La hemoglobina es la proteína transportadora de oxígeno contenida en los glóbulos rojos (eritrocitos).
Aunque normalmente está presente en cantidades mínimas, hay tres especies de hemoglobina que no pueden transportar oxígeno.
Las tres especies, colectivamente llamadas dishemoglobinas debido a su redundancia funcional, son metahemoglobina, sulfhemoglobina y carboxihemoglobina.
La carboxihemoglobina, que normalmente comprende menos del 1 al 2% de la hemoglobina total, es el producto de la reacción entre el monóxido de carbono y la hemoglobina.
El monóxido de carbono se produce de manera endógena pero también es un contaminante ambiental común, ambas fuentes contribuyen a la cantidad de carboxihemoglobina en la sangre.
El monóxido de carbono está presente en la sociedad industrial de la actualidad y es inodoro, insípido y extremadamente tóxico.
El monóxido de carbono en concentraciones de 500 ppm inspirado producirán niveles letales de carboxihemoglobina si la exposición tiene suficiente duración.
El monóxido de carbono se une a la hemoglobina 250 veces más fuertemente que el oxigeno y compite con él para que los sitios en la hemoglobina formen carboxihemoglobina.
Esto significa que como hay 21% de O 2 en el aire, solo se necesita 0.1% de CO para ‘competir’ en términos iguales para los sitios de transporte de O 2 en la hemoglobina y da como resultado que la sangre arterial tenga un 50% de HbO 2 y un 50% de HbCO, lo cual es inútil para los tejidos.
Esto es equivalente a ser 50% anémico, para que esta baja concentración de CO entre en equilibrio con la sangre toma más de una hora, pero una vez allí, el CO tarda igualmente en ser eliminado de la sangre.
Fisiología normal
La función normal de las células depende fundamentalmente de un suministro continuo de oxígeno, y una función principal de la sangre es el suministro de oxígeno en el aire inspirado de los pulmones a cada célula de tejido.
Esta función de transporte de gas esencial depende de la proteína hemoglobina contenida en los glóbulos rojos (eritrocitos).
Cada uno de los eritrocitos contenidos en cada ml de sangre contiene 280 millones de moléculas de hemoglobina.
La molécula de hemoglobina presenta cuatro subunidades polipeptídicas, cada una de ellas unida a un grupo hemo.
En el centro de los cuatro grupos hemo hay un átomo de hierro en estado ferroso. El oxígeno se une reversiblemente a estos cuatro átomos de hierro, cuyo producto es la oxihemoglobina.
La función de transporte de oxígeno de la hemoglobina, que es su capacidad para recoger oxígeno en los pulmones, transportarlo por todo el cuerpo como oxihemoglobina y luego liberarlo a las células de los tejidos, es posible gracias a un cambio en la estructura cuaternaria de la molécula de hemoglobina, que altera la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno.
El oxígeno tiene que competir con otros ligandos de unión a la hemoglobina que pueden estar presentes en la sangre para la ocupación de los sitios de unión de la hemoglobina.
Entre estos ligandos se encuentra el monóxido de carbono, un gas incoloro e inodoro producido durante el metabolismo normal.
Hace más de 50 años se demostró por primera vez que el monóxido de carbono se produce durante el metabolismo normal del individuo.
Alrededor de 0,4 ml de CO se producen cada hora casi exclusivamente a partir del catabolismo de proteínas que contienen hemo..
La hemoglobina es la proteína que contiene hemo más abundante y, por lo tanto, es la fuente de CO más endógena.
Al final de su vida de 120 días, los eritrocitos son secuestrados de la circulación por el sistema reticuloendotelial.
La hemoglobina liberada a partir de eritrocitos senescentes se degrada en sus partes constituyentes: polipéptido hemo y proteico. La proteína se recicla pero el heme se metaboliza aún más.
En una reacción catalizada por la enzima limitante de la velocidad hemooxigenasa, el hemo se convierte en cantidades equimolares de biliverdina, hierro y CO.
La biliverdina se convierte posteriormente en el pigmento amarillo denominado bilirrubina, que se excreta por el hígado en bilis, y el hierro se recicla.
El catabolismo del hemo derivado de otras proteínas que contienen hemo, por ejemplo, la mioglobina y los citocromos, contribuye a la producción endógena de CO por la misma vía mediada por la hemooxigenasa.
Existe evidencia de que el CO también se deriva de fuentes no heme, por ejemplo, la peroxidación lipídica, pero comparado con el derivado del catabolismo del hemo, esto es de muy poca importancia, de hecho, esto solo puede ocurrir en situaciones patológicas.
El efecto biológico del CO endógeno se debe en gran parte a la alta afinidad que tiene el hemo por el CO y la unión resultante del CO por las proteínas que contienen el hemo.
Por una peculiaridad curiosa de la naturaleza, el hemo es a la vez la fuente de CO y el mediador de su efecto biológico.
La modulación en función de algunas proteínas que contienen hemo que resulta de la unión de CO tiene importantes efectos fisiológicos.
Por lo tanto, el monóxido de carbono producido de manera endógena no es, como se suponía, simplemente un producto de desecho del metabolismo potencialmente tóxico, sino que está involucrado en muchas funciones fisiológicas.
Estas incluyen la regulación de la respiración, la señalización neuronal, la regulación de la presión arterial, y contracción uterina durante el embarazo.
De todas las proteínas que contienen hemo, la hemoglobina no solo es la más abundante, sino que también presenta la mayor afinidad por el monóxido de carbono, por lo que la mayor parte del CO en la sangre se une a la hemoglobina.
La unión reversible se produce en el mismo átomo de hierro en el sitio hemo donde se une el oxígeno; El producto de esta unión es carboxihemoglobina.
