Emoglobina: struttura, trasporto ossigeno e legame cooperativo
Struttura emoglobina
L'emoglobina (Hb) è una proteina tetramérica (α₂β₂ negli adulti) con peso molecolare ~64.500 Da. Ogni sottounità consiste di:
- Una catena polipeptidica globinica (141 aa in α, 146 in β)
- Un gruppo prostetico eme: protoporfirina IX con ferro ferroso centrale (Fe²⁺)
Le quattro sottounità si dispongono in configurazione tetraedrica. Il ferro dell'eme funge da sito di legame ossigeno.
Legame ossigeno: allosteria cooperativa
- Stato T (teso): Deossiemoglobina; bassa affinità O₂; sottounità vincolate da ponti salini.
- Stato R (rilassato): Ossiemoglobina; alta affinità O₂; ponti salini rotti.
- Cooperatività: Legame prima molecola O₂ aumenta affinità per successive, producendo curva dissociazione sigmoidale.
- Coefficiente Hill: ~2,8-3,0 (massimo teorico 4).
Effettori allosterici che modulano affinità O₂
| Effettore | Effetto su affinità O₂ | Ruolo fisiologico |
|---|
| H⁺ (effetto Bohr) | Diminuisce affinità (shift destra) | Favorisce rilascio O₂ in tessuti acidi (muscolo esercizio, alta CO₂) |
| CO₂ | Diminuisce affinità (formazione carbammato) | Promuove scarico O₂; facilita trasporto CO₂ come carbamino-Hb |
| 2,3-BPG | Diminuisce affinità (lega cavità centrale stato T) | Stabilizza stato T; aumentato in ipossia, altitudine, anemia |
| Cl⁻ | Diminuisce affinità | Contribuisce a effetto Bohr |
| CO | Aumenta affinità 200-250× (shift sinistra) | Avvelenamento CO – blocca legame e rilascio O₂ |
Ciclo trasporto gas
- Polmoni: Alta pO₂, bassa pCO₂, pH alto → stato R favorito → O₂ carica, CO₂ scarica.
- Tessuti: Bassa pO₂, alta pCO₂, pH basso → stato T favorito → O₂ scarica, CO₂ carica.
- Trasporto CO₂: 70% come HCO₃⁻ (via anidrasi carbonica), 23% come carbamino-Hb, 7% disciolto.
Varianti cliniche emoglobina
- HbA (α₂β₂): Emoglobina adulta (>95%).
- HbA₂ (α₂δ₂): 2-3,5%.
- HbF (α₂γ₂): Emoglobina fetale; alta affinità O₂ (basso legame 2,3-BPG) facilita trasferimento placentare.
- HbS (α₂β₂⁶Val): Emoglobina falciforme – polimerizza quando deossigenata.
- Metaemoglobina (Fe³⁺): Non lega O₂; causata da ossidanti o varianti genetiche.
Misurazione clinica
- Ossimetria pulsata (SpO₂): Misura saturazione funzionale (HbO₂/(HbO₂+HHb)); manca disemoglobine.
- CO-ossimetria: Misura tutte specie Hb (O₂Hb, HHb, COHb, MetHb) – gold standard.
- Concentrazione emoglobina: g/dL; anemia definita <13 (uomini), <12 (donne).