de Afinidad del O₂ a la Hemoglobina y su Regulación Metabólica

La hemoglobina, un pigmento de color rojo presente en los glóbulos rojos de la sangre, es una proteína de transporte de oxígeno, compuesta por la globina y cuatro grupos Hemo. Mecánicamente, el sistema circulatorio (la sangre) transporta el oxígeno desde los pulmones a los capilares y el anhídrido carbónico desde estos últimos a los pulmones.

Requisitos de una Proteína Transportadora de Oxígeno

Una proteína transportadora de oxígeno debe cumplir una serie de requisitos para que resulte útil. Debe presentar valores de saturación elevados a las presiones parciales de oxígeno presentes en los pulmones o branquias, y luego ceder una porción aceptable a las presiones parciales existentes en los tejidos.

Es decir, una proteína transportadora ideal estaría saturada a la presión parcial de oxígeno de los pulmones o branquias e insaturada a la presión parcial de los tejidos. Si la unión del oxígeno a este transportador fuese como la que presenta la mioglobina, podría ser:

• Eficaz en la captura de oxígeno en los pulmones e ineficaz en la descarga del mismo en los tejidos.
• O viceversa: eficaz en la descarga e ineficaz en la carga.

La Curva de Saturación Sigmoide y la Cooperatividad

El problema se ha resuelto con una curva de saturación sigmoide. Este tipo de curva de saturación permite la saturación casi completa de la proteína transportadora a presiones parciales como las existentes en branquias y pulmones, y una liberación importante del oxígeno transportado cuando la presión parcial es equivalente a la de los tejidos.

Este comportamiento se consigue con diferencias en la afinidad por el oxígeno de los distintos sitios de unión de la proteína en función de la unión anterior a otros lugares. La unión de una molécula de oxígeno a un primer sitio en la hemoglobina produce cambios conformacionales que facilitan la unión de las siguientes moléculas de oxígeno.

El Coeficiente de Hill y el Equilibrio Químico

Para estudiar la unión del oxígeno a la hemoglobina, Hill consideró el siguiente equilibrio:

Hb + n O2 ⇔ Hb(O2)n

Este equilibrio químico corresponde a una *cooperatividad máxima*, es decir, se considera que la hemoglobina solo está en dos estados: completamente desoxigenada o completamente oxigenada. La representación de Hill para la hemoglobina resulta una curva:

1. Cuando se unen las primeras moléculas de oxígeno, con la hemoglobina en estado de baja afinidad, la curva muestra una pendiente aproximada de uno.
2. Cuando se unen las últimas moléculas de oxígeno, con la hemoglobina en estado de alta afinidad, la pendiente vuelve a ser de uno.

Entre ambos estados se encuentran los estados de transición. La pendiente máxima de esta parte de la curva nos da el valor del coeficiente de Hill (n_H).

Mecanismo de Regulación: Efectos Alostéricos

La unión cooperativa del oxígeno a la hemoglobina es un ejemplo de lo que se denominan *efectos alostéricos*. En la unión alostérica, la unión de un ligando por una proteína influye en las afinidades de los restantes lugares de unión sin ocupar.

Los ligandos pueden ser de la misma clase, como en el caso del oxígeno en la hemoglobina, o pueden ser diferentes. El *alosterismo* es un mecanismo importante de regulación de la actividad enzimática.