Esto proporciona los medios por los cuales el monóxido de carbono endógeno puede ser transportado, antes de la eliminación del cuerpo por los pulmones en el aire expirado.
Un mínimo de 0,5 al 1,0% de carboxihemoglobina está inevitablemente presente en la sangre como resultado del CO producido de manera endógena.
Fuentes ambientales de monóxido de carbono
Además del CO producido de forma endógena, el aire que respiramos contiene CO, en parte el resultado de procesos naturales, pero principalmente de la combustión incompleta de hidrocarburos.
La fuente antinatural más importante de CO ambiental es el escape de los vehículos de motor.
Aunque normalmente está presente en concentraciones de menos de 10 partes por millón, el monóxido de carbono en el aire inspirado tiene un efecto aditivo importante en la cantidad de carboxihemoglobina en la sangre debido a la alta afinidad que presenta la hemoglobina por el CO.
El efecto combinado del CO endógeno y ambiental da como resultado un carboxihemoglobina de menos del 3% para la mayoría de los habitantes de las zonas urbanas que no fuman, y puede ser solo del 1 al 2% para aquellos que viven en áreas rurales donde el aire está menos contaminado con CO.
El humo del cigarrillo contiene una alta concentración de CO y los fumadores están expuestos a un estimado de 400 a 500 ppm de CO mientras fuman y, por consiguiente, tienen una carboxihemoglobina mucho más alto.
Causas de la carboxihemoglobina elevada
La cantidad de carboxihemoglobina en sangre se determina principalmente por la cantidad de CO en sangre.
La fuente de CO en la sangre es tanto endógena (catabolismo del heme) como ambiental (contenido de CO en aire inspirado), por lo que las causas de la COHb elevada pueden abordarse bajo el incremento de ambos factores.
Incremento en la producción endógena de CO
El aumento de la producción endógena de CO es una característica de cualquier condición asociada con el aumento del catabolismo del hemo.
Las anemias hemolíticas son un grupo de afecciones de etiología variable cuya característica patológica común es el aumento de la tasa de destrucción de los glóbulos rojos (hemólisis).
El aumento de la destrucción de los glóbulos rojos provoca un aumento del catabolismo del hemo y, por lo tanto, un aumento de la producción de CO.
La gravedad de la hemólisis se correlaciona estrechamente con la producción de CO y la carboxihemoglobina medida.
El ligero aumento de la carboxihemoglobina, es a menudo una característica de la enfermedad inflamatoria grave, como sepsis, neumonía, por lo tanto, es un hallazgo relativamente común en pacientes críticos.
Se cree que el mecanismo de este aumento es el aumento de la expresión de la hemooxigenasa (la enzima responsable de la producción de CO) inducida por las citoquinas inflamatorias.
Incremento en la producción exógena de CO
Los sujetos que inhalan cantidades tóxicas de vapor de cloruro de metileno, generalmente como resultado de trabajar en condiciones poco ventiladas, han aumentado la carboxihemoglobina causado por el aumento de la producción de CO.
Los niveles de carboxihemoglobina pueden ser lo suficientemente graves como para amenazar la vida, con el aire respirable contaminado con alto contenido de CO, envenenamiento por monóxido de carbono
La mayoría de las solicitudes clínicas para la medición de carboxihemoglobina se realizan en el contexto de envenenamiento por monóxido de carbono agudo o crónico conocido o sospechado.
Consecuencias de la carboxihemoglobina elevada
La toxicidad del CO se debe en parte al efecto que tiene la unión de hemoglobina al CO en la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre.
El efecto combinado de una capacidad reducida de transporte de oxígeno y una liberación reducida de oxígeno a los tejidos deja a los tejidos privados de oxígeno (hipóxico).
Los órganos como el cerebro y el corazón, cuyo consumo normal de oxígeno es en comparación con otros órganos relativamente altos, son particularmente sensibles a la anoxia relativa inducida por el aumento de carboxihemoglobina.
La hemoglobina fetal muestra una afinidad aún mayor por el CO que la hemoglobina adulta, de modo que dado que el CO se difunde fácilmente a través de la membrana placentaria, el feto en desarrollo es particularmente vulnerable a la anoxia tisular en los casos de exposición materna al CO.
Se requiere un alto índice de sospecha para realizar un diagnóstico de envenenamiento por monóxido de carbono, a menos que la exposición al CO sea cierta, ya que todos los síntomas de envenenamiento de leve a moderado no son específicos.
El clásico color «rojo cereza» de la piel de la intoxicación por monóxido de carbono no suele ser evidente.
Los síntomas más comunes son dolor de cabeza, mareo, náuseas, vómitos y confusión reflejan la marcada sensibilidad del cerebro a la anoxia relativa.
Los pacientes afectados pueden estar sin aliento, especialmente durante el esfuerzo, y tener signos clínicos (taquicardia, taquipnea) que indican una compensación por el déficit de oxígeno.
En los casos más graves, existen signos y síntomas francos de compromiso cardíaco, que incluyen palpitaciones, hipotensión, dolor isquémico en el pecho (angina) e incluso infarto de miocardio y las convulsiones y el coma ocurren en casos de toxicidad severa.
Un nivel de carboxihemoglobina es la prueba de diagnóstico más útil que se puede obtener en un caso sospechoso de intoxicación por monóxido de carbono.
Una medición de gases en sangre arterial sistémica para identificar la intoxicación por monóxido de carbono no es útil, excepto para identificar la presencia de una acidosis metabólica.
La oximetría de pulso también es inadecuada para detectar la intoxicación por monóxido de carbono porque la carboxihemoglobina se puede interpretar erróneamente como oxihemoglobina.
Por lo tanto, las decisiones de administrar o no la terapia con el oxígeno hiperbárico deben tomarse solo sobre la base de los niveles de carboxihemoglobina.
