HEMOGLOBINA

Autor: Breno Vilela Massahud – 2º ano A Disciplina: FisiologiaCurso: MedicinaFCMMG

INTRODUÇÃO

• A Hemoglobina (Hb) é uma proteína encontrada no interior das hemácias;

• É uma proteína de estrutura quaternária: 4 cadeias polipeptídicas ligadas entre si.

• Cada uma das 4 cadeias está ligadas a um grupo prostético heme (Fe2+), pelo qual ela pode se ligar à molécula de O2.

• Então: 1 molécula de Hb pode se ligar até a 4 moléculas de O2. (principal função);

• É uma cromoproteína: o seu grupo heme confere a coloração avermelhada do sangue – pigmento sanguíneo.

• Concentração: 15g/100 ml sangue.

• Funções:

1. Transporte de praticamente todo o gás oxigênio circulante(97%); elo entre sistema respiratório e o metabolismo celular, em relação ao oxigênio;

2. Efeito tampão da pO2 tecidual;

3. Transporte de uma pequena parcela do gás CO2 circulante.

4. Tampão ácido-base na molécula de Hb.

PAPEL DA HEMOGLOBINA NO TRANSPORTE DE OXIGÊNIO

• Transporte de praticamente todo o gás oxigênio (97%), dos pulmões para os tecidos;

• Não é suficiente apenas transportar O2, deve-se também liberá-lo para os tecidos;

• Grupo heme (Fe2+): ligação química frouxa e reversível com molécula O2 permite essa liberação;

• Base de quase todo o transporte: a ligação se faz e se desfaz de acordo com o nível de pO2 local (concentração ou pressão parcial de oxigênio); porém, 4 fatores podem influenciar a taxa de ligação ou liberação de oxigênio;

• Desse modo, a ligação se faz ao nível capilar pulmonar ( pO2) e se desfaz ao nível capilar tecidual periférico ( pO2);

• 2 gráficos podem representar a ligação de Hb com O2 em função da pO2:

CURVA DE DISSOCIAÇÃO DE OXIGÊNIO-HEMOGLOBINA

• A curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina é uma média do organismo;

• A curva pode estar deslocada para direita ou para esquerda de acordo com o local;

• 4 fatores podem deslocar a curva (serão apresentados posteriormente).

QUANTIDADE MÁXIMA DE O2 QUE CONSEGUE COMBINAR

COM A Hb DO SANGUE• Sangue normal: 15g Hb/100ml de

sangue;

• Para Hb 100% saturada:

1. 1g Hb se liga a um máximo de 1, 34 ml de O2 (média);

2. 15g Hb transporta 20 ml de O2;

3. Então: cada 100 ml de sangue, transporta, 20 ml de O2 por meio da Hb.

REPOUSO

Sangue arterial sistêmico:

• Hb 97% saturada; • PO2 de 95mmHg; • Transporte de 19,4ml O2/100ml de sg.

Sangue venoso que retorna ao coração:

• Hb com saturação de 75%; • PO2 de 40 mmHg;• Transporte de 14,4 ml O2/100 ml de sg.

Porque tanta Hb (75%) não libera O2 mesmo após a passagem pela área de troca (capilar)?

• Lembrar: o valor é para situação de repouso;

• Certamente haverão situações de estresse, emergência, exercício físico intenso; Essas situações requerem maior consumo de oxigênio;

• Importância de se ter 75% da Hb saturada: FONTE DE RESERVA DE OXIGÊNIO PARA ESSAS SITUAÇOES (além de haver uma reserva de volemia nos vasos venosos).

DIAGRAMA DE VOLUMES % DE 02 NO SANGUE EM FUNÇÃO DA

pO2

• Volumes percentuais (%) de O2 no sangue significa: unidade de volume de O2 (ml) transportado em cada 100 unidades de volume (ml) de sangue, via Hb.

