Guido Pisani 2014Efecto Bohr y Efecto Haldane – Fisiología del transporte de gases en la sangre. Efecto Bohr Nombrado por quien descubrió este fenómeno en 1904 , este efecto hace referencia a cómo el aumento de la presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) y la disminución del pH, a nivel de los tejidos, conducen a una disminución de la afinidad de la hemoglobina oxigenada por el O2, favoreciendo la liberación del mismo. Esto es muy útil ya que permite la liberación de oxígeno más fácilmente en los tejidos metabólicamente activos. Cuando la sangre oxigenada llega a los tejidos, ricos en CO2 (PCO2 elevada), este entra a los eritrocitos a favor de gradiente. Como sabemos, al hidratarse el CO2 se produce ácido carbónico que, al disociarse, produce la disminución del pH intracelular (gran parte del bicarbonato difunde hacia el plasma, pero como la membrana plasmática de los eritrocitos es prácticamente impermeable a los hidrogeniones los mismos permanecen en el espacio intracelular). La disminución del pH (es decir el aumento de la concentración de hidrogeniones) produce una disminución de la afinidad de la Hb por el O2. CO2+H2O ↔ H2CO3 ↔ H⁺+HCO3⁻ Sin embargo, INDEPENDIENTEMENTE de la disminución del pH, el aumento de la PCO2 a valores constantes de pH también disminuye la afinidad de la Hb por el O2. Nótese lo mismo en las siguientes imágenes: Guido Pisani 2014 En el cuadro de la izquierda observamos cómo el aumento de la PCO2 produce una disminución del pH intracelular (por la hidratación del CO2) y conduce a un desplazamiento de la curva de saturación de la Hb hacia la derecha (disminución de la afinidad). En el de la derecha, observamos cómo el aumento de la PCO2 A pH CONSTANTE (sólo realizable experimentalmente) también ocasiona el desplazamiento a la derecha. (Recordemos cómo la variación de la afinidad se puede valorizar numéricamente al ver la variación de la p50!) A su vez, en los tejidos, se producen otros ácidos a partir del metabolismo celular normal, lo que hace descender el pH extracelular y, consecuentemente, el intracelular. El descenso de pH producto de estos ácidos (obviamente sumado al descenso del mismo por la hidratación del CO2) genera, como se dijo, una disminución de la afinidad de la Hb por el O2 Así, concluimos que el Efecto Bohr está generado sobre todo por la disminución del pH (gracias a la hidratación del CO2 y gracias a los ácidos generados por las células), pero también por el aumento de la PCO2, a nivel de los tejidos periféricos. Guido Pisani 2014 Efecto Haldane Acorde a uno de los libros de la bibliografía oficial de la cátedra, el Best & Taylor Ed. 14, el Efecto Haldane corresponde a “la colaboración de la hemoglobina desoxigenada en el transporte del dióxido de carbono”. En otras palabras, a menor PO2 (y por tanto, menos oxigenación de la Hb o más Hb desoxigenada), más fácilmente se transporta el CO2 y por tanto, el contenido total de CO2 en sangre aumenta. ¿Qué significa esto? Empecemos aclarando que el CO2 es transportado de los tejidos hacia los pulmones de tres maneras: -Como bicarbonato (HCO3⁻): Es decir, luego de hidratarse el CO2 y disociarse el H2CO3 formado a H⁺ y HCO3⁻. El bicarbonato viaja tanto dentro de los eritrocitos como en el plasma. Forma mayoritaria de transporte. -Como CO2 disuelto: tanto en los eritrocitos como en el plasma -Formando Compuestos Carbamínicos: Los compuestos carbamínicos resultan de la unión COVALENTE del CO2 per se a los grupos amino de una proteína (es decir, NO se une a los mismos tras disociarse, sino directamente). Notamos aquí una gran diferencia con respecto al transporte de O2 por la hemoglobina, ya que este último viaja al unirse NO COVALENTEMENTE al hierro de los grupos hemo de la Hb. En el plasma es despreciable la cantidad de CO2 que viaja formando compuestos carbamínicos; sin embargo la presencia dentro de los eritrocitos de una altísima concentración de Hb y la facilidad química de la misma de asociarse covalentemente al CO2, hacen que se forme una importante cantidad de carbamin-Hb. Cuando la Hb esta desoxigenada, la misma es más alcalina. Esto significa que es pasible a asociarse a más hidrogeniones (H⁺) que estando oxigenada (donde se encuentra más ácida). Estos hidrogeniones provienen mayormente de la disociación del ácido carbónico generado a partir de la hidratación del CO2. Como parte del bicarbonato escapa del eritrocito, disminuye el gradiente tanto de H⁺ (al asociarse a la Hb), como de HCO3⁻. Si observamos la ecuación de la primera página, esto significa que más CO2 es capaz de hidratarse y disociarse y por tanto se facilita el transporte de éste gas. A su vez, estando desoxigenada, más fácilmente forma carbamin-Hb. Cuando hay alta presión de O2 (PO2), como en los capilares pulmonares, el O2 ingresa al eritrocito a favor de gradiente. Este oxígeno tiene dos efectos sobre la hemoglobina en lo referido al transporte del dióxido de carbono. Por un lado, el O2 desestabiliza a la Guido Pisani 2014 hemoglobina protonada (es decir, la que se asoció a H⁺), lo que favorece la liberación del H⁺ el que, al unirse a HCO3⁻, forma ácido carbónico y este forma CO2 y H2O. Ese CO2 pasará al alveolo y se liberará al espirar. Por otro lado, el O2 desestabiliza también a la carbamín-Hb, favoreciendo así también la liberación del CO2. En el siguiente gráfico vemos cómo, a menor saturación de O2 (es decir, a menor cantidad de O2 unido a la hemoglobina), mayor es la cantidad total de CO2 en la sangre a idénticas presiones parciales de CO2. Esto se condice con la definición de Efecto Haldane, ya que se observa cómo a menores cantidades de O2 (y por tanto, mayor cantidad de hemoglobina desoxigenada), más fácilmente se transporta el CO2 (reflejado en el aumento del contenido total de CO2 en sangre). Entonces, ¿DÓNDE se da el efecto Haldane? TAMBIÉN EN LOS TEJIDOS! ¿CUÁNDO ocurre? SIMULTÁNEAMENTE AL EFECTO BOHR! El mismo momento es visto desde dos enfoques diferentes. La diferencia entre el Efecto Haldane y el Efecto Bohr radica en que uno habla de los efectos del bajo pH (acidez) y de la alta PCO2 (hipercapnia) sobre EL TRANSPORTE DE O2 (Efecto Bohr); mientras que el otro habla de cómo la disminución en la PO2 (hipoxemia), y por tanto la mayor cantidad de Hb desoxigenada, favorece EL TRANSPORTE DE CO2 (Efecto Haldane). Guido Pisani 2014 Bibliografía -Boron, Walter F., Boulpaep, Emile L.; Medical Phisiology; 2da Edición; Elsevier; 2012; Pensilvania, EEUU. -Dvorkin, Cardinali, Iermoli; Best & Taylor: Bases Fisiológicas de la Práctica Médica; 14va Edición; Panamericana; 2010; Buenos Aires, Argentina.