Transporte de bicarbonato

Qué es el transporte de bicarbonato

Al entrar en el eritrocito, el dióxido de carbono reacciona con el agua para formar ácido carbónico, que se disocia de inmediato en un ion hidrógeno y un ion bicarbonato (HCO₃⁻). Sin ayuda, esa reacción tardaría demasiado en producirse (varias decenas de segundos) para tener utilidad fisiológica, porque la sangre solo permanece en el capilar sistémico o pulmonar durante uno o dos segundos.

El papel de la anhidrasa carbónica

La enzima que acelera esa reacción, la anhidrasa carbónica, se aisló y caracterizó por primera vez en 1933, cuando Norman Meldrum y Francis Roughton publicaron su preparación a partir de eritrocitos bovinos. Siete años después, Keilin y Mann demostraron que la enzima contenía zinc como cofactor: la primera metaloenzima que se identificó como tal. Gracias a ella, la interconversión entre dióxido de carbono y bicarbonato ocurre varios miles de veces más rápido dentro del eritrocito que en el plasma, donde apenas hay anhidrasa carbónica disponible.

El desplazamiento de cloruro

A medida que se acumula bicarbonato dentro del eritrocito, una proteína de intercambio situada en su membrana lo expulsa hacia el plasma a cambio de un ion cloruro que entra en sentido contrario. Sin ese intercambio, la salida de un anión sin compensación alteraría el potencial eléctrico de la célula. El fenómeno recibe el nombre de desplazamiento de cloruro, o fenómeno de Hamburger, en honor al fisiólogo neerlandés Hartog Jacob Hamburger, catedrático de fisiología en Groninga desde 1901 y dedicado gran parte de su carrera al estudio de la presión osmótica y la permeabilidad de la sangre. En el pulmón, donde el bicarbonato vuelve a convertirse en dióxido de carbono para ser exhalado, el intercambio se produce en sentido inverso.

Las otras dos formas de transporte del dióxido de carbono

El bicarbonato no agota el reparto. Una pequeña fracción del dióxido de carbono, en torno al 7%, viaja simplemente disuelta en el plasma sin reaccionar con nada. Otra fracción, entre el 20% y el 23%, se une de forma directa a la hemoglobina en un punto distinto del que ocupa el oxígeno, formando carbaminohemoglobina. Esa unión depende del estado de oxigenación del grupo hemo: la hemoglobina desoxigenada capta más dióxido de carbono e hidrogeniones que la oxigenada, una propiedad conocida como efecto Haldane, complementaria del efecto Bohr que regula la afinidad por el oxígeno.

Diferenciación con la regulación renal del bicarbonato

Nada de lo anterior debe confundirse con el papel del riñón en el manejo del bicarbonato, que persigue un objetivo distinto: mantener estable el pH sanguíneo a largo plazo mediante la reabsorción del bicarbonato filtrado en el transporte tubular renal. Cuando ese mecanismo falla, el resultado es la acidosis tubular renal, un trastorno ajeno al transporte sanguíneo descrito en esta entrada.

Preguntas frecuentes

¿Qué proporción del dióxido de carbono viaja como bicarbonato?

Alrededor del 70%. El resto se reparte entre la forma disuelta y la unida a la hemoglobina como carbaminohemoglobina.

¿Por qué hace falta una enzima para formar bicarbonato?

Porque la reacción entre dióxido de carbono y agua, sin catalizar, es demasiado lenta para el tiempo que la sangre pasa en un capilar. La anhidrasa carbónica la acelera lo suficiente para que ocurra en ese margen.

¿Es lo mismo el desplazamiento de cloruro en los tejidos y en el pulmón?

No. En los tejidos, el bicarbonato sale del eritrocito y el cloruro entra. En el pulmón ocurre lo contrario: el bicarbonato regresa a la célula para transformarse de nuevo en dióxido de carbono, y el cloruro sale.

¿Qué es el efecto Haldane?

La mayor capacidad de la hemoglobina desoxigenada, frente a la oxigenada, para transportar dióxido de carbono e hidrogeniones. Facilita que el pulmón capte oxígeno y libere dióxido de carbono casi al mismo tiempo.

Referencias

1. Meldrum NU, Roughton FJW. Carbonic anhydrase. Its preparation and properties. Journal of Physiology, 1933.
2. Keilin D, Mann T. Carbonic anhydrase. Purification and nature of the enzyme. Biochemical Journal, 1940.
3. Arthurs GJ, Sudhakar M. Carbon dioxide transport. University College London, Department of Anaesthesia.
4. whonamedit.com. Hartog Jakob Hamburger. A dictionary of medical eponyms.