LIBERAÇÃO DE OXIGÊNIO DA HEMOGLOBINA

• Ocorre ao nível dos capilares periféricos;

• Como se calcula:

• Para Hb 100% saturada: 100ml sg -15g Hb – 20 ml de O2 transportado;

• No sangue arterial sistêmico - Hb 97% saturada: 100ml sg – 15g Hb – 19,4ml de O2 transportado;

• Nos capilares teciduais periféricos: desfazem-se ligações entre Hb-O2, liberando oxigênio até que:

• No sangue venoso - saturação de Hb é 75%: 100ml sg – 15g Hb – 14,4ml de O2

continua sendo transportado (pessoa em repouso);

• Então: a Hb liberou, para os tecidos, 5ml de O2 (19,4 – 14,4) a cada 100ml de sangue ou fluxo sanguíneo (condições normais de repouso).

COEFICIENTE DE UTILIZAÇÃO

• É a porcentagem do sangue cuja hemoglobina realmente libera oxigênio, quando o sangue passa pelos capilares teciduais;

• Pessoa em repouso (como já exposto no slide anterior): Hb 75% saturada no sangue venoso: 25% (100 – 75) da Hb, ou seja, 25% do sangue, liberou oxigênio. Coeficiente de utilização = 25%.

EFEITO TAMPÃO DA HB NA PO2 TECIDUAL

• Para liberar 5ml de O2 por 100 ml de sangue, a pO2 deve cair para 40 mmHg (repouso);

• A pO2 tecidual não pode ultrapassar os 40 mmHg;

• Se ultrapassar esse limite, a quantidade de oxigênio (5 ml) necessária pelos tecidos não é liberada da Hb.

• Dessa forma: A Hb estabelece limite superior de pO2 tecidual de 40 mmHg (repouso);

• Por outro lado, em exercícios físicos pesados, grandes quantidades de O2 podem ser liberadas, sem que a pO2 tenha que cair tanto. Isso é possível por causa de:

1. Inclinação abrupta da curva de dissociação de oxigênio-Hb, para pO2 abaixo de 40 mmHg;

2. Aumento do fluxo sanguíneo logo após queda da pO2, anulando, em parte, a queda da pO2.

3. Maior liberação de oxigênio da Hb a uma mesma pO2, em relação a situação de repouso: Efeito Bohr (Próximo assunto).

DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DE Hb-O2

• Quais fatores desviam:

1. Mudanças no pH;

2. Mudanças na [ ] de CO2;

3. Variação de temperatura;

4. Variação da [ ] de BPG (2,3 – bifosfoglicerato)

FATORES QUE DESVIAM A CURVA DE DISSOCIAÇÃO O2-Hb

DESVIO PARA A DIREITAEFEITO BOHR

• Ocorre nos tecidos periféricos: da pCO2 e da concentração de H+( no pH);

• Deslocamento da curva para direita = em relação a curva normal, ocorre uma liberação de oxigênio ( saturação de Hb) para uma mesma pO2.

• Intensifica a liberação de O2, havendo menos queda da pO2;

• Quanto a atividade metabólica de um tecido, mais intenso é o Efeito Bohr na circulação local.

• É o oposto do Efeito Bohr;

• Ocorre nos capilares pulmonares;

• É devido à pCO2 e da [ ] de H+ no sangue, pois ocorre liberação de CO2 para os

alvéolos com a hematose;

• A uma mesma pO2, ocorre maior ligação de oxigênio à Hb, permitindo, assim, maior transporte de O2 aos tecidos.

DESVIO PARA A ESQUERDA

EXERCÍCIO FÍSICO INTENSO• Necessidade de maior aporte de algumas

substâncias para as células: O2 e glicose, basicamente.

• Para isso, ocorre: 1. Aumento do FLUXO SANGUÍNEO (Débito

Cardíaco) em até 7 vezes – ação do simpático.

