Hemoglobina

Qué es la hemoglobina

La hemoglobina es la proteína respiratoria de la sangre. Reside en el interior de los hematíes, los glóbulos rojos, y de ella depende que el oxígeno captado en el pulmón alcance la última célula del cuerpo. Es la molécula más abundante del eritrocito, representa cerca del 95 % de su contenido proteico y da a la sangre su color rojo. En el laboratorio se expresa en gramos por decilitro y figura en cualquier hemograma básico.

El término reúne dos raíces. Hemo procede del griego haîma, sangre; globina remite al latín globus, esfera, por la forma redondeada del corpúsculo que la contiene. La palabra se acuñó hacia 1864, cuando la química de las proteínas empezaba a poner nombre a sustancias que hasta entonces solo se describían por su color o su comportamiento. No es una sola molécula, sino una familia: varias hemoglobinas se relevan a lo largo de la vida y otras aparecen como variantes hereditarias.

Cómo está construida: hemo y globina

Cada molécula de hemoglobina es un tetrámero, es decir, cuatro cadenas proteicas ensambladas dos a dos en una estructura casi esférica de unos 64 kilodalton. Dos de esas cadenas pertenecen al tipo alfa; las otras dos varían según la hemoglobina concreta. En su repliegue, cada cadena de globina aloja un grupo hemo, que es la pieza encargada de capturar el oxígeno.

El grupo hemo consiste en un anillo de protoporfirina IX con un átomo de hierro en su centro, en estado ferroso (Fe²⁺). Ese hierro dispone de seis enlaces: cuatro lo sujetan al anillo, uno lo ancla a un residuo de histidina de la globina y el sexto queda libre para unirse, de forma reversible, a una molécula de oxígeno. Como hay cuatro grupos hemo por molécula, cada hemoglobina puede cargar hasta cuatro moléculas de oxígeno a la vez.

Se conocen seis tipos de cadena de globina, nombrados con letras griegas: alfa, beta, gamma, delta, épsilon y zeta. La combinación que se ensambla es la que define de qué hemoglobina se trata. Un dato da idea de la densidad del sistema: dentro de un solo glóbulo rojo caben alrededor de 250 millones de moléculas de hemoglobina.

El transporte de oxígeno

Lo que separa a la hemoglobina de un simple recipiente es que sus cuatro subunidades cooperan entre sí. Cuando la primera fija oxígeno cambia ligeramente de forma y allana el camino a las siguientes, de manera que la molécula oscila entre dos conformaciones, una tensa y otra relajada, según cuánto oxígeno lleve cargado. Por eso su curva de saturación no es una recta. Dibuja una ese.

Esa forma sigmoidea tiene una consecuencia muy concreta. En el pulmón, donde la presión de oxígeno es alta, la hemoglobina se satura casi por completo; en los tejidos, donde esa presión cae, suelta una fracción generosa de su carga justo donde hace falta. Varias señales afinan el reparto: la acidez del medio, la temperatura y una pequeña molécula, el 2,3-bisfosfoglicerato, desplazan el equilibrio y regulan con qué facilidad se entrega el oxígeno. Ese comportamiento se recoge en la curva de disociación de la hemoglobina.

La proteína desempeña además un segundo cometido. Recoge parte del dióxido de carbono que producen los tejidos y ayuda a amortiguar el pH de la sangre, con lo que participa en el equilibrio ácido-base mientras reparte oxígeno por el cuerpo.

Las hemoglobinas de cada edad

El repertorio cambia con el desarrollo. En las primeras semanas del embrión predominan formas transitorias construidas con cadenas épsilon y zeta. Pronto las sustituye la hemoglobina fetal (HbF), de dos cadenas alfa y dos gamma, que gobierna la etapa intrauterina. Con el nacimiento entra en escena la hemoglobina del adulto.

En una persona adulta sana conviven tres formas normales. La principal es la hemoglobina A (α₂β₂), que supone alrededor del 97 % del total. La acompaña una fracción menor, la hemoglobina A2 (α₂δ₂), en torno al 2-3 %, y quedan trazas de hemoglobina F, por debajo del 1 %.

Junto a estas formas fisiológicas están las variantes anómalas, surgidas de mutaciones en los genes de la globina. Las más conocidas son la hemoglobina S y la hemoglobina C, ambas por un cambio en la posición 6 de la cadena beta. Reciben letras porque históricamente se fueron nombrando por orden alfabético a medida que se descubrían; a la primera anómala identificada, la de los glóbulos con forma de hoz, le correspondió la S de sickle, hoz en inglés.

Formas modificadas de la hemoglobina

Al margen de la edad y de las variantes hereditarias, la molécula adopta estados distintos según a qué se una su hierro. Con oxígeno a bordo se habla de oxihemoglobina; una vez cedido, de desoxihemoglobina. Si el hierro se oxida a Fe³⁺ pierde la aptitud para fijar oxígeno y la molécula pasa a llamarse metahemoglobina, que una enzima recicla sin descanso para mantenerla en cifras mínimas. El monóxido de carbono se une al hemo con una avidez muy superior a la del oxígeno y da lugar a la carboxihemoglobina.

Existe también una forma en la que la glucosa se adhiere despacio a la proteína, sin intervención de enzima alguna: la hemoglobina glicosilada. Su proporción refleja la glucemia media de las semanas anteriores, un rasgo que la ha convertido en un parámetro de seguimiento habitual en la persona con diabetes.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre "hemoglobina"?

De la unión del griego haîma, sangre, y del latín globus, esfera o glóbulo. El nombre alude a la vez a dónde vive la proteína y a la forma del corpúsculo que la aloja. Se documenta hacia 1864, en pleno auge del estudio químico de la sangre.

¿En qué se diferencia de la mioglobina?

La mioglobina es su pariente en el músculo. Consta de una sola cadena y un solo grupo hemo, frente a las cuatro subunidades de la hemoglobina, y se une al oxígeno con más fuerza. Esa mayor afinidad encaja con su papel: no repartir oxígeno por la sangre, sino almacenarlo dentro de la fibra muscular para los momentos de demanda.

¿Por qué la sangre es roja?

Por el hierro del grupo hemo y su interacción con el oxígeno. La oxihemoglobina de las arterias tiene un rojo vivo; la desoxihemoglobina de las venas, un rojo más oscuro, casi granate. El color que percibimos depende de cuánto oxígeno lleve la molécula en ese momento.

¿Cuántas moléculas de oxígeno transporta una hemoglobina?

Cuatro. Una por cada grupo hemo. Dado que un glóbulo rojo contiene cientos de millones de moléculas de hemoglobina, la capacidad de carga de un solo eritrocito se cuenta por miles de millones de moléculas de oxígeno.

Referencias

1. MedlinePlus. Análisis de hemoglobina. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
2. Manual MSD, versión para profesionales. Generalidades sobre hemoglobinopatías.
3. Bases moleculares de las hemoglobinopatías. Biología Molecular, McGraw Hill (AccessMedicina).
4. Real Academia Española. Hemoglobina. Diccionario de la lengua española.