La hemoglobina (Hb) es una metaloproteína compleja presente en los eritrocitos, responsable del transporte de oxígeno desde los pulmones hacia los tejidos periféricos y del transporte parcial de dióxido de carbono de regreso a los pulmones. Su estructura y función la convierten en una de las proteínas más estudiadas en medicina clínica.
 Estructura Molecular: La hemoglobina humana adulta (HbA) es una proteína tetramérica compuesta por:
 Cuatro subunidades proteicas: dos cadenas α-globina (141 aminoácidos cada una) y dos cadenas β-globina (146 aminoácidos cada una)
 Cuatro grupos hemo: cada uno contiene un átomo de hierro en estado ferroso (Fe²⁺) coordinado con una porfirina (protoporfirina IX)
La estructura cuaternaria permite cambios conformacionales cooperativos que facilitan la unión y liberación del oxígeno según las necesidades fisiológicas (Perutz, 1978)¹.
 Síntesis del Grupo Hemo: La biosíntesis del hemo ocurre principalmente en la médula ósea y el hígado:
a) Condensación inicial: Glicina + Succinil-CoA → δ-aminolevulínico (ALA) por la ALA-sintasa
b) Formación del porfobilinógeno: Catalizada por la ALA-deshidratasa
c) Polimerización: Cuatro moléculas de porfobilinógeno forman uroporfirinógeno III
d) Modificaciones sucesivas: Hasta formar protoporfirina IX
e) Inserción del hierro: La ferroquelatasa incorpora Fe²⁺ para formar el grupo hemo
 Síntesis de las Cadenas de Globina
a) Las cadenas α se sintetizan a partir de genes ubicados en el cromosoma 16
b) Las cadenas β se sintetizan a partir de genes en el cromosoma 11
c) La síntesis es coordinada para mantener un balance α:β de aproximadamente 1:1 (Weatherall, 2001)²
 Tipos de Hemoglobina: Durante el desarrollo humano se producen diferentes tipos:
i. Hemoglobina embrionaria: Hb Gower (ζ₂ε₂)
ii. Hemoglobina fetal (HbF): α₂γ₂ (predominante en vida fetal)
iii. Hemoglobina adulta:
1. HbA: α₂β₂ (95-97% en adultos)
2. HbA₂: α₂δ₂ (2-3% en adultos)
Funciones Fisiológicas
Transporte de Oxígeno: La función primaria de la hemoglobina es el transporte de oxígeno, caracterizada por la curva de disociación oxígeno-hemoglobina presenta forma sigmoidea debido a la cooperatividad entre subunidades. La afinidad por el oxígeno está modulada por:
 pH (efecto Bohr): La acidosis disminuye la afinidad por O₂
 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG): Disminuye la afinidad por O₂
 Temperatura: El aumento de temperatura disminuye la afinidad
 Concentración de CO₂: El aumento de CO₂ disminuye la afinidad
Mecanismo Cooperativo
El modelo alostérico explica cómo la unión de una molécula de oxígeno facilita la unión de las siguientes, permitiendo una entrega eficiente de oxígeno a los tejidos (Monod et al., 1965)³.