2. AUMENTO EM 3 VEZES DA DISSOCIAÇÃO DE HB-O2: a mesma quantidade de fluxo sanguíneo libera até 3 VEZES MAIS OXIGÊNIO para os tecidos.

• Obs.: O aumento da dissociação entre Hb-O2 permite que ocorra um grande aumento do metabolismo sem que o débito cardíaco aumente o mesmo tanto de vezes (experiência em sala de aula).

• Logicamente, essa resposta ao aumento do metabolismo, para tentar supri-lo de maneira adequada, ocorrerá mais eficazmente quanto mais treinado ou condicionado fisicamente for a pessoa. Importante: a longo prazo, além desses dois itens, também ocorrem: aumento da densidade capilar e do n de mitocôndrias.

3. Desvio da curva de dissociação de Hb-O2 para a direita (Efeito Bohr) por causa de:

• Aumento da [ ] de H+;

• Aumento da [ ] de CO2;

• Aumento da temperatura em 2º a 3º C;

• Aumento do BPG, em casos de hipóxia prolongada.

AUMENTO DA LIBERAÇÃO DE O2

EM EXERCÍCIOS FÍSICOS INTENSOS

• Para que: aumentar aporte de O2 para as células em maior taxa metabólica;

• Porque: nos exercícios intensos, o aumento da utilização de oxigênio pelas células leva a grande redução da pO2 ao nível muscular – estímulo maior para a dissociação de Hb-O2;Além disso: a curva de dissociação é deslocada para a direita – maior liberação de O2 da Hb a uma mesma pO2, em relação a situação de repouso.

• Quantidades: na pessoa em repouso a saturação de Hb cai de 100% para 75%: cada 100ml de sangue libera 5ml de O2 para os tecidos;

• Atividade física intensa: a mesma saturação de Hb cai para 25% (25% a 15%), liberando 15ml (3 vezes mais) de oxigênio em cada 100 ml de fluxo sanguíneo;

• Efeito multiplicador: 3 vezes maior dissociação de Hb-O2 x 6 a 7 vezes maior débito cardíaco = cerca de 20 vezes maior o aporte de oxigênio para os tecidos.

• Esse aumento em 3 vezes do transporte de O2, dos pulmões, para as células e tecidos (maior liberação) também pode ser explicado pelo Coeficiente de Utilização:

• Repouso: Coeficiente de utilização de 25% (100 – 75%) – média.

• Atividade física intensa: 75% a 85% (100 – 25% a 15%) – média.

• Algumas áreas musculares: próximo de 100%, ou seja, quase todo o O2 transportado é liberado para ser utilizado pelas células.

DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO NO EXERCÍCIO

• de H+ ( pH), de CO2, temperatura (em 2º a 3º C) Efeito Bohr: desvio da curva de dissociação O2-Hb para a direita;

A uma pO2 menos baixa haverá grande liberação de oxigênio para o tecido muscular;

• A pO2 de 40 mmHg consegue-se remover 70% do oxigênio da Hb, ou seja, caindo a saturação para somente 30%;

Nos pulmões, durante o exercício, a remoção deCO2 do sangue em intensidade faz com que:

1. níveis de CO2;

2. níveis de H+, pH no sangue;

• Ocorre, então, nos capilares pulmonares, o desvio para a esquerda da curva, o contrário dos capilares musculares;

• Há, com isso, ligação do O2 com a Hb a uma pO2 menos alta, permitindo transporte de oxigênio dos alvéolos para os tecidos.

CARBOXIEMOGLOBINA

• A Hb combina-se com CO no mesmo ponto que combinaria com O2;

• Porém, a ligação CO-Hb ocorre 250 vezes mais facilmente do que O2-Hb;

• A curva de dissociação de CO-Hb é idêntica à de O2-Hb, exceto pelo fato de que as pressões parciais de CO são 250 vezes menor que as pressões de O2.

