HEMOGLOBINA

1. HEMOGLOBINA Autor: Breno Vilela Massahud – 2º ano A Disciplina: Fisiologia Curso: Medicina FCMMG

2. 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.

3. 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.

4. Funções: • Transporte de praticamente todo o gás oxigênio circulante(97%); elo entre sistema respiratório e o metabolismo celular, em relação ao oxigênio; • Efeito tampão da pO2 tecidual; • Transporte de uma pequena parcela do gás CO2 circulante. • Tampão ácido-base na molécula de Hb.

5. 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;

6. 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 tecidualperiférico ( pO2); • 2 gráficos podem representar a ligação de Hb com O2 em função da pO2:

7. CURVA DE DISSOCIAÇÃO DE OXIGÊNIO-HEMOGLOBINA

8. 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).

9. QUANTIDADE MÁXIMA DE O2 QUE CONSEGUE COMBINAR COM A Hb DO SANGUE • Sangue normal: 15g Hb/100ml de sangue; • Para Hb 100% saturada: • 1g Hb se liga a um máximo de 1, 34 ml de O2 (média); • 15g Hb transporta 20 ml de O2; • Então: cada 100 ml de sangue, transporta, 20 ml de O2 por meio da Hb.

10. 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 mlO2/100 ml de sg.

11. 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).

12. 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.

13. 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;

14. 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).

15. 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%.

16. EFEITO TAMPÃO DA HB NA PO2 TECIDUAL • Para liberar 5ml de O2 por 100 ml de sangue, a pO2deve 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);

17. 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: • Inclinação abrupta da curva de dissociação de oxigênio-Hb, para pO2 abaixo de 40 mmHg; • Aumento do fluxo sanguíneo logo após queda da pO2, anulando, em parte, a queda da pO2. • Maior liberação de oxigênio da Hb a uma mesma pO2, em relação a situação de repouso: Efeito Bohr (Próximo assunto).

18. DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DE Hb-O2 • Quais fatores desviam: • Mudanças no pH; • Mudanças na [ ] de CO2; • Variação de temperatura; • Variação da [ ] de BPG (2,3 – bifosfoglicerato)

19. FATORES QUE DESVIAM A CURVA DE DISSOCIAÇÃO O2-Hb

20. DESVIO PARA A DIREITA EFEITO 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.

21. DESVIO PARA A ESQUERDA • 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.

22. EXERCÍCIO FÍSICO INTENSO • Necessidade de maior aporte de algumas substâncias para as células: O2 e glicose, basicamente. • Para isso, ocorre: • Aumento do FLUXO SANGUÍNEO (Débito Cardíaco) em até 7 vezes – ação do simpático. • AUMENTO EM 3 VEZES DA DISSOCIAÇÃO DE HB-O2: a mesma quantidade de fluxo sanguíneo libera até 3 VEZES MAIS OXIGÊNIO para os tecidos.

23. 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.

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. 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 O2transportado é liberado para ser utilizado pelas células.

28. 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%;

29. Nos pulmões, durante o exercício, a remoção de CO2 do sangue em intensidade faz com que: • níveis de CO2; • 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.

30. 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.

31. CURVA DE DISSOCIAÇÃO DE CO-HB

32. 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: • Não ocorre estimulação do centro respiratório para a freqüência respiratória;

33. 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. • CONDUTA Administração simultânea de: • 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.

34. 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 mlde CO2é liberada para os alvéolos a cada 100 ml de sangue (fluxo sanguíneo).

35. CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO CO2

36. 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%.

37. Formas de transporte do CO2

38. 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.

39. 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.

40. 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;

41. 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: • Hb mais ácida libera o CO2 ligado a ela; • Hb mais ácida libera muito H+ para o plasma sanguíneo se ligam ao HCO3- H2CO3 H2O + CO2 que é liberado do sangue.

42. EFEITO HALDANE

43. 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.

44. REFERÊNCIAS JUNQUEIRA, 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.