Transporte de Dióxido de Carbono
La hemoglobina transporta aproximadamente el 20% del CO₂ total:
• Carbaminohemoglobina: CO₂ se une reversiblemente a grupos amino terminales
• Efecto Haldane: La desoxigenación facilita el transporte de CO₂
• Función Tampón
• La hemoglobina actúa como sistema tampón importante en sangre:
• Los grupos imidazol de las histidinas pueden aceptar o donar protones
• Contribuye significativamente al mantenimiento del pH sanguíneo
Utilidad en Diagnóstico Médico
Parámetros Hematológicos Básicos
Concentración de Hemoglobina
• Valores normales:
o Hombres: 13.5-17.5 g/dL
o Mujeres: 12.0-15.5 g/dL
o Niños: Variable según edad
Diagnóstico de Anemias
La medición de hemoglobina es fundamental para diagnosticar anemias:
Clasificación según concentración de Hb:
• Anemia leve: Hb 10-12 g/dL (mujeres), 10-13 g/dL (hombres)
• Anemia moderada: Hb 8-10 g/dL
• Anemia severa: Hb <8 g/dL
Electroforesis de Hemoglobina
Hemoglobinopatías Estructurales
La electroforesis permite identificar variantes anormales:
Anemia Falciforme (HbS):
• Mutación puntual: ácido glutámico → valina en posición 6 de la cadena β
• Provoca polimerización en condiciones de hipoxia
• Diagnóstico: Electroforesis muestra HbS predominante
• Hemoglobina C (HbC):
• Mutación: ácido glutámico → lisina en posición 6 de la cadena β
• Causa anemia hemolítica leve
• Diagnóstico: Patrón electroforético característico
Talasemias
Trastornos por síntesis deficiente de cadenas de globina:
α-Talasemias:
• Deleción de genes α-globina
• Diagnóstico: Electroforesis + análisis de ADN
• Manifestaciones clínicas variables según número de genes afectados
β-Talasemias:
• Mutaciones que afectan síntesis de cadenas β
• β-Talasemia mayor: HbF elevada (>50%), anemia severa
• β-Talasemia menor: HbA₂ elevada (>3.5%), anemia leve
Hemoglobina Glucosilada (HbA1c)
Formación y Significado
La HbA1c se forma por glucosilación no enzimática:
• Refleja el control glucémico promedio de 2-3 meses
• No se ve afectada por fluctuaciones agudas de glucosa
Utilidad Diagnóstica en Diabetes
Criterios diagnósticos actuales:
• Normal: <5.7%
• Prediabetes: 5.7-6.4%
• Diabetes: ≥6.5%
Monitoreo del tratamiento:
• Objetivo general: <7% en la mayoría de adultos diabéticos
• Objetivos individualizados según factores de riesgo
Otros Parámetros Diagnósticos
Metahemoglobina
• Formación: Oxidación del Fe²⁺ a Fe³⁺
• Causas: Fármacos (nitratos, anestésicos locales), deficiencias enzimáticas
• Diagnóstico: Cooximetría, valores normales <1%
Carboxihemoglobina
• Formación: Unión de CO con hemoglobina (afinidad 200x mayor que O₂)
• Intoxicación por CO: Valores >20% indican intoxicación significativa
• Diagnóstico: Cooximetría, fundamental en sospecha de intoxicación
Técnicas Diagnósticas Avanzadas
Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC)
• Separación precisa de variantes de hemoglobina
• Cuantificación exacta de HbA₂ y HbF
• Detección de variantes raras
Espectrometría de Masas
• Identificación precisa de variantes estructurales
• Caracterización de modificaciones post-traduccionales
• Análisis de cadenas de globina individuales
Análisis Molecular
• Secuenciación de genes de globina
• Detección de deleciones y duplicaciones
• Diagnóstico prenatal de hemoglobinopatías
Correlación Clínica
Interpretación Integral
El diagnóstico basado en hemoglobina requiere correlación con:
 Historia clínica: Síntomas, antecedentes familiares, origen étnico
 Examen físico: Palidez, ictericia, esplenomegalia
 Estudios complementarios: Morfología eritrocitaria, reticulocitos, estudios de hierro
Limitaciones Diagnósticas
 Interferencias analíticas: Hemólisis, lipemia, hiperbilirrubinemia
 Variaciones fisiológicas: Edad, embarazo, altitud
 Condiciones patológicas: Insuficiencia renal, enfermedades crónicas
Conclusiones
La hemoglobina representa un ejemplo sobre el conocimiento profundo de la estructura y función proteica se traduce en herramientas diagnósticas clínicamente relevantes. Su análisis permite no solo el diagnóstico de trastornos hematológicos específicos, sino también el monitoreo de enfermedades sistémicas como la diabetes mellitus.
La evolución de las técnicas analíticas ha ampliado significativamente las posibilidades diagnósticas, desde la electroforesis básica hasta los análisis moleculares sofisticados, permitiendo un enfoque personalizado en el diagnóstico y tratamiento de las hemoglobinopatías.
El futuro del diagnóstico basado en hemoglobina probablemente incluirá técnicas de secuenciación masiva y análisis proteómico, que permitirán una caracterización aún más precisa de las variantes y sus implicaciones clínicas.