CURVA DE DISSOCIAÇÃO DE CO-HB

• CO a uma pressão gasosa (0,4 mmHg) 250 vezes que a pO2 alveolar normal (100 mmHg): compete igualmente na combinação com a Hb (metade da Hb para cada gás);

• pCO de 0,6 mmHg ( que 1 parte por mil do ar): pode ser letal – desloca + da metade O2;

• Importante: na intoxicação por CO, a pO2 do sangue pode estar normal – com isso:

1. Não ocorre estimulação do centro respiratório para a freqüência respiratória;

2. Sangue continua vermelho – vivo – não há sinal clínico de hipoxemia: cianose;

• Com isso: o cérebro pode ser afetado antes de se perceber a situação de intoxicação.

• CONDUTAAdministração simultânea de:

1. Oxigênio puro para deslocar o CO da Hb;

2. CO2 a 5% para estimular intensamente o centro respiratório e a freq. respiratória, eliminando o CO em excesso.

TRANSPORTE DE CO2 NO SANGUE

Em condições normais de repouso: • Sangue venoso: pCO2 de 45 mmHg 52

ml de CO2 é transportada a cada 100 ml de sangue;

• Sangue arterial sistêmico: pCO2 de 40mmHg

48 ml de CO2 é transportada a cada 100 ml de sangue

• Ou seja:4 ml de CO2 é liberada para os alvéolos a cada 100 ml de sangue (fluxo sanguíneo).

CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO CO2

FORMAS NAS QUAIS O CO2 É TRANSPORTADO NO SANGUE

• CO2 dissolvido no plasma: 7%;

• HCO3¯ dissolvido no plasma: 70%;

• Combinada com a Hb (CO2•Hgb): 23%.

Formas de transporte do CO2

Hb NO TRANSPORTE DE CO2

• Sob a forma CO2•Hgb;

• A Hb transporta apenas 23% do total de CO2;

• Combinação fraca e reversível: feita nos capilares teciduais periféricos e desfeita nos capilares pulmonares, liberando CO2 para os alvéolos, onde a pCO2 é menor.

Hb função de tampão ácido - base no interior dos eritrócitos:No interior das hemácias:

• CO2 + H2O <H2CO3> HCO3¯ + H+

• O HCO3¯ sai das hemácias e se constitui na principal forma química de transporte do CO2 (70%);

• Já o subproduto H+ combina-se com a Hb (proteína base) função de tampão ácido – base da hemoglobina.

EFEITO HALDANE

• Definição: fenômeno em que o CO2 é deslocado do sangue sob estímulo do aumento da combinação de O2-Hb.

• Ou seja, para uma mesma pCO2 no sangue, haverá maior liberação de CO2 (menos CO2 no sangue) na situação em que houver maior pO2 e complexo O2-Hb;

• Sem o Efeito Haldane: apenas 2ml de CO2 (por 100ml de sangue) seriam liberados dos capilares pulmonares para o ar alveolar.

• Com o Efeito Haldane: são liberados 4ml (dobro).

Mecanismo a combinação com O2 torna a Hb mais ácida duas conseqüências:

1. Hb mais ácida libera o CO2 ligado a ela;2. Hb mais ácida libera muito H+ para o plasma

sanguíneo se ligam ao HCO3- H2CO3 H2O + CO2 que é liberado do

sangue.

EFEITO HALDANE

RAZÃO DE TROCA RESPIRATÓRIA (R)

• É a razão do débito de CO2 em relação à captação de O2;

• Condições normais de repouso, com dieta equilibrada: R = 0,825;

• Uso exclusivo de glicídios: R = 1,00.

• Predomínio de triglicérides: R = 0,7.

REFERÊNCIASJUNQUEIRA, L. C. ; CARNEIRO, J. Histologia Básica. 10 ed. Rio de Janeiro:

Guanabara Koogan, 2004. 488p.

GUYTON, A. C. ; HALL, J. E. Tratado de Fisiologia Médica. Tradução de Bárbara de

Alencar Martins ... [et al.] 11 ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2006. 1115p.